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1、卡丁车制动性能检测报告 姓名：王志刚姓名：王志刚 班级：车辆四班班级：车辆四班 学号：学号：2011118420111184 教师：傅教师：傅 攀攀 第一章第一章制动性能检测系统概述制动性能检测系统概述 1.11.1 引言引言 制动性能的检测对所有车辆都极其重要，它关系到人的安全，是车辆安全行驶的重要 保障。制动性能体现在制动距离上。制动距离包括车辆左右轮的制动距离。制动性能的好 坏还体现在轮的制动距离是否合格，是否有跑偏量等。 1.21.2 制动系的基本工作原理制动系的基本工作原理 1制动踏板； 2推杆； 3主缸活塞； 4制动主缸； 5制动油管； 6制动轮缸 7轮缸活塞； 8制动鼓； 9摩擦
2、片； 10制动蹄； 11制动底板； 12支承销； 13制动蹄回位弹簧 制动系工作原理示意图 制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面之间保持一定的间隙， 使车轮和制动鼓可以自由旋转。要使行驶中的汽车减速或停车，驾驶员应踩下制动踏板 1，通过推杆 2 和主缸活塞 3，使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，并通过两个轮缸 活塞 7 推动两制动蹄绕支撑销 12 转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内 圆面上，这样，下旋转的制动蹄就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力矩 M，其方向与车轮 旋转方向相反。制动鼓将该力矩 M 传到车轮后，由于车轮与路面间有附着力作用，车轮 对路面作用一个向前
3、的周缘力 Fa，同时路面也对车轮作用着一个向后的反作用 Fb，即制 动力。制动力 Fb 由车轮经车桥和悬架传给车身及车架，迫使整个汽车产生一定的减速度。 制动力越大，则汽车减速度也越大。当放开制动踏板时，回位弹簧 13 即将制动蹄拉回原 位，摩擦力矩 M 和制动力 Fb 消失，制动作用即行终止。 显然，阻碍汽车运动的制动力 Fb，不仅取决于制动力矩 M，还取决于轮胎与路面间的附着条件。如果完全丧失附着，则 这种制动系事实上不可能产生制动汽车的效果。在讨论制动系的结构问题时，一般都假 定具备着良好的附着条件。 1.31.3 车辆制动性能试验台的研究意义车辆制动性能试验台的研究意义 我们知道，路试
4、法虽是最直观、最真实的一种检测方法。但路试法需要专业的试验场 地，在我国专业的试验场地并不多，国家级的汽车试验场只有四个：海南汽车试验场、襄 樊汽车试验场、中国定远汽车试验场、北京通州汽车试验场。所以难以推广，并不适合我 国的国情。另外路试法对汽车会产生一定的磨损，并且在进行路试时每次都须将各种传感 器安装在汽车的车轮或车轴上，来采集汽车在路试的时候的制动数据，这样就很难避免每 次装卸这些传感器所造成的误差。过去曾发生过在路试时合格，而在台试时却不合格，最 终按照路试的检测结果作为最终检测结果。这便体现出路试与台试存在不统一的问题，动 态制动检测系统是建立在路试法的基础上，用台试的方法来进行路
5、试的检测。这样我国的 汽车检测事业将更加科学化。 汽车制动器台架试验是制动器强制检定项目，它模拟汽车的制动过程，以台架试验的 方式来测试制动器总成的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等各项性能，从而揭示 其内在的统计规律性，找出其存在的问题并提出解决的方法，确保道路交通安全。它的优 点是能迅速、准确地检测制动性能，不受气候条件限制，试验重复性较好，能定量地指示 各轮的制动力或制动距离，有利于分析前后轴制动力的分配及每轴制动力的平衡状态，制 动协调时间等参数，给故障诊断提供可靠的依据。现在，台架试验检测已成为汽车诊断与 检测最常用的方法。目前应用较为广泛的是滚筒反力式汽车制动试验台，其测试条件
