小型车辆制动性能检测系统的研究

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[摘 要] 制动性能是指汽车在行驶中受到人为干预后强制性减速甚至停止的能力，该性能与行车直接相关。在汽车的设计制造过程中，制动性能的检测是不可缺少的环节，国内外都在不断地改进测试方法。本文通过对反力式制动检测平台原理的讨论研究，来进一步加深对汽车制动检测的理解。

[关键词] 反力式制动性能检测台；原理；设计

【中图分类号】 U46 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2014）03-181-2

根据国标规定，机动车可通过路试或台试法，用制动力、制动减速度、制动距离和制动时间来评价制动性能。台试法能定量地指示各轮的制动力或制动距离，试验重复性好，按照测试平台分为平板式和滚筒式，按照测试方式分为惯性式和反力式。平板式测试可以较好的模拟实际路面，但所需成本和技术难度较高。反力式滚筒制动性能试验台测试条件固定、重复性好、结构简单、工作可卡、易于控制、通用性好、使用方便、操作安全性能好。本文采用反力式滚筒试验台作为基础设计研究“小型车辆制动性能检测系统”。

一、反力式滚筒试验台概述

反力滚筒式出现20世纪70年代的欧洲，90年代初，美国机动车辆安全管理机构进行了两项研究：field-evolution和Round―Robin实验。结果证明制动实验台能较真实的反映汽车的制动性能。而我国目前采用的都是从日本和欧洲引进的。

反力式滚筒制动试验台的结构如图1.1所示，它由左右对称的两组车轮制动力测试单元和一套测量控制装置组成。

二、反力式检测台功能

让受检车辆便利上下；

正确地模拟路面情况；

测量车辆制动时的最大制动力和滑移量；

三、检测原理

进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台遮挡制动试验台光电开关，产生到位信号后输入计算机。此时车轮置于主、从动滚筒之间，压下第三滚筒，接通装在第三滚筒支架下的行程开关，延时电路启动电动机，经减速器、链传动和主从动滚筒带动车轮旋转，待车轮转速稳定后驾驶员制动，车轮在制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。此时电动机驱动的滚筒对车轮轮胎周缘的切线方向有动力以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个与制动力方向相反的等值反作用力，在该反作用力形成的反作用力矩作用下，减速器壳体与测力杠杆一起向滚筒转动相反方向摆动，测力杠杆一端的力经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号，经传输调理及放大滤波并转换成相应的数字量，经计算机采集、存储和处理后，输出检测结果。经历了规定的采集时间后，计算机发出指令使电动机停转，以防止轮胎损伤。在制动过程中，第三滚筒的转速信号由传感器转变成脉冲信号后输入控制装置，计算车轮与滚筒之间的滑移率。当滑移率达到一定值时，计算机发出指令使电动机停转。检测过程结束，车辆即可驶出制动试验台.

四、功能结构的实现

（一）检测台三维结构示意

滚筒反力式制动性能检测装置由两套对称安装的同种车轮制动力测试装置和一套外接的测量控制装置构成，其测试装置三维结构示意图如图2.1：

图中电机和减速器为该检测台的动力装置，放大后如图2.2所示，其中：1-电机，2-同轴汽车制动台专用减速机，3-测力杠杆，4-压力传感器装置，5-光电传感器，6-滚动轴承。车轮制动力检测装置的滚筒部分包括：7-传动链轮，8-传动轴，9-滚筒，10-第三滚筒。

五、传感器选择

（一）传感器类型

根据检测平台测力工作原理，测力时选用HYLY-008？S型拉压力传感器。

3.2.1 HYLY-008 S型拉压力传感器量程及几何尺寸表、尺寸示意图

（二）传感器工作原理

传感器在外力作用下产生弹性变形时表面粘附的电阻应变片随同产生变形，阻值发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号即将外力变换为电信号。安装形式为固定式底座传感器的安装形式，要求使用在温度变化范围不大的场合。

六、信号的采集和处理

（一）信号采集原理

在反力式滚筒试验台上进行实验时，由测力传感器将压力转换为0～20mV的电信号，经调理电路转换为0～20mA的电流信号送到高精度A/D转换电路，将模拟信号变为数字信号送入单片机。单片机接收车辆到位检测信号后，检测制动力，经过测算显示储存所需数据，并打印结果。

（二）信号处理的硬件

1.模拟信号调理单元。由于检测时的压力传感器输出的信号仅有0～20mV，因此需要对该输出信号先进行调理。本设备利用电路对信号进行放大、滤波和抗干扰处理，使之能够较好地适应工作环境，而后送入AD转换单元中。

2.AD转换单元。利用AD转换芯片AD1674A作为转换单元核心，直接与各种典型的8位或者12位的微处理器总线接口。来自各传感器的4路模拟信号经过多路开关切换后送至片内采样保持放大器，信号经差分同时还要保持信号的采样精度。

参考文献：

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作者简介：林天哲（1992-），男，浙江人，西南交通大学机械工程学院，研究方向：车辆工程。