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摘 要：常用的制动检测方法有道路实验法和台架试验法，其中台架试验法包括“滚筒反力式制动检验法”、“平板式制动检验法”和“滚筒惯性式检验法”。根据“滚筒反力式制动检测法”对制动系统进行改进，即在原有测试试验台上添加测量硬件、软件的方法。首先按照制动系统的功能进行了原理上的设计，然后对实现功能的部分分别进行传感器和数据方式的原则，最后对软件的功能进行了改善。
关键词：台架试验 滚筒反力式 制动系统 传感器
中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）008-049-02
1 问题的提出
车辆制动性能是指：车辆在行驶过程中的制动时所具有的强制减速(或连续下坡维持一定速度)乃至停车的能力，是车辆主动安全性的主要性能之一，直接影响车辆速度性能的发挥，关系到乘车人员、车辆和行人的安全，是车辆安全行驶的基本保障。制动距离、制动力以及制动减速度、制动时间、制动跑偏量是车辆制动性能的主要评价标准。由于道路试验法占地面积比较大，如今普遍用台式试验法来替代。然而台式试验法存在很多弊端与缺点，因此不断地改进是台式试验法的必然趋势。
反力式滚筒制动试验台由承载的滚筒装置、带动滚筒转动的主电机与减速机构、制动力测量系统等组成，是用于测量被检车辆各轴(左右轮)的制动力的仪器设备。
2 制动系统设计
2.1 制动系统工作流程及原理
进行车轮制动检测时，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。通过延时电路启动电动机，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。车轮在制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。与此同时制动试验台开始对车轮的制动性能进行数据采集、测量。并通过计算机对被测汽车的制动力、制动距离、制动减速度以及制动时间的进行分析，最终得到汽车制动的综合性能。
2.2 制动系统结构特点
(1)本实验台采用单电机驱动，降低了实验成本。
(2)采用链条传动结合的方法，在保证传动过程准确的前提下进一步保证了传动过程的稳定性，增强了试验的适应性。
(3)试验台通过一个定变速齿轮、三个动变速齿轮方便了对不同车速下制动性的测量，在增加了试验数据的前提下增强了试验可靠性与准确性。
(4)通过离合器与齿轮结合变换，可以实现左右车轮的独立测量与同时测量的交替，即方便了跑偏量的测量，又克服了在同时测量时左右车轮转速相同的问题。
3 制动系统数值计算
3.1 重的测量
在车轮测试单元框架的四个支撑脚处安装重力传感器，并将数据第一时间传送给计算机，作为基础数据与其它数据结合在一起计算轴的制动力等评价参数。车重与驾驶员的总重可由重力传感器直接测出得G=2000N。
3.2 制动力测量
制动力是使汽车强制减速以致停车的最基本因素，它能全面地评价汽车的制动性能。
踩下制动踏板时，车轮制动器产生的摩擦力矩作用在滚筒上，与滚筒的转动方向相反，因而产生一反作用力矩。减速器壳体在这一反作用力矩的作用下，其前端发声绕其输出轴向下的偏转，迫使测力杠杆前端向下或向上位移，通过测力传感器转换成反映制动力大小的电信号，由计算机机采集、处理后，检测到的制动力数值。
根据受力简图列平衡方程式得：
N1(sin€%Z+€%ocos€%Z)-N2(sin€%Z-€%ocos€%Z)=F
N1(cos€%Z-€%osin€%Z)+N2(cos€%Z+€%osin€%Z)=G
联立上式解得：
当车轮制动时, 试验台所能提供的制动力F€%O为：
其中：G—车轮所受的荷重；d—滚筒直径；L—滚筒中心距；D—被检车轮直径；N1、N2—滚筒对车轮的法向反力；F—支承在地面的非测试车轮通过车桥对受检车轮轴产生的水平推力；Fx1、Fx2—滚筒对车轮的切向反力；€%Z—安置角；€%O—滚筒与车轮表面的附着系数；M€%e—车轮所承受的制动力矩。
为了做初步的预算将€%o、M€%e都设为0.8，取滚筒直径d=400mm，长度L=1200mm，水平推力为500N，车轮直径D=400mm。
