汽车制动试验台机械结构设计
谭 桐 席卿浩 西南交通大学 四川成都 611756
摘要:汽车制动性能的检测是机动车安全技术检验的重要内容之一，车辆制动性的好坏直接关系到行车安全，本文针对惯性式试验台的功能进行机械结构上面的设计。 关键词: 汽车制动性能；惯性式试验台；机械结构设计 代入数据，可计算得到滚筒长度： 1.1 汽车制动性性能检验与分析的意义 l 1=390mm 根据“智能化”，“自动化”的技术应用发展趋势采用先进的理念与手段，设计一套功能安全，性能优越，集高精度数据采集，经上述计算分析得到了滚筒、主动轴、从动轴的主要设计参处理于一身的汽车制动性能试验台，对于汽车制动系统的设计制数。 造水平和定期检验汽车的安全性具有重大意义。本文接下来主要1.2.3 设计的效果图及功能及原理 介绍惯性式汽车制动性能测试系统的机械结构，以及其原理、原通过本章的上述分析以及计算，利用Auto CAD进行设计建模，理细节与设计图。惯性式汽车制动性能测试系统能实现车辆定将惯性试验台的机械结构利用软件绘制出来。总体效果图如下： 位、提供并控制模拟速度、模拟路通、测量汽车实际跑偏量以及测量制动距离等一系列功能。本文下面将详细的介绍机械结构的设计与各功能的原理及实现，在此不再陈述。 1.2惯性实验台机械结构设计 1.2.1 设计背景及设计的理论依据 从试验台的功能出发，该实验台要实现车辆定位、提供并控 制模拟速度、模拟路通、测量汽车实际跑偏量以及测量制动距离图1 试验台的设计外观图 等一系列功能。要使汽车轮对被动的产生速度，在机械结构方面外部为试验台平台，所有的机械传动装置均在里面。 该测试系统需能够车辆定位并支撑汽车双轮悬空，能够利用驱动其内部机械结构如下： 电机通过一系列机械结构的转换带动汽车轮对的转动；要模拟路通情况，试验台与轮对的接触部分产生的力学效果应该与轮对与地面接触效果近似；要测量跑偏量，实验台应该可以使汽车轮对左右两边能够相互独立工作。 基于上述分析，本文的设计思路如下：利用左右双滚筒结构，通过一系列的轴、轴承以及轴承座建立实验台对汽车轮对的支撑功能。左右滚筒与汽车轮对接触，需要模拟路面实际情况，所以 需要对滚筒进行一系列的特殊处理，如摩擦情况、干湿度等等。图2 实验台机械结构三维图 使用驱动电机作为本试验台的驱动装置，并且围绕驱动电机与滚下面分别介绍各功能的机械结构实现： 筒建立本试验台的动力、传动系统。驱动电机输出转速，经减速1 支撑及固定部分 器调速得到本实验台所能够使用的速度范围，通过主轴的传送，卡丁车一对轮对置于滚筒间，与滚筒接触通过轴将力传递到使得左右两边的双滚筒能同步同速转动，采用链传动来使主滚筒轴承座，轴承座固定在地面，使得整个测试试验台固定好。在滚带动从滚筒的转动，从而使汽车车轮能够平稳的运行。在传递转筒间应该还有举升装置，使得车轮能够对称的落入滚筒之间。避速的主轴上位于左右滚筒中间的位置处采用电子耦合的方式使免整体结构重量分布不均而使得试验台工作时不稳定的情况，本左右两边滚筒能够独立的带动汽车轮对运转。 文设计的试验台有6个轴承座，充分的使整个系统受力均匀，轴通过以上分析，得到该试验台所需的基本机械结构有：驱动承座与地面相接固定良好，能够确保实验安全。 电机、减速器、联轴器、电子耦合离合器、左右双滚筒、链条与2 速度产生及传动部分 齿轮、主轴、轴承以及轴承座等等。 首先由驱动电机输出扭矩及转速，驱动电机使用带传动输1.2.2 设计参数的分析计算 出，再经减速器减速将电机运转的高速度转换到试验台所接受的惯性式汽车制动试验台，需要使滚筒主轴等机构与汽车轮对角速度范围，另外电动机利用变频器控制转速，使得电机速度能的惯性矩相同，该主要设计的是滚筒、主轴以及从动轴的相关参够做到无极调速，在经过减速器后，输出的动力通过联轴器将动数，主要包括尺寸参数，材料参数等等。下面进行分析计算： 力传到主轴上面，由主轴传递力矩，带动两个主滚筒转动， 若假设卡丁车的相关参数如下： 而主滚筒与从动滚筒间，本试验台设计为齿轮-链传动，链传表1 卡丁车的相关参数表 动能够准确的传递转动速度，没有打滑带来的一系列精度问题，至此主滚筒与从动滚筒将以相同的速度运转。传动系统如下： J =1.2kg *m 2 车轮的转速为：
