反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
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反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)院系名稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 汽車服務(wù)工程 10-1 班 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 職 稱: 副教授 二一四年四月目 錄第 1 章 緒論1.1 汽車制動(dòng)性能檢測設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀1.2 本設(shè)計(jì)的目的和意義1.3 設(shè)計(jì)方案的選定1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和技術(shù)路線1.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.4.2 設(shè)計(jì)的技術(shù)路線第二章 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)2.1.1 滾筒直徑的選擇2.1.2 滾筒長度的選擇2.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的選擇2.1.4 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇2.1.5 最佳安置角的選擇2.1.6 滾筒中心距的確定2.2 鏈輪的設(shè)計(jì)2.3 電機(jī)的選擇2.4 減速器、聯(lián)軸器選取2.4.1 減速器的選取2.4.2 聯(lián)軸器的選擇2.5 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.5.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.5.2 機(jī)架和地面的安裝形式2.6 舉升器的設(shè)計(jì)2.6.1 舉升機(jī)各部分尺寸2.6.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理第 3 章 其他部件的選取3.1 傳感器的選取3.1.1 轉(zhuǎn)速傳感器的選擇3.1.2 壓力傳感器的選擇3.2 制動(dòng)裝置的選擇第 1 章 緒 論1.1 汽車制動(dòng)性能檢測設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國汽車工業(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),車輛密集化和車輛高速化對(duì)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)提出了更高要求。對(duì)車輛安全性能的研究揭示,在道路交通事故中大約有 10%的事故是由于車輛在制動(dòng)一瞬間偏離原定軌道或甩尾產(chǎn)生的,因而探討各種高性能制動(dòng)系統(tǒng)和完善制動(dòng)性能是促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展的重要措施之一。汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng) ABS(Anti-lock Braking System) ,簡稱 ABS。就是為適應(yīng)這一要求迅速發(fā)展起來的。ABS 是在車輛制動(dòng)過程中防止車輪抱死造成輪胎在地面上打滑的一種機(jī)電一體化控制裝置。ABS 可以明顯提高制動(dòng)過程中的操縱穩(wěn)定性并同時(shí)縮短制動(dòng)距離,大大提高了行駛安全性,是一種主動(dòng)安全性技術(shù)。制動(dòng)性能是汽車在行駛中能人為地強(qiáng)制降低行駛速度并根據(jù)需要停車的能力,是汽車的重要性能之一,制動(dòng)性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系到汽車行車的安全性。資料表明,因制動(dòng)不良而導(dǎo)致的道路交通事故占事故總數(shù)的 l/3。汽車的制動(dòng)性不僅取決于制動(dòng)系的性能,還與汽車的行駛性能、輪胎的機(jī)械特性、道路的附著條件以及與制動(dòng)操作有關(guān)的人體工程特性有密切關(guān)系。因此,汽車的制動(dòng)性能的檢測為其制動(dòng)性能試驗(yàn)研究和生產(chǎn)檢測提供了條件,為改進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋總成制造裝配工藝、提高制動(dòng)性能提供了指導(dǎo)。隨著電子技術(shù)及機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展,在傳統(tǒng)檢測方法的基礎(chǔ)上,逐步發(fā)展成現(xiàn)代汽車診斷與檢測技術(shù)。汽車檢測通常指使用現(xiàn)代檢測技術(shù)和設(shè)備,結(jié)合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)來檢測汽車技術(shù)狀況,它是以工程數(shù)學(xué)、故障物理、可靠性理論、電子學(xué)和電子技術(shù)、信息控制理論等為基礎(chǔ)的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)。