車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）汽車(chē)ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、摘要abs是在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中提高操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力的主動(dòng)安全裝置。abs正常工作對(duì)汽車(chē)行駛安全至關(guān)重要。滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是檢測(cè)汽車(chē)abs系統(tǒng)性能的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，它可以替代路測(cè)，實(shí)現(xiàn)abs測(cè)試系統(tǒng)在室內(nèi)測(cè)試的要求。滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要有三部分組成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、滾筒轉(zhuǎn)鼓部分、飛輪組部分，本文主要針對(duì)其各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本文介紹了abs系統(tǒng)滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要部件的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)過(guò)程。論述了abs系統(tǒng)的工作原理，分析了現(xiàn)在存在的各種汽車(chē)性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，確定了總體設(shè)計(jì)方案及各部分零件的型號(hào)的選取。本文abs系統(tǒng)滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用滾筒帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)根據(jù)車(chē)輪的尺寸及汽車(chē)的重量

2、分析設(shè)計(jì)滾筒的結(jié)構(gòu)及尺寸。abs系統(tǒng)滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要采用飛輪模擬汽車(chē)在道路上行駛的慣量，根據(jù)模擬的原理對(duì)飛輪進(jìn)行分析計(jì)算，確定飛輪的數(shù)量及結(jié)構(gòu)尺寸，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行一定的校核。最后使用autocad 進(jìn)行平面制圖。全套圖紙，加153893706關(guān)鍵詞：abs系統(tǒng)；飛輪；滾筒；實(shí)驗(yàn)臺(tái)；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量abstractabs in the auto brake process improve handling stability and steering control ability of active safety device. abs normal work is crucial for

3、automobile driving safety. roller-type inertial testing experiment platform is testing the car abs system performance test rig, it can replace the road test, realize abs test systems in indoor test requirements. roller-type inertial testing experiment platform is made up of three main parts, motor d

4、rive part, roller drum part, fly wheel part, this article mainly aims at the structure of its parts design.this paper introduces the abs system roller-type inertia detection experiments of the main parts of machine design method and design process. discusses the working principle of the abs system,

5、analyzes the existing of auto performance testing experiment platform, determine the overall design scheme and various parts of the type of selected. this paper abs system inertial testing experiment platform adopt cylinder cylinder driving wheel rotation, and based on the size and weight of the car

6、 analysis and design of roller structure and size. abs system roller-type inertial detection experiments taiwan mainly uses the flywheel simulation cars in road, according to the principle of rotary inertia of the flywheel simulation is analyzed, the quantity and structure to determine the flywheel

7、of size, and experiments taiwan perform some of the check. finally using autocad for plane drawings.key words:abs system; the flywheel; roller; experimental stage; inertia目 錄摘要iabstractii第1章 緒 論11.1 概述11.1.1汽車(chē)abs系統(tǒng)概述11.1.2 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的原理21.1.3 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的要求21.2 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案的確定21.2.1 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)整體方

8、案的確定21.2.2 滾筒方案的確定41.2.3 飛輪方案的確定41.3 本章小結(jié)5第2章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)部件的選擇62.1電機(jī)的選擇62.1.1 電機(jī)功率的計(jì)算62.1.2 驅(qū)動(dòng)元器件的選擇62.2 聯(lián)軸器的選擇72.3 軸承的選擇82.3.1 軸承載荷的計(jì)算82.3.2 軸承型號(hào)的選擇92.4 本章小結(jié)9第3章 滾筒設(shè)計(jì)103.1 概述103.2 滾筒結(jié)構(gòu)分析103.3滾筒尺寸的選擇113.4 本章小結(jié)13第4章 飛輪設(shè)計(jì)144.1 概述144.2 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分析144.3飛輪結(jié)構(gòu)分析154.4飛輪計(jì)算164.5 本章小結(jié)18第5章 總體設(shè)計(jì)與校核195.1 概述195.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)195.

9、3滾筒軸校核205.4飛輪軸校核225.5 本章小結(jié)22結(jié) 論23參考文獻(xiàn)24致 謝26附 錄27第1章 緒 論1.1 概述1.1.1汽車(chē)abs系統(tǒng)概述隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展以及高速公路、高等級(jí)公路的大規(guī)模建設(shè)，車(chē)輛密集化和車(chē)輛高速化對(duì)車(chē)輛的安全性能提出了更高要求。汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)abs就是為適應(yīng)這一要求迅速發(fā)展起來(lái)的。abs性能的好壞直接影響到行車(chē)的安全。abs系統(tǒng)的基本工作原理是：由安裝在車(chē)輪附近的測(cè)速傳感器在車(chē)輛制動(dòng)時(shí)測(cè)量出車(chē)輪的瞬間轉(zhuǎn)速(輪速)，計(jì)算出此時(shí)車(chē)輪角減速度和車(chē)輛的行駛速度(車(chē)速)，并依據(jù)瞬時(shí)車(chē)速與輪速計(jì)算出車(chē)輛的滑移率，控制器依據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型操縱壓力調(diào)節(jié)器調(diào)整制動(dòng)管

10、路中的制動(dòng)液壓力，改變制動(dòng)器的制動(dòng)力，使車(chē)輪的滑移率保持在一定水平上(約為20% )， 此時(shí)制動(dòng)器的制動(dòng)力趨近地面制動(dòng)力最大值，車(chē)輪處于半抱半滾的狀態(tài), 此時(shí)車(chē)輛的制動(dòng)方向穩(wěn)定性較好，車(chē)輛的制動(dòng)性能處在最佳的狀態(tài)下。因此防抱死系統(tǒng)abs就是控制汽車(chē)滑移率的控制系統(tǒng)，滑移率是一個(gè)能表征制動(dòng)效能和可以測(cè)算的量，滑移率計(jì)算公式為： （1.1）式中：為滑移率；為車(chē)速；為輪速，即車(chē)輪轉(zhuǎn)速與車(chē)輪半徑的乘積。車(chē)輪與道路之間能傳遞的力稱(chēng)為道路附著力，與車(chē)輪正壓力之比稱(chēng)為附著系數(shù)： （1.2）道路附著系數(shù)受道路、車(chē)輪材料結(jié)構(gòu)和接觸狀況影響。道路附著系數(shù)與制動(dòng)時(shí)車(chē)輪滑移率的關(guān)系曲線如圖1所示。圖1.1 關(guān)系曲線由

11、圖1.1可以看出滑移率在15%20%時(shí)，汽車(chē)的制動(dòng)性能最好，因此abs系統(tǒng)的功能就是保證滑移率在15%20%這個(gè)范圍內(nèi)。1.1.2 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的原理判斷abs 有沒(méi)有發(fā)揮作用的關(guān)鍵指標(biāo)就是制動(dòng)時(shí)的滑移率。因此，我們把試驗(yàn)臺(tái)對(duì)abs性能測(cè)試的主要指標(biāo)定為測(cè)試制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的滑移率。根據(jù)式(1-1)滑移率主要由車(chē)速與輪速計(jì)算得到的，因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試時(shí)，主要測(cè)試汽車(chē)制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速與汽車(chē)的行駛速度，再根據(jù)式(1-1)計(jì)算出滑移率是否達(dá)到15%20%這個(gè)范圍內(nèi)，就可以測(cè)得abs系統(tǒng)的性能是否達(dá)到要求，這就是abs性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本工作原理，其具體的結(jié)構(gòu)就是這次研究主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容。1.1.3 ab

12、s性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的要求abs性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求是：（1）設(shè)計(jì)汽車(chē)abs制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)，具體設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械部分。主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器及滾筒軸承的選取，增速器、滾筒的設(shè)計(jì)；（2）根據(jù)被測(cè)汽車(chē)的質(zhì)量范圍，計(jì)算設(shè)計(jì)能夠模擬這些質(zhì)量范圍內(nèi)的汽車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行abs性能測(cè)試；（3）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾筒上的待檢車(chē)輛達(dá)到檢測(cè)速度，然后通過(guò)車(chē)輛的abs對(duì)滾筒進(jìn)行制動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)abs的性能進(jìn)行檢測(cè)；（4）使用方便，測(cè)量精度高，控制操作便捷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修，調(diào)整方便。1.2 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案的確定1.2.1 abs性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)整體

13、方案的確定由于汽車(chē)的制動(dòng)性能對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的安全性起著至關(guān)重要的作用。隨著汽車(chē)安全檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展，普遍采用制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)制動(dòng)力來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)的制動(dòng)性，可以根據(jù)這些制動(dòng)力檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的分析來(lái)確定abs性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案。 （1）滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)是最普通的檢測(cè)設(shè)備，如圖1.2所示。我國(guó)使用的滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)有兩大類(lèi)，其一是引進(jìn)日本彌榮公司、日產(chǎn)公司的；其二是引入西歐國(guó)家的。它們都是由電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滾筒，滾筒帶動(dòng)車(chē)輪，并在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，利用測(cè)力杠桿將制動(dòng)力傳給測(cè)力傳感器。為增大車(chē)輪與滾筒間的附著系數(shù)，通常采用在滾筒表面刻槽或粘砂的辦法。滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)的缺

14、點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速較低，滾筒表面的線速度一般為5km/h左右，無(wú)法測(cè)到汽車(chē)在高速情況下的制動(dòng)性能。1.滾筒機(jī)構(gòu) 2.減速器 3.電機(jī) 4.測(cè)力杠桿圖1.2 滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)示意圖（2）平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)，如圖1.3所示，它由測(cè)試平板、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等構(gòu)成，集側(cè)滑、懸架效能、軸中、制動(dòng)性能測(cè)試為一體的汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備。測(cè)試平板共6塊：前端左、右兩塊為制動(dòng)平板，用于測(cè)量沿汽車(chē)行駛方向平板作用于輪胎的制動(dòng)力；后端兩塊，一塊為側(cè)滑板，用于測(cè)量汽車(chē)的側(cè)滑，一塊為空板（不起測(cè)試作用）。從原理上來(lái)看，平板式制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是主動(dòng)、動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，它是汽車(chē)行駛制動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)的，檢測(cè)時(shí)，被檢車(chē)輛以510k

15、m/h的車(chē)速駛上測(cè)試平板上，操作員根據(jù)現(xiàn)實(shí)信號(hào)踩下制動(dòng)踏板，使車(chē)輛在測(cè)試平板上制動(dòng)直至停車(chē)。于此同時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集制動(dòng)過(guò)程中的全部數(shù)據(jù)，并作分析處理，然后把自動(dòng)性能的測(cè)試結(jié)果顯示出來(lái)。1.控制柜 2.側(cè)滑式平板 3、5.制動(dòng)-軸荷-懸架磁而是平板 4.空板圖1.3平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)示意圖滾筒反力式和平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)是我國(guó)目前最常用的評(píng)價(jià)汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)設(shè)備，而abs起作用的車(chē)速一般在10km/h以上，也就是說(shuō)車(chē)低于10km/h的速度時(shí)，abs系統(tǒng)將停止作用，以上兩種檢測(cè)臺(tái)都是工作在10km/h以下的，因此要用于abs性能檢測(cè)還需要一定的改進(jìn)。這里就要采用一種滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其主要

