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畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 論文（設(shè)計(jì)）題目： 一種反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 學(xué) 院 專 業(yè) 年 級(jí) 指導(dǎo)教師 III 目錄 摘要 I Abstract III 第一章 緒論 1 1.1課題背景 1 1.2國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)力檢測(cè)概況 1 1.3本課題的研究?jī)?nèi)容及意義 4 1.4安排 5 第二章 總體設(shè)計(jì) 7 2.1總體原理設(shè)計(jì) 7 2.2對(duì)檢測(cè)原理中力的傳遞路線的分析 8 2.3對(duì)影響檢測(cè)結(jié)果因素分析 9 2.3.1受檢車輪受力分析 9 2.3.2各個(gè)影響因素對(duì)測(cè)量的影響 10 2.4各個(gè)功能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.4.1動(dòng)力單元 12 2.4.2傳動(dòng)單元 12 2.4.3終端執(zhí)行單元 13 2.4.4檢測(cè)單元 13 2.4.5顯示單元 15 2.4.6固定單元 15 第三章 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)校核 17 3.1傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 17 3.1.1電機(jī)的選取 17 3.2減速器設(shè)計(jì) 18 3.2.1齒輪設(shè)計(jì) 18 3.2.2低速軸的設(shè)計(jì)校核 22 3.2.3中間軸的校核 23 3.2.4高速級(jí)軸的校核 25 3.2.5減速器附屬零件校核 25 3.3傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì) 26 3.4滾筒校核 27 第四章 總結(jié)與展望 29 4.1總結(jié) 29 4.2展望 29 致謝 31 參考文獻(xiàn) 33 附錄：中文翻譯一 35 英文翻譯一 45 中文翻譯二 59 英文翻譯二 63 摘要 汽車的制動(dòng)性能對(duì)車輛的安全行駛有著十分重要的作用，它不僅影響了車輛在遇到緊急情況能否及時(shí)停車，也影響著車輛的動(dòng)力性能的發(fā)揮。因此，汽車制動(dòng)力檢測(cè)有著十分重要的意義。它可以提前發(fā)現(xiàn)車輛的制動(dòng)問(wèn)題，對(duì)車主進(jìn)行事先的預(yù)警，減少事故的發(fā)生。本文是對(duì)車輛制動(dòng)檢測(cè)的主要設(shè)備——反力滾筒式制動(dòng)臺(tái)的一種設(shè)計(jì)。 在本設(shè)計(jì)中，主要包含了幾個(gè)部分：動(dòng)力部分；傳動(dòng)部分；執(zhí)行部分和檢測(cè)部分。動(dòng)力部分采用大功率的三相異步電機(jī)作為動(dòng)力輸出，并且采用大凸緣的設(shè)計(jì)方式，使其能夠和減速器箱體連接在一起，并且兩端用軸承支撐，形成浮動(dòng)連接。傳動(dòng)部分為同軸減速器加鏈傳動(dòng)的模式。鏈傳動(dòng)可以使得滾筒部分的力矩只能以力的形式進(jìn)行傳遞，減輕對(duì)減速器的沖擊。同軸減速器的采用，可以使得制動(dòng)力所產(chǎn)生的力矩，通過(guò)減速器施加到測(cè)力杠桿上，此時(shí)，位于測(cè)力杠桿上的壓力傳感器就會(huì)檢測(cè)到力的變化，獲取相關(guān)的制動(dòng)力信息。執(zhí)行部分主要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作是帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并達(dá)到要求的速度。檢測(cè)部分主要的裝置為第三滾筒和測(cè)力杠桿。第三滾筒的主要作用是檢測(cè)車輪的速度，以便于系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)和及時(shí)切斷電機(jī)電源。 關(guān)鍵詞：反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；同軸減速器；汽車制動(dòng)Abstract Braking performance of the car is very important to dirve. it not only affects whether the vehicles can stop when there is an emergency, also affects the vehicle's dynamic performance. . Therefore, automobile braking force detection has a very important significance. It can be found the vehicle's braking problems in advance, and give the warning to the driver to reduce accidents. This article is a design of roller opposite forces type brake tester which is the main equipment of vehicle brake test. In this design, there are mainly includes several parts: Power part; Transmission part; Perform part and test part. Power part use the three-phase asynchronous motor as power output, the shell of the motor and the body of reducer are got together. their ends are supported by rolling bearings, which can realizes the motor and reducer floating connection. Transmission part sues chain transmission mode and coaxial reducer to provide enough