汽車檢測對(duì)于保證交通安全,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),提高運(yùn)輸能力和降低成本都具有重要意義。因此選擇汽車性能檢測作為研究課題是很有現(xiàn)實(shí)意義的。車輛的制動(dòng)性能是車輛綜合性能檢測中重要的檢測項(xiàng)目,制動(dòng)性能的好壞直接影響到行車安全和運(yùn)輸效率,做好車輛的制動(dòng)性能檢測尤其重要。我國在汽車制動(dòng)性能測試設(shè)備經(jīng)歷了從無到有,從小到大;從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)設(shè)備,到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用;從單一性能檢測到綜合性能檢測,取得了很大的進(jìn)步。與此同時(shí),相應(yīng)的法律法規(guī)建設(shè)也逐步完善,出臺(tái)了有關(guān)的車輛檢測國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)汽車制動(dòng)性能測試設(shè)備根據(jù)汽車制動(dòng)性能檢測方法分為兩大類:路試法和臺(tái)試法。臺(tái)試法:室內(nèi)模擬試驗(yàn)臺(tái)。室內(nèi)模擬試驗(yàn)臺(tái)是最早投入實(shí)際應(yīng)用的汽車性能測試設(shè)備之一,歷史悠久,技術(shù)上比較完善,實(shí)際使用效果和國外先進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)相比差距不大,現(xiàn)在基本上都可以取代國外進(jìn)口設(shè)備,這方面的代表有山東威達(dá)、深圳大雷公司等。如今汽車制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)國內(nèi)已自給有余,而且產(chǎn)品類型多樣。我們雖然取得了很大的進(jìn)步,但與世界先進(jìn)水平相比,還有一定的距離。臺(tái)試法的主要優(yōu)點(diǎn)是能迅速、準(zhǔn)確地檢測制動(dòng)性能,不受氣候條件限制,試驗(yàn)重復(fù)性較好,能定量地指示各輪的制動(dòng)力或制動(dòng)距離,有利于分析前后軸制動(dòng)力的分配及每軸制動(dòng)力的平衡狀態(tài),制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間等參數(shù),給故障診斷提供可靠的依據(jù)。所以臺(tái)架試驗(yàn)檢測已成為汽車診斷與檢測最常用的方法。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)按不同的分類方法,可以分出不同的類型。常見的分類方法有:按試驗(yàn)臺(tái)測量原理不同,可以分為反力式和慣性式兩類;按試驗(yàn)臺(tái)支撐車輪形式不同,可分為滾筒式和平板式兩類;按試驗(yàn)臺(tái)檢測參數(shù)不同,可分為測制動(dòng)力式、測制動(dòng)距離式和測多功能綜合式三類;按試驗(yàn)臺(tái)測量裝置至只是裝置傳遞信號(hào)方式不同,可分為機(jī)械式、液壓式和電氣式三類;按試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能測車軸數(shù)不同,又可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前國內(nèi)大量使用的是滾筒反力式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái),最近幾年平板式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)也陸續(xù)在小車線上被采用。與滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)不同。平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)是一種動(dòng)態(tài)檢測儀,能同時(shí)對(duì)汽車的四個(gè)車輪作動(dòng)態(tài)測試,特別適用于現(xiàn)代轎車的檢測。測試時(shí),車輛是以一定的速度駛上平板,實(shí)施制動(dòng),然后通過傳感器的測量機(jī)構(gòu)測取各輪的制動(dòng)力和輪重。由于車輛在平臺(tái)上的測試過程是在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行的,故能比較實(shí)際地反映出車輛的制動(dòng)性能。此外,平板式制動(dòng)臺(tái)也可用于檢測摩托車的制動(dòng)性能。汽車平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)雖然解決了滾筒式制動(dòng)臺(tái)存在“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一致(即未考慮由于車輛制動(dòng)而引起的動(dòng)態(tài)軸重變化) 、滾筒對(duì)輪胎包角影響測力的大小、不能同時(shí)對(duì)前后橋進(jìn)行測試”等缺陷,但是由于其對(duì)檢測站而言,仍存在對(duì)車輛類型的測試范圍小(適應(yīng)性?。?、制動(dòng)初速度不易控制、工位布置空間大、對(duì)軸距變化大、多軸汽車的檢測不方便等原因,因此,滾筒反力式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)在國內(nèi)仍是發(fā)展的方向。特別是單軸反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用最為普遍,國內(nèi)外汽車檢測站所用制動(dòng)檢測設(shè)備多為這種形式。