1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 汽车制动器测试实验台结构设计 1 前言部分 （阐明课题的研究背景和意义） 随着经济的发展，汽车工业和交通运输事业的飞速发展、汽车保有量的迅猛增加。人们的出行也越来越离不开的汽车，综合各方面的情形，是的现在的路况日趋复杂，公路交通安全问题已经成为了一个不容忽视的社会问题。而汽车制动性能的好坏是确保汽车能否安全行驶的一个重要因素。据调查，在机动车发生的交通事故中由于翩动不良占有很大的比重，如在我国的一城市一年内发生的 250起重大交通事故中，困制动距离太长和制动跑偏所造 成的事故为 100 起，占 40%，困制动调头引起的事故为 1 6 起，占 6.4%。可
2、见机动车必须具备良好的制动性能才能保证行驶安全，也只有在此条件下才能提高行驶速度和运输生产率因此我们应该高度重视汽车的制动性能必须经常对制动系统进行检验和调整。 1、2 从理论上分析，汽车的制动过程是将其机械能 (动能和势能 )的大部分能量转变成热量的过程。在制动强度很大的紧急制动过程和大负荷的连续制动过程中，制动器几乎承担了消耗汽车全部动力的任务。由于在短时间内热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度会骤然升高，此即所谓制动器的 能量负荷。能量负荷愈大，则蹄片的磨损也就愈加剧烈。同时高温也会通过轮辋传导到内胎导致内胎中气体剧烈膨胀而产生爆胎的隐患。因此，剧烈的制动过程造成制动器能量负荷过大引起
3、过高的温升是制动蹄片磨损严重和频繁爆胎的直接原因。 3、 4 在用汽车在运行过程中，其技术状况会随着行驶里程的增加而不断地发生变化，使用性能逐渐变差，以致出现动力性下降，经济性变差、可靠性降低。汽车技术状况的变化过程是必然的。如果按一定周期检测汽车的技术状况，采用相应的维修措施，可以保持良好的技术状况，延长汽车的使用寿命。 5 然而，由于各方 面的原因，现今对于汽车制动性能的检测多数还是处于人工阶段。人工检测不但不能准确的检查出制动器存在的问题，而且通过人工检测的效率十分低下。所以对于汽车制动器实验台的设计与应用对于当下来说迫切需要。 6 2 主题部分 （阐明课题的国内外发展现状和发展方向，以
4、及对这些问题的评述） 对于刹车系统研究的时候我们发现，当我们操作刹车时刹车片和刹车盘摩擦做功，导致在那些部件产生热能。过热的温度使得部件开始热变形，进而影响到刹车片和刹车盘之间的接触。比这更糟的是，在他们刹车的时候，可以经常观察到刹车片分布的热点 (热粗糙度 )。 热粗糙度将会使刹车片和刹车盘之间不能光滑接触，这就是在刹车系统中存在低频噪声的起源 6。所以我们在进行制动器性能检测的时候要考虑到刹车片表面的温度变化。 汽车速度越快，对汽车的制动性能的要求就越高。如何让一辆车在有限的距离内安全的停止，是一个很重要的研究。 7 世界的汽车制动性检测技术是在工业发达国家开始发展起来的。早在 40-50
5、年代就已有国家开始使用专用的检测设备检测汽车的制动性能 ，对于刹车性能的一系列指标也有了十分精准的数据 。 主要以 反力式和惯性式滚筒制动台、自动加载式制动台、大吨位制动台 做为实验仪器 。 8 我国机动车安全技术性能的检验起步比较晚，所使用的一些检测设备制造技术大都是从国外引进后加以国产化形成的。与此相对应，各国的检测设备对于本国设计制造的车辆检测较为适应，而对于我国车辆 (车型种类多且杂 )检测的适应度相对较差。正确认识各类安全性能检测设备的优缺点与检测中存在的常见问题，对于提高我国的车辆安全技术性能检测的水平具有极其重要的意义 到 2004年研究开发出适用于 ABS 的多功能制动台；开展
