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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)設(shè)備是應(yīng)用于新車(chē)研究開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)、新車(chē)的出廠檢驗(yàn)和交通管理部門(mén)對(duì)上路車(chē)輛定期檢驗(yàn)的測(cè)試裝置。鑒于目前我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展和有關(guān)法規(guī)的出臺(tái)，以及我國(guó)汽車(chē)檢測(cè)站設(shè)備的落后狀況，汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)設(shè)備的研究尤其受到關(guān)注。
汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)設(shè)備的研究是一門(mén)綜合性應(yīng)用科學(xué)，涉及諸多學(xué)科和領(lǐng)域。本論文的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一套汽車(chē)制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)，使之具備功能齊全、性能良好、使用方便、高精度、高可靠性的特點(diǎn)。
本文介紹了設(shè)計(jì)對(duì)象—平板式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和工作原理，這種試驗(yàn)臺(tái)能較好地模擬道路檢測(cè),采用動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)結(jié)果具有真實(shí)性。制動(dòng)板底部采用滾珠滑動(dòng)、梯形槽定位的方式。這樣的設(shè)計(jì)和以往的滾輪式設(shè)計(jì)方案相比有一定新意。
關(guān)鍵詞：平板式；檢測(cè)臺(tái)；制動(dòng)；動(dòng)態(tài)；結(jié)構(gòu)
ABSTRACT
The automotive braking performance measuring and controlling system is an testing 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 automotive which is held by the traffic management department for the automotives on the road. According to the rapid development of automotive industry and the situation that the device of our automotive performance measuring has large distance with dereloped coutries,people have paid more attention to the research of the automotive braking performance measuring and controlling system.
The research of the automotive braking performance measurement and control system is comprehensive application science including many subjects and fields. The main aim of this thesis is to design an automotive braking performance measuring system and make it more multifunctional,good-performance,easy-used and with high precise and reliability.
This thesis introduces the configuration and working principle of brake system. Following the principle and the function requirement. This kind of tester can simulate road detecting better,adopting moving detecting methods. It will make the detecting results more accuracy. The bottom of the brake plate adopts rolling pearl skid,rectangle slut alignment. Compare to past design scheme,such research has more creation.
Keywords:Plate; Station; Brake;Dynamic;Structure
II
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1
1.2 汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)研究的意義 2
1.3 汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外目前的狀況 2
1.4 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)途徑 3
第2章 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)及其性能的評(píng)價(jià)參數(shù) 4
2.1 對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求 4
2.2 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障 4
2.3 制動(dòng)性能評(píng)價(jià)參數(shù) 5
2.3.1 制動(dòng)效能 6
2.3.2 制動(dòng)抗熱衰退性 7
2.3.3 制動(dòng)穩(wěn)定性 8
2.4 地面制動(dòng)力與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力的關(guān)系 8
2.5 本章小結(jié) 9
第3章 平板式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案 10
3.1 平板式制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu) 10
3.2 工作原理 12
3.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和要求 16
3.3.1設(shè)計(jì)依據(jù) 16
3.3.2 適用范圍 16
3.3.3 功能 16
3.4 本章小結(jié) 17
第4章 平板式汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì) 18
4.1 總體尺寸確定 18
4.2 傳感器的選擇 20
4.3 材料的選擇 24
4.4 制動(dòng)檢測(cè)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
4.4.1 制動(dòng)板底座的設(shè)計(jì) 24
4.4.2 制動(dòng)板上蓋板的設(shè)計(jì) 25
4.4.3 軸重傳感器安裝 25
4.4.4 制動(dòng)力傳感器支座設(shè)計(jì) 26
4.4.5 V型槽支座的設(shè)計(jì) 27
4.5 零件的較核 28
4.6 本章小結(jié) 32
結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 33
致謝 35
附錄A 外文文獻(xiàn) 36
附錄B外文文獻(xiàn)的中文譯文 40
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
現(xiàn)代社會(huì)，汽車(chē)己成為人們工作、生活中不可缺少的交通工具。汽車(chē)性能檢測(cè)技術(shù)也相應(yīng)的得到大力發(fā)展。
汽車(chē)安全性能檢測(cè)的主要內(nèi)容有:制動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、照明信號(hào)裝置、廢氣排放、速度表檢測(cè)及主要總成附件的外觀檢查。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)汽車(chē)的安全檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)、消除在日新月異的汽車(chē)業(yè)的需求和刺激下和減少由于車(chē)輛性能欠佳以及技術(shù)狀況不良而發(fā)生的交通事故;通過(guò)對(duì)汽車(chē)噪聲和廢氣的控制，減少汽車(chē)對(duì)環(huán)境的危害。
汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)是對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備，檢測(cè)的主要參數(shù)包括：制動(dòng)力、制動(dòng)力平衡、車(chē)輪阻滯力、制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。根據(jù)測(cè)試原理不同，汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)可分為反力式和慣性式；按檢驗(yàn)臺(tái)支撐車(chē)輪形式不同，汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)可分為滾筒式和平板式；按檢測(cè)參數(shù)不同，汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)可分為測(cè)制動(dòng)力式、測(cè)制動(dòng)距離和綜合參數(shù)三種；按檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)車(chē)軸數(shù)，可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類(lèi)。目前國(guó)內(nèi)廣泛采用滾筒反力式汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)和平板式汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。
1-平板；2-力傳感器；3-支撐鋼球；4-底架
圖1.1 平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖
平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)是一種低速動(dòng)態(tài)檢測(cè)車(chē)輛制動(dòng)性能的設(shè)備，通常由四塊表面軋花的平板、力傳感器、支撐鋼球、底架及指示、控制裝置等組成（見(jiàn)圖1.1）。四塊平板按前、后各兩塊并列布置，板間距與受檢車(chē)輪距相適應(yīng)，前、后板間間距與受檢車(chē)輛軸距相適應(yīng)。從理論上講制動(dòng)力與檢測(cè)時(shí)車(chē)速無(wú)關(guān),但受剎車(chē)前的行車(chē)速度穩(wěn)定性影響（要求勻速）。檢測(cè)時(shí)車(chē)輛以5～10km/h的速度脫擋上制動(dòng)臺(tái)并緊急制動(dòng)，車(chē)輛在慣性力的作用下，通過(guò)車(chē)輪對(duì)平板施加一個(gè)與地面制動(dòng)力相反的作用力，使平板沿車(chē)輛行駛方向產(chǎn)生位移，計(jì)算機(jī)適時(shí)采集、儲(chǔ)存制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)力和軸荷的變化數(shù)據(jù)。經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，顯示各車(chē)輪制動(dòng)力、制動(dòng)力總和、左右制動(dòng)力平衡、滑行阻滯力、駐車(chē)制動(dòng)力和制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。
1.2 汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)研究的意義
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在因汽車(chē)故障引起的事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障占60%以上。汽車(chē)制動(dòng)性能好壞，是安全行車(chē)最重要的因素之一，因此也是汽車(chē)檢測(cè)診斷的重點(diǎn)。汽車(chē)有良好的制動(dòng)性能，遇到緊急情況，可以化險(xiǎn)為夷;在正常行駛時(shí)，可以提高平均速度，從而提高運(yùn)輸效率。隨著汽車(chē)行駛速度的提高，汽車(chē)制動(dòng)性能對(duì)保障交通安全尤為重要。為減少交通事故，我國(guó)有關(guān)法規(guī)明確規(guī)定在用汽車(chē)必須經(jīng)過(guò)定期檢驗(yàn)合格后才允許上路行駛，在汽車(chē)定期檢驗(yàn)中，制動(dòng)性能被作為判定車(chē)輛安全技術(shù)狀況的主要因素。
汽車(chē)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)檢測(cè)行業(yè)和汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備提出了新的要求，傳統(tǒng)的汽車(chē)檢測(cè)方法己遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代的汽車(chē)檢測(cè)了。隨著我國(guó)加入WTO，汽車(chē)的一些標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)一步與國(guó)際接軌，我國(guó)的汽車(chē)制動(dòng)法規(guī)GB 12676-1999《汽車(chē)制動(dòng)系結(jié)構(gòu)、性能及試驗(yàn)方法》[2]也基本引用ECE R13(歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)汽車(chē)制動(dòng)法規(guī))的有關(guān)條款。目前，我國(guó)汽車(chē)檢測(cè)站主要用檢測(cè)制動(dòng)力的方法來(lái)檢驗(yàn)汽車(chē)的制動(dòng)性能，但許多制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)還不具備檢驗(yàn)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間的能力，使檢測(cè)結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映汽車(chē)的實(shí)際制動(dòng)效果，這個(gè)問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視。因此，嚴(yán)格執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)“智能化”、“自動(dòng)化”的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和手段，設(shè)計(jì)一套功能齊全、性能良好，使用方便，具有高精度和高可靠性的汽車(chē)制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)提高汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造水平和在用汽車(chē)的定期安全檢驗(yàn)?zāi)芰哂惺种匾囊饬x。
1.3 汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外目前的狀況
伴隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)性能的診斷和檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上有了革命性的進(jìn)展，逐步發(fā)展成現(xiàn)代汽車(chē)診斷和檢測(cè)技術(shù)?，F(xiàn)代汽車(chē)診斷和檢測(cè)技術(shù)主要是利用先進(jìn)的汽車(chē)檢測(cè)儀器和設(shè)備，結(jié)合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)來(lái)檢測(cè)汽車(chē)技術(shù)狀況，它是以工程數(shù)學(xué)、故障物理、可靠性理論、電子學(xué)和電子技術(shù)、信息控制理論等為基礎(chǔ)的一門(mén)綜合性應(yīng)用科學(xué)。
現(xiàn)代汽車(chē)檢測(cè)診斷技術(shù)發(fā)展很快，在管理上已實(shí)現(xiàn)了“制度化”，在基礎(chǔ)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了“標(biāo)準(zhǔn)化”，在應(yīng)用技術(shù)上正在向“智能化”、“自動(dòng)化”方向發(fā)展。國(guó)外對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能的研究和檢測(cè)發(fā)展比較早，從七十年代起，已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、CAD/CAM/CAE等取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。七十年代初，美國(guó)密西根大學(xué)的學(xué)者們就將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)制動(dòng)動(dòng)態(tài)過(guò)程研究中。從九十年代起，國(guó)外就不斷開(kāi)發(fā)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)，而且也涉及到整車(chē)設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)。如日本開(kāi)發(fā)的小型車(chē)制動(dòng)專(zhuān)家系統(tǒng)，使得設(shè)計(jì)的車(chē)輛具有良好的制動(dòng)性能，在省時(shí)省力的基礎(chǔ)上得到最佳設(shè)計(jì)方案。目前，國(guó)外生產(chǎn)的汽車(chē)制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)代化水平很高。如法國(guó)的薩基姆((SAGEM)公司、德國(guó)的博世(BOSCH)公司、申克(SCHENCK)公司、意大利的馬哈(MAHA)公司等等，這些公司生產(chǎn)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)設(shè)備有精度高，功能全，滾筒耐磨損，不受溫度的影響等特點(diǎn)。
我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)起步較晚，研發(fā)能力還比較落后，目前呈現(xiàn)一種迅速追趕的態(tài)勢(shì)。相應(yīng)的，制動(dòng)性能檢測(cè)診斷技術(shù)也經(jīng)歷了從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，到自主研究開(kāi)發(fā)、推廣應(yīng)用的階段，并發(fā)布實(shí)施了有關(guān)的汽車(chē)檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，取得了很大的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定距離。我們應(yīng)該加強(qiáng)汽車(chē)檢測(cè)基礎(chǔ)理論的研究，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，在汽車(chē)檢測(cè)基礎(chǔ)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備的智能化和檢測(cè)管理的網(wǎng)絡(luò)化等方面進(jìn)一步研究和發(fā)展，尤其要在檢測(cè)設(shè)備的性能、精度、可靠性、穩(wěn)定性、智能化和自動(dòng)化等方面多下工夫，才一能適應(yīng)汽車(chē)工業(yè)迅速發(fā)展的需要。
1.4 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)途徑
1、制動(dòng)時(shí)力學(xué)分析及制動(dòng)檢測(cè)方法
對(duì)汽車(chē)在制動(dòng)板上的受力情況進(jìn)行分析，對(duì)制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的受力情況進(jìn)行分析，研究地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力之間的關(guān)系。探討制動(dòng)性能檢測(cè)的幾種方法。在平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上的運(yùn)動(dòng)及受力情況進(jìn)行分析.