n =265r /min
w =27.8rad /s 可得卡丁车的总转动动能： 图3 试验台传动系统 11滚筒带动轮对运动，通过传感器等组成的控制系统可以调节T =(Mc +M R ) v 2+2*(Jw 2) =4173.3J 制动速度，从而能够更全面的说明汽车的制动性能。 223 模拟路面情况及制动距离测量 主动轴与从动轴的转动动能较小，在计算滚筒尺寸参数时可惯性式制动试验台的滚筒工作原理与工作性质都是一样的，以忽略不计。假设滚筒的半径为 R =120mm ，内径为 r =25mm ，3它模拟的是一个路面(滚筒的惯性与受检汽车的惯性相当) 。在制 材料密度r=7850kg /m 动过程中，轮胎对滚筒产生阻力，滚筒由于惯性做减速的转动，计算滚筒转动角速度： 也就是说滚筒将相对于车轮移动一定距离，即制动距离。同时还v w ==46.3rad /s 可测得制动时间或减速度。 R 4 跑偏量的测量 主轴的参数： 3测量跑偏量要求测试的轮对两个轮具有不同的速度，本实验 l 1=700mm ， r 1=25mm ， r1=7700kg /m 台利用电磁耦合离合器来控制两主动轮之间的转速不一致，从来从动轴的参数： 在机械结构上达到满足功能需要的目的。 3 l 2=1200mm ， r 2=25mm ， r2=7700kg /m 则滚筒的质量： 参考文献： M 1=p(R2-r 2) /r [1]张铁山，汽车测试与控制技术基础，北京理工大学出版社，滚筒的转动惯量： 2007 1[2]冯如只. 杨娟. 邓林峰. 赵荣珍, 汽车制动性能测试系统研究，I =M (r2+R 2) 武汉理工大学学报，2011 2由: [3]查小净. 李俊. 吴东盛，汽车制动性能检测方法的比较与分 T 1=T 析，公路与汽运，2010
>才智 279
汽车制动试验台机械结构设计
谭 桐 席卿浩 西南交通大学 四川成都 611756
摘要:汽车制动性能的检测是机动车安全技术检验的重要内容之一，车辆制动性的好坏直接关系到行车安全，本文针对惯性式试验台的功能进行机械结构上面的设计。 关键词: 汽车制动性能；惯性式试验台；机械结构设计 代入数据，可计算得到滚筒长度： 1.1 汽车制动性性能检验与分析的意义 l 1=390mm 根据“智能化”，“自动化”的技术应用发展趋势采用先进的理念与手段，设计一套功能安全，性能优越，集高精度数据采集，经上述计算分析得到了滚筒、主动轴、从动轴的主要设计参处理于一身的汽车制动性能试验台，对于汽车制动系统的设计制数。 造水平和定期检验汽车的安全性具有重大意义。本文接下来主要1.2.3 设计的效果图及功能及原理 介绍惯性式汽车制动性能测试系统的机械结构，以及其原理、原通过本章的上述分析以及计算，利用Auto CAD进行设计建模，理细节与设计图。惯性式汽车制动性能测试系统能实现车辆定将惯性试验台的机械结构利用软件绘制出来。总体效果图如下： 位、提供并控制模拟速度、模拟路通、测量汽车实际跑偏量以及测量制动距离等一系列功能。本文下面将详细的介绍机械结构的设计与各功能的原理及实现，在此不再陈述。 1.2惯性实验台机械结构设计 1.2.1 设计背景及设计的理论依据 从试验台的功能出发，该实验台要实现车辆定位、提供并控 制模拟速度、模拟路通、测量汽车实际跑偏量以及测量制动距离图1 试验台的设计外观图 等一系列功能。要使汽车轮对被动的产生速度，在机械结构方面外部为试验台平台，所有的机械传动装置均在里面。 该测试系统需能够车辆定位并支撑汽车双轮悬空，能够利用驱动其内部机械结构如下： 电机通过一系列机械结构的转换带动汽车轮对的转动；要模拟路通情况，试验台与轮对的接触部分产生的力学效果应该与轮对与地面接触效果近似；要测量跑偏量，实验台应该可以使汽车轮对左右两边能够相互独立工作。 