郭怡坤

摘要汽車制動性能是汽車主動安全性的重要性能。作為汽車性能檢測的最重要指標之一，直接影響到行車交通安全問題和交通運輸效率。本文基于慣性式測試原理，左右兩輪采用獨立的測試裝置，由電動機通過傳動裝置帶動滾筒轉動，在汽車制動力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運轉。傳感器和數(shù)據采集通過計算與相關資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據采集卡PCI-1780。

關鍵詞汽車制動；滾筒慣性式制動檢測；測試系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0040-01

汽車制動性能檢測是汽車安全技術檢驗的一項重要內容，是汽車安全行駛過程中不可或缺的因素。如果要對汽車制動性能進行檢測，使用不一樣的檢測方法，則要用的檢測設備、檢測原理、檢測參量是完全不同的。由于檢測參量不相同，所以就同一輛汽車來說，在不同檢測方法下測得的檢測結果與精度是不同的?，F(xiàn)今我國各檢測站所使用的制動力檢測設備大致有：單軸反力式滾筒制動檢測臺、慣性式制動檢測臺、平板式制動檢測臺。本文主要研究的是在理論分析的基礎上，利用慣性式檢測原理對小型車（卡丁車）進行檢測結果分析。

1滾筒慣性式檢測原理

滾筒慣性式制動試驗臺是根據車輛制動時滾筒與的車輪之間的阻力，滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力，直到停止轉動。滾筒慣性式制動試驗臺中的滾筒相當于路面，滾筒的一端裝有和被檢測車輛慣性質量相當?shù)娘w輪，因此，滾筒傳動系統(tǒng)具有的慣性就相當于車輛在道路行駛的慣性。因此可知，在滾筒系統(tǒng)慣性質量一定時，滾筒轉動的轉速以及每秒轉過的長度，都由車輪制動力來制約。因此，在理想狀況下即滾筒與車輪間無相對滑移的狀態(tài)下，需要檢測滾筒在制動過程中的滾筒的轉速、滾筒制動時間，將其轉換成被檢車輛的制動距離、制動加速度以及制動時間。

2檢測機構的設計

本設計采用慣性式測試原理，左右兩輪采用獨立的測試裝置，由電動機通過傳動裝置帶動滾筒轉動，被測車輪放置于兩滾筒之間，車輛掛空檔，車輪會隨之轉動，待系統(tǒng)的運轉速度穩(wěn)定之后，撤去電動機，同時踩下剎車，在汽車制動力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運轉。

2.1 檢測系統(tǒng)機械傳動機構設計

利用軟件建立簡化后單軸慣性式制動性能檢測臺的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質量輕，通過計算得出其平動動能由轉動的滾筒的得出的物理參數(shù)來表示，不需要增設飛輪來平衡慣性量，因此在該試驗臺的設計中沒有采用飛輪裝置，這樣就簡化了裝置，縮小了計算量。

被檢卡丁車駛上試驗臺，使其兩主動輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動發(fā)動機，滾筒轉動動能通過減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動軸，一組滾筒由鏈傳動連接，前后兩滾筒可以實現(xiàn)同時轉動。同時被測車輛緊急制動，車輪制動后，由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用，滾筒最終停止轉動。滾筒轉動圈數(shù)可以通過裝在滾筒端部的傳感器測得，即可通過滾筒能轉動的圈數(shù)與滾筒周長的乘積來表示車輪的制動距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置，因此可以得到左右兩輪各自的制動距離，并通過比較得到兩個輪子的相對偏差。

圖1單軸慣性式制動性能檢測臺

2.2 系統(tǒng)參數(shù)計算與確定

已知量有：卡丁車質量M=120 kg，人的質量 =60 kg，車輪直徑d=200 mm制動時車速v=20 km/h，系統(tǒng)測量精度為：。下面進行滾筒尺寸以及轉速的確定?？偰芰坑扇撕蛙嚨钠絼觿幽芘c四個輪子的平動動能還有兩個輪子的轉動動能組成，可表示為：

忽略車輪的平動動能和轉動動能，最后得到卡丁車運動時的總能量E=3239.56J，根據能量守恒可以得到。因為所用的圓筒為實心圓柱，假定一個滾筒質量為m，則轉動慣量可近似為：所以滾筒的質量為：。假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，假設滾筒的長度為：。

由公式，可得滾筒半徑：；滾筒轉速。

故確定滾筒參數(shù)如表1。

表1滾筒參數(shù)

滾筒半徑r 滾筒長度 滾筒轉速ω

12.4 mm 0.3 m

3檢測元件選擇

本文中設計的單軸慣性式制動性能檢測臺編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。本設選擇計百好電器公司型號為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器，最高轉速可達3000RPM，滿足設計要求。數(shù)據采集卡選用PCI-1780，其參數(shù)完全可以滿足設計要求。