6、了制动性检测参数、参数限值等检测技术基础性的研究和起草相关标准等制动检测技术的基础性工作。 9 文献 10、 11、 12、 14描述了汽车制动检测的两种方法分别是路试法和制动实验台检测法。路试法即汽车在乎坦干燥的路面上 (坡度 士 1 )，以一定的速度 (15 30公里小时 )行驶时作紧急制动。从制动开始到制动停止的距离、轮胎在路面上的压印和拖印的痕迹作为评定制动性能的依据。这是一种近似测定制动距离的方法，在一定程度上能反应汽车制动的实际状况。但这种方法比较简单且每次试验时轮胎磨损严重，并受人的主观和试验条件如速度、负荷、路面、轮胎类型和风阻差异的影响很大，并且因为我国汽车在制动过程中，车轮
7、被抱死 (拖印 )时的制动力不是 最大，其有救制动力比最大射动力大约小了 5 % 25 %。而理想的制动状态是在车轮即将要拖死而又未完全抱死时。此时的制动距离最短，因此用路试拖印来评定制动性能是不够合理的。 我国目前不少县乡有关部门，由于该法简单。仍格用此法，所以这里建议他们在需要 紧急制动时，迅速交替地踩下和放松制动踏板，使车轮时滚时滑，从而可避免因轮胎抱死长距离运行时而在地面因滑拖而发热熔化造成附着力下降。 近年来，我国各地相继建成了许多汽车安全检测线和综合性能检测站，制动试验台作为汽车制造、运输、修理和检测部门所必须的检测设备被广泛应用 制动试验台分反力式制动试验台、平板式制动试验台及惯
8、性式制动试验台 3种，其中又以反力式制动试验台最为普遍目前我国的汽车制动性能检测，绝大多数只是在制动试验台上测量制动力的大小，同时仅以车轮制动力的大小和左右车轮制动力的差值大小来评价汽车的制动性能的好坏，没有对整个制动过程的踏板力、制动力和制动时间间的关系进行记录这对于制动系统没有故障且制动时无迟滞现象的多数汽车，只要制动力足够就会发挥良好的制动性能，这时的检测是合理的。而对那些制动系统有故障或者调修不当的汽车，其制动力虽然能达到规定的数值，但因迟滞现象的 存在将使其在路试中因制动距离增大丽潜在了一些不安全因衷，另外从对汽车实际制动过程的分析可知制动距离和制动力之间是适时相关的，因此不考虑时间
9、因素，仅以制动力的大小来判断汽车的制动性能是不够的。 根据文献 13、 15、 16给出了两种测试实验台： 图为平板式制动试验台典型配置示意图。它由二块制动板、二块轴重板、引板、光电开关等组成。所有检测板采用了相对独立的拼装式结构，厚度仅为 5cm左右。制动测试平板由面板、基架、动架、拉压力传感器等组成。基架作 为设备的底座，拉压力传感器安装在动架上，其上覆盖面板。轴重测试平板由面板、基架、压力传感器等组成， 4个压力传感器安装在基架的 4个角落，其上覆盖面板。压力传感器是用来测量作用于面板上的垂直力的，拉压力传感器是用来测量沿汽车行驶方向，轮胎作用于面板上的水平方向力的。汽车以 6-lOkm
10、 h的速度驶上平板，当车轮走到测试平板上时，驾驶员踩下制动踏板，汽车的制动力、各车轮的垂直载荷以及在制动过程中垂直载荷的变化，可分别由拉压力传感器和压力传感器测出后送入采集、分析系统。数据由计算机处理后，在显示屏上以彩色图形、符号和 数字的形式显示 出来。 惯性式制动实验台 -超速保护开关； -电动机； -联轴节； -紧急制动器； -飞轮箱； -轴承座； -主轴： -法兰； -集流环； 10-连接法兰： 11-被试制动器： 12-连接法兰； 13-抽风机；14- 测力摆杆； 15- 滑台组； 16- 滑台座； 17- 花键轴； 18-鼓风机； 19-滑台罩； 20-飞轮箱罩； 、 、 、 、