2、制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括制動(dòng)檢測(cè)和軸重檢測(cè)兩部分。設(shè)計(jì)包括尺寸確定和詳細(xì)設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容是蓋板和底板的連接以及傳感器的安裝，用CAD繪制零件圖及裝配圖。
第2章 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)及其性能的評(píng)價(jià)參數(shù)
汽車(chē)制動(dòng)的過(guò)程，特別是行車(chē)制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的、時(shí)變的過(guò)程，所以在研究汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)之前，有必要對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)及其性能評(píng)價(jià)參數(shù)等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探討。
2.1 對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求
汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有行車(chē)制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)三大基本功能。
1、行車(chē)制動(dòng)系必須使駕駛員能控制車(chē)輛行駛，使其安全、有效地減速和停車(chē)。行車(chē)制動(dòng)裝置的作用應(yīng)能在各軸之間合理分配，以充分利用各軸的垂直載荷。應(yīng)急制動(dòng)必須在行車(chē)制動(dòng)系有一處失效的情況下，在規(guī)定的距離內(nèi)將車(chē)輛停住。應(yīng)急制動(dòng)可以是行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)具有應(yīng)急特性或是同行車(chē)制動(dòng)分開(kāi)的獨(dú)立系統(tǒng)(注意應(yīng)急制動(dòng)不是行車(chē)制動(dòng)中的急速踩下制動(dòng)踏板)。駐車(chē)制動(dòng)應(yīng)能使車(chē)輛即使在沒(méi)有駕駛員的情況下，也能停放在上、下坡道上。
2、制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑及失去轉(zhuǎn)向的能力。
3、制動(dòng)平穩(wěn)，即制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力應(yīng)迅速平穩(wěn)地增加;在放松制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)應(yīng)迅速消失，不拖滯。
4、操縱輕便，即施加于制動(dòng)踏板和停車(chē)杠桿上的力不應(yīng)過(guò)大，以免造成駕駛員疲勞。
5、在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，不應(yīng)有自行制動(dòng)現(xiàn)象。
6、抗熱衰退能力，要求制動(dòng)系的熱穩(wěn)定性好，不易衰退，衰退后能較快地恢復(fù)。(汽車(chē)在高速或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)，由于制動(dòng)器溫度過(guò)高導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低的現(xiàn)象稱(chēng)為熱衰退)。
7、水濕恢復(fù)能力，即汽車(chē)涉水，制動(dòng)器被水浸濕后，應(yīng)能迅速恢復(fù)制動(dòng)的能力。
2.2 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障
1、制動(dòng)失效
即制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，完全喪失了制動(dòng)能力。
2、制動(dòng)跑偏
是指汽車(chē)直線行駛制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向車(chē)輪發(fā)生自行轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車(chē)產(chǎn)生偏駛的現(xiàn)象。由于汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，偏離了原來(lái)的運(yùn)行軌跡，因而常常是造成撞車(chē)、掉溝，甚至翻車(chē)等事故的根源，所以必須予以重視。引起跑偏的因素，就制動(dòng)系而言，一是左右輪制動(dòng)力不等;二是左右輪制動(dòng)力增長(zhǎng)速度不一致。其中特別是轉(zhuǎn)向輪，因此要對(duì)制動(dòng)力增長(zhǎng)全過(guò)程的左右輪制動(dòng)力差作出規(guī)定，且對(duì)前后軸車(chē)輪的要求不同。
3、制動(dòng)側(cè)滑
指汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，某一軸的車(chē)輪或兩軸的車(chē)輪發(fā)生橫向滑動(dòng)的現(xiàn)象。汽車(chē)在水濕路面或冰雪路面上制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象較多。尤其是在上述路面上緊急制動(dòng)時(shí)，更容易出現(xiàn)側(cè)滑，造成汽車(chē)甩尾，甚至原地轉(zhuǎn)圈，從而導(dǎo)致交通事故發(fā)生。車(chē)輪抱死與制動(dòng)側(cè)滑有如下關(guān)系:
（1） 前輪抱死拖滯，后輪不制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)按直線行駛，處于穩(wěn)定狀態(tài)。但此時(shí)前輪失去控制轉(zhuǎn)向的作用。
（2） 后輪抱死拖滯，前輪無(wú)制動(dòng)，當(dāng)車(chē)速超過(guò)25km/h時(shí)，汽車(chē)后軸嚴(yán)重側(cè)滑，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
（3） 當(dāng)車(chē)速較高(例如50km/h以上)時(shí)，如果后輪比前輪提前0.5s以上的時(shí)間先抱死，汽車(chē)后軸側(cè)滑，也是一種不穩(wěn)定狀態(tài)。
（4） 車(chē)輪抱死拖滯時(shí)，路面越滑，制動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，側(cè)滑也越嚴(yán)重。解決制動(dòng)側(cè)滑最有效的方法，是安裝防抱死制動(dòng)裝置(ABS)。
4、制動(dòng)拖滯
指在行車(chē)中，踩下制動(dòng)踏板使用制動(dòng)后，再抬起制動(dòng)踏板，不能迅速解除制動(dòng)的現(xiàn)象。制動(dòng)拖滯會(huì)耽誤隨后的起步行駛。
2.3 制動(dòng)性能評(píng)價(jià)參數(shù)
駕駛員接到緊急停車(chē)信號(hào)時(shí)，并沒(méi)有立即行動(dòng)，而要經(jīng)過(guò)Ti秒以后才意識(shí)到應(yīng)進(jìn)行緊急制動(dòng)，并開(kāi)始移動(dòng)右腳，再經(jīng)過(guò)T秒以后到達(dá)b點(diǎn)才開(kāi)始踩到制動(dòng)踏板。這一段時(shí)間T=T1+T:稱(chēng)為駕駛員反應(yīng)時(shí)間。這一段時(shí)間，一般為0.3-1.0s，它與制動(dòng)系的性能無(wú)關(guān)。在b點(diǎn)以后，隨著駕駛員踩踏板的動(dòng)作，踏板力迅速增加，到d點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大值。不過(guò)由于制動(dòng)系中有一定殘余壓力，且蹄片由回位彈簧拉著，蹄片與制動(dòng)鼓之間存在著間隙，所以要經(jīng)過(guò)T3秒后到c點(diǎn)，地面制動(dòng)力才起作用，使汽車(chē)開(kāi)始產(chǎn)生減速度。由c點(diǎn)到e點(diǎn)是制動(dòng)力的增躍過(guò)程所需要的時(shí)間T0 T0=T3+T；總稱(chēng)為制動(dòng)器的作用時(shí)間或滯后時(shí)間。它的長(zhǎng)短一方面取決于駕駛員踩踏板的速度，更重要的一方面受制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式與維修質(zhì)量的影響。由e到f為持續(xù)制動(dòng)時(shí)間T，這一階段車(chē)輛的減速度穩(wěn)定，基本不變。到f點(diǎn)，駕駛員松開(kāi)制動(dòng)踏板，但制動(dòng)力的消除仍需要一定時(shí)間，這段時(shí)間T"稱(chēng)為制動(dòng)釋放時(shí)間。按規(guī)定，制動(dòng)釋放時(shí)間不得大于0.8s。從制動(dòng)的全過(guò)程來(lái)看，它包括:駕駛員看到情況后作出反應(yīng)、制動(dòng)器起作用、持續(xù)制動(dòng)和制動(dòng)完全釋放四個(gè)階段。其中，制動(dòng)器作用時(shí)間T。階段的一部分，是制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。