16、的工作部分如圖1.4所示，主要有三部分組成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、滾筒轉(zhuǎn)鼓部分、飛輪組部分，其基本的工作原理如下：當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾筒相當(dāng)于一個(gè)滾動(dòng)的路面，同時(shí)滾筒上面的車(chē)輪也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車(chē)相當(dāng)于在路面上行駛，滾筒和飛輪組的慣性質(zhì)量與受檢汽車(chē)的慣性質(zhì)量相當(dāng)，由于受檢汽車(chē)型號(hào)不同，質(zhì)量各異，所以要通過(guò)選擇不同的飛輪組合來(lái)進(jìn)行匹配，因此滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有相當(dāng)于汽車(chē)在道路上行駛的慣量。在汽車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，啟動(dòng)離合器，使電機(jī)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)脫離，汽車(chē)采取制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)輪胎對(duì)于滾動(dòng)路面產(chǎn)生阻力，但由于滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有一定的慣性，因而滾動(dòng)路面將相對(duì)于車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)一定距離，該距離相當(dāng)于汽車(chē)在道路試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)距離，以此可以模

17、擬道路制動(dòng)時(shí)的情況。圖1.4 滾筒式慣性實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成1.2.2 滾筒方案的確定滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要是由8個(gè)滾筒組成，每?jī)蓚€(gè)滾筒支撐汽車(chē)的一個(gè)輪胎，其中一個(gè)滾筒用于傳遞運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)滾筒用于輔助支撐的作用，并且在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用于測(cè)量車(chē)輪的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。根據(jù)滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)中的情況，為增大車(chē)輪與滾筒間的附著系數(shù)，通常采用在滾筒表面刻槽或粘砂的辦法，因此這里采用刻槽的方法增加表面的附著系數(shù)。滾筒的尺寸的設(shè)計(jì)主要根據(jù)汽車(chē)輪胎的尺寸進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。1.2.3 飛輪方案的確定飛輪組主要是又來(lái)模擬汽車(chē)在道路上行駛時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小直接與汽車(chē)的質(zhì)量相關(guān)，飛輪組的安裝要使這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與汽

18、車(chē)行駛在道路上的動(dòng)能相當(dāng)，飛輪組的尺寸要根據(jù)汽車(chē)質(zhì)量范圍來(lái)確定。1.3 本章小結(jié)本章首先進(jìn)行了汽車(chē)abs系統(tǒng)的概述，根據(jù)abs系統(tǒng)的工作原理對(duì)abs的工作原理進(jìn)行分析，并且提出設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要要求。通過(guò)對(duì)現(xiàn)在常用的制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)（滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)和平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)）的分析確定滾筒式慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案確定滾筒以及飛輪的設(shè)計(jì)方案。第2章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)部件的選擇2.1電機(jī)的選擇2.1.1 電機(jī)功率的計(jì)算由于abs系統(tǒng)在汽車(chē)速度達(dá)到10km/h時(shí)才會(huì)工作，因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的轉(zhuǎn)速必須使車(chē)輪的線速度達(dá)到10km/h。這里設(shè)汽車(chē)的速度是60km/h，由于汽車(chē)車(chē)輪的線速度與滾筒的線速

19、度相同，則實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)，滾筒的線速度為60km/h。由于車(chē)輪的直徑一般在600700mm，這里先設(shè)滾筒的直徑為300mm，則滾筒的轉(zhuǎn)速根據(jù)可以計(jì)算出，由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作轉(zhuǎn)矩比較大，設(shè)轉(zhuǎn)矩為40nm，電機(jī)的選擇要根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇。2.1.2 驅(qū)動(dòng)元器件的選擇根據(jù)計(jì)算出來(lái)的電機(jī)的功率，以及需要達(dá)到的轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)。這里選用松下伺服電機(jī)。松下伺服電機(jī)具有高性能的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整增益，它可以根據(jù)負(fù)載慣量的變化，與自適應(yīng)濾波器配合，從低剛性到高剛性都可以自動(dòng)地調(diào)整增益，正好適應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)不同車(chē)型時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并且還具備一場(chǎng)速度檢測(cè)功能，可以將增益調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生的異常速度調(diào)整到正常，通過(guò)面板的操作可以在監(jiān)控實(shí)時(shí)調(diào)

20、整情況的同時(shí)，進(jìn)行設(shè)定和確認(rèn)；松下伺服電機(jī)還具有高速高響應(yīng)特性，它內(nèi)置瞬時(shí)速度觀測(cè)器，可以快速、高分辨率地檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)速，而且能實(shí)現(xiàn)高速定位；而且松下伺服電機(jī)還具有振動(dòng)抑制控制，是一個(gè)高性能的電機(jī)，如圖2.1所示，為松下電機(jī)。圖2.1 松下伺服電機(jī)松下伺服電機(jī)有多種型號(hào)，分別為超小慣量系列（mama型）、小慣量系列（msmd型、mqma型、msma型）、中慣量系列（mdma型、mgma型、mfma型）、大慣量系列（mhmd型、mhma型），由于轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)矩較高并且轉(zhuǎn)速不大，因此選用mgma型伺服電機(jī)，它是一種低速大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，額定輸出功率為4.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min，最大轉(zhuǎn)矩為107

