车辆工程毕业设计127平板式制动检验台设计说明书.docx
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车辆工程毕业设计127平板式制动检验台设计说明书
汽车制动性能检测设备是应用于新车研究开发的实验、新车的出厂检验和交通管理部门对上路车辆定期检验的测试装置。
鉴于目前我国汽车工业的迅速发展和有关法规的出台，以及我国汽车检测站设备的落后状况，汽车制动性能检测设备的研究尤其受到关注。
汽车制动性能检测设备的研究是一门综合性应用科学，涉及诸多学科和领域。
本论文的主要目标是设计一套汽车制动性能试验台，使之具备功能齐全、性能良好、使用方便、高精度、高可靠性的特点。
本文介绍了设计对象一平板式制动性能检测台的结构和工作原理，这种试验台能较好地模拟道路检测，采用动态检测方法，对汽车制动性能的检测结果具有真实性。
制动板底部采用滚珠滑动、梯形槽定位的方式。
这样的设计和以往的滚轮式设计方案相比有一定新意。
关键词：
平板式；检测台；制动；动态；结构
ABSTRACT
Theautomotivebrakingperformaneemeasuringandcontrollingsystemisantestingdevicewhichiswidelyusedinmanyfields,suchasthetestofnewcardesign,theroll-offtestofnewcarandtheregulartestofautomotivewhichisheldbythetrafficmanagementdepartmentfortheautomotivesontheroad.Accordingtotherapiddevelopmentofautomotiveindustryandthesituationthatthedeviceofourautomotiveperformaneemeasuringhaslargedistaneewithderelopedcoutries,peoplehavepaidmoreattentiontotheresearchoftheautomotivebrakingperformaneemeasuringandcontrollingsystem.
Theresearchoftheautomotivebrakingperformaneemeasurementandcontrolsystemiscomprehensiveapplicationscieneeincludingmanysubjectsandfields.Themainaimofthisthesisistodesignanautomotivebrakingperformaneemeasuringsystemandmakeitmoremultifunetional,good-performance,easy-usedandwithhighpreciseandreliability.
Thisthesisintroducestheeonfigurationandworkingprincipleofbrakesystem.Followingtheprincipleandthefunetionrequirement.Thiskindoftestercansimulateroaddetectingbetter,adoptingmovingdetectingmethods.Itwillmakethedetectingresultsmoreaccuracy.Thebottomofthebrakeplateadoptsrollingpearlskid,rectangleslutalignment.Comparetopastdesignscheme,suchresearchhasmorecreation.