制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間是制動(dòng)性能檢測(cè)中的一個(gè)重要參數(shù)。在GB7258-1997《機(jī)動(dòng)車(chē)安全運(yùn)行技術(shù)條件》[3]中，將制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間定義為:在急踩制動(dòng)時(shí)，從踏板開(kāi)始動(dòng)作至車(chē)輛的減速度(或制動(dòng)力)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的車(chē)輛充分發(fā)出的平均減速度(或標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的制動(dòng)力)的75%時(shí)所需的時(shí)間。為此，在制動(dòng)測(cè)試過(guò)程中必須由駕駛員通過(guò)套裝在汽車(chē)制動(dòng)踏板上的腳踏開(kāi)關(guān)向試驗(yàn)臺(tái)指示、控制裝置發(fā)出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，開(kāi)始時(shí)間計(jì)數(shù)，直至制動(dòng)力與軸荷之比達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的75%時(shí)瞬間為止。這段時(shí)間歷程即為制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間，通?？梢酝ㄟ^(guò)試驗(yàn)臺(tái)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行相應(yīng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
汽車(chē)主要由制動(dòng)效能、制動(dòng)抗熱衰退性和制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)。
2.3.1 制動(dòng)效能
制動(dòng)效能[4]是指汽車(chē)迅速降低行駛速度直至停車(chē)的能力，是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。它是由制動(dòng)力、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間來(lái)評(píng)定。
1、制動(dòng)距離
制動(dòng)距離是指車(chē)輛在規(guī)定的初速度下急踩制動(dòng)時(shí)，從腳接觸制動(dòng)踏板(或手觸動(dòng)制動(dòng)手柄)時(shí)起至車(chē)輛停住時(shí)止，車(chē)輛駛過(guò)的距離。它包括了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間和以最大減速度持續(xù)制動(dòng)時(shí)間內(nèi)汽車(chē)駛過(guò)的距離。它是評(píng)價(jià)汽車(chē)制動(dòng)性能最直觀的一個(gè)參數(shù)，與汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行的制動(dòng)情況最接近。駕駛員最熟悉汽車(chē)的制動(dòng)距離，因?yàn)樗c安全行車(chē)有直接關(guān)系。制動(dòng)距離不等于車(chē)輪在路面上拖壓印的長(zhǎng)度，因?yàn)橹苿?dòng)距離中包含有制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間內(nèi)汽車(chē)駛過(guò)的距離，在這一段時(shí)間內(nèi)車(chē)輪尚未拖壓印。制動(dòng)距離與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系中的液壓或氣壓有關(guān)，故給出制動(dòng)距離時(shí)應(yīng)指明相應(yīng)的踏板力或制動(dòng)系中的壓力。
用制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)的制動(dòng)性能具有一定的準(zhǔn)確度，而且重復(fù)性較好。但需要有較大的試車(chē)場(chǎng)地，而且對(duì)輪胎的磨損較大。此外，制動(dòng)距離是一個(gè)整車(chē)性能參數(shù)，它不能單獨(dú)定量地反映出各車(chē)輪的制動(dòng)狀況以及制動(dòng)力分配情況(從地面印痕只能大致看到)，當(dāng)制動(dòng)距離延長(zhǎng)時(shí)，也反映不出具體是什么故障使制動(dòng)性能變差。
制動(dòng)距離必須和制動(dòng)跑偏量一起作為檢驗(yàn)制動(dòng)性能的參數(shù)。對(duì)于一個(gè)確定的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，它的質(zhì)量是一定的，其制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力也是一定的，制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的初速度越大，制動(dòng)距離越長(zhǎng)，因此檢驗(yàn)時(shí)還必須規(guī)定汽車(chē)的初速度。
2、制動(dòng)力
為了使行駛中的汽車(chē)能夠減速或停車(chē)，必須由路面對(duì)汽車(chē)作用一個(gè)與其行駛方向相反的外力，來(lái)消耗汽車(chē)的動(dòng)能，使汽車(chē)產(chǎn)生減速度，達(dá)到降低其行駛速度以至停車(chē)的目的，這個(gè)外力叫做制動(dòng)力。對(duì)于一定質(zhì)量的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，制動(dòng)力越大制動(dòng)減速度越大，制動(dòng)距離越短。所以制動(dòng)力是從本質(zhì)上評(píng)價(jià)汽車(chē)制動(dòng)性能的參數(shù)。制動(dòng)力對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)性能具有決定性的影響。
用制動(dòng)力這個(gè)參數(shù)評(píng)價(jià)汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)性能，可以對(duì)前后軸制動(dòng)力的合理分配以及每軸兩輪平衡制動(dòng)力差提出要求，從而保證汽車(chē)制動(dòng)的方向穩(wěn)定性，并使各輪附著重量得到充分利用。
用制動(dòng)力作為單獨(dú)的檢驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，在檢驗(yàn)了制動(dòng)力大小、制動(dòng)力合理分配及平衡制動(dòng)力差的同時(shí)，還要檢驗(yàn)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間包括消除制動(dòng)拉桿、制動(dòng)鼓間隙和部分制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需要的時(shí)間，要求單車(chē)的制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間不超過(guò)0.6s。調(diào)整良好的液壓制動(dòng)系的協(xié)調(diào)時(shí)間約為0.15-0.20s，氣壓制動(dòng)約為0.20-0.40s。如果汽車(chē)以60km/h的速度行駛，每秒行駛16.7m，在制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間內(nèi)，液壓制動(dòng)汽車(chē)行駛距離為2.5-3.3m，氣壓制動(dòng)為3.3-6.6m。若制動(dòng)系調(diào)整不當(dāng)，這個(gè)距離要成倍增長(zhǎng)。另外，各輪制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間不等，還會(huì)引起跑偏。
3、制動(dòng)減速度