force and speed for terminal execution. This design can make braking brake force generates on gear reducer box, which can reduce the damage to the shaft. In this time, detection device on the reducer casing can detect changes of the force, and then we can know the relevant information of braking force .The action of perform part is driving the wheels rotation, and lets them get the requirements of speed. The main function of detection part is to detecte the wheel braking force and cut off the power of motor. Key words: Roller counter-force brake test system; Coaxial reducer; automobile braking. 第一章 緒論 1.1課題背景 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)漸漸地普及開(kāi)來(lái)，人們對(duì)它的需求越來(lái)越大。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)調(diào)查，2011年，我國(guó)汽車產(chǎn)銷實(shí)現(xiàn)1841.89萬(wàn)輛和1850.51萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)0.84%和2.45%。在汽車數(shù)量驟增的情況下，我國(guó)道路交通安全事故的發(fā)生率也隨之上漲。2011年上半年，全國(guó)共接報(bào)道路交通事故1840998起，同比增加18502起，上升1％。其中，涉及人員傷亡的道路交通事故91811起，造成25864人死亡、106370人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失4.4億元。產(chǎn)生事故的因素有很多種。大體上可分為三類：駕駛員因素，管理因素，車輛因素。在以上的因素中，駕駛員因素和管理因素屬于可管理和可控制的因素，而車輛因素卻因?yàn)槭遣豢煽氐摹? 在車輛因素中，車輛制動(dòng)的好壞是一個(gè)十分重要的因素。車輛制動(dòng)指車輛從一定速度制動(dòng)到較低的速度或者停止。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，就必須給車輛施加一個(gè)和運(yùn)動(dòng)方向相反的力，即制動(dòng)力。通常情況下，制動(dòng)力由車輛和路面間的滾筒或者滑動(dòng)摩擦力提供。該制動(dòng)力由路面和車輛共同作用為產(chǎn)生。為了對(duì)車輛的制動(dòng)性能進(jìn)行研究，人們發(fā)明了很多的辦法，其中一種為利用反力滾筒式制動(dòng)臺(tái)的檢測(cè)方法。該方法主要是利用滾筒模擬地面，并帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)車輪達(dá)到一定的速度時(shí)，經(jīng)行制動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)力便可通過(guò)滾筒傳遞到檢測(cè)設(shè)備中去，進(jìn)而得到制動(dòng)力的相關(guān)信息。本文即是對(duì)該設(shè)備的一種設(shè)計(jì)。 1.2國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)力檢測(cè)概況 汽車起源于外國(guó)，汽車檢測(cè)技術(shù)也是在外國(guó)發(fā)展起來(lái)的。在國(guó)外，由于起步早，科技比較發(fā)達(dá)，他們的檢測(cè)水平是比較的高的。我國(guó)汽車檢測(cè)發(fā)展較晚，經(jīng)歷了，從無(wú)到有，從小到大，從引進(jìn)設(shè)備到自主研發(fā)，從單一功能到綜合檢測(cè)，雖然我國(guó)的檢測(cè)技術(shù)有了較大的進(jìn)步，但差距依然不小。我國(guó)現(xiàn)在存在的問(wèn)題主要由設(shè)備不標(biāo)準(zhǔn)，不成套，管理混亂等。 在汽車檢測(cè)行業(yè)中，對(duì)車輛制動(dòng)力的檢測(cè)主要有兩種方法：路試法和臺(tái)試法。 路試法：路試法以一種非常簡(jiǎn)單的測(cè)試方法。試驗(yàn)在平坦干燥的高等級(jí)硬路面上進(jìn)行。當(dāng)車輛行駛到高于規(guī)定的速度時(shí)，車輛經(jīng)行制動(dòng)，此時(shí)車上安裝五輪儀就會(huì)開(kāi)始工作，測(cè)量車輛的制動(dòng)距離和時(shí)間，然后根據(jù)所得結(jié)果計(jì)算的平均制動(dòng)減速度，由制動(dòng)距離長(zhǎng)短和充分發(fā)出的平均制動(dòng)減速度，判斷制動(dòng)性能是否合格。 路試法是一個(gè)動(dòng)態(tài)的檢測(cè)過(guò)程，它能真實(shí)的反映出車輛在制動(dòng)時(shí)的過(guò)程。它的結(jié)果反應(yīng)的是整車對(duì)制動(dòng)性能的影響，并不能準(zhǔn)確判斷出故障發(fā)生的位置。并且，它要求有專門的場(chǎng)地，對(duì)天氣也有一定的要求，安裝設(shè)備費(fèi)事費(fèi)力，效率低下，不能滿足車檢快速、準(zhǔn)確的要求。因此，一般在對(duì)臺(tái)試檢測(cè)結(jié)果又爭(zhēng)議時(shí)，才進(jìn)行。 臺(tái)試法:即在室內(nèi)的試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)車輛經(jīng)行檢測(cè)。它不需要拆裝設(shè)備，基本上可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。在臺(tái)試法中，可分為兩種檢測(cè)方法：動(dòng)態(tài)檢測(cè)和靜態(tài)檢測(cè)。這個(gè)動(dòng)靜是指車輛是否移動(dòng)。 動(dòng)態(tài)檢測(cè)即車輛以一定的速度行駛到檢測(cè)臺(tái)上，然后開(kāi)始制動(dòng)，檢測(cè)臺(tái)即可獲取相關(guān)的信息。