卡丁车制动性能检测系统

卡丁车制动性能检测系统1目录一车辆制动性能检测系统的现状……………………………………………………….21.2车辆制动性能检测的意义……………………………………………………….21.2车辆制动性能检测的检测量………………………………………………….21.3常见的车辆制动性能检测系统………………………………………………3二卡丁车制动系统的设计…………………………………………………………………..82.1滚筒反力式检测台的结构图和基本原理……………………….82.2系统参数设置……………………………………………………………10三传感器的选择………………………………………………………………………………..12四检测系统的软件设计……………………………………………………………………18五总结……………………………………………………………………………………………….182一车辆制动性能检测的现状1.1车辆制动性能检测的意义汽车的制动性是汽车的主要性能之一，制动性能的检测对所有车辆都是极其重要的。汽车的制动性关系到人的安全，它是汽车安全行驶的重要保障。所以汽车制动性能检测具有非常重要的意义。据统计,由车辆故障原因造成的交通事故中,80%是因制动性能引起的,制动性能直接关系到汽车的行驶安全。制动性能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。评价制动性能的指标主要有制动效能和制动稳定性。制动效能的评价指标是制动距离、制动系统协调时间和制动力；制动稳定性是指汽车在制动时仍能按给定方向的轨迹行驶,即不发生跑偏、侧滑及失去转向的能力。车辆制动性能好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是车辆检测诊断的重点。车辆有良好的制动性能，在正常行驶时，可以提高平均速度，从而提高运输效率;遇到紧急情况，可化险为夷。随着车辆行驶速度的提高，车辆制动性能对保障交通安全尤为重要。为减少交通事故，世界各国有关法规明确规定在用车辆必须经过定期检验合格后才允许上路行驶，在车辆定期检验中，制动性能被作为判定车辆安全技术状况的主要因素。车辆的制动性能是车辆的主要性能之一，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。车辆的制动性能是由车辆的制动系统决定的，其制动过程相当复杂，它与车辆总布置和制动系各参数选择有关。车辆本身又是一个复杂的系统，在运行当中，各个总成之间都在运动，随着时间的推移，各系统的技术状况都会发生变化，其技术状况将不断恶化，造成车辆的各种性能的下降，从而使其发生故障的可能性逐渐增加，造成交通安全隐患的大量聚合。随着道路质量的提高和高等级公路及高速公路的发展，车辆行驶速度愈来愈快，因此对车辆制动性能的要求也愈来愈高。由此可见车辆安全检测中的制动性能检测是重要而且是必须的。为了尽量减少因交通事故死亡的人数，国家对机动车进行强制性的定期安全检测。我国车辆制动性能测试技术相对，面对车种繁多，以及现代车辆结构和使用条件的日趋复杂，需检测项目增多的现状，用传统的检测手段检测车辆制动性能己难以满足需要。1.2车辆制动性能检测的检测量制动距离是衡量一款车的制动性能的关键性参数之一，它的意思就人们在车辆处于某一时速的情况下，从开始制动到汽车完全静止时，车辆所开过的路程。是汽车在一定的初速度下，从驾驶员急踩制动踏板开始，到汽车完全停住为止所驶过的距离。包括反应距离和制动距离两个部分。显然，在应对突发事件时，制动距离越小，越容易化险为夷。由于它比较直观,因此成为广泛采用的评价制动效能的指标。正确掌握汽车制动距离对保障行车安全起着十分重要的作用。制动时，汽车自动偏离原行驶方向，这种现象3叫制动跑偏。一旦制动跑偏很3容易造成撞车、下路掉沟甚至翻车等严重事故。为提高制动的稳定性，保证行车安全，在紧急制动时，不允许汽车有明显的跑偏现象。制动跑偏的原因，主要3是前轮左右车轮制动力不等，制动时就形成绕重心的旋转力矩，使汽车有发生转动的趋势，因而易出现制动跑偏现象。在我们此次卡丁车制动检测系统设计中主要是设计一个获得卡丁车制动距离和检测卡丁车在制动过程中的跑偏量的方案。1.3常见的车辆制动性能检测系统目前制动性能检测方法主要有路试法和台试法两种.路试法虽是最直观、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，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。在GB7258．2004中规定当机动车经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。在现有的检测设备中一直都没有能够以台试的方法来代替路试的检测设备，动态制动检测系统则是以模拟路试为设计原则，找到一种能够尽可能的接近路试的方法。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。下面介绍目前国内常用的几种检测系统。1.反力式滚筒制动检验台基本结构反力式滚筒制动检验台的结构简图如图所示。它由结构完全相同的左右两套对称的车轮制动力测试单元和一套指示、控制装置组成。每一套车轮制动力测试单元由框架（多数试验台将左、右测试单元的框架制成一体）、驱动装置、滚筒组、举升装置、测量装置等构成。4制动力测量装置制动力测试装置主要由测力杠杆和传感器组成。测力杠杆一端与传感器连接，另一端与减速器壳体连接，被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体将一起绕主动滚筒（或绕减速器输出轴、电动机枢轴）轴线摆动。