制動(dòng)減速度反映了制動(dòng)時(shí)汽車(chē)速度降低的速率。對(duì)于一個(gè)確定的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，它的質(zhì)量是一定的，能產(chǎn)生的制動(dòng)力也是一定的，因此制動(dòng)減速度也是一個(gè)確定值，制動(dòng)初速度對(duì)減速度的影響不很大?？刹捎盟俣确治鰞x、制動(dòng)減速度儀測(cè)出上式中相關(guān)參數(shù)后再計(jì)算出充分發(fā)出的平均減速度。
用減速度儀來(lái)檢驗(yàn)汽車(chē)的制動(dòng)減速度，儀器本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但試驗(yàn)的重復(fù)性較差，且受路面附著系數(shù)的影響很大。制動(dòng)減速度也是一個(gè)整車(chē)性能參數(shù)，它反映不出各輪的制動(dòng)力及分配情況。單獨(dú)用制動(dòng)減速度來(lái)評(píng)價(jià)制動(dòng)性能時(shí)，也必須同時(shí)檢驗(yàn)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間和跑偏量。
4、制動(dòng)時(shí)間
制動(dòng)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間即制動(dòng)時(shí)間，很少作為單純的評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是作為分析制動(dòng)過(guò)程和評(píng)價(jià)制動(dòng)效能時(shí)又是不可缺少的參數(shù)。如對(duì)于同一型號(hào)的兩輛汽車(chē)產(chǎn)上同樣制動(dòng)力所經(jīng)歷的時(shí)間不同，則兩輛汽車(chē)的制動(dòng)距離就可能相差較大，對(duì)行駛安全將產(chǎn)生不同效果。因此通常把制動(dòng)時(shí)間作為一輔助的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
2.3.2 制動(dòng)抗熱衰退性
汽車(chē)制動(dòng)抗熱衰退性能[5]是指汽車(chē)高速制動(dòng)、短時(shí)間重復(fù)制動(dòng)或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性。因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程實(shí)質(zhì)是把汽車(chē)的動(dòng)能通過(guò)制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)化為熱能，制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)器溫度不斷升高，制動(dòng)器摩擦系數(shù)下降，制動(dòng)器摩擦力矩減小，從而使制動(dòng)能力降低，這種現(xiàn)象成熱衰退現(xiàn)象。因此可以用制動(dòng)器處于熱狀態(tài)時(shí)能否保持有冷狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)制動(dòng)抗熱衰退性能。制動(dòng)抗熱衰退性是衡量制動(dòng)效能恒定性的一個(gè)指標(biāo)。隨著高速公路的發(fā)展和車(chē)速的提高，汽車(chē)制動(dòng)性能的恒定性要求也愈來(lái)愈高。但由于測(cè)試方法較復(fù)雜，在一般汽車(chē)綜合檢測(cè)站較難實(shí)施。對(duì)于在用汽車(chē)也無(wú)需檢測(cè)制動(dòng)抗熱衰退性。
2.3.3 制動(dòng)穩(wěn)定性
制動(dòng)穩(wěn)定性是指制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性。通常用制動(dòng)時(shí)汽車(chē)按給定軌跡行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)，即汽車(chē)制動(dòng)時(shí)維持直線行駛或預(yù)定彎道行駛的能力。制動(dòng)穩(wěn)定性良好的汽車(chē)，在實(shí)驗(yàn)室不會(huì)產(chǎn)生不可控制的效能時(shí)汽車(chē)偏離一定寬度的試驗(yàn)通道。我國(guó)安全法中對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性有相應(yīng)的規(guī)定。
2.4 地面制動(dòng)力與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力的關(guān)系
汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，地面作用于汽車(chē)的制動(dòng)力，是由于制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦阻力迫使車(chē)輪轉(zhuǎn)速降低或抱死的結(jié)果。汽車(chē)制動(dòng)裝置都是利用機(jī)械摩擦來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)作用的，其中用來(lái)直接產(chǎn)生摩擦力矩，迫使車(chē)輪轉(zhuǎn)速降低的部分叫做制動(dòng)器。制動(dòng)器分為盤(pán)式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器兩種。鼓式制動(dòng)器是由旋轉(zhuǎn)的元件、制動(dòng)鼓和不旋轉(zhuǎn)的元件一制動(dòng)蹄、制動(dòng)分泵等零件組成。制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)液由制動(dòng)主缸經(jīng)管路進(jìn)入制動(dòng)輪缸，推動(dòng)輪缸活塞使制動(dòng)蹄緊緊地壓靠在制動(dòng)鼓上。不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩MT，其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反。此力矩傳給車(chē)輪后，使車(chē)輪轉(zhuǎn)速減慢直至抱死，由于車(chē)輪與路面的附著作用，車(chē)輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的作用力，同時(shí)路面也對(duì)車(chē)輪作用一個(gè)向后的反作用力P0力P就是阻礙汽車(chē)前進(jìn)的制動(dòng)力，我們稱(chēng)之為地面制動(dòng)力。用力矩MT除以車(chē)輪的有效半徑r，所得的作用力PT，稱(chēng)之為制動(dòng)器的制動(dòng)力。它相當(dāng)于把汽車(chē)架離地面，并踩住制動(dòng)踏板，在輪胎周緣沿切線方向推動(dòng)車(chē)輪，直至它能轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的力。對(duì)于液壓制動(dòng)系統(tǒng)，力PT的大小取決于制動(dòng)踏板力，當(dāng)用力踩住制動(dòng)踏板時(shí)，可取得最大的制動(dòng)器制動(dòng)力PT max.對(duì)于氣壓制動(dòng)，力PT的大小取決于制動(dòng)氣壓。在進(jìn)行制動(dòng)性能檢驗(yàn)時(shí)，為使檢驗(yàn)結(jié)果有可比性，對(duì)制動(dòng)踏板力或制動(dòng)氣壓作出了規(guī)定。如空載檢驗(yàn)時(shí)：
氣壓制動(dòng)系：氣壓表的指示氣壓值<600kpa。
液壓制動(dòng)系：踏板力，座位數(shù)小于或等于9座的載客汽車(chē)<400N；其它車(chē)輛運(yùn):5450N。
制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)有滾動(dòng)和抱死拖滑兩種狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)踏板力較小時(shí)，制動(dòng)器的摩擦力矩不大，路面與輪胎間的摩擦力，即地面制動(dòng)力足以克服制動(dòng)器的摩擦力矩使車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，地面制動(dòng)力就等于制動(dòng)器的制動(dòng)力。但地面制動(dòng)力有時(shí)小于制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力，即P
0在滾動(dòng)，另一是很大，產(chǎn)生的很大，超過(guò)了車(chē)輪與地面的附著條件（即大于附著力），此時(shí)的車(chē)輪稱(chēng)為抱死狀態(tài)，即=0。當(dāng)車(chē)輪仍有滾動(dòng)時(shí)，外界給車(chē)輪的地面制動(dòng)力應(yīng)等于制動(dòng)力,即
（3.7）
當(dāng)車(chē)輪被抱死時(shí)，由于向前慣性力的影響，車(chē)輪要在地面上拖滑。此時(shí)的地面制動(dòng)力則決定于車(chē)輪與地面的附著力。而可隨制動(dòng)踏板力或氣壓液壓P值的增大而繼續(xù)增加，可出現(xiàn)大于的情況。因此，在制動(dòng)時(shí)可得到的最大地面制動(dòng)力只能等于附著力，即。也就是說(shuō)的大小，其一般關(guān)系式為