由上式以及相应数据可大致求得€%Z=49.59€埃琋1=922.6N，N2=2632.8N，F€%O=2844.32N。
3.3 制动时间的测量
制动时间是一个简洁评价制动性能的指标，一般很少将它作为一个单独的参数来评价汽车制动性能，但它作为一个辅助评价指标，优势不可缺少。
被检车辆在制动时，将一个简易计时器与制动踏板相连从驾驶员踩制动踏板时开始计时，到制动结束驾驶员松开制动踏板为止。之后将时间输入到计算机中。
3.4 制动距离的测量
对于汽车来说，它的质量是一定的，其制动器所能产生的制动力也是一定的，制动时汽车的初速度越大，制动距离越长。
检验时必须规定汽车的初速度。
车轮制动后，滚筒在飞轮惯性的作用下继续转动。滚筒转动的圈数n1、n2与滚筒圆周长之积就相当于车轮的制动距离。即左右制动距离为、。其中滚筒的转动圈数通过滚筒上的遮光板遮挡光线影响编码器上的光敏元件产生信号从而使编码器产生二进制代码并送入计数器进行记录后传送给计算机。
根据车轮直径d=400mm，滚筒直径D=400mm，设计中取电机转速n=1500r/min。
在完成卡丁车制动检测与相关数据测量后，结合国家台式检验标准进行评估，来确定卡丁车的制动性能。
4 设计总结
本台架试验法比较稳定、精确、不受外界条件限制。另外该试验台的整个测试系统基于各种传感器、A/D转换器、计数器、编码器、齿轮传动、离合器、以及visual c++等硬、软件结合并在计算机的控制下自动控制试验并对实验数据进行处理以及试验结果的显示。而且本系统采用的元器件常见，性价比高，能降低生产成本，系统性能稳定，对汽车制动性能的评价具有应用价值。
但本实验台在计算时由于条件的限制，有很多数据不够准确，因此仅供参考。另外在软件方面需进一步开发。
参考文献：
[1] 徐行可,张庆福.大学物理学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2] 李春茂.电子技术基础[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3] 陈勇.汽车制动检测台测控系统设计[J].湖北汽车工业学院学报,2007(3).
[4] 崔胜民,李建如.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试系统[J].汽车科技,2004(5).
关键词：台架试验 滚筒反力式 制动系统 传感器
中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）008-049-02
1 问题的提出
车辆制动性能是指：车辆在行驶过程中的制动时所具有的强制减速(或连续下坡维持一定速度)乃至停车的能力，是车辆主动安全性的主要性能之一，直接影响车辆速度性能的发挥，关系到乘车人员、车辆和行人的安全，是车辆安全行驶的基本保障。制动距离、制动力以及制动减速度、制动时间、制动跑偏量是车辆制动性能的主要评价标准。由于道路试验法占地面积比较大，如今普遍用台式试验法来替代。然而台式试验法存在很多弊端与缺点，因此不断地改进是台式试验法的必然趋势。
反力式滚筒制动试验台由承载的滚筒装置、带动滚筒转动的主电机与减速机构、制动力测量系统等组成，是用于测量被检车辆各轴(左右轮)的制动力的仪器设备。
2 制动系统设计
2.1 制动系统工作流程及原理
进行车轮制动检测时，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。通过延时电路启动电动机，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。车轮在制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。与此同时制动试验台开始对车轮的制动性能进行数据采集、测量。并通过计算机对被测汽车的制动力、制动距离、制动减速度以及制动时间的进行分析，最终得到汽车制动的综合性能。
2.2 制动系统结构特点
(1)本实验台采用单电机驱动，降低了实验成本。
(2)采用链条传动结合的方法，在保证传动过程准确的前提下进一步保证了传动过程的稳定性，增强了试验的适应性。