4系統(tǒng)工作整體流程

制動信號是由操作者踩制動踏板時產生的。將行程開關連接在制動踏板上，當踏下制動踏板時，行程開關會閉合，并會發(fā)出一個制動信號。數(shù)據采集卡具有數(shù)字量輸入功能，無輸入時默認為高電平，將行程開關與地相連。當開關斷開時，輸出高電平；當開關閉合時，反之。采集到制動信號后，同時給離合器發(fā)送工作命令，電機與滾筒脫離，從而進入制動狀態(tài)。數(shù)據采集系統(tǒng)由計算機作為數(shù)據采集系統(tǒng)前端處理機，并將信號傳遞給電機，控制電機逐步加速。同時，以增量編碼器為主要探測部件對滾筒轉動情況進行測量，并以脈沖信號形式反饋給數(shù)據采集卡，采集卡將數(shù)據傳遞給計算機，以便計算機作進一步的處理。

5結束語

文章基于慣性式制動試驗臺檢測原理，提出一種簡單易操作的小型車輛制動性能檢測試驗裝置，在機械機構設計部分做了一些較為巧妙的改進。在檢測系統(tǒng)設計中，合理選擇了能夠滿足檢測裝置的硬件設備，并對測控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。

參考文獻

[1]査小凈.汽車制動性能檢測方法的比較與關聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學，2010.

[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動檢驗臺研究[D].吉林：吉林大學，2008.

[3]劉寧.滾筒反力式制動檢測臺與平板式制動檢測臺的差異性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint

摘要汽車制動性能是汽車主動安全性的重要性能。作為汽車性能檢測的最重要指標之一，直接影響到行車交通安全問題和交通運輸效率。本文基于慣性式測試原理，左右兩輪采用獨立的測試裝置，由電動機通過傳動裝置帶動滾筒轉動，在汽車制動力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運轉。傳感器和數(shù)據采集通過計算與相關資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據采集卡PCI-1780。

關鍵詞汽車制動；滾筒慣性式制動檢測；測試系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0040-01

汽車制動性能檢測是汽車安全技術檢驗的一項重要內容，是汽車安全行駛過程中不可或缺的因素。如果要對汽車制動性能進行檢測，使用不一樣的檢測方法，則要用的檢測設備、檢測原理、檢測參量是完全不同的。由于檢測參量不相同，所以就同一輛汽車來說，在不同檢測方法下測得的檢測結果與精度是不同的。現(xiàn)今我國各檢測站所使用的制動力檢測設備大致有：單軸反力式滾筒制動檢測臺、慣性式制動檢測臺、平板式制動檢測臺。本文主要研究的是在理論分析的基礎上，利用慣性式檢測原理對小型車（卡丁車）進行檢測結果分析。

1滾筒慣性式檢測原理

滾筒慣性式制動試驗臺是根據車輛制動時滾筒與的車輪之間的阻力，滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力，直到停止轉動。滾筒慣性式制動試驗臺中的滾筒相當于路面，滾筒的一端裝有和被檢測車輛慣性質量相當?shù)娘w輪，因此，滾筒傳動系統(tǒng)具有的慣性就相當于車輛在道路行駛的慣性。因此可知，在滾筒系統(tǒng)慣性質量一定時，滾筒轉動的轉速以及每秒轉過的長度，都由車輪制動力來制約。因此，在理想狀況下即滾筒與車輪間無相對滑移的狀態(tài)下，需要檢測滾筒在制動過程中的滾筒的轉速、滾筒制動時間，將其轉換成被檢車輛的制動距離、制動加速度以及制動時間。

2檢測機構的設計

本設計采用慣性式測試原理，左右兩輪采用獨立的測試裝置，由電動機通過傳動裝置帶動滾筒轉動，被測車輪放置于兩滾筒之間，車輛掛空檔，車輪會隨之轉動，待系統(tǒng)的運轉速度穩(wěn)定之后，撤去電動機，同時踩下剎車，在汽車制動力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運轉。

2.1 檢測系統(tǒng)機械傳動機構設計

利用軟件建立簡化后單軸慣性式制動性能檢測臺的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質量輕，通過計算得出其平動動能由轉動的滾筒的得出的物理參數(shù)來表示，不需要增設飛輪來平衡慣性量，因此在該試驗臺的設計中沒有采用飛輪裝置，這樣就簡化了裝置，縮小了計算量。