Keywords:
Plate;Station;Brake;Dynamic;Structure
摘要•
ABSTRACTII
第1章绪论1
1.1汽车制动性能检测系统简介1
1.2汽车制动性能检测系统研究的意义2
1.3汽车制动性能检测技术的发展和国内外目前的状况2
1.4主要研究内容及技术途径3
第2章汽车制动系统及其性能的评价参数4
2.1对汽车制动系统的技术要求4
2.2汽车制动系统的常见故障4
2.3制动性能评价参数5
2.3.1制动效能6
2.3.2制动抗热衰退性7
2.3.3制动稳定性8
2.4地面制动力与制动器制动力及附着力的关系8
2.5本章小结9
第3章平板式制动性能检测台的设计方案10
3.1平板式制动性能试验台的结构10
3.2工作原理12
3.3设计依据和要求15
3.3.1设计依据15
3.3.2适用范围16
3.3.3功能16
3.4本章小结17
第4章平板式汽车制动检测台设计18
4.1总体尺寸确定18
4.2传感器的选择20
4.3材料的选择24
4.4制动检测部分结构设计24
4.4.1制动板底座的设计24
4.4.2制动板上盖板的设计25
4.4.3轴重传感器安装25
4.4.4制动力传感器支座设计26
4.4.5V型槽支座的设计27
4.5零件的较核28
4.6本章小结32
结论33
参考文献33
致谢35
附录A夕卜文文献错误！
未定义书签。
附录B夕卜文文献的中文译文错误！
未定义书签。
第1章绪论
1.1汽车制动性能检测系统简介
现代社会，汽车己成为人们工作、生活中不可缺少的交通工具。
汽车性能检测技术也相应的得到大力发展。
汽车安全性能检测的主要内容有：
制动系、转向系、照明信号装置、废气排放、速度表检测及主要总成附件的外观检查。
通过加强对汽车的安全检测，发现、消除在日新月异的汽车业的需求和刺激下和减少由于车辆性能欠佳以及技术状况不良而发生的交通事故;通过对汽车噪声和废气的控制，减少汽车对环境的危害。
汽车制动检验台是对汽车的制动性能进行检测的设备，检测的主要参数包括：
制动力、制动力平衡、车轮阻滞力、制动协调时间。
根据测试原理不同，汽车制动检验台可分为反力式和惯性式；按检验台支撑车轮形式不同，汽车制动检验台可分为滚筒式和平板式；按检测参数不同，汽车制动检验台可分为测制动力式、测制动距离和综合参数三种；按检验台检测车轴数，可分为单轴式、双轴式和多轴式三类。
目前国内广泛采用滚筒反力式汽车制动检验台和平板式汽车制动检验台。
1-平板；2-力传感器；3-支撑钢球；4-底架
图1.1平板式制动检测台结构示意图
平板式制动检验台是一种低速动态检测车辆制动性能的设备，通常由四块表面轧
花的平板、力传感器、支撑钢球、底架及指示、控制装置等组成（见图1.1）。
四块平
板按前、后各两块并列布置，板间距与受检车轮距相适应，前、后板间间距与受检车辆轴距相适应。
从理论上讲制动力与检测时车速无关，但受刹车前的行车速度稳定性影响（要求匀速）。
检测时车辆以5〜10km/h的速度脱挡上制动台并紧急制动，车辆在惯性力的作用下，通过车轮对平板施加一个与地面制动力相反的作用力，使平板沿车辆行驶方向产生位移，计算机适时采集、储存制动过程制动力和轴荷的变化数据。
经计算机处理后，显示各车轮制动力、制动力总和、左右制动力平衡、滑行阻滞力、驻车制动力和制动协调时间。
1.2汽车制动性能检测系统研究的意义
据统计，在因汽车故障引起的事故中，制动系统故障占60%以上。
汽车制动性能
好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。
汽车有良好的制动性能，遇到紧急情况，可以化险为夷；在正常行驶时，可以提高平均速度，从而提高运输效率。
随着汽车行驶速度的提高，汽车制动性能对保障交通安全尤为重要。