(N) （3.8）
根據(jù)上述討論，制動(dòng)過(guò)程中各力相互間的關(guān)系如圖2-3所示,由此可得到結(jié)論：汽車(chē)的地面制動(dòng)力首先取決于由制動(dòng)器摩擦力矩所形成的制動(dòng)力,但同時(shí)又受到地面附著條件的限制，所以只有當(dāng)汽車(chē)具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供高的附著力時(shí)，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力，以獲得好的制動(dòng)效能。對(duì)整車(chē)而言，所獲得的最大地面制動(dòng)力，則為各車(chē)輪地面制動(dòng)力之和，即
(N) （3.9）
制動(dòng)力F
時(shí)間t
駕駛員松開(kāi)制動(dòng)踏板后，制動(dòng)力的消除還需要一段時(shí)間，所以制動(dòng)力在這段時(shí)間內(nèi)會(huì)下降。故整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力變化曲線如圖2-4所示
圖3.6 制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力變化曲
通過(guò)上述的分析，可以得知，為了能測(cè)出汽車(chē)的制動(dòng)器制動(dòng)力，必須使車(chē)輪始終處于滾動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)公式可以看出，要達(dá)到這一目的，有兩個(gè)途徑：一是增加軸荷。在用滾筒試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量制動(dòng)時(shí)，為了獲得足夠的附著力，以避免車(chē)輪抱死，允許在車(chē)輛上增加足夠的附加質(zhì)量。而用本試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量制動(dòng)性能時(shí)，由于是模擬實(shí)際路面的制動(dòng)情況，有軸荷的轉(zhuǎn)移，這就等于給車(chē)輛加上了附加質(zhì)量。第二個(gè)途徑就是增加臺(tái)板表面的附著系數(shù)，通過(guò)增加值來(lái)達(dá)到地面制動(dòng)力的目的，論文將在后續(xù)篇幅中對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行闡述。
3.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和要求
3.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)
1、GB7258一1997《機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)運(yùn)行條件》及2000年補(bǔ)充要求；
2、GB11798一1989《汽車(chē)安全檢測(cè)設(shè)備檢定技術(shù)條件》；
3、GB/T18344《汽車(chē)維護(hù)、檢測(cè)、診斷技術(shù)規(guī)范》；
4、GB/T13564《平板式式汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)》；
3.3.2 適用范圍
適用于3T左右機(jī)動(dòng)車(chē)的出廠檢驗(yàn)和車(chē)輛檢測(cè)站的車(chē)輛檢測(cè)。
3.3.3 功能
1、測(cè)量參數(shù)：
（1）左右兩板拖滯力
（2）左右兩板最大制動(dòng)力
（3）制動(dòng)平衡
（4）協(xié)調(diào)時(shí)間
2、技術(shù)參數(shù)：
（1）允許軸重 10000kg
（2）最大示值 10000N
（3）傳感器信號(hào) 0~12mv
3、測(cè)量范圍： 0~30000N
4、分辨率： 10N
5、示值誤差：
當(dāng)制動(dòng)力大于0.00756時(shí)，誤差不超過(guò)各檢定點(diǎn)給定值的±0.04;當(dāng)制動(dòng)力不大于0.00756時(shí)，誤差不超過(guò)各檢定點(diǎn)給定值的±0.000606 (G -額軸載荷，N);額定載荷不大于30kN的制動(dòng)臺(tái)，當(dāng)輪制動(dòng)力不大于0.0156時(shí)，允許示值誤差不超過(guò)各檢定點(diǎn)給定值的±18.0N。
6、平板式汽車(chē)制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的工作過(guò)程如下：
（1）第一組傳感器接受信號(hào)；
（2）第二組傳感器接受信號(hào)；
（3）測(cè)拖滯力并顯示；
（4）踩剎車(chē)，測(cè)制動(dòng)平衡，協(xié)調(diào)時(shí)間，兩輪最大制動(dòng)力；
（5）當(dāng)滑移量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，記錄數(shù)據(jù)；
（6）軸重傳感器記錄軸重；
在制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)左、右車(chē)輪制動(dòng)力和的值大于某一值時(shí)，計(jì)算機(jī)即開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。在制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后輸入計(jì)算機(jī)，當(dāng)滑差率達(dá)到一定值(如25%)時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，車(chē)輛即可駛出制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。
3.4 本章小結(jié)
汽車(chē)行駛時(shí)，能在短距離內(nèi)迅速停車(chē)且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定速度，以及在坡道上長(zhǎng)時(shí)間保持停駐的能力稱(chēng)為汽車(chē)的制動(dòng)性。汽車(chē)制動(dòng)性能直接關(guān)系到汽車(chē)的行駛安全。只有在保證行車(chē)安全的前提下才能充分發(fā)揮汽車(chē)的其他使用性能，諸如提高汽車(chē)車(chē)速、汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性能等。汽車(chē)的制動(dòng)性不僅取決于制動(dòng)系的性能，還與汽車(chē)的行駛性能、輪胎的機(jī)械性能、道路的附著條件以及與制動(dòng)操作有關(guān)的人體工程學(xué)有密切關(guān)系。本章測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)技術(shù)要求。此外論述汽車(chē)制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)、汽車(chē)制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)、汽車(chē)制動(dòng)性檢測(cè)方法、檢本章還闡述了平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案及其使用方法和特點(diǎn)。
第4章 平板式汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì)
4.1 總體尺寸確定
1、確定原則：
由于本課題設(shè)計(jì)的平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)力求能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)載客9人以下的乘用車(chē)（一般車(chē)重在1～3噸）的制動(dòng)性能，且最大設(shè)計(jì)載荷達(dá)10噸，故檢測(cè)車(chē)型范圍要求相對(duì)擴(kuò)大。
對(duì)于輪距在1200mm～1800mm這個(gè)范圍內(nèi)，軸距在2175mm～3300mm這個(gè)范圍內(nèi)的車(chē)輛都可以上平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)。
表4.1 各車(chē)型相關(guān)數(shù)據(jù)
車(chē)型
車(chē)重
軸距
前輪距
后輪距
奧迪
2500
2590
1430
1450
奧拓
1280
2175
1200
1215
寶馬
1565
2888
1558
1582
奔馳
1680
2858
1480
1485
菲亞特
1585
2775
1530
1535
風(fēng)雅
2570
2880
1629
1626
?？怂?