(3)试验台通过一个定变速齿轮、三个动变速齿轮方便了对不同车速下制动性的测量，在增加了试验数据的前提下增强了试验可靠性与准确性。
(4)通过离合器与齿轮结合变换，可以实现左右车轮的独立测量与同时测量的交替，即方便了跑偏量的测量，又克服了在同时测量时左右车轮转速相同的问题。
3 制动系统数值计算
3.1 重的测量
在车轮测试单元框架的四个支撑脚处安装重力传感器，并将数据第一时间传送给计算机，作为基础数据与其它数据结合在一起计算轴的制动力等评价参数。车重与驾驶员的总重可由重力传感器直接测出得G=2000N。
3.2 制动力测量
制动力是使汽车强制减速以致停车的最基本因素，它能全面地评价汽车的制动性能。
踩下制动踏板时，车轮制动器产生的摩擦力矩作用在滚筒上，与滚筒的转动方向相反，因而产生一反作用力矩。减速器壳体在这一反作用力矩的作用下，其前端发声绕其输出轴向下的偏转，迫使测力杠杆前端向下或向上位移，通过测力传感器转换成反映制动力大小的电信号，由计算机机采集、处理后，检测到的制动力数值。
根据受力简图列平衡方程式得：
N1(sin€%Z+€%ocos€%Z)-N2(sin€%Z-€%ocos€%Z)=F
N1(cos€%Z-€%osin€%Z)+N2(cos€%Z+€%osin€%Z)=G
联立上式解得：
当车轮制动时, 试验台所能提供的制动力F€%O为：
其中：G—车轮所受的荷重；d—滚筒直径；L—滚筒中心距；D—被检车轮直径；N1、N2—滚筒对车轮的法向反力；F—支承在地面的非测试车轮通过车桥对受检车轮轴产生的水平推力；Fx1、Fx2—滚筒对车轮的切向反力；€%Z—安置角；€%O—滚筒与车轮表面的附着系数；M€%e—车轮所承受的制动力矩。
为了做初步的预算将€%o、M€%e都设为0.8，取滚筒直径d=400mm，长度L=1200mm，水平推力为500N，车轮直径D=400mm。
由上式以及相应数据可大致求得€%Z=49.59€埃琋1=922.6N，N2=2632.8N，F€%O=2844.32N。
3.3 制动时间的测量
制动时间是一个简洁评价制动性能的指标，一般很少将它作为一个单独的参数来评价汽车制动性能，但它作为一个辅助评价指标，优势不可缺少。
被检车辆在制动时，将一个简易计时器与制动踏板相连从驾驶员踩制动踏板时开始计时，到制动结束驾驶员松开制动踏板为止。之后将时间输入到计算机中。
3.4 制动距离的测量
对于汽车来说，它的质量是一定的，其制动器所能产生的制动力也是一定的，制动时汽车的初速度越大，制动距离越长。
检验时必须规定汽车的初速度。
车轮制动后，滚筒在飞轮惯性的作用下继续转动。滚筒转动的圈数n1、n2与滚筒圆周长之积就相当于车轮的制动距离。即左右制动距离为、。其中滚筒的转动圈数通过滚筒上的遮光板遮挡光线影响编码器上的光敏元件产生信号从而使编码器产生二进制代码并送入计数器进行记录后传送给计算机。
根据车轮直径d=400mm，滚筒直径D=400mm，设计中取电机转速n=1500r/min。
在完成卡丁车制动检测与相关数据测量后，结合国家台式检验标准进行评估，来确定卡丁车的制动性能。
4 设计总结
本台架试验法比较稳定、精确、不受外界条件限制。另外该试验台的整个测试系统基于各种传感器、A/D转换器、计数器、编码器、齿轮传动、离合器、以及visual c++等硬、软件结合并在计算机的控制下自动控制试验并对实验数据进行处理以及试验结果的显示。而且本系统采用的元器件常见，性价比高，能降低生产成本，系统性能稳定，对汽车制动性能的评价具有应用价值。
但本实验台在计算时由于条件的限制，有很多数据不够准确，因此仅供参考。另外在软件方面需进一步开发。
参考文献：
[1] 徐行可,张庆福.大学物理学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2] 李春茂.电子技术基础[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3] 陈勇.汽车制动检测台测控系统设计[J].湖北汽车工业学院学报,2007(3).
[4] 崔胜民,李建如.基于虚拟仪器的汽车制动性能测试系统[J].汽车科技,2004(5).