传感器将测力杠杆传来的、与制动力成比例的力（或位移）转变成电信号输送到指示、控制装置。测力传感器受力点受力的大小与滚筒表面制动力的关系为：滚筒表面制动力（N）=测力传感器受力(N)×测力臂水平长度÷滚筒半径检测过程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）。通过延时电路起动电动机，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周缘的切线方向作用制动力以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个与制动力方向反向等值的反作用力，在反作用力矩作用下，减速机壳体与测力杠杆一起朝滚筒转动相反方向摆动（如图2-4-2），测力杠杆一端的力或位移量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、贮存和处理后，检测结果由数码显示或由打印机打印出来。打印格式或内容由软件设计而定。一般可以把左、右轮最大制动力、制动力和、制动力差、阻滞力和制动力－时间曲线等一并打印出来。反力式滚筒制动检测方法的不足目前，采用的反力式滚筒制动检验台对具有防抱死（ABS）系统的汽车制动系的制动性能，还无法进行准确的测试。主要原因是这些试验台的测试车速较低，一般不超过5km/h，而现代防抱死系统均在车速10km/h～20km/h以上起作用，所以在上述试验台上检测车轮制动力时，车辆的防抱死系统不起作用，只能相当于对普通的液压制动系统的检测过程。2惯性式滚筒制动台基本结构惯性式滚筒制动检验台它由结构完全相同的左右两套对称的车轮制动测试单元和一套指示、控制装置组成，包括滚筒轴承、驱动电机、储能飞轮和一系列传感器。5制动原理粗略地说，惯性式滚筒制动台是利用储能飞轮储存和汽车在运动过程中具有的同样的动能，通过对轮胎对飞轮的制动性能的检测来等效检测轮胎对车身的制动性能。汽车在运动时，由于自身质量的存在而具有一定的动能T，选择合适的飞轮转速，使飞轮所具有的能量E与汽车动能T相同。此时踩下制动踏板，由于车轮对滚筒摩擦力的存在，飞轮会慢慢减速直至停止。测出整个制动过程中的时间、飞轮转动角度以及初始转速等参数，就可以对之动过程中制动力、侧移量和制动距离等指标进行计算。（具体计算过程将在后续工作中展开）检测过程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）。通过延时电路起动电动机，经减速器、链传动和主、从动滚筒带动车轮旋转。待到转速稍高于指定转速时，断开电机的连接，让车轮在各种外界阻力因素下制动，此时，通过各类传感器可以测出外界阻力矩。当转速达到指定转速时，踩下制动踏板制动，直到飞轮完全停止，将传感器所收集的信号传入电脑计算，最后输出6所要参数的数值。惯性式滚筒制动检测方法的优点与不足这种动态检验制动性能的使用发法的试验条件接近汽车实际行驶条件，具有在任何车速下进行制动测试的优点。但这种试验台旋转部分分转动惯量较大，制动过程中存在各轴制动力分布不均的因素,因此其结构较复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制，所以应用范围不如反力式来得广泛。3平板式制动试验台基本结构平板式制动试验台结构如图所示。是一种新型的制动检测设备，它利用汽车低速驶上平板后突然制动时的惯性力作用，来检测制动效果。属于一种动态惯性式制动试验台，除了能检测制动性能外，还可以测试轮重、前轮侧滑和汽车的悬架性能，又是一种综合性试验台。这种试验台结构比较简单，主要由几块测试平板、传感器和数据采集系统等组成。小车线一般由四块制动-悬架-轴重测试用平板及一块侧滑测试板组成。数据采集系统由力传感器、放大器、多通道数据采集板等组成。这种试验台结构简单、运动件少、用电量少、日常维护工作量小，提高了工作可靠性。测试过程与实际路试条件较接近，能反映车辆的实际制动性能，即能反映制动时轴荷转移带来的影响，以及汽车其他系统（如悬架结构、刚度等）对汽车制动性能的影响。该试验台不需要模拟汽车转动惯量，较容易将制动试验台与轮重仪、侧滑仪组合在一起，使车辆测试方便且效率高。但这种试验台存在测试操作难度较大（测试重复性主要处决于车况及检验员踩刹车快慢）、对不同轴距车辆适应性差，占地面积大、需要助跑车道等缺点。基本原理现代汽车在设计上为满足汽车行驶状态的制动要求，提高制动稳定性，减少制动时后轴车轮侧滑和汽车甩尾，前轴制动力一般占50～70%左右，后轴制动力设计相对较少。除此以外还充分利用汽车制动时惯性力导致车辆重心前移轴荷发生变化的特点，使前轴制动力可达到静态轴重的140%,上述制动特性只有在道路试验时才能体现，在滚筒反力式检验台上，由于受设备结构和检验方法的限制，前轴最大制动力是无法测量出来的。平板制动检验台是一种低速动态检测车辆制动性能的设备，其检测原理基于牛顿第二定理“物体运动的合外力等于物体的质量乘加速度”，即制动力等于质量乘（负）加速度。检测时只要知道轴荷与减速度即可求出制动力。从理论上讲制动力与检测时车速无关,与刹车后的减速度相关。检验时汽车以5～10km/h（或按出厂说明允许更高）速度驶上平板，置变速7器于空档并紧急制动。汽车在惯性作用下，通过车轮在平板上附加与制动力大小相等方向相反的作用力，使平板沿纵向位移，经传感器测出各车轮的制动力、动态轮重并由数据采集系统处理计算出轮重、制动、及悬架性能的各参数值，并显示检测结果。参考文献【01】魏朗，现代汽车制动防抱死系统技术