被檢卡丁車駛上試驗臺，使其兩主動輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動發(fā)動機，滾筒轉動動能通過減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動軸，一組滾筒由鏈傳動連接，前后兩滾筒可以實現(xiàn)同時轉動。同時被測車輛緊急制動，車輪制動后，由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用，滾筒最終停止轉動。滾筒轉動圈數(shù)可以通過裝在滾筒端部的傳感器測得，即可通過滾筒能轉動的圈數(shù)與滾筒周長的乘積來表示車輪的制動距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置，因此可以得到左右兩輪各自的制動距離，并通過比較得到兩個輪子的相對偏差。

圖1單軸慣性式制動性能檢測臺

2.2 系統(tǒng)參數(shù)計算與確定

已知量有：卡丁車質量M=120 kg，人的質量 =60 kg，車輪直徑d=200 mm制動時車速v=20 km/h，系統(tǒng)測量精度為：。下面進行滾筒尺寸以及轉速的確定?？偰芰坑扇撕蛙嚨钠絼觿幽芘c四個輪子的平動動能還有兩個輪子的轉動動能組成，可表示為：

忽略車輪的平動動能和轉動動能，最后得到卡丁車運動時的總能量E=3239.56J，根據能量守恒可以得到。因為所用的圓筒為實心圓柱，假定一個滾筒質量為m，則轉動慣量可近似為：所以滾筒的質量為：。假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，假設滾筒的長度為：。

由公式，可得滾筒半徑：；滾筒轉速。

故確定滾筒參數(shù)如表1。

表1滾筒參數(shù)

滾筒半徑r 滾筒長度 滾筒轉速ω

12.4 mm 0.3 m

3檢測元件選擇

本文中設計的單軸慣性式制動性能檢測臺編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。本設選擇計百好電器公司型號為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器，最高轉速可達3000RPM，滿足設計要求。數(shù)據采集卡選用PCI-1780，其參數(shù)完全可以滿足設計要求。

4系統(tǒng)工作整體流程

制動信號是由操作者踩制動踏板時產生的。將行程開關連接在制動踏板上，當踏下制動踏板時，行程開關會閉合，并會發(fā)出一個制動信號。數(shù)據采集卡具有數(shù)字量輸入功能，無輸入時默認為高電平，將行程開關與地相連。當開關斷開時，輸出高電平；當開關閉合時，反之。采集到制動信號后，同時給離合器發(fā)送工作命令，電機與滾筒脫離，從而進入制動狀態(tài)。數(shù)據采集系統(tǒng)由計算機作為數(shù)據采集系統(tǒng)前端處理機，并將信號傳遞給電機，控制電機逐步加速。同時，以增量編碼器為主要探測部件對滾筒轉動情況進行測量，并以脈沖信號形式反饋給數(shù)據采集卡，采集卡將數(shù)據傳遞給計算機，以便計算機作進一步的處理。

5結束語

文章基于慣性式制動試驗臺檢測原理，提出一種簡單易操作的小型車輛制動性能檢測試驗裝置，在機械機構設計部分做了一些較為巧妙的改進。在檢測系統(tǒng)設計中，合理選擇了能夠滿足檢測裝置的硬件設備，并對測控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。

參考文獻

[1]査小凈.汽車制動性能檢測方法的比較與關聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學，2010.

[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動檢驗臺研究[D].吉林：吉林大學，2008.

[3]劉寧.滾筒反力式制動檢測臺與平板式制動檢測臺的差異性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint

摘要汽車制動性能是汽車主動安全性的重要性能。作為汽車性能檢測的最重要指標之一，直接影響到行車交通安全問題和交通運輸效率。本文基于慣性式測試原理，左右兩輪采用獨立的測試裝置，由電動機通過傳動裝置帶動滾筒轉動，在汽車制動力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運轉。傳感器和數(shù)據采集通過計算與相關資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據采集卡PCI-1780。

關鍵詞汽車制動；滾筒慣性式制動檢測；測試系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0040-01

汽車制動性能檢測是汽車安全技術檢驗的一項重要內容，是汽車安全行駛過程中不可或缺的因素。如果要對汽車制動性能進行檢測，使用不一樣的檢測方法，則要用的檢測設備、檢測原理、檢測參量是完全不同的。由于檢測參量不相同，所以就同一輛汽車來說，在不同檢測方法下測得的檢測結果與精度是不同的?，F(xiàn)今我國各檢測站所使用的制動力檢測設備大致有：單軸反力式滾筒制動檢測臺、慣性式制動檢測臺、平板式制動檢測臺。本文主要研究的是在理論分析的基礎上，利用慣性式檢測原理對小型車（卡丁車）進行檢測結果分析。

