汽车制动性测试分析系统的研究

河北工业大学硕士学位论文汽车制动性测试分析系统的研究姓名：许文娟申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：董正身20081101河北工业大学硕士学位论文i汽车制动性测试分析系统的研究摘要汽车制动性是汽车安全行驶的重要保障，因此无论汽车制造厂、汽车维修和管理人员，还是汽车使用者都非常重视车辆的制动性能。研制稳定、高效的汽车制动性能测试系统，对确保行车安全具有十分重要的意义。随着计算机和软件技术的快速发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向。本课题研究充分利用了虚拟仪器技术的优点开发了基于虚拟仪器的汽车制动性测试系统。论文针对当前汽车制动性能测试仪器存在的不足，采用NI公司软、硬件构建了基于虚拟仪器的汽车制动性测试系统。系统的硬件主要由传感器、数据采集卡、采样保持卡和笔记本电脑组成。软件是以图形化编程语言LabVIEW开发平台，采用模块化方法编制汽车制动性各个测试项目的子模块。该测试系统可以完成对汽车制动性的数据采集、处理、分析和显示功能。昀后应用该测试系统进行了实际道路试验，验证了该测试系统具有稳定性，能较精确地反映测试实验数据、检测效率高等优点。此外，论文还将汽车制动性测试系统和前期研究的汽车动力性、经济性和平顺性测试系统进行了整合，构成了一套较完整的汽车整车性能测试系统。该测试系统是一个具有多功能、模块化的综合性测试系统，可以进行汽车整车性能测试。关键词：制动性，虚拟仪器，测试，系统整合汽车制动性测试分析系统的研究iiSTUDYONAUTOMOBILEBRAKINGPERFORMANCETESTINGANDANALYSISSYSTEMABSTRACTDuringtheautomobilesecurityinspection,brakingperformanceisanimportantguaranteeforsafedriving,sonomatterautomobilefactory,repairmanandmanagerandallthecaruserspaymoreattentiontothebrakingperformance.Developmentofstableandefficienttestingsystemofautomobilebrakingperformancehasveryimportantsignificancetoinsuredrivingsafety.Withrapiddevelopmentofcomputerandsoftwaretechnology,virtualinstrumenthasgraduallybecomethedevelopmentdirectionintestingfield.Thetopicmadefulluseoftheadvantagesofvirtualinstrumenttodeveloptheautomobilebrakingperformancetestsystembasedonvirtualinstrument.ThepaperconstructsthebrakingperformancetestsystembyuseofNIcompany'shardwareandsoftwareaccordingtothedeficiencyofcurrenttestingmethod.Thehardwareofsystemisconsistedofsensors,dataacquisitioncardsample-and-holdaccessoryandnotebook.ThesoftwareofsystemisbasedonthegraghicprogrammingLanguage-LabVIEW,modularizedprogram-ideawasusedtocompilesubVI.Dataacquisition,processinganalysisanddisplayofbrakingperformancecanbeachievedinthistestingsystem.Thestabilitywasprovedbyroadexperiment,andthesystemcanreflectthetestdataexactly,andhastheexacttestingefficiency.Inaddition,thepaperintegratesbrakingperformancetestingsyetemwithdynamicperformance,economyandrideperformancetestingsystemtoacompletesetofautomobiletestingsystem.Thesystemisamultifunctional,modularandcomprehensivesystemwhichcantestautmobile'sperformances.KEYWORDS:brakingperformance,virtualinstrument,testing,systemintegration原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文1第一章绪论制动性能是保障汽车安全运行的昀基本的使用性能，因此无论汽车制造厂、汽车维修和管理人员还是汽车使用者都非常重视车辆的制动性能，在交通运输中，制动是确保行车安全的主要因素[1，2]。研制高效、稳定的制动性测试系统有着重要的作用和意义。随着现代汽车工业的发展，汽车测试系统越来越复杂而庞大，另外随着计算机的迅猛发展，测试系统开始向计算机的方向发展，虚拟仪器(VirtualInstrument)是现代计算机技术、仪器技术以及其他新技术完美结合的产物[3]。