該方法檢測(cè)能發(fā)映出車輛制動(dòng)時(shí)，車輛的動(dòng)態(tài)變化，但其側(cè)量速度較低，且結(jié)果的可重復(fù)性差。該方法的代表裝置時(shí)平板式測(cè)力臺(tái)。由于平板式制動(dòng)臺(tái)為動(dòng)態(tài)檢測(cè)，能清晰的反映出制動(dòng)過(guò)程中，車輪載荷的變化，且由于其擁有四塊檢測(cè)板，可以同時(shí)檢測(cè)前后軸，使得檢測(cè)效率大大提高了。在使用平板式制動(dòng)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，司機(jī)首先要得到開(kāi)始行車的信號(hào)，然后啟動(dòng)車輛，向前行駛。當(dāng)其到達(dá)試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，再次接受指令，開(kāi)始制動(dòng)。但這個(gè)過(guò)程會(huì)花費(fèi)一定的時(shí)間，車輛會(huì)繼續(xù)向前行駛，這就要求試驗(yàn)臺(tái)要有更長(zhǎng)的平板，但是生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，往往是不會(huì)提供長(zhǎng)平板的。所以，為了能準(zhǔn)確的測(cè)量車速，就必須使得測(cè)試車速降低，并且要求司機(jī)有較高的駕駛技術(shù)，使得每次進(jìn)入試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，速度相差不大。這就加大了，平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的使用難度。因此，平板式試驗(yàn)臺(tái)燈重復(fù)性問(wèn)題十分的突出。并且由于其要求有助跑車道，增大了場(chǎng)地面積。同時(shí)還不能檢測(cè)車輪的駐車制動(dòng)力和車輪阻滯力。由于，以上的一些缺點(diǎn)，和平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)上的一些問(wèn)題，使得它在我國(guó)的使用并不是很廣泛，但由于國(guó)家出臺(tái)的法規(guī)規(guī)定，有些車輛必須進(jìn)行平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)，它會(huì)被逐漸的推廣開(kāi)來(lái)。 靜態(tài)檢測(cè)指車輛相對(duì)地面靜止，由檢測(cè)裝置帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬車輛行駛的過(guò)程。在達(dá)到一定速度后，車輛制動(dòng)，檢測(cè)裝置記錄相關(guān)信息，并顯示最終結(jié)果。靜態(tài)檢測(cè)不能夠反映出車輛在制動(dòng)時(shí)一些特性，如軸荷前移等。但其適用面較廣，可以檢測(cè)多種型號(hào)的車輛，是目前的主流檢測(cè)方法。其主要設(shè)備為反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。反力滾筒式制動(dòng)臺(tái)，基本上由機(jī)器經(jīng)行操作，減少了人為因素的干擾，使得測(cè)試結(jié)構(gòu)具有較好的重復(fù)性。不過(guò)，由于反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)環(huán)境為靜態(tài)的，故不能反應(yīng)出汽車在動(dòng)態(tài)過(guò)程中受到慣性影響而發(fā)生的軸荷前移等現(xiàn)象，這就造成不能完全檢測(cè)出前軸制動(dòng)力的現(xiàn)象，這是反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的最大的缺點(diǎn)。同時(shí)，由于反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)比較的復(fù)雜，受自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響較大。當(dāng)同一輛車在不同的試驗(yàn)臺(tái)上檢測(cè)時(shí)，結(jié)果可能有較大的偏差。因此，就需要對(duì)反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范。同時(shí)必須經(jīng)常的維護(hù)，保證其檢測(cè)的精度。但是由于其檢測(cè)范圍廣，可以同時(shí)檢測(cè)車輛的駐車制動(dòng)性和車輪的阻滯力，且成本較低，壽命也比較的長(zhǎng)。因此，在我國(guó)的車輛檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用的比較廣泛。 就反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展而言，國(guó)內(nèi)外也是有很大的不同的。在日本，他們的制動(dòng)系檢測(cè)法規(guī)性技術(shù)文件就明確規(guī)定了，必須使用小直徑低轉(zhuǎn)速的刻槽滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。但是這種試驗(yàn)臺(tái)存在測(cè)力范圍小，不能檢測(cè)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間等問(wèn)題。而在西歐國(guó)家，多使用的是大直徑大功率的滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，且滾筒表面多采用噴涂技術(shù)進(jìn)行處理，使得滾筒表面附著系數(shù)較大，明顯高于刻槽類滾筒。而在我國(guó)通常采用的是西歐式的滾筒試驗(yàn)臺(tái)，其大體結(jié)構(gòu)基本相同，但仍存在差距。如，我國(guó)道路和環(huán)境清潔度都比較的差，車輛在檢測(cè)過(guò)程中，可能存在漏油或者輪胎夾砂等現(xiàn)象。對(duì)于這種情況，焊有小圓臺(tái)式的滾筒因?yàn)楸砻娓街禂?shù)大，不怕沾水和粘泥，可以輕松的出去上面的污垢。但是這種滾筒只在國(guó)外的一些產(chǎn)品上出現(xiàn)過(guò)，國(guó)內(nèi)尚未掌握該技術(shù)。  