滚筒式制动性能检测台设计研究

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摘要：汽车制动性能检测系统主要是完成对汽车驻车系统停车时制动距离的检测。本文设计的滚筒式制动性能检测台就是利用汽车开始制动时，在由滚筒和飞轮的惯性作用下逐渐减速至零为止，通过2000线HJW-II型角位移传感器测量并计算出滚筒和飞轮的转动惯量具有的动能和转动的周数，来检测出汽车在此速度时候的动能和制动距离。

关键词：汽车制动性能 滚筒 转动惯量 角位移 制动距离

中图分类号：U260.35

0 引言

汽车制动性能的重要性对于汽车系统整体性能是较为突出的，是安全行车所必须检测的性能之一。而在空间有限的实验室内显然不能通过实际的制动过程来检测出其数据，因此本文中设计的制动性能检测台能够很好地将制动距离转化为滚筒的转动周位移，通过滚筒的一些参数来反映汽车的制动性能。

1 原理及简介

制动检验台常见的分类方法有：按测试原理不同，可分为反力式和惯性式两类；按检验台支撑车轮形式不同，可分为滚筒式和平板式两类；按检测参数不同，可分为测制动力式、测制动距离式、测制动减速度式和综合式四种。

文中所应用的就是惯性式滚筒检测台，其原理是先通过检测台电动机的驱动使滚筒与车轮达到要求的转速，然后汽车制动车轮转速减至零，而滚筒在摩擦力矩的作用下转速逐渐减小，最后停止转动。此过程中将计算滚筒和飞轮的总动能及转动的角位移，来模拟计算汽车的行驶时的动能和制动距离。

2 检测平台的设计

2.1 基本结构组成

（1）驱动装置

驱动装置由电动机、减速器和链传动组成。电动机经过减速器减速后驱动主动滚筒，主动滚筒通过链传动带动从动滚筒旋转，减速器输出轴与主动滚筒同轴连接。

（2）滚筒组与飞轮

每一车轮制动力测试单元设置一对主、从动滚筒，每个滚筒的两端分别用滚筒轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒轴线平行。滚筒相当于一个活动的路面，用来支承被检车辆的车轮，并承受和传递制动力。汽车轮胎与滚筒间的附着系数将直接影响制动检验台所能测得的制动力大小，并且为了增大滚筒与轮胎间的附着系数，滚筒表面都进行了相应加工与处理。飞轮的设计是由于滚筒的转动惯量不足够大，通过增加飞轮使系统的总动能变大来模拟计算汽车行驶时的动能。

（3）角位移编码器

因为需要通过测量滚筒从制动开始到停止转动为止，滚筒所转过的圈数。线编码器选用2000线HJW-II型角位移传感器，由于实际测试中要求测量误差近似为 0.01m 即可，而传感器输出方波为2000个，所以传感器的精度为：

，满足要求。

（4）数据采集装置

HJW-II型角位移传感器将物理量转化为电信号，然而直接的电信号是无法被计算机识别的，所以在测试过程中需要PCI-1711L数据采集控制卡进行A/D转换，将模拟量转化为数字量。

PCI-1711是12位的低损耗多功能采集卡，具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能，支持即插即用，具有 16通道单端模/数输入、16通道数字I/O和2通道数模输出，采集速率可达100kHz，可编程的计数/计时器可作为A/D 转换的速度触发。内部结构主要有单端模拟输入通道 、模拟输出通道和触发源连接三部分。

（5）人机系统

2.2机构设计方案

2.2.1测试系统硬件部分

测试系统的二维图如下：

上图是测试系统硬件部分，由电机、离合器、蜗轮蜗杆、飞轮、主轴、传动链轮链条、滚筒等部件组成。驱动电机作为动力源直接为机构提供动力，并通过蜗轮蜗杆进行能量的输入，将动能传递给滚筒，主轴上安装有离合器，这样就避免了对两侧滚筒进行人工调速的麻烦 。由于滚筒本身的转动惯量不足以模拟实际地面的情况，所以可以在输出轴上加装飞轮来弥补滚筒在额定转速下不能达到整个汽车动能另外一部分动能。通过主轴及链轮链条统一带动滚筒，保证了四个滚筒的转速、转向、步调均相同。

2.2.2数据的处理及分析

4 结束语

该系根据具体需要，可在有限的空间内进行测试，并充分利用传感器和数据采集卡等数字装置的优点，使得测试过程操作简单稳定并精确度较高，经试验表明具有很好的可靠度和经济效益。

参考文献

[1]方泳龙.汽车制动理论与设计【M】.国防工业出版社，2005