为减少交通事故，我国有关法规明确规定在用汽车必须经过定期检验合格后才允许上路行驶，在汽车定期检验中，制动性能被作为判定车辆安全技术状况的主要因素。
汽车业的迅速发展，对汽车检测行业和汽车检测设备提出了新的要求，传统的汽车检测方法己远不能适应现代的汽车检测了。
随着我国加入WTO,汽车的一些标准和
法规进一步与国际接轨，我国的汽车制动法规GB12676-1999《汽车制动系结构、性能及试验方法》［2］也基本引用ECER13（欧洲经济委员会汽车制动法规）的有关条款。
目前，我国汽车检测站主要用检测制动力的方法来检验汽车的制动性能，但许多制动性能检测系统还不具备检验制动协调时间的能力，使检测结果不能准确地反映汽车的实际制动效果，这个问题应引起足够的重视。
因此，严格执行新标准，根据智能化”自动化”的应用技术发展趋势，采用先进的设计理念和手段，设计一套功能齐全、性能良
好，使用方便，具有高精度和高可靠性的汽车制动性能试验台，对提高汽车制动系统的设计制造水平和在用汽车的定期安全检验能力具有十分重要的意义。
1.3汽车制动性能检测技术的发展和国内外目前的状况
伴随着电子技术、自动控制技术和机械加工工业的发展，汽车性能的诊断和检测技术在传统检测方法的基础上有了革命性的进展，逐步发展成现代汽车诊断和检测技术。
现代汽车诊断和检测技术主要是利用先进的汽车检测仪器和设备，结合计算机、自动控制等高新技术来检测汽车技术状况，它是以工程数学、故障物理、可靠性理论、
电子学和电子技术、信息控制理论等为基础的一门综合性应用科学。
现代汽车检测诊断技术发展很快，在管理上已实现了制度化”在基础技术上实
现了标准化”在应用技术上正在向智能化”自动化”方向发展。
国外对汽车制动性能的研究和检测发展比较早，从七十年代起，已经开始运用现代设计方法，如计算机数字仿真、优化设计、可靠性设计、CAD/CAM/CAE等取代传统设计方法。
七十年代初，美国密西根大学的学者们就将计算机模拟技术应用到汽车制动动态过程研究中
从九十年代起，国外就不断开发汽车制动系统的设计专家系统，而且也涉及到整车设计专家系统的研究开发。
如日本开发的小型车制动专家系统，使得设计的车辆具有良好的制动性能，在省时省力的基础上得到最佳设计方案。
目前，国外生产的汽车制动性能试验台现代化水平很高。
如法国的萨基姆（（SAGEM）公司、德国的博世（BOSCH）
公司、申克（SCHENCK）公司、意大利的马哈（MAHA）公司等等，这些公司生产的汽车制动性能检测设备有精度高，功能全，滚筒耐磨损，不受温度的影响等特点。
我国的汽车工业起步较晚，研发能力还比较落后，目前呈现一种迅速追赶的态势。
相应的，制动性能检测诊断技术也经历了从引进技术、弓I进检测设备，到自主研究开发、推广应用的阶段，并发布实施了有关的汽车检测国家标准和行业标准，取得了很大的进步，但与世界先进水平相比，还有一定距离。
我们应该加强汽车检测基础理论的研究，借鉴发达国家的先进经验和技术，在汽车检测基础技术的标准化，汽车检测设备的智能化和检测管理的网络化等方面进一步研究和发展，尤其要在检测设备的性能、精度、可靠性、稳定性、智能化和自动化等方面多下工夫，才一能适应汽车工业迅速发展的需要。
1.4主要研究内容及技术途径
1、制动时力学分析及制动检测方法
对汽车在制动板上的受力情况进行分析，对制动时车轮的受力情况进行分析，研究地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系。
探讨制动性能检测的几种方法。
在平板式制动试验台上的运动及受力情况进行分析•
2、制动检测台机械结构设计
对制动检测台进行设计，包括制动检测和轴重检测两部分。
设计包括尺寸确定和详细设计。
详细设计的重点内容是盖板和底板的连接以及传感器的安装，用CAD绘
制零件图及装配图。
第2章汽车制动系统及其性能的评价参数