1.3本課題的研究?jī)?nèi)容及意義 本課題是對(duì)反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的一種設(shè)計(jì)，在經(jīng)過(guò)前期查找資料，了解反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的相關(guān)背景，基本結(jié)構(gòu)，和原理方案之后，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，首先對(duì)其總體功能進(jìn)行了分析。反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)使用具有一定附著系數(shù)的滾筒作為模擬路面，并使其帶動(dòng)受檢車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬行車過(guò)程。當(dāng)車輪達(dá)到一定速度的時(shí)候，進(jìn)行制動(dòng)。此時(shí)，車輪的速度逐漸的下降，而滾筒的速度在電機(jī)的作用下，并不降低。這樣二者就出現(xiàn)了速度差，車輪的制動(dòng)力就會(huì)作用到滾筒上。這個(gè)制動(dòng)力通過(guò)鏈輪、鏈和減速器傳遞到測(cè)力杠桿上，而位于測(cè)力杠桿一端的應(yīng)變測(cè)力式傳感器，就會(huì)接受到制動(dòng)力傳來(lái)的相關(guān)信息，再將該信息以電信號(hào)的方式傳送到系統(tǒng)中去，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后，即可得到制動(dòng)力的相關(guān)信息。 在了解其大體的功能之后，將其分解為幾個(gè)功能單元：動(dòng)力單元、傳動(dòng)單元、執(zhí)行單元、檢測(cè)單元。動(dòng)力單元以電動(dòng)機(jī)為主要部件，主要功能是為電機(jī)提供一個(gè)大于制動(dòng)力的動(dòng)力，使得整個(gè)裝置能能夠滿足測(cè)最大制動(dòng)力的基本要求。傳動(dòng)單元的設(shè)計(jì)是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的核心設(shè)計(jì)，它主要由同軸減速器和傳動(dòng)鏈組成。同軸減速器的主要作用就是將滾筒傳過(guò)來(lái)的力矩卸載到測(cè)力杠桿上，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。傳動(dòng)鏈的主要特點(diǎn)就是只傳遞力而不傳遞扭距，可以將車輪作用在滾筒滾筒上的復(fù)雜力矩轉(zhuǎn)化為單一的力形式傳遞到減速器上，同樣可以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。 檢測(cè)單元的主要零部件為第三滾筒和測(cè)力杠桿。第三滾筒有檢測(cè)車輪是否到位，車輪轉(zhuǎn)速是否達(dá)到額定檢測(cè)速度，車輪制動(dòng)時(shí)的滑移率值是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值等功能。測(cè)力杠桿的主要作用就是承受傳動(dòng)部分上的制動(dòng)力矩，并獲取該力矩的信息，并傳遞到系統(tǒng)中去。此外，它還有平衡電機(jī)扭矩的作用。 反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)最主要的作用就是檢測(cè)車輛的最大制動(dòng)力，排查車輛在制動(dòng)系統(tǒng)上的安全隱患，并找到解決辦法，這對(duì)保證駕乘人員的安全具有十分重要的意義。  1.4安排 本課題的主要內(nèi)容為設(shè)計(jì)一種反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)的各個(gè)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)所要求的功能和強(qiáng)度。本論文的主要安排如下。 1.） 反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的課題背景。 2.） 國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)力檢測(cè)的現(xiàn)狀。 3.） 反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)。 4.） 反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的校核。 5.） 總結(jié)展望。 5 第二章 總體設(shè)計(jì) 本章主要介紹了反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)，對(duì)其工作時(shí)的受力進(jìn)行了分析，進(jìn)而得知對(duì)其檢測(cè)結(jié)果有影響的參數(shù)，并分析了這些參數(shù)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的影響。最后根據(jù)分析結(jié)果，分別設(shè)計(jì)出各部分的具體結(jié)構(gòu)。 2.1總體原理設(shè)計(jì) 圖2- 1反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理圖 本設(shè)計(jì)中，反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2- 1所示。反力滾筒式制動(dòng)臺(tái)對(duì)汽車進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，車輪位于主動(dòng)、從動(dòng)滾筒之間，壓下第三滾筒。反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)有左右各一對(duì)滾筒、減速器、傳動(dòng)鏈、測(cè)力傳感器和指示控制裝置等組成。