车辆工程毕业设计127平板式制动检验台设计说明书.docx

1、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

2、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ABSTRACTThe automotive brak ing performa nee measuri ng and con trolli ng system is an test ing device which is widely used in many fields ,such as the test of new car design,the roll-off test of new car and the regular test of a

3、utomotive which is held by the traffic man ageme nt department for the automotives on the road. According to the rapid development of automotive industry and the situation that the device of our automotive performanee measuri ng has large dista nee with dereloped coutries,people have paid more atte

4、nti on to the research of the automotive brak ing performa nee measuri ng and con trolli ng system.The research of the automotive brak ing performa nee measureme nt and con trol system is comprehe nsive applicati on scie nee in cludi ng many subjects and fields. The mai n aim of this thesis is to de

5、sig n an automotive brak ing performa nee measuri ng system and make it more multif un eti on al,good-performa nce,easy-used and with high precise and reliability.This thesis introduces the eonfiguration and working principle of brake system. Follow ing the prin ciple and the fun eti on requireme nt

6、. This kind of tester can simulate road detect ing better,adopti ng moving detect ing methods. It will make the detect ing results more accuracy. The bottom of the brake plate adopts rolli ng pearl skid,recta ngle slut alig nment. Compare to past desig n scheme,such research has more creati on.Keywo

7、rds:Plate; Stati on; Brake;D yn amic;Structure摘要 ABSTRACT II第1章绪论 11.1汽车制动性能检测系统简介 11.2汽车制动性能检测系统研究的意义 21.3汽车制动性能检测技术的发展和国内外目前的状况 21.4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 42.1对汽车制动系统的技术要求 42.2汽车制动系统的常见故障 42.3制动性能评价参数 52.3.1制动效能 62.3.2制动抗热衰退性 72.3.3制动稳定性 82.4地面制动力与制动器制动力及附着力的关系 82.5本章小结 9第3章平板式制动性能检测台的设计

8、方案 103.1平板式制动性能试验台的结构 103.2工作原理 123.3设计依据和要求 153.3.1设计依据 153.3.2适用范围 163.3.3 功能 163.4本章小结 17第4章 平板式汽车制动检测台设计 184.1总体尺寸确定 184.2传感器的选择 204.3材料的选择 244.4制动检测部分结构设计 244.4.1制动板底座的设计 244.4.2制动板上盖板的设计 254.4.3轴重传感器安装 254.4.4制动力传感器支座设计 264.4.5 V型槽支座的设计 274.5零件的较核 284.6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

9、。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

10、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

11、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510km/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

12、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 GB 12676-1999汽车制动系结构、性 能及试验方法2也基本引用ECE R13（欧洲经济委员会汽

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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、

19、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

20、 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

21、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。

22、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 T0 T0=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，

23、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

24、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

25、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

26、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

27、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.

28、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

29、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

30、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

31、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

32、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 Pt max.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。