汽车制动的过程，特别是行车制动和应急制动是一个复杂的、时变的过程，所以在研究汽车制动性能检测系统之前，有必要对汽车制动系统及其性能评价参数等相关知识进行探讨。
2.1对汽车制动系统的技术要求
汽车制动系统应具有行车制动、应急制动和驻车制动三大基本功能。
1、行车制动系必须使驾驶员能控制车辆行驶，使其安全、有效地减速和停车。
行
车制动装置的作用应能在各轴之间合理分配，以充分利用各轴的垂直载荷。
应急制动必须在行车制动系有一处失效的情况下，在规定的距离内将车辆停住。
应急制动可以是行车制动系统具有应急特性或是同行车制动分开的独立系统（注意应急制动不是行
车制动中的急速踩下制动踏板）。
驻车制动应能使车辆即使在没有驾驶员的情况下，也能停放在上、下坡道上。
2、制动时汽车的方向稳定性，即制动时不发生跑偏、侧滑及失去转向的能力。
3、制动平稳，即制动时制动力应迅速平稳地增加；在放松制动踏板时，制动应迅速消失，不拖滞。
4、操纵轻便，即施加于制动踏板和停车杠杆上的力不应过大，以免造成驾驶员疲劳。
5、在车辆运行过程中，不应有自行制动现象。
6、抗热衰退能力，要求制动系的热稳定性好，不易衰退，衰退后能较快地恢复。
（汽车在高速或下长坡连续制动时，由于制动器温度过高导致摩擦系数降低的现象称为热衰退）。
7、水湿恢复能力，即汽车涉水，制动器被水浸湿后，应能迅速恢复制动的能力。
2.2汽车制动系统的常见故障
1、制动失效
即制动系统出现了故障，完全丧失了制动能力。
2、制动跑偏
是指汽车直线行驶制动时，转向车轮发生自行转动，使汽车产生偏驶的现象。
由于汽车制动时，偏离了原来的运行轨迹，因而常常是造成撞车、掉沟，甚至翻车等事故的根源，所以必须予以重视。
引起跑偏的因素，就制动系而言，一是左右轮制动力不等;二是左右轮制动力增长速度不一致。
其中特别是转向轮，因此要对制动力增长全过程的左右轮制动力差作出规定，且对前后轴车轮的要求不同。
3、制动侧滑
指汽车制动时，某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。
汽车在水湿路面或冰雪路面上制动时出现侧滑现象较多。
尤其是在上述路面上紧急制动时，更容易出现侧滑，造成汽车甩尾，甚至原地转圈，从而导致交通事故发生。
车轮抱死与制动侧滑有如下关系：
（1）前轮抱死拖滞，后轮不制动时，汽车按直线行驶，处于稳定状态。
但此时前轮失去控制转向的作用。
（2）后轮抱死拖滞，前轮无制动，当车速超过25km/h时，汽车后轴严重侧滑，处于不稳定状态。
（3）当车速较高（例如50km/h以上）时，如果后轮比前轮提前0.5s以上的时间先抱死，汽车后轴侧滑，也是一种不稳定状态。
（4）车轮抱死拖滞时，路面越滑，制动时间越长，侧滑也越严重。
解决制动侧滑最有效的方法，是安装防抱死制动装置（ABS）。
4、制动拖滞
指在行车中，踩下制动踏板使用制动后，再抬起制动踏板，不能迅速解除制动的现象。
制动拖滞会耽误随后的起步行驶。
2.3制动性能评价参数
驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动，而要经过Ti秒以后才意识到应进行紧急制动，并开始移动右脚，再经过T秒以后到达b点才开始踩到制动踏板。
这一段时间T=Ti+T:
称为驾驶员反应时间。
这一段时间，一般为0.3-1.0S,它与制动系的性能无关。
在b点以后，随着驾驶员踩踏板的动作，踏板力迅速增加，到d点时达到最
大值。
不过由于制动系中有一定残余压力，且蹄片由回位弹簧拉着，蹄片与制动鼓之间存在着间隙，所以要经过T3秒后到c点，地面制动力才起作用，使汽车开始产生减速度。
由c点到e点是制动力的增跃过程所需要的时间T0T0=T3+T；总称为制动器的作用时间或滞后时间。
它的长短一方面取决于驾驶员踩踏板的速度，更重要的一方面受制动器结构形式与维修质量的影响。
由e到f为持续制动时间T,这一阶段车辆的
