1、 I （ 20_ _届） 本科毕业设计 汽车制动器试验台设计 II 摘 要 汽车制动器是关系到行车安全的关键设备，其质量至关重要，而完善的测试体系和良好的测试设备是保证产品质量的前提和基础。 本文主要关于汽车制动器试验台的设计，及 其 发展趋势。近几年制动器试验台在国内外的发展状况， 介绍了 各种不同制动器试验台的功能，例如：盘式制动器、惯性式制动器 和鼓式制动器 的工作原理和结构组成等。 分析 了各种存在的误差与缺陷，和其解决方案或者改进方法。 和 各种仿真模拟方法与仿真模拟的缺陷等。 论文通过对国内外典型 摩擦材料试验设备的结构、特点、工作原理以及试验方法的研究，提出了制动器测试体系、制动
2、器试验台的基本构成、控制方法。并且提出制动器试验台的设计思路跟基本设计方法。具体包括试验台中出现的位移与压力传感器的规格选用、及其零件示意图绘制、整机结构与安装方式、完成试验台机架。本文中还给出了试验台各个零件的视图，及其的强度计算及校验。 关键词： 制动器试验台，传感器，强度，校验 III The design of Automobile brake test bench Abstract The automobile detent is essential equipment relate to the traffic safety, whose quality is very impor
3、tant. Perfect test system and good test facility are the premise and the foundation to guarantee the product quality. This paper mainly about automobile brake test design, and its trends.In recent years, brake test bench development at home and abroad,Introduced a variety of different functional bra
4、ke test bench,such as:disc brakes,inertia brake and drum brake workinhg principle and structure of the composition,etc.The existence of a variety of errors and defects,and its solutions or improving methods. And various simulation methods and simulation of defects.This provided proposes the testing
5、system of detent,the fundamental structure of detent inertia test bench, contorlling measures through researching the configuration,characteristic,working principle of the friction material test facility from domestic and oversea.And it provided the design ideas and the basic design method of the br
6、ake test bench. Specific include the choosen of the specifications of displacement sensors and pressure sensors which appear in brake test bench,diagran drawing of the parts,the whole structure and installation method, complete the test bench frame. This paper is given in the view of the various par
7、ts,and its strength calculation and verification Keywords: brake test bench, sensor, strength,verification IV 目录 摘 要 . II Abstract . III 1 绪论 . 1 1.1课题的来源 . 1 1.2课题的意义 . 1 1.3制动器试验台发展现状 . 2 1.3.1 国外的研究现状 . 2 1.3.2 国内的研究现状 . 2 1.4课题研究的主要内容 . 3 2制动器 试验台设计与总体设计 . 4 2.1制动器试验台的工作原理 . 4 2.2制动器试验台的总体设计 . 4
8、 2.2.1总体设计内容 . 4 2.2.2 总体布置设计 . . .5 2.2.3 方案设计 . . . .5 3设计 计算和校核 . 6 3.1位移传感器的原理 . 6 3.2位移传感器的规格选用 . 6 3.2.1位移传感器应用与校验 . 7 3.3压力传感器的原理 . 7 3.4压力传感器的规格选用 . 8 3.4.1压力传感器量程选用计算 . 9 3.5油缸的选择 . 9 3.6矩形导轨的设计计算 . 10 3.7螺钉的设计计算 . 12 3.8传动杆的设计计算 . 13 3.9总装图及工作原理 . 14 4设计说明 . 16 4.1制造说明 . 16 4.2安装说明 . 16 4.
9、2使用说明 . 16 5 结论 . 18 5.1试验台的特点与优势 . 18 5.2总结分析 . 18 V 参考文 献 . 19 致谢 . 21 附录 . 22 附录图 1 总图 . 22 附录图 2 机架 . 23 附录图 3 位移传感器 . 24 附录图 4 压力传感器 . 25 附录图 5 矩形导轨 . 26 汽车制动器试验台设计 1 1 绪论 1.1 课题的来源 随着技术的发展，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，综上所述，现在公路交通安全问题已经成为了一个不容忽视的社会问题 而汽车的制动性能是确保车辆行驶安全性和提升车辆行驶动力性的