例如,前蘇聯(lián)在20世紀(jì)90年代有90%的制動(dòng)檢測設(shè)備為反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái);在日本,反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是被運(yùn)輸大臣批準(zhǔn)的制動(dòng)檢測設(shè)備;我國目前生產(chǎn)和使用的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)也絕大多數(shù)為反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。1.2 本設(shè)計(jì)的目的和意義汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),在運(yùn)行當(dāng)中,各個(gè)總成之間都在運(yùn)動(dòng),隨著時(shí)間的推移,各系統(tǒng)的技術(shù)狀況都會(huì)發(fā)生變化,其技術(shù)狀況將不斷惡化,造成汽車的各種性能的下降,從而使其發(fā)生故障的機(jī)會(huì)逐漸增加,造成交通安全隱患的大量聚合。隨著道路質(zhì)量的提高和高等級(jí)公路及高速公路的飛速發(fā)展,汽車行駛速度愈來愈快,因此對(duì)汽車各種性能及檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求愈來愈嚴(yán)格,這也是我此次設(shè)計(jì)反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的目的所在。設(shè)計(jì)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)意義主要是通過對(duì)反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理、使用方法、結(jié)構(gòu)組成等的研究,設(shè)計(jì)出相應(yīng)的反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),并應(yīng)盡量減小測量的系統(tǒng)誤差。反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是汽車制動(dòng)性能檢測應(yīng)用較為廣泛的檢測設(shè)備,通過對(duì)滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、測試控制單元等幾方面的分析,找出影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測結(jié)果的因素。還有從反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中,掌握汽車制動(dòng)性能檢測的方法,鍛煉自己對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用及良好的調(diào)研分析、工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)繪圖的能力。1.3 設(shè)計(jì)方案的選定制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)常見的分類方法有:按測試原理不同,可分為反力式和慣性式兩類;按試驗(yàn)臺(tái)支承車輪形式不同,可分為滾筒式和平板式兩類;按檢測參數(shù)不同,可分為測制動(dòng)力式、測制動(dòng)距離式和綜合式三種;按試驗(yàn)臺(tái)的測量、指示裝置傳遞信號(hào)方式不同,可分為機(jī)械式、液力式和電氣式三類;按試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能測車軸數(shù)不同,可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前應(yīng)用較為廣泛的是滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),其測試條件固定、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全性能好,是我國各類檢測站檢測汽車制動(dòng)性能的主要設(shè)備。滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、測量裝置、舉升裝置和指示與控制裝置等組成。1.驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器內(nèi)的二對(duì)圓柱齒輪的兩級(jí)傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒,主動(dòng)滾筒又通過鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)從動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器殼體為浮動(dòng)連接,兩端通過軸承定位。本設(shè)計(jì)所采用的是二級(jí)齒輪減速,根據(jù)設(shè)計(jì)的方案,要求變速箱殼體浮動(dòng),用于檢測制動(dòng)力,電動(dòng)機(jī)固定,保障其穩(wěn)定工作,從而要求變速箱的輸入軸與輸出軸同軸。2.滾筒裝置滾筒組相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面,來承載被檢的車輛,承受和傳遞制動(dòng)力。車輪制動(dòng)力測試單元由一對(duì)直徑相同的主、從動(dòng)滾筒組成。