6、固定、 重复性好、结构简单、操作安全性能好，是我国各类检测站检测汽车制动性能的主要设备。 1.41.4 三种常见检测试验台的优缺点比较三种常见检测试验台的优缺点比较 1.4.11.4.1 反力式制动检测台反力式制动检测台 优点：优点： 1.安全保护作用，即只有在被测车轮同时压下左右制动检测台的第三滚筒时，滚筒才能被 启动，因而可以避免操作人员误操作而造成伤害。 2.滚筒反力式制动检测台测试工况稳定，重复性好。 缺点：缺点： 1.很难测得实际制动力，并且很难测得制动器的制动力最大值。 2.悬架中减震器性能得不到检测。 3.测试效率低，采用滚筒反力式制动检测台检测制动性能时，对车辆各轴的检测是分开
7、进 行的，从而影响了车辆的测试效率。 1.4.21.4.2 平板式制动检测台平板式制动检测台 优点：优点： 1.结构简单，省去了滚筒反力式的两个大功率电动机，耗电小，它的耗电量仅约为滚筒反 力式的 1/100。 2.操作简单，测试速度大大加快，检测时只需开上测试平板踩一脚制动，即可同时完成前 后桥的制动、轴荷、侧滑、减震器等检测，效率高。 3.安装简单，降低了混凝土工程造价。 4.维修保养量低，几乎不需要日常保养。 缺点：缺点： 1.很难检测车轮阻滞力，车轮阻滞力是车轮不进行制动时的阻力，由于受平板长度限制， 较难准确检测阻滞力。 2.检测范围有限，对于双后轴、三后轴的车辆，很难单独测取各桥的
8、制动力值。另外，不 方便检测半挂车，全挂车，不能检测超长、超重、超宽车辆。 3.检测数值重复性差，由于驾驶员踩制动踏板所用力不同，每次测试条件很难保持一致， 所以每次测得的制动力会有较大差异。 1.4.31.4.3 惯性式滚筒检测试验台惯性式滚筒检测试验台 优点：优点： 惯性式滚筒制动方法的实验条件接近汽车的实际行驶条件，可在任何车速下测试。 缺点：缺点： 其试验台结构复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制。 1.51.5 反力式滚筒制动试验台工作原理反力式滚筒制动试验台工作原理 在这里，我们选择的是反力式滚筒制动检测台。反力式滚筒制动试验台是由结构完全 相同的左右两套车轮制动力测试单
9、元和一套指示、控制装置组成。每一套车轮制动力测试 单元由框架、驱动装置、滚筒组、举升装置、测量装置等构成。 进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，车轮置于主、从动滚筒之间，放 下举升器（或压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通） 。通过延时电路启动 电动机，经减速器、链传动和主、从动滚筒带动车轮低速旋转，待车轮转速稳定后驾驶员 踩下制动踏板。车轮在车轮制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。此时电动机驱动的滚 筒对车轮轮胎的摩擦力克服制动器的摩擦力矩，维持车轮继续旋转。同时在车轮轮胎对滚 筒表面切线方向的摩擦力作用下，减速器壳体与测力杠杆一起朝滚筒转动相反方向摆动， 测力杠杆一端
10、的力或位移经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号。从测力传感器送 来的电信号经放大滤波后，送往 A/D 转换器转换成相应数字量，经计算机采集、存储和处 理后，检测结果由打印机打印出来。 第二章第二章检测系统平台的结构设计检测系统平台的结构设计 2.12.1 反力式滚筒制动试验台基本结构反力式滚筒制动试验台基本结构 滚筒反力式汽车制动试验台的结构简图如下图所示。它由结构完全相同的左右两套车 轮制动力测试装置和一套指示与控制装置组成。每一套车轮制动力测试装置由框架、驱动 装置、滚筒装置、第三滚筒和测量装置等组成。 2.22.2 制动试验台力学分析制动试验台力学分析 当汽车制动时，各轴车轮都产生制