本课题就是将虚拟仪器引入到汽车性能测试领域中。§1-1课题的来源与意义据统计，在因汽车故障引起的事故中，制动系统故障占60%以上。汽车制动性能好坏，是安全行车昀重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。汽车有良好的制动性能，遇到紧急情况，可化险为夷；在正常行驶时，可以提高平均速度，从而提高运输效率[4]。随着汽车行驶速度的提高，汽车制动性能对保障交通安全尤为重要。为减少交通事故，我国有关法规明确规定在用汽车必须经过定期检验合格后才允许上路行驶，在汽车定期检验中，制动性能被作为判定车辆安全技术状况的主要因素[5]。同时我国汽车业的迅速发展，对汽车检测行业和检测设备提出新的要求，随着我国加入WTO，汽车的一些标准与法规也逐渐与国际接轨，而我国车辆制动性能测试技术相对落后，面对车种繁多，以及现代汽车结构和使用条件的日趋复杂，需检项目增多的现状，用传统的检测手段检测车辆制动性能已难以满足需要[6]。因为传统模拟仪器是完全由生产厂商在产品出厂前定义好的，实现特定的功能的仪器。其昀大缺点是体积庞大，功能单一，价格昂贵，开放性差。后来又出现智能仪器，但智能仪器在模拟仪器的基础上发展应用了一些计算机方面的技术，但其还是有着价格昂贵，扩展能力低以及开放性差的缺点，而且智能仪器由厂商定义，用户无法更改[7]。随着电子技术与测控技术的迅速发展，在传统检测方法上的基础上，将虚拟仪器技术引入到汽车制动性能测试领域，填补了模拟仪器和智能仪器的这些缺点，虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与仪器有关硬件结合起来，用户通过图形界面进行操作的一种仪器，使用虚拟仪器的用户就像在操作自己定义的仪器一样方便。本课题利用虚拟仪器，采用先进的设计理念和手段，开发了一套功能齐全、性能良好，使用方便，具有高精度和高可靠性的汽车制动性能测试系统，这对提高汽车制动系统的设计制造水平和汽车的定期安全检验能力具有十分重要的意义。汽车制动性测试分析系统的研究2§1-2汽车检测技术的发展概况汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展的早期，汽车检测主要是有经验的专业人员通过眼看、耳听、手摸的方式进行。随着现代科学技术的进步，运用各种先进的仪器设备，安全、迅速、准确地对汽车进行不解体检测，其发展日趋完善[8]。1-2-1国外汽车检测技术的发展概况从汽车检测、诊断技术与设备的发展过程来看，国外大致经历了以下4个不同的发展阶段：在上世纪50年代以前，国外就开发了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。60年代初期就有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火试验仪进入我国。这都是国外早期发展的汽车检测设备和仪器检查的第一个阶段，即检测、诊断设备是以机械结构为主，单机人工操作。虽然检测、诊断设备和仪器结构较简单，测试精度也不高，但已从过去的人工定性检查进化为设备、仪器的定量检测。随着科技进步，国外汽车检测设备在自动化、精确化和综合化等方面有了新的发展，应用新技术，开拓新的检测领域，研制出许多新型检测设备和仪器，进入了第二个发展阶段。上世纪60年代，国外大量开发出应用电子、光学，理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化的检测、诊断设备，并与单板机、单片机或微型计算机相结合，使检测、诊断设备首先走向单机自动化。例如非接触式速度计、前照灯检测仪、车轮定位仪和尾气分析仪等。70年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断控制自动化，数据采集处理自动化，检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪和设备[9,10]。第三个阶段是汽车检测设备智能化，汽车检测线自动化、智能化和网络化阶段。随着电子计算机应用技术的发展，汽车检测设备向智能化方面发展，出现了一些具有智能化功能的检测设备，它们能对设备本身和汽车技术状况进行检测，并能判断出故障发生的部位引导维修人员迅速排除故障。如四轮定位检测系统和电控发动机综合检测仪等。上世纪80年代，出现了集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储与显示等功能于一体的系统软件，使汽车检测线实现了全自动化。这样不仅可以提高检测的精确性和检测速度，而且可以把受检车辆的技术状况储存在计算机中，既可作为车辆技术性能的档案资料备查，也可供处理交通事故时参考。第四个阶段是车载自诊断系统及汽车故障诊断专家系统阶段。车载自诊断系统一般是作为汽车结构的组成部分，利用安装在汽车内各个部位的传感器，将汽车的主要技术状况经常地、自动地向驾驶员显示。显示方式有声光讯号，也有数字式图形讯号。美国凯迪拉克轿车系列，日本丰田、本田轿车系列等均已先后采用了车载自诊断系统[11,12]。1-2-2我国汽车检测技术的发展概况我国汽车检测技术的研究和开发起步较晚。进入20世纪60年代开始从国外引进或研究汽车检测设备，但主要是诊断设备和性能测试仪器，如发动机分析仪、第五轮仪、声级计、电动试验台等。为了满河北工业大学硕士学位论文3足汽车维修的需要，当时由交通部主持进行了发动机气缸漏气量检测仪、点火正时灯等检测仪器的研究与开发。20世纪70年代，我国大力发展了汽车检测技术，汽车不解体检测技术及设备被列为开发的应用项目。由交通部主持研制了汽车制动试验台、发动机综合检测仪和汽车性能综合检验台等。进人80年代，随着我国汽车工业和交通运输业发展迅猛，对汽车检测、诊断技术和设备的需求也