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支承在框架上,且保持兩滾筒軸線平行。3.測量裝置制動(dòng)力測量裝置主要由測力杠桿和測力傳感器組成。測力杠桿一端與傳感器連接,另一端與減速器殼體連接。測力杠桿固定在減速器殼體上,被測車輪制動(dòng)時(shí),當(dāng)浮動(dòng)的減速器殼體移動(dòng)時(shí),測力杠桿與減速器殼體將一起繞變速箱輸出與輸入的軸線擺動(dòng),測力杠桿的前端此時(shí)也隨之移動(dòng)。安裝在測力杠桿前端的傳感器,能把測力杠桿的移動(dòng)或力變成反映制動(dòng)力大小的電信號(hào),送入指示與控制裝置中去。傳感器有自整角電機(jī)式、電位計(jì)式、差動(dòng)變壓器式或電阻應(yīng)變片式等多種類型。4.舉升裝置該裝置由舉升器、舉升平板和控制開關(guān)等組成。舉升器有液壓式、氣壓式和電動(dòng)式等多種形式。舉升裝置的功用是便于汽車平穩(wěn)的出入制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。5.指示與控制裝置試驗(yàn)臺(tái)的指示與控制裝置主要由單片機(jī)、放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示裝置等組成。從測力傳感器送來的電信號(hào)經(jīng)傳輸調(diào)理,放大濾波后,送往 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,經(jīng)單片機(jī)采集、存儲(chǔ)和處理后,檢測結(jié)果由數(shù)碼管顯示。經(jīng)過調(diào)研以及資料收集,設(shè)計(jì)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)為反力滾筒式,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大中小型汽車進(jìn)行制動(dòng)力檢測,試驗(yàn)臺(tái)長 3.2m、寬 1.5m 左右,滾筒直徑 250mm 左右,至少能夠承受 8000kg 的載荷??紤]反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的這些參數(shù),通過 GB/T 13564-2005滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)參考,額定承載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為 3 t、10 t、13 t,測試速度2.2km/h,滾筒直徑240mm,主、從動(dòng)滾筒高度差 030mm3。對(duì)于本設(shè)計(jì)來說,選定參數(shù):額定承載質(zhì)量 10t,測試速度為 2.2km/h,滾筒直徑為 245mm,滾筒長度取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的通用性,因?yàn)槠嚨妮喚啻笾略?2001800mm 之間,故滾筒長度通常取 7001000mm,從減少試驗(yàn)臺(tái)體積考慮,考慮輪距對(duì)滾筒的影響,最后選取滾筒長度為 850mm。滾筒與汽車輪胎間的附著系數(shù)將直接影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所能測得的制動(dòng)力大小,為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù),滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理。目前常見的滾筒表面大致有兩種:(1)表面有軸向槽的齒式滾筒;(2)表面涂復(fù)粘接劑和砂輪砂的粘砂式滾筒。這兩種滾筒各有優(yōu)缺點(diǎn),如表 1.1 所示。表 1.1 滾筒表面材料比較齒槽式 粘砂式干態(tài) 0.60.8 0.850.9附著系數(shù)濕態(tài) 0.50.7附著系數(shù)在一周期內(nèi)的變化 周期性跳躍變化 基本沒變化環(huán)境適應(yīng)性 易清除粘附污物 不易清除制造工藝性 較簡單 較復(fù)雜使用壽命 較長 中等(可修復(fù))考慮使用環(huán)境、使用條件和實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)精度,本試驗(yàn)臺(tái)選用表面有粘砂式滾筒。1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和技術(shù)路線1.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本課題的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),主要對(duì)其機(jī)械部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其主要內(nèi)容有:(1)研究反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的組成、結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì);(2)機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(3)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇;(4)測量與指示裝置原理分析;(5)對(duì)反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.4.2 設(shè)計(jì)的技術(shù)路線由設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行研究分析,可得出制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的基本技術(shù)路線,技術(shù)路線如圖 1.2 所示。