11、动效应。受检轴车轮将对滚筒产生制动阻力，滚筒 则对车轮作用反作用力 F1 与 F2 (如下图所示)1。驱动滚筒的电机功率是根据车轮对滚筒 的最大制动力和滚筒的线速度选择的，它足以克服车轮制动时的阻力。在整个制动过程中， 滚筒对车轮的反作用力与车轮的制动力相平衡。因此，通过测量装置测量滚筒制动力矩的 反力 F1 和 F2 的代数和，即为受检车轮的制动力的值。 车轮与主、从动滚筒都保持接触是制动测试的初始状态，称为稳定状态。检测时，滚筒的 线速度(25km/h)很低，略去制动时车轮的惯性力矩和滚动阻力矩，平衡方程为： 0)( 0sin)(cos)( 0cos)(sin)( 21 2121 2121
12、 RFFM GaFFaNN FaFFaNN r N N 其中， )(2 arcsin rR L a 式中：N2，N1主、从动滚筒作用于车轮的法向力； F2，F1主、从动滚筒作用于车轮的切向力； FN 非测试轴(其轮与地面附着)对测试车轮的水平作用力； GN 轮载质量的重力载荷； M T车轮所受制动力矩； R 车轮半径； 安置角； L 滚筒中心距；r 滚筒半径。 若车轮与滚筒间的附着系数得到充分利用，且均为 ，则 F1 、 F 2 的最大值分别为 F1 max=N1，F 2 max=N2 ，代入方程组(2-1)解得： a aaFaaG N a aaFaaG N NN NN 2sin)1 ( )s
13、in(cos)cos(sin 2sin)1 ( )sin(cos)cos(sin 2 2 2 1 车轮所受最大制动力为： a FG NNF NN cos)1 ( )( )( 2 21max 2.32.3 制动试验台主要装置参数的选择制动试验台主要装置参数的选择 2.3.12.3.1 主、从动滚筒参数的选择主、从动滚筒参数的选择 在这里滚筒的选择与他要储存的能量的大小有关，这里车速为 20km/h 即 5.56m/s，车 重为 150kg，所以 JmvEk52.231856. 5150 2 1 2 1 22 滚筒旋转所储存的能量为： 222222 56 . 5 4 1 4 1 2 1 2 1 2
14、 1 铁 lRmvwmRJwEk 由上面两个式子可以得出单个滚筒的尺寸符合： 332 10121 . 6 mlR 又由于制动试验台采用滚筒中心距不可调式，因此减小滚筒直径，可使车轮在试验台上的 安置角增大，增加试验台的稳定性，提高车轮与滚筒间的附着力，节省驱动电机功率。但 滚筒直径不能过小，否则车轮的滚动损耗将明显增加，一般为 100200mm100200mm。综上所述，本 汽车制动试验台选取的滚筒直径为 120mm120mm，滚筒长度为 425mm425mm，滚筒采用的是铁质的。 2.3.22.3.2 第三滚筒参数的选择第三滚筒参数的选择 第三滚筒在制动过程中不承受载荷，所以对其直径无特别要
15、求。但考虑到第三滚筒的 转速直接影响到测试的精度，故第三滚筒的直径最好为主动滚筒的 1/31/5，这样就使第 三滚筒的转速不致过高。本试验台选用的第三滚筒的直径为 60mm60mm，长度等于主动滚筒的长 度。 2.42.4 机械平台结构机械平台结构 本系统适用于卡丁车测试其制动系统的工作情况，具体测试数据包括该卡丁车（车重 150kg，车长 1000mm，车宽 600mm，轮宽 200mm，车轮直径 400mm，后轮制动）在 20km/h 速 度下的制动距离及跑偏量。滚筒组相当于一个活动的路面，来承载被检的车辆，承受和传 递制动力。车轮制动力测试单元由一对直径相同的主、从动滚筒组成。每个滚筒的
16、两端分 别用滚动轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒轴线平行。 当质量为的卡丁车在车速时刹车时，系统总能量表达式为：M车 0 v 总能量=人和车的平动动能+四个轮子的转动动能，即： 22 11 ()4() 22 o EMMvJ 人车轮轮 其中：，。 0 20km/vh=50Mkg 人 =150Mkg 车 400Dmm 如果忽略四个车轮转动动能，最后得到卡丁车运动时的总能量为： 2 1 ()3086.42 2 o EMMvJ 人车 又因为 2 1 2 2 EEJ 飞轮飞轮飞轮 2 2 o v JJ r 飞轮飞轮飞轮 滚筒 因为所用的圆筒为空心圆柱，其质量远远小于飞轮质量，则可忽略其转动惯量。假定一个 飞轮质量为，则转动