10、决定因素之一。重 大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，制动器是制 动 系统中直接作用并制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全部 件，所以它的工作性能就显得尤为重要。所以进行制动器试验，检测其装置质 量，评价它的综合性能，成为改善制动器制动性能不可或缺的工作 1 。 在提高汽车的制动稳定性方面 ,国家标准 GB7258-97 机动车运行安全技术条件中对汽车制动性能台架检测提出了更高要 求。即要求在制动力增长全过程来考核汽车左、右轮的制动力平衡。在日常检 测工作中发现由于信号采样误差 ,造成检测数据不准确 ,以 致错误评价车辆状况。为确保检测精度 ,这就涉及到在计
11、算机软件开发时如何选择制动力信号采样频 率问题 2 。 1.2 课题的意义 汽车制动器的性能优劣直接关系到车辆和人身 的安全 ,而在车辆设计阶段只能对路试的实际制动过程进行模拟试验。因 此，试验台上制动器的制动过程与路试时的制动过程应该尽可能一致。通过对 已知的某控制系统试验所得数据进行分析，发现此系统鲁棒稳定性差，与实际 路试情况下制动器的制动过程有很大偏差。为了提高制动器试验台控制系统的 性能 ，依据系统的瞬态性指标对制动器试验台的控制系统进行了改进，在原来 控制系统的基础上，加入低通滤波器，抑制试验数据中的高频成分，从而提高 了控制系统的鲁棒性 3 。 目前汽车工业正以前所未有的速度发展
12、，汽车制动器是体现制动性能的关键部件，其质量至关重要，优良的控制系统是保证汽车质量的前提，汽车制动 器的性能优劣直接关系到车辆和人身的安全。为了检测制动器的综合性能，需要在各种不同情况下进行大量路试。但是，车辆设计阶段无法路试，只能在专门的 制动器试验台上对所设计的路试进行模拟试验。通过对制动试验台原有的控制系统试验所测得的数据进行分析，发现这种控制方法存在着鲁棒稳定性差2 的不足，为了改善系统的性能，需要对系统加以改进 3 。所以对当下来说迫切需要汽车制动器实验台的设计与应用。 1.3 制动器试验台的发展现状 1.3.1 国外的研究现状 国外汽车摩擦材料的研究已经开展得比较广泛。目前国内研究
13、汽车摩擦材料的进口试验设备大致可分为 3类：第一类是日本 SHINKO工程公司 制造的 FAST机（即摩擦材料评定筛选试验机），第 2 类是美国福特汽车公司研制的 FAST 机和美国 LINK 公司制造的 CHASE 摩擦试验机，第 3 类是德国 ATE-TEVES 与ERICH.KRAUSS 研制的 Krauss 试验机。目前为止国外的汽车试验台研究远远领先我们国内的研究 14 。 1.3.2 国内的研究现状 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他们本国设计制造的车辆检测较为适应，而对于我国车辆
14、 (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。 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盘式制动试验台惯性式制动试验台 2种 目前国内很多企业都要求试验台系统能够检测制动器的各种性能，具体测试项目分为：制动器效能试验；制动器热衰退及恢复试验； 制动衬片、块磨损试验；制动器噪声测定；试验过程中温度的同步测量和记录；记录输入管路压力和输出制动力矩的关系；记录制动时间和输出力矩的关
15、系。而且系统要同时适用液压和气压系统驱动的鼓式、盘式制动器，利用成熟可靠的机电设备和自控技术，使系统运行安全、稳定、可靠；利用国内标准化的汽车试验模式，建立各类测试模板，为企业产品分析、预测和决策管理提供信息支持；并具有数据报表和测试诊断的友好界面，提供数据接口，需要时可以并入企业的 CIMS系统 9 。 汽车制动器试验台设计 3 1.4 课题研究的主要内容 汽车制动性能测试是机动车安全运行检测中的一个重要项目。针对汽车制动力测试台的基本结构和受力过程的特点，设计汽车制动器测试台系统，提高汽车制动力测试时的准确性与可靠性 （ 1）了解国内外汽车制动器测试设备的发展趋势。 （ 2）位移，压力传感
16、器工作原理及其布置。 （ 3）系统方案的确定。 （ 4）系统结构设计。 （ 5）主要零件的设计计算与校核。 4 2 制动器 试验台设计与总体设计 2.1 制动器试验台的工作原理 制动器一般分为盘式和鼓式两种形式。盘式制动器一般采用浮动钳盘式结构。固定元件为横跨 制动盘两侧的制动钳，制动钳上设有制动轮缸、活塞和摩擦垫块。制动钳支撑在前桥转向节上，摩擦垫块通过导向件悬装在制动钳上，可轴向移动。在制动过程中，制动钳内活塞的移动，使摩擦垫块压向随车轮一起旋转的制动盘，产生摩擦制动力矩使汽车减速直至停车。 基于以上理论，无论是盘式还是鼓式制动器，他们的摩擦类型都是属于干式滑动摩擦。制动衬片与转动的制动盘
17、接触时所产生的摩擦阻力来自表面接触处因分子间的引力所产生的“粘着”阻力和由于表面凹凸不平而产生的机械变形阻力，它们之间的关系为 : F=F1+F2 (1-1) 式中 F 摩擦力； F1 粘着阻力 F2 变形阻力 2.2 制动器试验台的总体设计 2.2.1 总体设计的内容 总体设计的主要内容有 1) 位移和压力传感器的布置； 2) 确定总体参数； 3) 绘制总体设计图样； 4) 编写总体设计报告书及技术说明书。 2.2.2 总体布置设计 1)位移和压力传感器的布置设计 选用合适的位移传感器，要有足够的精度，行距范围大概选在 080mm； 选用合适的压力传感 器，要能承受住油缸能提供的最大压力。
18、2)部分零件的选用 用气泵为工件（制动器）充入气体，控制制动器内气压的大小； 选用适当的油缸为制动器提供足够的外部压力； 两侧的矩形导轨要有足够的刚度，在承受压力的时候不至于变形弯曲。 3)总体参数： 汽车制动器试验台设计 5 总长：约为 1300mm； 总高：约为 1200mm； 总宽：约为 700mm； 制动器最大推力 20KN； 位移传感器行程： 080mm； 压力传感器量程：约为 8Mpa； 油缸释放最大压力 40KN。 油缸最大直径：约为 66mm 2.2.3 设计方案 1）方案 1 图 2.1 方案 1框图 这个方案通过在不同气压下，油缸输出压力测量，跟制动器的压力数值测量，通过数值的计算，检测得到制动器缸内强力弹簧在不同气压下的工作性能优劣。 2） 方案 2 图 2.2 方案 2框图 方案 2是在方案 1的基础上进行的改进。在油缸跟压力传感器之间加入了一个位移传感器，不仅可以测量压力的大小，而且还能在测量在不同压力下移动板的行程。得出位移与压力的关联，从而提高测量的精度跟准确性。 3）最终方案选择 通过试验得出方案 2更有利于制动器性能的测量。所以最后选择方案 2来实行。