調(diào)研、查找資料擬定設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行可操作性分析反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體計(jì)算設(shè)計(jì)舉升裝置 驅(qū)動(dòng)裝置 滾筒裝置 測量裝置 指示與控制裝置反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)整體性能分析繪制整體裝配圖、零件圖及設(shè)計(jì)說明書圖1.2 技術(shù)路線第 2 章 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)2.1.1 滾筒直徑的選擇目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)多采用滾筒中心距不可調(diào)式。因此,減小滾筒直徑,可使車輪在試驗(yàn)臺(tái)上的安置角增大,增加試驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性,提高車輪與滾筒間的附著力,節(jié)省驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。但滾筒直徑不能過小,否則車輪的滾動(dòng)損耗將明顯增加??紤]到試驗(yàn)車速低,一般小于 22.5km/h,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),測試速度2.2km/h 此時(shí)滾動(dòng)阻力不是主要因素,故通常選取較小的滾筒直徑。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),滾筒直徑240mm,本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取滾筒直徑為 245mm。2.1.2 滾筒長度的選擇滾筒長度取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的通用性,由表 2.1 受檢車輛參數(shù)表知汽車的輪距大致在 12001800mm 之間,故滾筒長度通常取 7001000mm,從減少試驗(yàn)臺(tái)體積考慮,考慮輪距對(duì)滾筒的影響以及車輪的寬度,最后選取滾筒長度為850mm。表 2.1 受檢車輛參數(shù)表車輛類型 車輛型號(hào) 輪距( mm) 整備質(zhì)量(kg)長安 S460 1425/1435 1140哈飛駿意 14251435 1095微型車哈飛路尊小霸王 14301425 1235奇瑞 QQ6 14201420 990廣本歌詩圖 16501650 1755小型車起亞 K5 1601 1515雷克薩斯 15351540 1910奔馳 E 級(jí)優(yōu)雅型 15801599 1845大中型車捷豹 XF 風(fēng)華版 15591605 1690寶馬 7 系 16111650 2055幻影雙門轎跑車 16871671 2590豪華車型邁巴赫齊柏林 16751695 2855本田 CR-V 15651565 1634奧迪 Q5 16171613 1900SUV 型東風(fēng)裕隆大 7 智尊型 16101640 1960奧迪 A5 15901577 1750跑車 寶馬 6 系 16001657 21502.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的選擇滾筒轉(zhuǎn)速?zèng)Q定測試車輪轉(zhuǎn)速的高低,為使汽車測試時(shí)的條件最大限度地與使用條件一致,必須保證滾筒的線速度不致過低,否則,將使測試結(jié)果失真。但隨著測試車速的提高,試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)功率也隨之增加,因此還要考慮使用經(jīng)濟(jì)性。所以選擇試驗(yàn)臺(tái)滾筒的線速度為 2.2km/h,也就是模擬汽車以 2.2km/h 的速度向前行駛。根據(jù)轉(zhuǎn)換公式 v=Ln 得,滾筒的轉(zhuǎn)速為 47.7r/min。2.1.4 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇車輛在試驗(yàn)臺(tái)上測試時(shí),車輪與滾筒的接觸面積小于車輪與地面的接面積,且比壓增大。引起滾動(dòng)阻力增加, 值下降。因此只有提高車輪與滾筒間的附著系數(shù),才能在滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上較真實(shí)地再現(xiàn)汽車在路面上的制動(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采用粘砂處理,其表面附著系數(shù)0.75,取附著系數(shù) =0.80。2.1.5 最佳安置角的選擇車輪在試驗(yàn)臺(tái)上測試時(shí)的受力情況圖 2.1 所示。電機(jī)通過減速箱以力矩 、1Md分別驅(qū)動(dòng)前后滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。踩下制動(dòng)踏板時(shí),車輪受到制動(dòng)器制動(dòng)力矩 的作用,2Md T產(chǎn)生車輪與滾筒間的摩擦力即制動(dòng)力 、 。在 、 的作用下,車輪有向后移動(dòng)1F212F的趨勢。