11、e、 、 -惯性 飞轮 该试验台的工作循环为：将惯性飞轮启动到预定速度，关闭驱动电机，并打开 记录装置，通过滑动滑台接通被试制动机构进行传动，直到将惯性质量制动到完 全停止。试验台通过调整飞轮组合实现不同惯量的模拟。试验台采用手操纵或带 有一定制动间隔的自动操纵。当要获取制动机构制动特性时，采用手操纵；当进 行制动机构耐久性试验时，采用自动操纵。在试验过程中，可记录下各种模拟工 况的如下参数：飞轮转动惯量、惯性质量初速度、制动管路压力、制动鼓（盘）温 度、制动衬片（块）温度、制动距离、制动时间、制动力矩和制动噪声声级等测 试项目数据，并显 示或打印各种需要的曲线和图表。 由于国内汽车工业水平比
12、发达国家汽车工业水平落后了的二十年，国内制动器试验技术 还 相对落后，国内制动器试验台主要依赖进口，但随着对国外先进技术的消化吸收和自主创新，国内制动器试验技术也取锝了巨大的进步，并填补了这一空缺。典型的国产制动器试验台有天津大学天津内燃机研究所研制的型制动器试验台和吉林大学机电设备研究所研制的系列试验台等。制动器试验台是基于国家汽车行业标准摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法而开发设计的，采用机械惯量模拟和电惯量模 拟相结合的摩托车惯量模拟方式，是用于评价摩托车和轻便摩托车制动器性能的专用检测设备。该试验台能够完成标准中规定的效能试验、磨合试验等所有试验项目，并能在试验过程中检测和记录很多试
13、验参数，如制动初速度、蹄片温度、制动减速度、制动次数、制动间隔时间、制动操纵力、制动力矩、制动距离 和主轴转速等 ” 。 但国内的制动器试验技术与国外先进试验技术还是有着较大的差距，国外已经在电惯量技术方面取得了显著成绩。减小或取消机械惯量部分，利用调整系统及计算机控制进行补偿，使试验系统动力特性与具有大质量惯性 轮系统一致，即受载后转速变化致，则该系统就是 “ 电惯量 ”系统，其控制技术就是 “ 惯量电模拟 ” 技术 ” 。采用这种技术，可减小原试验系统的结构尺寸，通过控制参数调整系统惯量，提高试验精度。 国内的制造和加工技术水平与国外水平差距不是很大，但国外有着非常先进的控制技术，在信息采
14、集、信息处理、数据分析方面有着丰富的经验，这限制了国内试验技术的发展。所以，迫切需要提高国内试验技术的控制技术，学习国外的先进经验，通过提高试验台软件部分的水平，逐渐缩小与国外先进试验技术的差距。 17 3总结部分 （将全文主题进行扼要总结，提 出自己的见解并对进一步的发展方向做出预测） 综合上述，现今的制动器测试开始向实验台测试方向发展，因为这样能够更精确得到各项指标，更加容易的判断制动器所存在的问题。但是由于成本以及其他方面的问题，制动器测试实验台还是无法得到普及。所以，我们在制动实验台的设计的时候要考虑到成本问题。设计时要考虑是否能够适用于大多数的汽车检测。 然而随着汽车工业的发展，汽车
15、的动力越来越强劲，这样对于汽车的制动器有越来越高的要求。如何能够快速准确的检测出车辆的各个数据，使得制动实验台的要求也要提高，使用的次数也会越来越频繁，设计时 也要充分考虑到实验台的可用年限。 4 参考文献 1陈小元，方 凯，杨银贤汽车制动器惯性试验台的系统设计与实现 J 电子技术， 2004，（ 8）： 55-57. 2许文娟 .汽车制动性测试分析系统的研究 D.河北：河北工业大学， 2008. 3邹大伟 .平板式制动实验台的研究与开发 D.大连：大连理工大学， 2005. 4盛军 .轻、中卡制动器综合性能试验台的研究 D.合肥：合肥工业大学， 2007. 5梅宗信 .制动器性能试验台改进设
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