1130
2430
1300
1310
高爾夫
1676
2620
1533
1538
皇冠
1676
2803
1556
1558
菱紳
1855
2888
1567
1580
陸風(fēng)
1859
2854
1552
1582
頤達(dá)
2850
3310
1716
1685
依維柯
3120
2819
1716
1685
雨燕
2350
2800
1683
1540
中華
1454
2803
1498
1500
2、根據(jù)車(chē)型的有關(guān)數(shù)據(jù)確定尺寸：
根據(jù)輪胎制造廠以及車(chē)輛輪胎應(yīng)用的有關(guān)資料，
查得輪胎尺寸：
表4.2 輪胎數(shù)據(jù)資料
輪輞直徑d
輪胎規(guī)格
進(jìn)口國(guó)產(chǎn)
輪胎外徑D
斷面寬B
14
165/70R14 81S SP70e
國(guó)產(chǎn)
588
172
13
185/70R13 86S SP70e
國(guó)產(chǎn)
590
192
13
175/70R13 82S SP70e
國(guó)產(chǎn)
576
177
13
165/70R13 79S SP70e
國(guó)產(chǎn)
562
172
12
145/70R12 69S SP70e
國(guó)產(chǎn)
509
150
14
175/65R14 82H LM702
國(guó)產(chǎn)
—
—
15
215/70R15 98H LM701
國(guó)產(chǎn)
—
—
16
225/60R16 98W VE301
國(guó)產(chǎn)
—
—
16
215/60R16 95V VED8
國(guó)產(chǎn)
—
—
由上表可知：d=12～16mm 、B=145～225mm 、Dmax=590mm由以上數(shù)據(jù)可知，兩板的最小距離為：1200mm又1200-225=975，根據(jù)輪胎寬度145-225范圍內(nèi)，選板寬600mm應(yīng)該合理。
考慮到輪距從1200mm～1800mm這個(gè)范圍，當(dāng)輪距為1200mm時(shí)，為使輪胎中點(diǎn)恰好落在板中線上，此時(shí)1200-600=600mm，兩板內(nèi)間距為600mm;當(dāng)輪距為1800mm時(shí)，此時(shí)同上,兩板間距為1200mm。綜合兩值初選板內(nèi)間距為900mm。此值之所以合理是因?yàn)楫?dāng)輪距為1500mm（此為輪距的一般值）時(shí)輪胎正好壓在板中線上。
3、平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)板的最小長(zhǎng)度的確定：
為了使平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)能可靠地反映制動(dòng)的全過(guò)程，制動(dòng)板的長(zhǎng)度L應(yīng)大于所允許的最小長(zhǎng)度Ln。如果在汽車(chē)的車(chē)輪剛上板時(shí)發(fā)信號(hào)通知駕駛員實(shí)施制動(dòng)，那么最小制動(dòng)板長(zhǎng)應(yīng)為:
式中：—初始車(chē)速，取5Km/h，即1.39m/s。
—空駛時(shí)間，通常取值范圍可定為：0.74s～0.54s。
—極限減速度。
—平均減速度。
—制動(dòng)持續(xù)時(shí)間。
—最大制動(dòng)力時(shí)的速度。
計(jì)算結(jié)果為：座位數(shù)≤9的客車(chē)、總質(zhì)量≤4.5t汽車(chē)和其它汽車(chē)，空駛距離分別為0.9m、1.06m、1.24m。其最小板長(zhǎng)分別為1.4m、1.53m、1.68m?？梢?jiàn)，如果制動(dòng)板長(zhǎng)不小于1.7m，就可以可靠地檢測(cè)汽車(chē)的制動(dòng)力。由于前后兩制動(dòng)板之間需要安裝輔助板，輔助板長(zhǎng)選取800mm,防止各板之間會(huì)撞上，板間留有5mm的間隙，可初步選取前后板的間距為810mm.又由于大多數(shù)車(chē)軸距在2175～3300mm之間，為了使車(chē)前后軸落在制動(dòng)板的縱向中心線上，當(dāng)軸距為2175mm時(shí)，此時(shí)2175-810=1365mm,板長(zhǎng)為1365mm；當(dāng)軸距為3300mm時(shí)，此時(shí)3300-810=2490mm，板長(zhǎng)為2490mm。根據(jù)平板制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)板最小長(zhǎng)度原理不小于1700mm,綜合兩值初選單板1800mm。
為了使車(chē)的作用力分配在制動(dòng)板上且落在制動(dòng)平板的兩車(chē)輪之間，此時(shí)檢驗(yàn)最小軸距：2175-900=1275＜1800；此時(shí)檢驗(yàn)最大軸距：（3300-810+590）/2=1540＜1800，故板長(zhǎng)為1800mm符合要求。由于單軸承載力較大，初選板厚為：50mm。依據(jù)制動(dòng)板尺寸的選擇，整框架的尺寸選擇如下：
長(zhǎng)為：1800×2+800+30+20=4490mm
寬為：600+40=640mm
表4.3 平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)基本尺寸列表
名稱(chēng)
尺寸大小
名稱(chēng)
尺寸大小
制動(dòng)板長(zhǎng)
1800
輔助板長(zhǎng)
800
制動(dòng)板寬
600
輔助板寬
600
制動(dòng)板厚
55
輔助板厚
10
框架長(zhǎng)
4490
框架寬
640
4.2 傳感器的選擇
平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的傳感器的工作過(guò)程是:傳感器把從試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定的物理量按正比例關(guān)系轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后經(jīng)放大單元濾波變換后，傳輸?shù)狡桨迨街苿?dòng)試驗(yàn)臺(tái)的下位機(jī)中，由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，最后獲得檢測(cè)結(jié)果。在這個(gè)過(guò)程中，光電開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)直接送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的光電隔離數(shù)字量輸入通道，以保證檢測(cè)線按正確的邏輯運(yùn)作，從而對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)束后，計(jì)算機(jī)根據(jù)GB7258-2004的要求，并綜合分析制動(dòng)力過(guò)程曲線，得到檢測(cè)結(jié)果。