電機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)減速器將速度減低，輸出力提高，然后再帶動(dòng)主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，而主動(dòng)滾筒通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)從動(dòng)滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)滾筒達(dá)到檢測(cè)速度時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出檢測(cè)提示時(shí)，駕駛員急踩制動(dòng)踏板制動(dòng)車輛，但電動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，和車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的第三滾筒就會(huì)記錄車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)檢測(cè)到車輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的滑移率值時(shí)，切斷電源。此時(shí)，測(cè)力傳感測(cè)的滾筒對(duì)車輪的切向摩擦力即是該檢測(cè)條件下需檢測(cè)的車輪制動(dòng)力。  2.2對(duì)檢測(cè)原理中力的傳遞路線的分析 輸出軸轉(zhuǎn)矩 傳動(dòng)鏈 滾筒 傳動(dòng)力 電機(jī) 同軸減速器 電樞軸扭矩 測(cè)力杠桿 彎矩 殼體浮動(dòng)連接 圖2- 2非制動(dòng)時(shí)試驗(yàn)臺(tái)力傳遞路線 試驗(yàn)臺(tái)在空載的情況轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)的輸出扭距通過(guò)聯(lián)軸器傳遞到減速器中，在減速器中經(jīng)過(guò)減速，獲得較大的力，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)鏈的傳遞，將力作用于滾筒，帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。由于電機(jī)和減速器為浮動(dòng)連接，電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的力矩由位于減速器上的測(cè)力杠桿來(lái)平衡。其傳遞過(guò)程如圖2- 2所示。 圖2- 3制動(dòng)力的傳遞分析 滾筒 制動(dòng)力 鏈傳動(dòng) 制動(dòng)扭矩 同軸減速器 電機(jī) 殼體浮動(dòng)連接 軸上轉(zhuǎn)矩 測(cè)力杠桿 彎矩減小 當(dāng)車輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)鏈，傳遞到減速器上，以扭矩的方式在減速器中傳遞，最終作用于電機(jī)中。由于電機(jī)殼體與減速器為浮動(dòng)連接，作用于電機(jī)上的力矩將會(huì)被卸載到測(cè)量杠桿上，此時(shí)，位于測(cè)力杠桿上的應(yīng)變傳感器將受到力發(fā)生變化的信號(hào)，將這一信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)，即可測(cè)得制動(dòng)力。過(guò)程如圖2- 2非制動(dòng)時(shí)試驗(yàn)臺(tái)力傳遞路線 2.3對(duì)影響檢測(cè)結(jié)果因素分析 2.3.1受檢車輪受力分析 圖2- 4車輪在滾筒上的受力分析簡(jiǎn)圖 車輛在反力滾筒式試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，滾筒所提供的附著力即車輛的最大制動(dòng)力。這個(gè)附著力在車輛檢測(cè)中，受到車輪的支撐條件影響。這時(shí)由于，反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)是靜態(tài)的，車輪的載荷不會(huì)受到車身慣性的影響；且各軸的受力狀態(tài)也是不同的，受檢車輪和非受檢車輪受力不同，這樣會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。因此，需要對(duì)受檢車輪的受力狀態(tài)進(jìn)行分析，以更好地了解反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的特性。 當(dāng)車輛在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，左右兩個(gè)車輪分別位于兩副相對(duì)獨(dú)立的滾筒組上，車輪與滾筒表面相切，其受力簡(jiǎn)圖如圖2- 4所示： 車輪重力G，滾筒對(duì)車輪的支撐力和，車輪所受到的摩擦力和，水平推力F,R為車輪半徑, 車輪在滾筒上的安置角，兩個(gè)滾筒的距離L。 在水平和豎直方向上，根據(jù)牛頓第三定律得: （公式2-1） （公式2-2） （公式2-3） 假設(shè)制動(dòng)時(shí)能充分利用滾筒和車輪的附著系數(shù)，則切向摩擦力的最大值為 （公式2-4） （為滾筒摩擦系數(shù)） 結(jié)合公式（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）可以得出： （公式2-5） （公式2-6） 又車輪所受到的切向摩擦力不可能大于滾筒的所能提供的摩擦力，即： （公式2-7） 在車輛不移動(dòng)的情況下，滾筒表面說(shuō)提供的附著力即為試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的最大制動(dòng)力，由公式（2-4）（2-5）（2-6）可得: (公式2-8) 由公式（2-8）我們不難看出，滾筒試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的最大制動(dòng)力受到車輪軸重G，受檢車輪所受到的水平推力F，滾筒表面系數(shù)，車輪安置角影響。 2.3.2各個(gè)影響因素對(duì)測(cè)量的影響 根據(jù)公式（2-8）可知，滾筒試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的最大制動(dòng)力受到車輪軸重G，受檢車輪所受到的水平推力F，滾筒表面系數(shù)，車輪安置角影響。 車輪軸重對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的影響主要表現(xiàn)在對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的強(qiáng)度要求，以及對(duì)電機(jī)功率的要求。每種試驗(yàn)臺(tái)都對(duì)軸重有要求，被測(cè)車輛的軸重不可過(guò)大，否者容易對(duì)試驗(yàn)臺(tái)造成損壞，影響試驗(yàn)臺(tái)的壽命。另外，在車輪發(fā)生抱死時(shí)，可以采用增加軸重的方法，來(lái)增加所能測(cè)得的制動(dòng)力的大小。 