卡丁车制动性能检测系统设计.doc

西南交通大学
题目:卡丁车制动性能检测系统设计
姓名:
学号:
专业:
卡丁车制动性能检测系统设计
制动检测系统简介
制动性能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评价制动性能的指标主要有制动效能和制动稳定性。制动效能的评价指标是制动距离、制动系统协调时间和制动力;制动稳定性是指汽车在制动时仍能按给定方向的轨迹行驶,即不发生跑偏、侧滑及失去转向的能力。所以在动性能是评价一个汽车性能的很重要指标,对减少交通事故有很大的作用。据统计,由车辆原因造成的交通事故中,80 %是因制动性能引起的,制动性能直接关系到汽车的行驶安全。在我们此次卡丁车制动试验中主要是设计一个获得卡丁车制动距离和检验卡丁车在制动过程中是否有跑偏的方案。并且通过一些资料查阅,我选择惯性式制动检测方法进行设计。
惯性式实验平台制动原理
检测时,车辆驶上单轴惯性式滚筒试验台,被检车轮置于两滚筒之间,发动机熄火,变速杆置于空挡位置,然后启动电动机,通过滚筒的转动使车轮达到制动初速度。制动前先关掉发动机电源,再按规定的踏板力或制动气压踩下制动踏板。当车轮制动后,滚筒在惯性力矩作用下继续转动,其转动的圈数与滚筒周长的乘积即相当于车轮的制动距离。在规定的制动初速度下,制动距离的大小取决于被测车轮制动器和整个制动系的技术状况。滚筒的制初速度、制动减速度和依靠惯性力矩转动的圈数,由测速传感器发出电信号,用计数器记录。
实验台结构模型如下:

为保证左右车轮的制动初速度相同,电机转速由计算机及变频器控制。计算机接收左右两组滚筒上的测速传感器信号并进行比较、处理,然后发出控制信号至变频器,通过变频器改变左右滚筒转速,使其达到测试车速。
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。汽车轮胎与滚筒问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。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,本文中采用开有纵向浅槽的金属滚筒。即在滚筒外圆表面沿轴向开有若干间隔均匀、有一定深度的沟槽。
装置设计的理论计算
卡丁车数据:
车轮直径d=500mm,车体重量m=180kg,驾驶员重量m=60kg,
卡丁车速度v=30km/h,车宽wide=200mm
制动允许的制动距离为35m以内,跑偏两600mm。
惯性式滚筒制动试验台相当于一个移动的路面,用旋转飞轮及滚筒的转动动能来模拟车辆在道路上行驶时的平动动能,其惯性质量与受检车辆的惯性质量相当,使车轮在试验台上再现道路行驶的实际状况。
已知卡丁车的测试车速
惯性质量
其平均动能
为简化飞轮的设计,可把飞轮作为滚筒的一部分,即把卡丁车的平动动能全部用滚筒的转动动能来模拟,于是每一个滚筒的转动动能应为
设测试时滚筒转速为,角速度为,滚筒切向线速度为,
则有

每个滚筒的转动惯量
(M为滚筒质量,R为滚筒半径)
则

从而有
设滚筒平均密度为,滚筒的长度为,则滚筒的直径,则有

取,,则由上式计算可得。
综上确定滚筒尺寸:长度,直径。
根据上述计算,可以来确定实验台的大致构造和数据,已备建立试验台。
试验台的测试数据采集和处理
汽车制动性能检测常用的方法是采用室内台架试验法, 即采用惯性式和反力式制动试验台来近似地模拟实际的制动过程, 从而达到对汽车的制动性能进行定量测试与分析。制动试验台所配备的测控系统, 目前主要有两类: ①以单片机为核心的智能化检测系统;②以 PC机为核心的微机检测系统。前者功能比较单一, 以对汽车左、右轮制动力的定量测试为主, 不能准确、全面地反映汽车制动性能参数, 系统的可扩充性能也较差,难以实现更高层次的检测诊断与控制; 后者是近年来汽车检测行业十分关注并竞相研制开发的一类系统, 此类系统以PC机为核心, 有效地克服了单片机系统功能弱的缺点, 不但能实现对汽车制动性能各项技术参数的全面测试, 还能实现对检测台架的实时控制, 对各项测试数据进行系统分析与评价,同时, 为了满足汽车安全及综合性能检测线联网的需要,系统还可提供串行通信和基于
TCP/ IP的网络通信两种联网接口。目前国内已有多种此类系统研制成功, 并得到了应用, 但纵观目前投入使用的这些系统,其功能参差不齐, 特别是在有关数据采集与处理方法上存在较多的缺陷,从而导致系统的测量精度不高,不能真实地反映汽车制动的全过程。
数据采集系统的基本组成如下图图2所示。由计算机作为数据采集系统前端处理机,变频器将信号传递给电机,控制左右电机转速同步。圆编码器将编码结果反馈给数据采集卡,采集卡将数据传递给