在選擇傳感器時(shí)，首先要滿足其功能要求。其次要保證其性能指標(biāo)滿足測(cè)量要求。傳感器的性能指標(biāo)主要包括：
靈敏度系數(shù)：表示在穩(wěn)定狀態(tài)下工作時(shí)，輸出變化與引起此變化的輸入變化的比值。一般來(lái)說(shuō)靈敏度系數(shù)越大，則允許的測(cè)量范圍越窄。
靈敏度閾值：也稱(chēng)為最小檢測(cè)量，它是表征傳感器能夠檢測(cè)被測(cè)量的最低極限量，它通常與傳感器的噪聲、靈敏度和電源的穩(wěn)定度等因素有關(guān)。
線性度：傳感器的校準(zhǔn)曲線（標(biāo)定曲線）與其理論擬合直線（刻度直線）之間的偏差，稱(chēng)為線性度，也稱(chēng)為非線性誤差。
遲滯差：在傳感器的輸入量連續(xù)增加時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出量和輸入量連續(xù)減少時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出量不相重合的現(xiàn)象稱(chēng)為遲滯。輸入增加到某一值時(shí)的輸出量與輸入減少到同一值時(shí)的輸出量的差值，稱(chēng)為遲滯差，遲滯差與輸入信號(hào)幅度變化的大小有關(guān)，即與輸入值的大小有關(guān)。
穩(wěn)定性：是指在傳感器的所有工作條件保持不變的情況下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)其輸出保持不變的能力。
1、軸重傳感器
由于汽車(chē)軸重測(cè)量要求較高，故我們所選用的GX-1型懸臂梁稱(chēng)重傳感器軸重傳感器為高精度傳感器。懸臂梁式傳感器為一端固定，一端加載的懸臂梁式結(jié)構(gòu)，采用獨(dú)特的搖桿機(jī)構(gòu)，對(duì)力點(diǎn)變化敏感，受力后自動(dòng)調(diào)心、互換性好、便于安裝；外形低，自然線性優(yōu)良，抗側(cè)向力好，獨(dú)特的外形使得安裝方便；具有密封性好、承載性優(yōu)越、抗沖擊能力強(qiáng)、長(zhǎng)期可靠性號(hào)、工作溫度寬、安裝方便的特點(diǎn)，額定輸出和輸入阻抗均精密補(bǔ)償。
因?yàn)楸鞠到y(tǒng)能測(cè)的最大軸荷為10噸，單輪輪重最大值為2.5噸，同時(shí)為留有一定的余量，故在每塊軸重板下四個(gè)角上安裝4個(gè)軸重傳感器，使系統(tǒng)的安全系數(shù)達(dá)到3.2。軸重傳感器規(guī)格見(jiàn)表4.4。
表4.4 軸重傳感器規(guī)格
量程
尺寸/mm
螺紋
Kg
Lb/K
A
B
C
D
E
F
Φ
公制
英制
50-2000
100-5
130
32
15.7
25.4
76.2
57
10
12X1.75
1/2-20
圖4.1 軸重傳感器結(jié)構(gòu)圖
主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)有：
靈敏度：2±0.01mv/v、3±0.01mv/v
非線性：±0.02%FS
滯后：±0.02%FS
重復(fù)性：0.01%FS
蠕變：±0.02%FS /30min
零點(diǎn)輸出：±1%FS
零點(diǎn)溫度系數(shù)：±0.02%FS /10℃
額定輸出溫度系數(shù)：±0.02%FS /10℃
輸入電阻：385±5Ω
輸出電阻：350±3Ω
絕緣電阻：≥5000MΩ
供橋電器：0(DC/AC)MAX;15(DC/AC)V
溫度補(bǔ)償范圍：-10～+50℃
允許溫度范圍：-20～+60℃
允許過(guò)負(fù)荷：120%FS
連接電纜：ф5x5000
連接方式：輸入INPUT:紅(+)黑(-)
輸出OUTPUT:綠(+)白(-)
2、制動(dòng)力傳感器
制動(dòng)力傳感器選用CLBS4型圓柱形拉壓傳感器，采用圓柱式S型整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，有良好的溫度特性，測(cè)量范圍較寬，具有一定的抗沖擊振動(dòng)穩(wěn)定性，有優(yōu)良的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能，適用于靜態(tài)或動(dòng)態(tài)測(cè)量。
尺寸圖如下：
圖4.2 制動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)圖
主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)有:
測(cè)量范圍：0～20000Kg
輸出靈敏度：1.5～2.0mV/V
綜合精度：0.03級(jí)；0.05級(jí)0.1級(jí)
零點(diǎn)溫度系數(shù)：?<0.05%F.S
靈敏度溫度系數(shù)：<0.05%F.S
零點(diǎn)不平衡輸出：<1%F.S
輸入阻抗：685±30Ω
輸出阻抗：650±5Ω
激勵(lì)電壓：10(或12VDC）
工作溫度：-20～+80℃
本系統(tǒng)允許的最大軸載質(zhì)量為10噸，單輪最大軸載質(zhì)量為2.5噸，左右制動(dòng)力和通常達(dá)到軸荷的60%以上即3噸以上為合格，因此制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選用型號(hào)為CLBS4型圓柱形拉壓傳感器，其量程為0.2～1噸，制動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)直接送給放大器進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
4.3 材料的選擇
以較重的依維柯車(chē)為例推算汽車(chē)的單輪作用力：
質(zhì)量m=3120kg
車(chē)輪數(shù)n=4
所以單輪作用力Fw=3120/4×60%×9.8=4586.4N
確定初選值：?jiǎn)屋S重