基于上述分析，本文的设计思路如下：利用左右双滚筒结构，通过一系列的轴、轴承以及轴承座建立实验台对汽车轮对的支撑功能。左右滚筒与汽车轮对接触，需要模拟路面实际情况，所以 需要对滚筒进行一系列的特殊处理，如摩擦情况、干湿度等等。图2 实验台机械结构三维图 使用驱动电机作为本试验台的驱动装置，并且围绕驱动电机与滚下面分别介绍各功能的机械结构实现： 筒建立本试验台的动力、传动系统。驱动电机输出转速，经减速1 支撑及固定部分 器调速得到本实验台所能够使用的速度范围，通过主轴的传送，卡丁车一对轮对置于滚筒间，与滚筒接触通过轴将力传递到使得左右两边的双滚筒能同步同速转动，采用链传动来使主滚筒轴承座，轴承座固定在地面，使得整个测试试验台固定好。在滚带动从滚筒的转动，从而使汽车车轮能够平稳的运行。在传递转筒间应该还有举升装置，使得车轮能够对称的落入滚筒之间。避速的主轴上位于左右滚筒中间的位置处采用电子耦合的方式使免整体结构重量分布不均而使得试验台工作时不稳定的情况，本左右两边滚筒能够独立的带动汽车轮对运转。 文设计的试验台有6个轴承座，充分的使整个系统受力均匀，轴通过以上分析，得到该试验台所需的基本机械结构有：驱动承座与地面相接固定良好，能够确保实验安全。 电机、减速器、联轴器、电子耦合离合器、左右双滚筒、链条与2 速度产生及传动部分 齿轮、主轴、轴承以及轴承座等等。 首先由驱动电机输出扭矩及转速，驱动电机使用带传动输1.2.2 设计参数的分析计算 出，再经减速器减速将电机运转的高速度转换到试验台所接受的惯性式汽车制动试验台，需要使滚筒主轴等机构与汽车轮对角速度范围，另外电动机利用变频器控制转速，使得电机速度能的惯性矩相同，该主要设计的是滚筒、主轴以及从动轴的相关参够做到无极调速，在经过减速器后，输出的动力通过联轴器将动数，主要包括尺寸参数，材料参数等等。下面进行分析计算： 力传到主轴上面，由主轴传递力矩，带动两个主滚筒转动， 若假设卡丁车的相关参数如下： 而主滚筒与从动滚筒间，本试验台设计为齿轮-链传动，链传表1 卡丁车的相关参数表 动能够准确的传递转动速度，没有打滑带来的一系列精度问题，至此主滚筒与从动滚筒将以相同的速度运转。传动系统如下： J =1.2kg *m 2 车轮的转速为：
n =265r /min
w =27.8rad /s 可得卡丁车的总转动动能： 图3 试验台传动系统 11滚筒带动轮对运动，通过传感器等组成的控制系统可以调节T =(Mc +M R ) v 2+2*(Jw 2) =4173.3J 制动速度，从而能够更全面的说明汽车的制动性能。 223 模拟路面情况及制动距离测量 主动轴与从动轴的转动动能较小，在计算滚筒尺寸参数时可惯性式制动试验台的滚筒工作原理与工作性质都是一样的，以忽略不计。假设滚筒的半径为 R =120mm ，内径为 r =25mm ，3它模拟的是一个路面(滚筒的惯性与受检汽车的惯性相当) 。在制 材料密度r=7850kg /m 动过程中，轮胎对滚筒产生阻力，滚筒由于惯性做减速的转动，计算滚筒转动角速度： 也就是说滚筒将相对于车轮移动一定距离，即制动距离。同时还v w ==46.3rad /s 可测得制动时间或减速度。 R 4 跑偏量的测量 主轴的参数： 3测量跑偏量要求测试的轮对两个轮具有不同的速度，本实验 l 1=700mm ， r 1=25mm ， r1=7700kg /m 台利用电磁耦合离合器来控制两主动轮之间的转速不一致，从来从动轴的参数： 在机械结构上达到满足功能需要的目的。 3 l 2=1200mm ， r 2=25mm ， r2=7700kg /m 则滚筒的质量： 参考文献： M 1=p(R2-r 2) /r [1]张铁山，汽车测试与控制技术基础，北京理工大学出版社，滚筒的转动惯量： 2007 1[2]冯如只. 杨娟. 邓林峰. 赵荣珍, 汽车制动性能测试系统研究，I =M (r2+R 2) 武汉理工大学学报，2011 2由: [3]查小净. 李俊. 吴东盛，汽车制动性能检测方法的比较与分 T 1=T 析，公路与汽运，2010
>才智 279