受檢車輪的水平推力主要受非檢測(cè)車輪的影響。該力的大小與非受檢車輪和地面的磨擦力相關(guān)。通常使用混凝土制作地面，來(lái)支撐非受檢車輪，這樣可以提高支撐地面的附著系數(shù)，增加水平推力。如果，對(duì)水平推力的要求較高，則可按國(guó)標(biāo)建議在非檢測(cè)車輪出加裝三角墊塊，或者提供一個(gè)水平牽引等方法。 滾筒表面系數(shù)是體現(xiàn)滾筒試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)水平的重要指標(biāo)，它對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的所能測(cè)得的制動(dòng)力有著十分重要的影響。由公式（2-8）可知，滾筒表面附著系數(shù)越大，試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的制動(dòng)力越大。在現(xiàn)有技術(shù)中，鋼質(zhì)開(kāi)槽表面附著系數(shù)最大也只有0.6左右，而采用噴涂復(fù)層的滾筒表面則可以達(dá)到0.7以上。在國(guó)外，有的廠家采用更好的噴涂材料，可以使得滾筒的表面系數(shù)達(dá)到0.93。滾筒便面附著系數(shù)的不同可大大影響檢測(cè)結(jié)果。為了避免因試驗(yàn)臺(tái)的滾筒表面附著系數(shù)不同而產(chǎn)生的不同的檢測(cè)結(jié)果，國(guó)家特意推出標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13564-2005，要求滾筒表面附著系數(shù)必須大于等于0.7。 車輪安置角受到試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)限制，其關(guān)系可表示為： （2-9） L為主從動(dòng)滾筒之間的距離，D為車輪直徑，d為滾筒直徑。在車輪直徑一定時(shí)，一般采用大直徑滾筒，這樣可以增加輪胎和滾筒的接觸面積，使得輪胎的變形減小，更接近于實(shí)際情況。但也不可設(shè)計(jì)的過(guò)大，當(dāng)安置角過(guò)大時(shí)，會(huì)使得滾筒作用在車輪的支撐力增加，加劇輪胎的變形，影響測(cè)量結(jié)果。并且，當(dāng)檢測(cè)小車輪時(shí)，安置角過(guò)大可能會(huì)引生車輪不能完整的接觸到兩個(gè)滾筒上的情況，故安置角的值要取得適中。在GB/T 13564-2005中推薦，3T汽車滾筒試驗(yàn)臺(tái)滾筒直徑為245mm，中心距為430mm。 2.4各個(gè)功能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)，可以將反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)分解為幾個(gè)功能單元：動(dòng)力單元，傳動(dòng)單元，終端執(zhí)行單元，檢測(cè)單元，顯示單元，固定單元。各個(gè)單元相互協(xié)助，共實(shí)現(xiàn)檢測(cè)汽車制動(dòng)力的功能。 圖2- 5反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)圖 2.4.1動(dòng)力單元 動(dòng)力單元主要為整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，是試驗(yàn)臺(tái)中一個(gè)十分重要的部分。由于車輛制動(dòng)力都比較的大，制動(dòng)時(shí)會(huì)形成非常大的力矩，因此就需要一個(gè)足夠大的動(dòng)力輸出，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在GB 7258中規(guī)定，試驗(yàn)臺(tái)的最大量程應(yīng)大于等于額定載輪質(zhì)量的60%。在諸多動(dòng)力源中，三相異步電機(jī)具有可選功率大，振動(dòng)小，環(huán)保清潔，污染小，使用維護(hù)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，因此，將其選作本試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置。并且，由于本設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)殼體和減速器箱體連接在一起，形成浮動(dòng)連接，因此需要采用凸緣電機(jī)，方便二者的連接。 2.4.2傳動(dòng)單元 傳動(dòng)單元主要負(fù)責(zé)將電機(jī)提供的動(dòng)力輸出到執(zhí)行裝置。由于，本設(shè)計(jì)要求電機(jī)殼體和減速器殼體連接在一起，使電機(jī)的電樞軸和減速器的輸出軸同軸，然后使用滾筒軸承使得減速器能固定在臺(tái)架上，形成一個(gè)浮動(dòng)連接。因此，在此處減速器只能選用同軸減速器。在同軸減速器中，有行星齒輪減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、諧波齒輪減速機(jī)和普通的二級(jí)同軸減速器。行星齒輪減速機(jī)要特點(diǎn)是體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但大功率高速行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求制造精度高 。為了降低成本，故不采用。諧波齒輪減速機(jī)傳動(dòng)速比大，承載能力高，傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；但是容易產(chǎn)生疲勞損壞，且傳動(dòng)比不得小于35，散熱差?？紤]到試驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)比沒(méi)那么大，故不采用。普通的二級(jí)同軸減速器制造簡(jiǎn)單，容易拆卸更換，且其負(fù)載能夠滿足試驗(yàn)的要求。故采用該種減速器。 在減速器和滾筒間的連接中，有兩種選擇：鏈傳動(dòng)和聯(lián)軸器。聯(lián)軸器種類繁多，一般剛性聯(lián)軸器具有靈敏度高，慣性小，維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)兩軸的對(duì)中性要求較高的特點(diǎn)。但由于試驗(yàn)臺(tái)存在一定的沖擊力，剛性聯(lián)軸器不適用。鏈傳動(dòng)平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過(guò)載能力強(qiáng)。