若車輪在兩滾筒上的安置角過小,車輪將離開前滾筒沿后滾筒滑移。若安置角足夠大,則 、 的水平分力可由作用力 、 的水平力平衡,使車輪在兩滾筒1F2 1N2上穩(wěn)定而不脫離前滾筒。由于車輪與滾筒的最大制動(dòng)力與滾筒對(duì)車輪的法向反力之比等于車輪與滾筒間的附著系數(shù) ,故 即 4。0tanarctn0圖 2.1 穩(wěn)態(tài)下車輪受力情況根據(jù)力的平衡條件,可得:0cossin;021021 FNX(2.1)0sincos;0021021 kGFNY(2.2)21ktrFM(2.3)式中為被測試車輪所受的制動(dòng)力矩;tM、 分別問為前后滾筒對(duì)于測試車輪的支持反力;1N2、 分別為前后滾筒與車輪間的切向力,即制動(dòng)力;它的大小應(yīng)該反映被F測試車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力;被測車輪的負(fù)荷;kG被測車輪的半徑;r安置角;0假定車輪與滾筒間的附著質(zhì)量得以充分利用,并且兩滾筒附著系數(shù) 相同,則和 的最大值應(yīng)為:1F221,NF(2.4)式中為車輪與滾筒間的附著系數(shù);將公式(2.4)整理得:0201sincokGN(2.5)0202sin1cok(2.6)則試驗(yàn)臺(tái)可能測得的最大的制動(dòng)力為:020221max cos1sinkkGGNF(2.7)由公式(2.7)可見,影響試驗(yàn)臺(tái)測試制動(dòng)力的因素包括測試車輪輪荷 ,車輪kG與滾筒間的附著系數(shù) 和安置角 。0從圖2.1可知, 、 、 、 與 合力將兩車輪壓向后滾筒,使車輪有脫離1F21N2kG前滾筒的趨勢。隨著制動(dòng)力矩 的增加、 將愈來愈大, 逐漸減少。當(dāng)TM21N時(shí),即意味著車輪開始脫離前滾筒,此時(shí) 等于零。平衡方程式則改寫為:01N 1F0sinco202(2.8)ssin0202kGNF(2.9)當(dāng)車輪抱死時(shí), 代入公式(2.8) 、 (2.9) ,可得:200maxsincok(2.10)此時(shí),車輪在滾筒上制動(dòng)時(shí),則測得最大制動(dòng)力為:00max2axsincokGF(2.11)由公式(2.11)中可知,其分母值總是大于 1。因此在車輪開始脫離前滾筒瞬間,試驗(yàn)臺(tái)所測得的制動(dòng)力始終小于 。為了提高車輪在試驗(yàn)臺(tái)上的穩(wěn)定性,邊界k條件是使車輪不脫離前滾筒,即要求 ,則由前式(2.5)可知,應(yīng)使:01N。0tan綜上所述,制動(dòng)臺(tái)上所能測得的制動(dòng)力要真實(shí)反映被測車輪本身產(chǎn)生的制動(dòng)器制動(dòng)力,受諸多因素影響。這些因素包括車輪輪荷、車輪安置角以及車輪與滾筒間的附著系數(shù)等。只有當(dāng)車輪在測試中,處于穩(wěn)態(tài),且被測車輪處于以抱非抱死狀態(tài),測得的制動(dòng)力才較真實(shí)地反映了被測車輪的制動(dòng)能力。又上面分析可知,車輪在滾筒上的安置角越小,獲得的測試能力越大。 越大則測試過程中的工作穩(wěn)定性越好。所00以應(yīng)綜合兩方面的影響來選擇 角。但最大測試能力的獲得是以測試車輪工作穩(wěn)定0為前提的。參考得汽車輪胎直徑 d 在 430650mm 之間。由 ;暫取 。arctn0350(2.12)arcsinarcsin24560LLD式中D為滾筒的直徑;L為滾筒的中心距;求得 L=513.3mm;暫取 520mm。由上式得 ,完全滿足條件,且可以保證汽車在制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。035.22.1.6 滾筒中心距的確定當(dāng)測試車輪置于前、后兩滾筒間時(shí)。測試車輪半徑 與前后兩滾筒中心距 ,車RL輪在滾筒上安置角 的關(guān)系由前圖確定。即002sinLr(2.13)對(duì)應(yīng)不同的車輪半徑 其 也應(yīng)不一樣。由于本試驗(yàn)臺(tái)可以檢測不同尺寸的車輪,R所以不能保證所有尺寸的車輪到處于測試的最佳狀態(tài)。所以根據(jù)上面的分析計(jì)算了一個(gè)比較合適的中心矩,以適應(yīng)大多數(shù)車輪的要求,滾筒的中心矩最后選擇為400mm。2.2 鏈輪的設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng),它兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn),與齒輪傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低,鏈輪齒受力情況較好,承載能力較大,有一定的緩沖和減震性能,中心距較大而結(jié)構(gòu)輕便,與摩擦型帶傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率稍高。鏈條對(duì)軸的拉力較小,同樣使用條件下結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊。此外,鏈條的磨損比較緩慢,并且能在惡劣條件下工作。在鏈條的生產(chǎn)與應(yīng)用中,傳動(dòng)用短節(jié)距精密子鏈(簡稱滾子鏈)占有最主要的地位。通常,傳動(dòng)功率 1000kw 以下,鏈速在 15km/h 以下。(1)根據(jù)滾筒的轉(zhuǎn)速,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取鏈輪的齒數(shù)為 17;(2)根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求,實(shí)際傳動(dòng)比 所以兩個(gè)鏈輪的齒數(shù)均為 17;1i(3)鏈輪的轉(zhuǎn)速為滾筒的轉(zhuǎn)速,即 ;n=47.r/m(4)設(shè)計(jì)功率 ;dP4.5AdZmKP=(2.30)式中工況系數(shù);查得 ;AK1AK小鏈輪的齒數(shù)系數(shù);查得 ;Z Z=多排鏈排數(shù)系數(shù);查得 6。