1滾筒慣性式檢測原理

滾筒慣性式制動試驗臺是根據車輛制動時滾筒與的車輪之間的阻力，滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力，直到停止轉動。滾筒慣性式制動試驗臺中的滾筒相當于路面，滾筒的一端裝有和被檢測車輛慣性質量相當?shù)娘w輪，因此，滾筒傳動系統(tǒng)具有的慣性就相當于車輛在道路行駛的慣性。因此可知，在滾筒系統(tǒng)慣性質量一定時，滾筒轉動的轉速以及每秒轉過的長度，都由車輪制動力來制約。因此，在理想狀況下即滾筒與車輪間無相對滑移的狀態(tài)下，需要檢測滾筒在制動過程中的滾筒的轉速、滾筒制動時間，將其轉換成被檢車輛的制動距離、制動加速度以及制動時間。

2檢測機構的設計

本設計采用慣性式測試原理，左右兩輪采用獨立的測試裝置，由電動機通過傳動裝置帶動滾筒轉動，被測車輪放置于兩滾筒之間，車輛掛空檔，車輪會隨之轉動，待系統(tǒng)的運轉速度穩(wěn)定之后，撤去電動機，同時踩下剎車，在汽車制動力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運轉。

2.1 檢測系統(tǒng)機械傳動機構設計

利用軟件建立簡化后單軸慣性式制動性能檢測臺的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質量輕，通過計算得出其平動動能由轉動的滾筒的得出的物理參數(shù)來表示，不需要增設飛輪來平衡慣性量，因此在該試驗臺的設計中沒有采用飛輪裝置，這樣就簡化了裝置，縮小了計算量。

被檢卡丁車駛上試驗臺，使其兩主動輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動發(fā)動機，滾筒轉動動能通過減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動軸，一組滾筒由鏈傳動連接，前后兩滾筒可以實現(xiàn)同時轉動。同時被測車輛緊急制動，車輪制動后，由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用，滾筒最終停止轉動。滾筒轉動圈數(shù)可以通過裝在滾筒端部的傳感器測得，即可通過滾筒能轉動的圈數(shù)與滾筒周長的乘積來表示車輪的制動距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置，因此可以得到左右兩輪各自的制動距離，并通過比較得到兩個輪子的相對偏差。

圖1單軸慣性式制動性能檢測臺

2.2 系統(tǒng)參數(shù)計算與確定

已知量有：卡丁車質量M=120 kg，人的質量 =60 kg，車輪直徑d=200 mm制動時車速v=20 km/h，系統(tǒng)測量精度為：。下面進行滾筒尺寸以及轉速的確定?？偰芰坑扇撕蛙嚨钠絼觿幽芘c四個輪子的平動動能還有兩個輪子的轉動動能組成，可表示為：

忽略車輪的平動動能和轉動動能，最后得到卡丁車運動時的總能量E=3239.56J，根據能量守恒可以得到。因為所用的圓筒為實心圓柱，假定一個滾筒質量為m，則轉動慣量可近似為：所以滾筒的質量為：。假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，假設滾筒的長度為：。

由公式，可得滾筒半徑：；滾筒轉速。

故確定滾筒參數(shù)如表1。

表1滾筒參數(shù)

滾筒半徑r 滾筒長度 滾筒轉速ω

12.4 mm 0.3 m

3檢測元件選擇

本文中設計的單軸慣性式制動性能檢測臺編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。本設選擇計百好電器公司型號為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器，最高轉速可達3000RPM，滿足設計要求。數(shù)據采集卡選用PCI-1780，其參數(shù)完全可以滿足設計要求。

4系統(tǒng)工作整體流程

制動信號是由操作者踩制動踏板時產生的。將行程開關連接在制動踏板上，當踏下制動踏板時，行程開關會閉合，并會發(fā)出一個制動信號。數(shù)據采集卡具有數(shù)字量輸入功能，無輸入時默認為高電平，將行程開關與地相連。當開關斷開時，輸出高電平；當開關閉合時，反之。采集到制動信號后，同時給離合器發(fā)送工作命令，電機與滾筒脫離，從而進入制動狀態(tài)。數(shù)據采集系統(tǒng)由計算機作為數(shù)據采集系統(tǒng)前端處理機，并將信號傳遞給電機，控制電機逐步加速。同時，以增量編碼器為主要探測部件對滾筒轉動情況進行測量，并以脈沖信號形式反饋給數(shù)據采集卡，采集卡將數(shù)據傳遞給計算機，以便計算機作進一步的處理。

5結束語

文章基于慣性式制動試驗臺檢測原理，提出一種簡單易操作的小型車輛制動性能檢測試驗裝置，在機械機構設計部分做了一些較為巧妙的改進。在檢測系統(tǒng)設計中，合理選擇了能夠滿足檢測裝置的硬件設備，并對測控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。

參考文獻

[1]査小凈.汽車制動性能檢測方法的比較與關聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學，2010.

[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動檢驗臺研究[D].吉林：吉林大學，2008.

[3]劉寧.滾筒反力式制動檢測臺與平板式制動檢測臺的差異性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint