卡丁車車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的研究及設(shè)計(jì)

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1、卡丁車車制動(dòng)性能檢測(cè)裝置的研究及設(shè)計(jì)【摘要】本文先就卡丁車制動(dòng)性能檢測(cè)的背景及現(xiàn)在常見的兩種平臺(tái)進(jìn)行了探討比較，其后設(shè)計(jì)了一種慣性式滾筒制動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，包括后續(xù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電子檢測(cè)程序的研究?！娟P(guān)鍵詞】測(cè)試技術(shù)；慣性式滾筒制動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)；現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)1.背景概述1.1測(cè)試制動(dòng)性能的意義制動(dòng)性能是指汽車迅速降低車速直至停車的能力。評(píng)價(jià)制動(dòng)性能的指標(biāo)主要有制動(dòng)效能和制動(dòng)穩(wěn)定性。制動(dòng)效能的評(píng)價(jià)指標(biāo)是制動(dòng)距離、制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)時(shí)間和制動(dòng)力；制動(dòng)穩(wěn)定性是指汽車在制動(dòng)時(shí)仍能按給定方向的軌跡行駛，即不發(fā)生跑偏、側(cè)滑及失去轉(zhuǎn)向的能力。所以在制動(dòng)性能是評(píng)價(jià)一個(gè)汽車性能的很重要指標(biāo)，對(duì)減少交通事

2、故有很大的作用。1.2基本檢測(cè)方式當(dāng)前主要有路試法與臺(tái)式法兩種方法。本文著重于對(duì)臺(tái)式法的研究。7臺(tái)式法中，根據(jù)測(cè)試原理方法不同，汽車試驗(yàn)臺(tái)又可分為反力式與慣性式；按照支撐車輪的形式不同，可以分成滾筒式與平板式；按照檢測(cè)參數(shù)又可分為測(cè)制動(dòng)力式、測(cè)制動(dòng)距離式和綜合參數(shù)。目前在國(guó)內(nèi)廣泛采用滾筒反力式汽車制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)和平板式汽車制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。1.2.1反力式滾筒制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)反力式滾筒檢驗(yàn)臺(tái)原理：將車輛駛于檢測(cè)臺(tái)上，使車輪置于每對(duì)滾筒間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒使車輪在無車自身發(fā)動(dòng)力的狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)。這時(shí)對(duì)車輪采取制動(dòng)，制動(dòng)力作用于滾筒上，此力的方向與滾筒轉(zhuǎn)向相反。與滾筒相連的減速器在反作用力矩作用下發(fā)

3、生一定程度的翻轉(zhuǎn)，通過測(cè)力裝置便可測(cè)量出制動(dòng)力的數(shù)值。1.2.2慣性式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的滾筒相當(dāng)于移動(dòng)的路面，其原理在于將車自身行駛時(shí)所具備的動(dòng)能用滾筒等模擬，即讓滾筒具有與車相同的動(dòng)能，然后撤去動(dòng)力，使用制動(dòng)，滾筒在慣性下會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一定的時(shí)間，由滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)及滾筒周長(zhǎng)便可得制動(dòng)距離。1.2.3兩種平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn)的比較反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)優(yōu)點(diǎn)：反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)測(cè)試工況穩(wěn)定，重復(fù)性好。缺點(diǎn)：測(cè)試過程精確度略低慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)條件接近汽車實(shí)際條件，可在任何車速下測(cè)試。7缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，檢驗(yàn)車型范圍受到一定限制。2.平臺(tái)參數(shù)計(jì)算及模型本系統(tǒng)實(shí)際

4、檢測(cè)時(shí)需要滿足實(shí)驗(yàn)車不動(dòng)，僅發(fā)動(dòng)機(jī)組動(dòng)，且要求在室內(nèi)環(huán)境。根據(jù)第一節(jié)中兩種檢測(cè)平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)分析以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求綜合分析，我選擇使用慣性式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)對(duì)目標(biāo)車輛進(jìn)行測(cè)試。待測(cè)車輛數(shù)據(jù)如下：車輛車輪直徑D=400mm，厚度T=0.4mm，車體重量m=150kg，駕駛員重量m=50kg，卡丁車速度大概為v=30kmh。根據(jù)車輪直徑，取滾筒直徑：D=400mm電機(jī)轉(zhuǎn)速取：n=1200rmin減速器傳動(dòng)比計(jì)算：R==200mm滾筒半徑：ω=41.67rads電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1200r/min則：ω電機(jī)==125.66rads因此減速比：i===3.02滾筒尺寸：7滾筒直徑D=400m

5、m，長(zhǎng)度L=1000mm，不采用飛輪，直接用滾筒儲(chǔ)存能量，用來模擬卡丁車動(dòng)能，這樣總體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)便?？ǘ≤嚻絼?dòng)動(dòng)能：W=mv=6950J設(shè)滾筒的質(zhì)量m，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，已知滾筒的半徑為R=200mm。滾筒的角速度：ω=ω=41.67rads滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=mR2滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的能量：W=Jω2；根據(jù)能量守恒定律，卡丁車平動(dòng)動(dòng)能為滾筒能量的四倍，帶入數(shù)據(jù)，解得滾筒質(zhì)量：m=m滾筒=100kg利用solidworks軟件對(duì)檢測(cè)臺(tái)進(jìn)行實(shí)體建模solidworks結(jié)構(gòu)圖3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1檢測(cè)平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)檢測(cè)流程圖如下：7轉(zhuǎn)速調(diào)整過程：計(jì)算機(jī)→變頻器→電機(jī)→滾

6、筒→編碼器→采集卡→計(jì)算機(jī)直到兩滾筒轉(zhuǎn)速相等進(jìn)入制動(dòng)性能檢測(cè)過程制動(dòng)性能檢測(cè)過程：數(shù)據(jù)采集卡→計(jì)算機(jī)3.2檢測(cè)電子元件的選擇3.2.1編碼器的選擇編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。選取增量式編碼器型號(hào)―E2190，其分辨率為0.5，精度為±2～±5，最高允許轉(zhuǎn)速為100r/s，使用電壓和工作環(huán)境均符合要求。3.2.2數(shù)據(jù)采集卡的選擇數(shù)據(jù)采集卡是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)中選取PCI1798并行數(shù)據(jù)采集卡，采用并行設(shè)計(jì)，有4片高速50Msps12bitA/D轉(zhuǎn)換器，4個(gè)獨(dú)立程控增益通道，±100m

7、V～±20V大動(dòng)態(tài)信號(hào)采集，最高采樣率為50Msps，測(cè)量精度高、具有相位一致性，符合設(shè)計(jì)要求。3.2.3變頻器的選擇變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)等功能。7為保證變頻精度以保證電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)度，同時(shí)考慮變頻倍數(shù)范圍及反饋裝置的復(fù)雜程度等綜合因素，選擇EH600A通用變頻器。4.信號(hào)處理和滾筒轉(zhuǎn)速檢測(cè)程序4.1測(cè)控平臺(tái)設(shè)計(jì)要求車輛制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)完整的測(cè)控平臺(tái)，它具有數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)控制，數(shù)據(jù)處理等功能。其中