mm2.3 電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)選取的計(jì)算,驅(qū)動(dòng)功率與測試車速的關(guān)系為:3672maxVFN(2.45)式中試驗(yàn)臺(tái)上測出的最大制動(dòng)力(N) ;maxF測試車速(km/h) ;V試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)效率;T又分析得max00294024098.cosincos35.817sin35.1kGF(2.46)kw max.36729TVN =(2.47)此試驗(yàn)臺(tái)用電動(dòng)機(jī)為間歇工作,車輪制動(dòng)時(shí)在短時(shí)間內(nèi)加于滾筒軸上的屬?zèng)_擊載荷,考慮載荷系數(shù) ,則所需電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為: ,其中 為總的1.3k kNd傳動(dòng)效率。kw 1.84.609dNk(2.48)由 確定所選定電機(jī)型號(hào),滿載轉(zhuǎn)速 ,以及額定功率 。dNeneN由以上計(jì)算結(jié)果得:所選電機(jī)型號(hào)為 Y132M-4,兩臺(tái)額定功率為 7.5kw 的三相異步電機(jī),其滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min。2.4 減速器、聯(lián)軸器選取2.6.1 減速器的選取減速箱傳動(dòng)比 及傳動(dòng)比分配的確定i12403.27.ni(2.49)根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求,要求輸出軸與輸入軸同軸,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),選取 ZDY型減速器,其傳遞減速比范圍為 860,這種減速器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、輸出轉(zhuǎn)速高,同軸輸出工作平穩(wěn),平均效率 96,同時(shí)在保證變速器強(qiáng)度的前提下對(duì)輸出軸與輸入軸進(jìn)行改進(jìn),以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 2.6.2 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)本試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn),且考慮到安裝方便和便于對(duì)中, 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得,采用凸緣聯(lián)軸器,選用 GYS6 型-對(duì)中榫型聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)距為 400Nm,完全可以滿足試驗(yàn)的要求。2.5 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.5.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架的豎擋板采用鑄造的形式,底板選用型鋼,焊接在豎擋板上,這樣便于鑄造。鑄造時(shí)的螺栓孔直徑為 12mm,選用直徑為 10mm 的螺栓,這樣也方便各個(gè)零件的定位,工藝比較簡單,且成本低。2.5.2 機(jī)架和地面的安裝形式機(jī)架主要采取的是鑄造的形式,其中豎擋板和橫擋板分別鑄造,對(duì)于滾筒箱,其軸承座就可以當(dāng)作該箱體的豎擋板,其中滾筒軸承座通過螺栓與橫擋板相聯(lián)接,地面采用混凝土結(jié)構(gòu),設(shè)置地腳螺栓,前滾筒系統(tǒng)通過地腳螺栓直接安裝在地面上,后滾筒機(jī)構(gòu)則是機(jī)架固定在導(dǎo)軌副的上方。導(dǎo)軌的下部則通過地腳螺栓與地面進(jìn)行固定,從而達(dá)到可移動(dòng)的目的,滿足設(shè)計(jì)的需求。2.6 舉升器的設(shè)計(jì)2.6.1 舉升機(jī)各部分尺寸因剪刀式舉升機(jī)放于輪胎的下部,所以試驗(yàn)臺(tái)在使用過程中要保證舉升機(jī)不能與輪胎發(fā)生干涉2 。根據(jù)兩滾筒之間距離為 155mm,我們?nèi)∑脚_(tái)寬為 Bp=115mm。平臺(tái)外型長=850。平臺(tái)寬一般為 500mm600mm 左右,我們?nèi)∑脚_(tái)寬為 Bp=550mm。舉升時(shí),重量作用在整個(gè)平臺(tái)上,力并不集中,所以平臺(tái)不宜過厚,增加舉升機(jī)重量,取外型高為 35mm,實(shí)厚為 15mm,只在四周加工凸臺(tái)邊緣,平臺(tái)尺寸如圖 2.10 所示。圖 2.10 平臺(tái)尺寸2.6.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 根據(jù)升降機(jī)的平臺(tái)尺寸,參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知,該升降機(jī)宜采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式:即有兩個(gè)單叉機(jī)構(gòu)升降臺(tái)合并而成,有四個(gè)同步液壓缸做同步運(yùn)動(dòng),以達(dá)到升降機(jī)升降的目的。