21、nm，滿足需求。驅(qū)動(dòng)部分還有一個(gè)離合器，在該設(shè)計(jì)方案中采用了磁粉離合器這一自動(dòng)控制元件磁粉離合器是以磁粉為工作介質(zhì)，以激磁電流為控制手段，達(dá)到控制制動(dòng)或傳遞轉(zhuǎn)矩的目的。其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈良好的線性關(guān)系而與轉(zhuǎn)速或滑差無(wú)關(guān)，并具有響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。磁粉類(lèi)器件所傳遞的轉(zhuǎn)矩值與激磁電流大小大致上呈線性關(guān)系。一般而言，在5 95的額定轉(zhuǎn)矩內(nèi)，激磁電流與轉(zhuǎn)矩成正比例線性關(guān)系。當(dāng)激磁電流保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩將會(huì)穩(wěn)定的傳遞，不受滑差的影響。因此，只要控制電流，即能控制轉(zhuǎn)矩的大小，因此可以將其用于其測(cè)量轉(zhuǎn)矩的實(shí)驗(yàn)中。2.2 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器是用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與軸之間的連接，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞的。用聯(lián)軸器

22、連接的兩軸軸線在理論上應(yīng)該是嚴(yán)格對(duì)中的，但在制造、安裝和環(huán)境的影響下，也會(huì)有一定的誤差。聯(lián)軸器的類(lèi)型有很多，可以劃分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類(lèi)，剛性聯(lián)軸器要求被連接兩軸軸線嚴(yán)格對(duì)中，因?yàn)樗荒苎a(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，常用類(lèi)型有：套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器。a) b)圖2.2 凸緣聯(lián)軸器在本設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)臺(tái)要傳遞比較大的扭矩，因此應(yīng)該選用剛性聯(lián)軸器，因?yàn)閯傂月?lián)軸器的剛度比較好，能夠傳遞比較大的扭矩。常用的聯(lián)軸器主要有三種，這里選用了凸緣聯(lián)軸器，如圖2.2所示為凸緣聯(lián)軸器。由于凸緣聯(lián)軸器屬于固定式剛性聯(lián)軸器，對(duì)所連接兩軸間的位移缺乏補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高。但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低

23、、傳遞轉(zhuǎn)矩大，因此在固定式剛性聯(lián)軸器中應(yīng)用最廣。凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別與兩軸連接，然后用螺栓把兩個(gè)半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。螺栓可以用半精制的普通螺栓（圖2.2a），亦可以用鉸制孔用螺栓（圖2.2b）。采用普通螺栓連接時(shí)，聯(lián)軸器用一個(gè)半聯(lián)軸器上的凸肩與另一個(gè)半聯(lián)軸器上的凹槽相配合而對(duì)中，轉(zhuǎn)矩靠半聯(lián)軸器結(jié)合面間的摩擦力矩來(lái)傳遞。采用鉸制孔用螺栓連接時(shí)，靠鉸制孔用螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)兩軸對(duì)中，靠螺栓桿承受剪切及螺栓桿與孔壁承受擠壓來(lái)傳遞。本設(shè)計(jì)中主要采用第一種形式的凸緣聯(lián)軸器。由于凸緣聯(lián)軸器也是標(biāo)準(zhǔn)件，因此在選擇時(shí)，可以根據(jù)連接軸的尺寸選擇相應(yīng)的型號(hào)，聯(lián)軸器具體的尺寸就可以確

24、定了。2.3 軸承的選擇2.3.1 軸承載荷的計(jì)算一般家用汽車(chē)的重量是14t，在軸承載荷計(jì)算時(shí)，滾筒上軸承所承擔(dān)的載荷根據(jù)汽車(chē)的重量來(lái)計(jì)算。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要承受的是汽車(chē)的重力，因此軸承主要承受徑向載荷，軸承的支撐相當(dāng)一個(gè)簡(jiǎn)支梁，每個(gè)滾筒上都支撐一個(gè)車(chē)輪，因此每個(gè)軸承要支撐1/4汽車(chē)的重量，如圖2.3所示。圖2.3 軸承支撐簡(jiǎn)圖因此可以計(jì)算出軸承的支撐力是1/8汽車(chē)的重量，汽車(chē)最大是4t，則軸承所受到的支撐力最大為0.5t（500kg），都是徑向力，所以軸承所受的當(dāng)量靜載荷為，查得有關(guān)資料，軸承當(dāng)量動(dòng)載荷與當(dāng)量靜載荷的就算公式如式(2-1)所示： (2-1)式中 、軸承的徑向載荷和軸向載荷； 、

25、動(dòng)載荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)。查表可得=1，因此當(dāng)量動(dòng)載荷，=5009.8=4.9kn。2.3.2 軸承型號(hào)的選擇由于只受到徑向載荷，選用深溝球軸承就可以達(dá)到支撐的要求，軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)計(jì)算出的軸承的載荷，查相關(guān)手冊(cè)，選用適當(dāng)?shù)妮S承。滾筒軸選用軸承6308，它的額定載荷為24kn，足夠達(dá)到支撐的能力，軸承各部分尺寸，如圖2.4所示，都可以查表得到。圖2.4 深溝球軸承2.4 本章小結(jié)本章主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作的需求及載荷的大小，分析計(jì)算了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率及型號(hào)；再根據(jù)聯(lián)軸器的性能以及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作情況，選擇了合適的聯(lián)軸器的類(lèi)型；最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的載荷情況，計(jì)算出軸承的承載能力，選擇了軸承的類(lèi)

26、型以及滾筒軸軸承的型號(hào)。第3章 滾筒設(shè)計(jì)3.1 概述實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制動(dòng)性能的測(cè)量結(jié)果有著重要的關(guān)系，只有合理選用慣性實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)，才能提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性。滾筒是實(shí)驗(yàn)臺(tái)中直接與車(chē)輪相接觸的部件，因此滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性十分重要。滾筒的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)汽車(chē)車(chē)輪的尺寸以及汽車(chē)的重量，設(shè)計(jì)合理的滾筒尺寸和形式，使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作更加的穩(wěn)定。由于滾筒要帶動(dòng)汽車(chē)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證輪胎可以隨著滾筒一同轉(zhuǎn)動(dòng)，一般選擇在滾筒上粘砂或者刻槽的方式來(lái)增加滾筒與輪胎的摩擦系數(shù)，使得滾筒和輪胎有著更好的同步性。3.2 滾筒結(jié)構(gòu)分析滾筒結(jié)構(gòu)的正確選擇直接影響著實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作效率和性能

27、，因此滾筒機(jī)構(gòu)分析至關(guān)重要。為了減小滾筒的重量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，選擇采用薄壁筒形結(jié)構(gòu)，采用圓板支撐，為減少滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只采用兩個(gè)圓板支撐。具體結(jié)構(gòu)形式如圖3.1所示。圖3.1 滾筒結(jié)構(gòu)圖汽車(chē)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)，車(chē)輪與滾筒的接觸面積小于車(chē)輪與地面的接觸面積，且比壓增大，因其滾動(dòng)阻力增加，附著系數(shù)值下降。因此只有提高車(chē)輪與滾筒見(jiàn)得附著系數(shù)，才能在滾筒實(shí)驗(yàn)臺(tái)上較真實(shí)的再現(xiàn)汽車(chē)在路面上的制動(dòng)狀況。但的提高受到滾筒表層結(jié)構(gòu)和材料的限制。目前采用較多的是表面帶有溝槽的鋼制滾筒，其表面附著系數(shù)在0.6-0.8之間，結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。3.3滾筒尺寸的選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)中滾筒的中心距一般是不可調(diào)試的。因此減小滾筒直徑，可使

28、車(chē)輪在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的安置角增大，增加實(shí)驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性，提高車(chē)輪與滾筒間的附著力，節(jié)省驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。但滾筒直徑也不能太小，否則車(chē)輪的滾動(dòng)損耗將明顯增加，一般低速實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)，選取較小的滾筒直徑，一般為100-200mm，但是本實(shí)驗(yàn)臺(tái)要達(dá)到10km/h以上的速度，因此選用的滾筒直徑為300mm，車(chē)輪的寬度一般為200-300mm，因此滾筒的長(zhǎng)度選擇為500mm。要對(duì)滾筒的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先要對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)過(guò)程有深入的了解，才能分析車(chē)輪與滾筒的受力情況，根據(jù)受力情況設(shè)計(jì)合理的滾筒尺寸。檢測(cè)制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況：（1）未制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪被滾筒驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，儀表顯示的是該輪阻滯力，阻滯力應(yīng)不大于該軸荷的8%。（2

29、）完全制動(dòng)（制動(dòng)踏板踏到底）時(shí)，被檢車(chē)輛隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，若指示裝置顯示的制動(dòng)力很小，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，制動(dòng)性能不好，則abs系統(tǒng)不合格，汽車(chē)也不合格。（3）完全制動(dòng)時(shí)，被檢車(chē)輪在滾筒上略有轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)出來(lái)的滑移率達(dá)到要求。（4）完全制動(dòng)時(shí)，被檢車(chē)輪開(kāi)始脫離前滾筒，后移至主動(dòng)滾筒一側(cè)，車(chē)輪在滾筒上打滑，這時(shí)是最大制動(dòng)力，如果繼續(xù)下去，整車(chē)出現(xiàn)后移爬輪現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)將無(wú)法進(jìn)行，嚴(yán)重影響了汽車(chē)的檢測(cè)情況。因此在滾筒設(shè)計(jì)是，根據(jù)制動(dòng)力最大的情況設(shè)計(jì)滾筒，以免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行的情況。車(chē)輪在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)的受力情況如圖3-2所示，分析時(shí)忽略了非測(cè)試車(chē)輪約束反力的影響，并假設(shè)測(cè)試車(chē)輪為剛性。車(chē)輪制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪受到制動(dòng)器制

30、動(dòng)力矩mt的作用（g為車(chē)輪所受的載荷，、為前后滾筒對(duì)車(chē)輪的法向反力）產(chǎn)生車(chē)輪與滾筒間的摩擦力即制動(dòng)力和。若車(chē)輪在兩滾筒上的安置角過(guò)小，車(chē)輪將離開(kāi)前滾筒沿后滾筒移動(dòng)，即出現(xiàn)抱死狀態(tài)。隨著制動(dòng)力矩mt的增加，和增大，測(cè)試車(chē)輪的最大制動(dòng)力應(yīng)出現(xiàn)在抱死狀態(tài)，即車(chē)輪剛離開(kāi)前滾筒（=0）而未沿后滾筒滑移的時(shí)刻，這是上述所說(shuō)的第四種情況，也是制動(dòng)力最大的情況，此時(shí)有式(3.1)所示的等式。圖3.2 車(chē)輪受力圖 (3-1)由式(3-1)可以解得： (3-2)而車(chē)輪與滾筒的最大制動(dòng)力與滾筒對(duì)車(chē)輪的法向反力之比等于車(chē)輪與滾筒間的附著系數(shù)，故=。因?yàn)橐话愀街禂?shù)在0.6-0.8之間為最佳，因此最佳安置角在，即最佳安

31、置角為3138.6之間。由于，因此確定了滾筒直徑之后，可以根據(jù)最佳安置角的大小選擇滾筒間的間距，這里選用滾筒間距=500mm，取車(chē)輪半徑=300mm，滾筒半徑=150mm，因此可以計(jì)算出安置角為33.8，在最佳安置角范圍內(nèi)，該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸最為合理，保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠正常安全的運(yùn)行。3.4 本章小結(jié)本章對(duì)滾筒進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，根據(jù)車(chē)輪的尺寸與滾筒支撐形式對(duì)滾筒的尺寸進(jìn)行了計(jì)算與設(shè)計(jì)，對(duì)滾筒的附著系數(shù)進(jìn)行了分析，在滿足附著系數(shù)的條件下對(duì)滾筒的安置角進(jìn)行了分析計(jì)算，根據(jù)最佳安置角計(jì)算了滾筒的安裝尺寸。第4章 飛輪設(shè)計(jì)4.1 概述 實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的慣性飛輪組的設(shè)計(jì)目的是增加汽車(chē)總體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以達(dá)到增加慣

32、力的目的，使得汽車(chē)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的慣性與汽車(chē)在路面上行駛的時(shí)候相同，使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)能更準(zhǔn)確的模擬汽車(chē)行駛時(shí)的狀況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也就更為準(zhǔn)確。由于要模擬不同的車(chē)型，因此選用一組飛輪，選用不同的飛輪就可以模擬不同的的車(chē)型，使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有更加靈活的適應(yīng)性，飛輪的尺寸與結(jié)構(gòu)由以下分析計(jì)算可以得到。4.2 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分析當(dāng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在運(yùn)行時(shí)，滾筒的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)，滾筒相當(dāng)于一個(gè)滾動(dòng)的路面，滾筒與飛輪組的慣性質(zhì)量與受檢汽車(chē)的慣性質(zhì)量相當(dāng)，由于受檢汽車(chē)型號(hào)不同，質(zhì)量各異，所以要通過(guò)選擇不同的飛輪組合來(lái)進(jìn)行匹配，因此滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有相當(dāng)于汽車(chē)在道路上相識(shí)的質(zhì)量。制動(dòng)時(shí)輪胎對(duì)于滾動(dòng)路面產(chǎn)生阻力，但由于滾筒傳動(dòng)系

33、統(tǒng)具有一定的慣性，因而滾動(dòng)路面將相對(duì)于車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)一定距離，該距離相當(dāng)于汽車(chē)在道路試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)距離，因此可以模擬道路制動(dòng)時(shí)的試驗(yàn)工況。汽車(chē)在道路上運(yùn)行時(shí)，車(chē)速與汽車(chē)動(dòng)能的關(guān)系為： (4-1)式中汽車(chē)動(dòng)能，w；汽車(chē)質(zhì)量，kg；車(chē)輪角速度，rad/s；前后車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kgm2；汽車(chē)傳動(dòng)心痛旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，w。汽車(chē)在滾筒慣性實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)行時(shí)，在同一車(chē)速下，汽車(chē)、滾筒、飛輪系統(tǒng)及其他旋轉(zhuǎn)部件所具有的動(dòng)能表達(dá)式如下： (4-2)式中飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kgm2； 飛輪的角速度，rad/s；滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kgm2；滾筒的角速度，rad/s；鏈輪及鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kgm2；鏈輪的角速度，rad/s。汽車(chē)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能

34、等于汽車(chē)在道路上行駛的動(dòng)能，即式(4-2)與式(4-1)相等，有：。整理得： (4-3)當(dāng)汽車(chē)在滾筒慣性實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)行時(shí)，輪胎外邊緣的線速度等于滾筒邊緣的線速度，即： (4-4)式中輪胎半徑；滾筒半徑。在慣性實(shí)驗(yàn)臺(tái)中飛輪、鏈輪、滾筒的角速度有如下的關(guān)系： (4-5)式中增速器的增速比。將式(4-4)、(4-5)代入式(4-3)，整理得： (4-6)式(4-6)就是飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式。4.3飛輪結(jié)構(gòu)分析飛輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)，如圖4.1所示，它由輪緣、輪輻及輪轂3部分組成，由于輪轂和輪輻的質(zhì)量很小，回轉(zhuǎn)半徑也較小，可以將它們的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量略去，認(rèn)為飛輪的質(zhì)量集中于輪緣。設(shè)輪緣的平均直徑為dm，則飛輪的

35、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量則可以表達(dá)為式(4-7)所示。圖4.1 飛輪結(jié)構(gòu) (4-7)飛輪的質(zhì)量也可由以下表達(dá)式表示： (4-8)式中 飛輪輪緣厚度，m；飛輪輪緣寬度，m；飛輪材料密度，kg/m3；將式(4-8)代入式(4-7)中，可以得到飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要的表達(dá)式： (4-9)可以先選定飛輪輪緣平均直徑，由式(4-7)可以求出飛輪的質(zhì)量，再選定比值，便可以確定飛輪輪緣的截面尺寸，因此飛輪的機(jī)構(gòu)尺寸就可以計(jì)算出來(lái)。4.4飛輪計(jì)算根據(jù)以上的分析，可以對(duì)飛輪進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)臺(tái)要對(duì)不同的車(chē)型進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，每一車(chē)型都對(duì)應(yīng)有一個(gè)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值，設(shè)計(jì)時(shí)，若每個(gè)車(chē)型都采用一個(gè)飛輪，顯然是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此慣量模擬用的飛輪采

36、用的是一組飛輪，以便測(cè)試不同質(zhì)量的汽車(chē)，首先根據(jù)測(cè)量汽車(chē)的質(zhì)量范圍，在保證測(cè)試精度前提下使用飛輪數(shù)目盡可能少，因此要進(jìn)行飛輪數(shù)量的計(jì)算。這里主要測(cè)量的是家用型汽車(chē)，汽車(chē)一般的質(zhì)量在14t，設(shè)飛輪系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)質(zhì)量的最大模擬誤差為=100kg，飛輪系統(tǒng)最小的模擬質(zhì)量為=1100kg，如果該質(zhì)量用一常用飛輪模擬，其所測(cè)車(chē)型的質(zhì)量范圍為（即1000kg1200kg），質(zhì)量在其他范圍內(nèi)的各車(chē)型可用常用飛輪與自由接合飛輪的組合模擬。所需自由接合飛輪的數(shù)目及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小取決于和?？梢宰C明：若各個(gè)自由接合飛輪模擬質(zhì)量的排列符合首相為2、公比為2的等比數(shù)列，則通過(guò)不同的飛輪組合模擬給定質(zhì)量范圍內(nèi)的所有車(chē)型時(shí)，模擬

37、誤差均不大于且所需飛輪數(shù)最少。即： (4-10) (4-11)顯然可以得到下面的表達(dá)式： (4-12)將式(4-11)與式(4-12)聯(lián)立，可以求出自由接合飛輪數(shù)n，進(jìn)而由式(4-10)確定各飛輪的模擬質(zhì)量，把代入式(4-6)得到常用飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，再把與之和代入式(4-6)得到常用飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與第i號(hào)自由接合飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和，進(jìn)而求出的值。根據(jù)以上表達(dá)式可以求出n=4，分別為200kg、400kg、800kg、1600kg，根據(jù)式(4-6)可以得到各個(gè)自由接合飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算表達(dá)式為： (4-13)因此由上式可以得到各個(gè)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的數(shù)值，分別為=1.125kgm2，=2.25 kgm2，=4

38、.5 kgm2，=9 kgm2。進(jìn)而可以根據(jù)式(4-7) (4-9)計(jì)算出各個(gè)飛輪的結(jié)構(gòu)尺寸，這里取為1.2，飛輪各部分尺寸如表4-1所示。根據(jù)飛輪的計(jì)算出來(lái)的尺寸可以設(shè)計(jì)飛輪其他部分的尺寸，具體結(jié)構(gòu)可以參照零件圖。表4.1 飛輪結(jié)構(gòu)尺寸飛輪名稱(chēng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）平均直徑（mm）質(zhì)量（kg）輪緣寬度（mm）輪緣厚度（mm）常用飛輪3.5550056.766275飛輪11.12540028.1254958飛輪22.2545044.45870飛輪34.5500727084飛輪4960010075904.5 本章小結(jié)本章對(duì)飛輪做了設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)汽車(chē)在道路上行駛時(shí)的動(dòng)能，模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有相同的動(dòng)能，得

39、到模擬飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的表達(dá)式。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的表達(dá)式對(duì)飛輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)模擬多種車(chē)型的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分析設(shè)計(jì)了一組飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并且根據(jù)結(jié)構(gòu)情況計(jì)算出各個(gè)飛輪的結(jié)構(gòu)尺寸。第5章 總體設(shè)計(jì)與校核5.1 概述 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬汽車(chē)道路運(yùn)行狀況，要解決模擬汽車(chē)整車(chē)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和行駛阻力問(wèn)題，這個(gè)通過(guò)利用慣性飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能來(lái)模擬汽車(chē)旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能及汽車(chē)直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的平均動(dòng)能。路面附著系數(shù)的模擬則是通過(guò)扭矩傳感器控制滾筒來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即以滾筒代表了路面，車(chē)輪在滾筒表面旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，通過(guò)控制系統(tǒng)可以對(duì)路面附著系數(shù)模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，完成abs系統(tǒng)工作性能的檢測(cè)。 滾筒、飛輪等零部件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)在前幾章中

40、已經(jīng)完成，整體的實(shí)驗(yàn)臺(tái)就是將這些零部件統(tǒng)一應(yīng)用為一個(gè)整體。由于汽車(chē)、滾筒及飛輪都要在這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)轉(zhuǎn)，因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性、支撐能力以及剛度都要達(dá)到一定的要求，因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。其中實(shí)驗(yàn)臺(tái)上滾筒軸及飛輪軸受到的力矩是最大的，因此對(duì)這兩個(gè)軸的結(jié)構(gòu)的校核也是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行能力的校核，是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)性能的關(guān)鍵步驟。5.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)abs性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)整車(chē)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體要有一個(gè)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座，這里設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基座主要是由一個(gè)矩形框形的支架組成，矩形框這種形式可以增加基座的剛度和穩(wěn)定性，根據(jù)元器件的選擇設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體的結(jié)構(gòu)尺寸，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體如圖5.1所示

41、。圖5.1 abs性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖為減小實(shí)驗(yàn)臺(tái)體積，將驅(qū)動(dòng)部件及飛輪組的支撐臺(tái)單獨(dú)設(shè)置，其結(jié)構(gòu)也是矩形框結(jié)構(gòu)，這樣也增加了實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但是要注意保持實(shí)驗(yàn)臺(tái)安裝時(shí)的各個(gè)軸的同軸度。圖5.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)局部圖如圖5.2所示為實(shí)驗(yàn)臺(tái)局部圖，圖中表示了實(shí)驗(yàn)支撐架的高度，為了保證各部分的同軸度選用了同等高度的支撐架，并且保證軸心有足夠的高度可以支撐起滾筒及飛輪，避免其與地面發(fā)生碰撞。5.3滾筒軸校核整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要是由4對(duì)滾筒支撐著汽車(chē)的4個(gè)車(chē)輪，因此在滾筒設(shè)計(jì)完成后要對(duì)滾筒軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核。兩個(gè)滾筒要支撐一個(gè)車(chē)輪，平均一個(gè)滾筒要承受1/8汽車(chē)的重量，根據(jù)滾筒的結(jié)構(gòu)可以得到滾筒周受到的彎矩情況，如

42、圖5.3所示。圖5.3 滾筒軸彎矩圖根據(jù)彎矩圖可以得到滾筒周受到的最大彎矩，最大彎矩表達(dá)式如下所示： (5-1)式中 g汽車(chē)重量，為受檢汽車(chē)的質(zhì)量，n；滾筒支撐點(diǎn)到軸承的距離，m。其中=0.125m，由于汽車(chē)質(zhì)量是14t，因此計(jì)算是按照最大值計(jì)算，即m=4t，則根據(jù)式(5-1)可以計(jì)算出彎矩最大值為306.25n?？梢愿鶕?jù)彎矩值計(jì)算出滾筒軸的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算表達(dá)式如下所示： (5-2)式中 m滾筒軸彎矩，nm；w截面彎曲慣量，其中d為軸截面的直徑，d=50mm；根據(jù)式(5-2)計(jì)算可以得到滾筒軸彎曲應(yīng)力=24.5mpa。由于滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，還要受到扭矩，因此滾筒軸還要受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對(duì)滾筒軸校核是也

43、要考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算表達(dá)式如下所示： (5-3)式中 t滾筒軸上的扭矩，nm，其中，p為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要的功率，單位是kw，n是軸的轉(zhuǎn)速，單位是r/min；扭轉(zhuǎn)截面慣量，其中。根據(jù)第2章的分析可以知道，實(shí)驗(yàn)臺(tái)各軸的轉(zhuǎn)速n=530r/min，功率為2.2kw，這里按3kw計(jì)算，則通過(guò)式(5-3)可以得到滾筒軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為2.16mpa，計(jì)算出了截面的各種應(yīng)力，下面要對(duì)截面進(jìn)行校核，可以根據(jù)式(5-4)進(jìn)行計(jì)算。 (5-4)其中=0.3，計(jì)算出=24.53mpa，校核滾筒軸必須保證，可以查找相應(yīng)參考書(shū)得到，它與軸的材料有關(guān)，這里選用的軸是碳素剛，可以查得=45mpa，因此，滾筒軸滿足強(qiáng)度

44、要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。5.4飛輪軸校核由于飛輪的質(zhì)量也很大，因此飛輪軸上也承擔(dān)的較大的應(yīng)力，對(duì)飛輪軸的校核也是必須的。由于飛輪軸上最多安裝有常用飛輪、自由結(jié)合飛輪14共有5個(gè)飛輪，并且每個(gè)飛輪安裝的軸徑尺寸各不相同，為了計(jì)算方便，這里將以最小軸徑進(jìn)行計(jì)算，如果最小軸徑也滿足要求，那么飛輪軸其他部分也都滿足要求。根據(jù)第4章地計(jì)算，5個(gè)飛輪的質(zhì)量分別為56.76kg、28.125kg、44.4kg、72kg、100kg，總和約為302kg，為計(jì)算方便將飛輪軸上受到的力簡(jiǎn)化為滾筒受力的形式，其中受到302kg重量的力，其受力的彎矩圖也如圖5.2所示的形式，其中l(wèi)為飛輪到軸承的距離，l=100mm，d=

45、36mm，可以計(jì)算出=31.7mpa，同樣可以根據(jù)扭矩公式計(jì)算出飛輪截面受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，計(jì)算結(jié)果是12.08mpa。根據(jù)式(5-4)同樣可以就算出=34mpa，可以查找相應(yīng)參考書(shū)得到，它與軸的材料有關(guān)，這里選用的軸是碳素剛，可以查得=45mpa，因此，飛輪軸滿足強(qiáng)度要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。這里的計(jì)算根據(jù)飛輪軸上直徑最小的部分計(jì)算校核，因此飛輪軸整體也滿足校核的要求。5.5 本章小結(jié)本章對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了整理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)滾筒軸和飛輪軸進(jìn)行了校核。根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出的滾筒、飛輪及選擇的零部件，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)汽車(chē)的重量及滾筒的結(jié)構(gòu)對(duì)滾筒承受的載荷進(jìn)行了分析和計(jì)算，并對(duì)滾筒軸進(jìn)行了校核。再

46、根據(jù)飛輪計(jì)算出的質(zhì)量也對(duì)飛輪軸進(jìn)行了計(jì)算以及校核。結(jié) 論本設(shè)計(jì)根據(jù)abs系統(tǒng)的工作原理，并結(jié)合現(xiàn)代已存在的各種汽車(chē)性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和原理，確定了abs慣性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的要求及檢測(cè)車(chē)輛的重量的條件選擇合理的驅(qū)動(dòng)部件、聯(lián)軸器及軸承，再根據(jù)選擇的各個(gè)零部件及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的要求對(duì)滾筒、飛輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸的計(jì)算，并對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對(duì)滾筒軸和飛輪軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，并運(yùn)用autocad軟件繪制出主要零部件的工程圖和裝配圖。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，具有很好的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)部件及各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車(chē)檢測(cè)的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。但此設(shè)計(jì)過(guò)程仍有許多不足，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，有些設(shè)計(jì)參數(shù)是按照以往經(jīng)驗(yàn)值得出，這樣就帶來(lái)了一定的誤差。另外，在某些方面，由于時(shí)間問(wèn)題，做得還不夠仔細(xì)，懇請(qǐng)各位老師同學(xué)給予批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)1劉建房，李以農(nóng)，郭旭，謝敏松.汽車(chē)abs動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì). 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29(12):1-4.2魏勝. 汽車(chē)abs測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)研究. 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.3林秀君，林怡青，彭美春，劉小康，朱占勝. 汽車(chē)abs檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案. 廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23(4):31-