减速度稳定，基本不变。
到f点，驾驶员松开制动踏板，但制动力的消除仍需要一定时间，这段时间T"称为制动释放时间。
按规定，制动释放时间不得大于0.8s。
从制动
的全过程来看，它包括：
驾驶员看到情况后作出反应、制动器起作用、持续制动和制动完全释放四个阶段。
其中，制动器作用时间T。
阶段的一部分，是制动协调时间。
制动协调时间是制动性能检测中的一个重要参数。
在GB7258-1997《机动车安全
运行技术条件》［3］中，将制动协调时间定义为：
在急踩制动时，从踏板开始动作至车辆的减速度（或制动力）达到标准中规定的车辆充分发出的平均减速度（或标准中规定的制动力）的75%时所需的时间。
为此，在制动测试过程中必须由驾驶员通过套装在汽车制动踏板上的脚踏开关向试验台指示、控制装置发出一个开关信号，开始时间计数，直至制动力与轴荷之比达到标准规定值的75%时瞬间为止。
这段时间历程即为制动协调时间，通常可以通过试验台的计算机执行相应程序来实现。
汽车主要由制动效能、制动抗热衰退性和制动时汽车的方向稳定性三个方面来评价。
2.3.1制动效能
制动效能⑷是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力，是制动性能最基本的评价指标。
它是由制动力、制动减速度、制动距离和制动时间来评定。
1、制动距离
制动距离是指车辆在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板（或手触动制动手柄）时起至车辆停住时止，车辆驶过的距离。
它包括了制动协调时间和以最大减速度持续制动时间内汽车驶过的距离。
它是评价汽车制动性能最直观的一个参数，与汽车实际运行的制动情况最接近。
驾驶员最熟悉汽车的制动距离，因为它与安全行车有直接关系。
制动距离不等于车轮在路面上拖压印的长度，因为制动距离中包含有制动协调时间内汽车驶过的距离，在这一段时间内车轮尚未拖压印。
制动距离与制动踏板力即制动系中的液压或气压有关，故给出制动距离时应指明相应的踏板力或制动系中的压力。
用制动距离来评价汽车的制动性能具有一定的准确度，而且重复性较好。
但需要有较大的试车场地，而且对轮胎的磨损较大。
此外，制动距离是一个整车性能参数，它不能单独定量地反映出各车轮的制动状况以及制动力分配情况（从地面印痕只能大
致看到），当制动距离延长时，也反映不出具体是什么故障使制动性能变差。
制动距离必须和制动跑偏量一起作为检验制动性能的参数。
对于一个确定的汽车来说，它的质量是一定的，其制动器所能产生的制动力也是一定的，制动时汽车的初速度越大，制动距离越长，因此检验时还必须规定汽车的初速度。
2、制动力
为了使行驶中的汽车能够减速或停车，必须由路面对汽车作用一个与其行驶方向相反的外力，来消耗汽车的动能，使汽车产生减速度，达到降低其行驶速度以至停车的目的，这个外力叫做制动力。
对于一定质量的汽车来说，制动力越大制动减速度越大，制动距离越短。
所以制动力是从本质上评价汽车制动性能的参数。
制动力对汽车的制动性能具有决定性的影响。
用制动力这个参数评价汽车的行车制动性能，可以对前后轴制动力的合理分配以及每轴两轮平衡制动力差提出要求，从而保证汽车制动的方向稳定性，并使各轮附着重量得到充分利用。
用制动力作为单独的检验指标时，在检验了制动力大小、制动力合理分配及平衡制动力差的同时，还要检验制动协调时间。
制动协调时间包括消除制动拉杆、制动鼓间隙和部分制动力增长过程所需要的时间，要求单车的制动协调时间不超过0.6&调
整良好的液压制动系的协调时间约为0.15-0.20S气压制动约为0.20-0.40$。
如果汽车
以60km/h的速度行驶，每秒行驶16.7m，在制动协调时间内，液压制动汽车行驶距离为2.5-3.3m,气压制动为3.3-6.6m。
若制动系调整不当，这个距离要成倍增长。