其具體結(jié)構(gòu)形式圖 2.11 舉升器結(jié)構(gòu)簡圖圖 2.11 所示即為該升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式,其中 1 是工作平臺(tái),2 是活動(dòng)鉸鏈,3 為固定鉸鏈,4 為支架,5 是液壓缸,6 為底座。在 1 和 6 的活動(dòng)鉸鏈處設(shè)有滑道。4 主要起支撐作用和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化形式的作用,一方面支撐上頂板的載荷,一方面通過其鉸接將液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng),1 與載荷直接接觸,將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷,從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用,它不僅承擔(dān)著整個(gè)升降機(jī)的重量,而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機(jī)構(gòu)的相互配合,實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。 兩支架在 0 點(diǎn)鉸接,支架 4 上下端分別固定在平臺(tái)和底座上,通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn) 0 的作用實(shí)現(xiàn)貨物的舉升。第 3 章 其他部件的選取3.1 傳感器的選取3.1.1 轉(zhuǎn)速傳感器的選擇常用的測速傳感器有三種,一種是測速發(fā)電機(jī),一種是光電轉(zhuǎn)速傳感器,另一種是磁脈沖傳感器,也叫磁電式傳感器。磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理工作的,即當(dāng)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí),同路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,其大小與磁通量的變化率有關(guān),通過改變磁通量就可以改變感應(yīng)電動(dòng)勢 E 的變化,而在實(shí)際應(yīng)用過當(dāng)中,改變磁通量的方式有 3 種。即移動(dòng)線圈、移動(dòng)磁鐵和改變磁阻,與之對(duì)應(yīng)的分別稱為動(dòng)圈式磁電傳感器、動(dòng)鐵式碰電傳感器及磁阻式磁電傳感器。而應(yīng)用較廣的是磁阻式磁電傳感器?,F(xiàn)在磁阻式磁電傳感器已經(jīng)在汽車上的得到廣泛的應(yīng)用,可以用來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速,其組成一般由傳感頭和齒圈或磁鋼組成,而傳感頭主要由永磁體、極軸和感應(yīng)線圈組成。本試驗(yàn)臺(tái)采用磁脈沖式變送器。變送器:將物理測量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出或以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備,這個(gè)術(shù)語有時(shí)與傳感器通用。除有傳感的功能外還有放大整形的功能。輸出為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào):0/4-20mADC,1-5VDC,0-10VDC。一般分為:溫度濕度變送器,壓力變送器。差壓變送器,液位變送器,電流變送器等。本試驗(yàn)臺(tái)選用 SMGVl2-100R-P3 04FX 型轉(zhuǎn)速變送器,主要由磁阻式磁電傳感器和變送器組成,12 個(gè)磁鋼均勻分布在車輪轉(zhuǎn)軸的外緣,傳感頭正對(duì)磁鋼的 N 極,距離在 5mm 以內(nèi),轉(zhuǎn)速變送器輸出的電壓信號(hào)為 0-5V,送入 A/D 轉(zhuǎn)換器。3.1.2 壓力傳感器的選擇滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)使用的制動(dòng)力主要類型有電位計(jì)式、差動(dòng)變壓器式、自整角電機(jī)式和電阻應(yīng)變式。其中電位計(jì)式也叫滑變電阻傳感器,差動(dòng)變壓器式和自整角電機(jī)式傳感器屬于電感式傳感器。目前電位計(jì)式傳感器己很少使用,大多選用應(yīng)變式壓力傳感器和差動(dòng)變壓器式傳感器。本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選用的制動(dòng)力傳感器均為電阻應(yīng)變式壓力傳感器。3.2 制動(dòng)裝置的選擇為了保證數(shù)據(jù)采集之后及車輪抱死時(shí)滾筒能及時(shí)停止旋轉(zhuǎn),在齒輪處安裝制動(dòng)裝置。本設(shè)計(jì)采用在從動(dòng)滾筒齒輪處安置制動(dòng)裝置,且通過電磁閥和電磁開關(guān)控制,見圖 3.2 所示,電 磁 開 關(guān) , 常 用 的 型 號(hào) 為 QC10 系 列 , 這 樣 可 以 及 時(shí) 的 控 制 齒 輪 的 旋轉(zhuǎn) , 防止?jié)L筒在檢測剛結(jié)束時(shí)繼續(xù)滾動(dòng)。圖3.2 制動(dòng)裝置簡圖1、電磁閥 2、制動(dòng)裝置 3、齒輪 4、機(jī)架- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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