故初選為鏈傳動(dòng)。 2.4.3終端執(zhí)行單元 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，執(zhí)行裝置主要為一對(duì)滾筒。滾筒的主要作用就是帶動(dòng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞車輪的制動(dòng)力。滾筒中心為實(shí)心軸，中部焊有腹板，外部套有鋼管，表面有涂覆或者刻槽。但考慮到采用刻槽的滾筒表面附著吸附不高，不能符合在GB/T 13564-2005的要求，可采用噴涂石英砂的滾筒。 圖2- 6滾筒三維示意圖 2.4.4檢測(cè)單元 該部分主要的功能是對(duì)車輪相關(guān)信息進(jìn)行檢測(cè)。主要裝置有第三滾筒和測(cè)力杠桿。 第三滾筒是在主從動(dòng)滾筒間安放的，由獨(dú)立的支架支撐。它即可旋轉(zhuǎn)，又可在支架的幫助上下擺動(dòng)。在自然狀態(tài)下，由于彈簧的拉力作用而在支架上方。當(dāng)進(jìn)行車輛檢測(cè)時(shí)，受到車輪的壓力而向下移動(dòng)，并與車輪緊密接觸。在第三滾筒的一端切出一定數(shù)量的凹槽，而對(duì)應(yīng)的支架上安置一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，來(lái)記錄車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)車輪制動(dòng)時(shí)，車輪速度會(huì)逐漸下降，而滾筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣車輪和滾筒就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑移。由于第三滾筒的轉(zhuǎn)速和車輪一致，此時(shí)我們就可以得知車輪的轉(zhuǎn)速，算出二者的滑移率。通常認(rèn)為，當(dāng)滑移率達(dá)到20%-30%時(shí)，所測(cè)得的制動(dòng)力為最大制動(dòng)力。所以，在系統(tǒng)中設(shè)定一個(gè)滑移率值，當(dāng)受檢車輪的滑移率達(dá)到時(shí)，系統(tǒng)將切斷電機(jī)電源，保護(hù)電機(jī)和車輪。 同時(shí)，第三滾筒的支架由下部的氣囊進(jìn)行支撐。車輛駛進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，氣囊放氣，第三滾筒支架下降，讓車輛很好的停在試驗(yàn)臺(tái)上。當(dāng)車輛駛出試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，氣囊充氣，抬升車輪，使車輛順利駛出試驗(yàn)臺(tái)。同時(shí)，為了防止，第三滾筒的支架在車輛駛離時(shí)，因?yàn)闅饽业淖饔枚蝗伙w起，故在支架的兩側(cè)特意加焊了一個(gè)通塊，同時(shí)在地板上加裝擋塊，將通塊撞倒擋塊上，使得第三滾筒支架不飛出。圖2- 7第三滾筒及其附屬結(jié)構(gòu)圖 除了第三滾筒外，本試驗(yàn)臺(tái)還有一個(gè)十分重要的檢測(cè)裝置——測(cè)力杠桿。它一端連接在減速器的殼體上，令一端和應(yīng)變傳感器相連。車輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)鏈傳到減速器上，由于減速器殼體為浮動(dòng)連接，這個(gè)力會(huì)以力矩的形式傳到測(cè)力杠桿上。此時(shí)，傳感器記錄下該力，傳送到系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的處理之后，最終在顯示端顯示。 2.4.5顯示單元 該單元主要的作用就是顯示結(jié)果數(shù)據(jù)。現(xiàn)在比較流行的顯示方法有兩種：電子顯示和指針顯示。國(guó)內(nèi)大多使用的為電子式，而歐美國(guó)家則習(xí)慣于使用指針式。就未來(lái)的發(fā)展來(lái)看，大型的點(diǎn)陣顯示或者大表盤顯示為主要方向。在此，選用大型的點(diǎn)陣顯示。 2.4.6固定單元 此處固定單元的主要作用就是固定以上的各個(gè)單元，使它們能夠穩(wěn)定可靠的進(jìn)行工作。該部分主要就是機(jī)架。以前，人們?yōu)榱吮ＷC機(jī)架具有良好的強(qiáng)度和剛度，經(jīng)常采用型鋼來(lái)焊接機(jī)架，這樣做十分的浪費(fèi)材料，也是的機(jī)架十分的笨重?，F(xiàn)在，人們多采用鋼板沖壓件，使得機(jī)架簡(jiǎn)化了不少。故本設(shè)計(jì)中也采用了鋼板沖壓件來(lái)做機(jī)架。   第三章 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)校核 在本設(shè)計(jì)中，比較關(guān)鍵的零部件有：電機(jī)，同軸式減速器，傳動(dòng)鏈，滾筒，在下面的內(nèi)容中，將逐一對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，以驗(yàn)證其是否可靠，能否達(dá)到試驗(yàn)臺(tái)的要求。 3.1傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 該部分主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為電機(jī)的選取，減速器中齒輪的設(shè)計(jì)，和各個(gè)軸設(shè)計(jì)校核。 3.1.1電機(jī)的選取 電機(jī)和減速器的連接部件選為彈性聯(lián)軸器，機(jī)械效率η=0.99，減速器中齒輪選用7級(jí)精度的斜齒圓柱齒輪，機(jī)械效率為η=0.98，減速器和滾筒間為傳動(dòng)鏈，其機(jī)械效率η=0.96，各軸上的滾動(dòng)軸承的機(jī)械效率η=0.98。這整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械效率=0.85。 在選取電機(jī)功率時(shí)可采用公式： P—電動(dòng)機(jī)功率； Fmax—反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所測(cè)定的最大制動(dòng)力； k—電機(jī)短時(shí)過(guò)載系數(shù)，； η—滾筒反力臺(tái)的機(jī)械效率。 