另外，各轮制动协调时间不等，还会引起跑偏。
3、制动减速度
制动减速度反映了制动时汽车速度降低的速率。
对于一个确定的汽车来说，它的质量是一定的，能产生的制动力也是一定的，因此制动减速度也是一个确定值，制动初速度对减速度的影响不很大。
可采用速度分析仪、制动减速度仪测出上式中相关参数后再计算出充分发出的平均减速度。
用减速度仪来检验汽车的制动减速度，仪器本身结构简单，使用方便，但试验的重复性较差，且受路面附着系数的影响很大。
制动减速度也是一个整车性能参数，它反映不出各轮的制动力及分配情况。
单独用制动减速度来评价制动性能时，也必须同时检验制动协调时间和跑偏量。
4、制动时间
制动过程所经历的时间即制动时间，很少作为单纯的评价指标。
但是作为分析制动过程和评价制动效能时又是不可缺少的参数。
如对于同一型号的两辆汽车产上同样制动力所经历的时间不同，则两辆汽车的制动距离就可能相差较大，对行驶安全将产生不同效果。
因此通常把制动时间作为一辅助的评价指标。
2.3.2制动抗热衰退性
汽车制动抗热衰退性能⑸是指汽车高速制动、短时间重复制动或下长坡连续制动
时制动效能的热稳定性。
因为制动过程实质是把汽车的动能通过制动器吸收转化为热能，制动过程中制动器温度不断升高，制动器摩擦系数下降，制动器摩擦力矩减小，从而使制动能力降低，这种现象成热衰退现象。
因此可以用制动器处于热状态时能否保持有冷状态时的制动效能来评价汽车制动抗热衰退性能。
制动抗热衰退性是衡量制动效能恒定性的一个指标。
随着高速公路的发展和车速的提高，汽车制动性能的恒定性要求也愈来愈高。
但由于测试方法较复杂，在一般汽车综合检测站较难实施。
对于在用汽车也无需检测制动抗热衰退性。
233制动稳定性
制动稳定性是指制动时汽车的方向稳定性。
通常用制动时汽车按给定轨迹行驶的能力来评价，即汽车制动时维持直线行驶或预定弯道行驶的能力。
制动稳定性良好的汽车，在实验室不会产生不可控制的效能时汽车偏离一定宽度的试验通道。
我国安全法中对制动稳定性有相应的规定。
2.4地面制动力与制动器制动力及附着力的关系
汽车制动时，地面作用于汽车的制动力，是由于制动器产生的摩擦阻力迫使车轮转速降低或抱死的结果。
汽车制动装置都是利用机械摩擦来产生制动作用的，其中用来直接产生摩擦力矩，迫使车轮转速降低的部分叫做制动器。
制动器分为盘式制动器和鼓式制动器两种。
鼓式制动器是由旋转的元件、制动鼓和不旋转的元件一制动蹄、制动分泵等零件组成。
制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动液由制动主缸经管路进入制动轮缸，推动轮缸活塞使制动蹄紧紧地压靠在制动鼓上。
不旋转的制动蹄对旋转的制动鼓作用一个摩擦力矩Mt，其方向与车轮旋转方向相反。
此力矩传给车轮后，使车轮转速减慢直至抱死，由于车轮与路面的附着作用，车轮对路面作用一个向前的作用力，同时路面也对车轮作用一个向后的反作用力Po力P就是阻碍汽车前进的制动力，
我们称之为地面制动力。
用力矩Mt除以车轮的有效半径r，所得的作用力Pt，称之为制动器的制动力。
它相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮，直至它能转动所需要的力。
对于液压制动系统，力Pt的大小取决于制动
踏板力，当用力踩住制动踏板时，可取得最大的制动器制动力Ptmax.对于气压制动，
力Pt的大小取决于制动气压。
在进行制动性能检验时，为使检验结果有可比性，对制动踏板力或制动气压作出了规定。
如空载检验时：
气压制动系：
气压表的指示气压值<600kpa。
液压制动系：
踏板力，座位数小于或等于9座的载客汽车V400N;其它车辆
运:
5450N。
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