已知反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所測(cè)定的最大制動(dòng)力的值因大于或等于60%的軸重，所以Fmax=18000N，取k=2，GB/T 13564-2005推薦v=2.5km/h。則可算得P=3.45kw。查表選擇功率為4kw，又因32為電機(jī)轉(zhuǎn)速在1500r/min左右時(shí)，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率較高，又考慮到電機(jī)的成本問(wèn)題，選用轉(zhuǎn)速為1440r/min，的Y112M-4型電機(jī)。 3.2減速器設(shè)計(jì) 3.2.1齒輪設(shè)計(jì) 由GB/T 13564-2005推薦得滾筒的線速度為2.5km/h，由公式 （公式3-1） 可以計(jì)算出滾筒轉(zhuǎn)速N筒=54.1r/min。 由于減速器為同心軸減速器，故高速級(jí)和低速級(jí)的中心距相同，所以兩組齒輪的傳動(dòng)比也相同。 試驗(yàn)臺(tái)的總傳動(dòng)比 (公式3-2) 為滾筒的轉(zhuǎn)速，為電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 使用公式（3-2）可計(jì)算出=26.6。又考慮到，所以,算得i1==5.15 。 計(jì)算各個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 I. r/min II. r/min III. r/min 各軸的功率 I. II. III. 各軸的扭矩 電機(jī)的輸出扭矩 I. II. III. IV. 由于低速級(jí)齒輪所受的載荷更大，所以計(jì)算低速級(jí)齒輪即可。 小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度取240HB。 齒寬系數(shù)φd 查表，取φd=1.0 接觸疲勞極限查表 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 值 預(yù)估 初步計(jì)算小齒輪直徑 初步齒寬 圓周速度 齒數(shù)和模數(shù) 使用系數(shù)查表可得 動(dòng)載系數(shù)查表可得 數(shù)KHα計(jì)算 齒向載荷分布系數(shù)查表可知 載荷系數(shù) 彈性系數(shù)查表可知 重合度系數(shù)因?yàn)?，取，? 螺旋角系數(shù) 設(shè)試驗(yàn)臺(tái)的使用壽命為5年，每年按300計(jì)算，每天8小時(shí)，工作時(shí)間為20%。則其總工作時(shí)間 。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù)，查表可得 許用接觸應(yīng)力 驗(yàn)算 驗(yàn)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪無(wú)需調(diào)整。 確定主要傳動(dòng)尺寸。 大小齒輪分度圓直徑 。 齒寬 b1=86mm；b2=76mm。 圖3- 1低速軸簡(jiǎn)圖 圖3- 2低速軸簡(jiǎn)圖 3.2.2低速軸的設(shè)計(jì)校核 在上一節(jié)中，我們算得P3=3.61kw，T3=635983.2N·mm，n3=54.29r/min，齒輪的壓力角β=24.12゜。 則垂直于齒面的力 徑向力 軸向力 在軸頸處取65mm，安裝鏈輪。同時(shí)開(kāi)一個(gè)寬為22，深10mm的鍵槽。來(lái)安放鍵，以便于和鏈輪連接。從左往右的第一段的設(shè)計(jì)主要考慮的是，鏈輪的寬度， 減速器的伸出部分的長(zhǎng)度。第二段為過(guò)渡段，為安放軸套而特意設(shè)置的。第三段安放軸承來(lái)固定軸。第四段放置齒輪，其寬度是根據(jù)齒輪的寬度而定，比齒輪寬大了5~10mm，第五段為軸環(huán)，第六段為過(guò)渡段，第七段為段軸頸，放置滾筒軸承。 當(dāng)量彎矩M’= 查表可知為0.59 又因?yàn)檩S的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，=650MPa，故設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度要求。 圖3- 3低速級(jí)軸彎矩圖 3.2.3中間軸的校核 由3.1.2中數(shù)據(jù)可知 表3-1 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 齒輪分度圓直徑 壓力角 齒輪螺旋角 3.76Kw 128.58N·m 279.61r/min 75.32mm 387.57mm 20° 24.12° 作用在兩個(gè)齒輪上的力分別為 作用于兩個(gè)齒輪上的徑向力和軸向力 由于在中間軸上，兩個(gè)斜齒輪為相對(duì)安裝，其軸向力可相互作用，抵消一部分。但由于小齒輪所受的力更大，其所在截面為危險(xiǎn)截面。 選定軸的材料為45號(hào)鋼，查表知=650MPa 圖3- 4中間軸簡(jiǎn)圖 該設(shè)計(jì)符合要求。 3.2.4高速級(jí)軸的校核 在3.1.2中，我們算得P1=3.92kw，T3=25997.2N?mm，n3=1440/min，齒輪的壓力角α=20゜,螺旋角β=24.12゜。 它的結(jié)構(gòu)和低速軸類似，可先估算一下軸的最小直徑,可先按其許用切應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算： d≥C3Pn 當(dāng)軸的材料取40Cr時(shí)，系數(shù)C=102，帶入數(shù)值計(jì)算得到： d≥14.2mm 在該軸上，其最細(xì)處為和聯(lián)軸器相接部分，其大小應(yīng)與聯(lián)軸器相適。查詢國(guó)標(biāo)GB/T5014-2003，選著型號(hào)為選用GY5型凸緣聯(lián)軸器，其孔直徑為30，公稱轉(zhuǎn)矩為400N·m。故軸的最小直徑取30mm。 3.2.5減速器附屬零件校核 首先，考慮到減速器上的齒輪為斜齒輪，故其在軸向上有力的作用，所以采用圓錐滾子軸承。因?yàn)?，低速軸所受到的載荷較大，故先分析其軸承壽命。初步選取33215號(hào)軸承，其基本參數(shù)為： Cor=206KN Cr=310KN 軸承所受徑向力 Fr=1308.8N 查表取 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 查表知，X=0.4，Y=0.37。帶入上式計(jì)算得: P=1280.6 軸承的設(shè)計(jì)壽命L=5×300×8×0.2=2400（h），軸承的實(shí)際壽命 故所選軸承滿足要求。 箱體的校核： 減速器箱體壁厚的當(dāng)量尺寸 L——箱體的長(zhǎng)度；B——箱體的寬度；H——箱體的高度。 設(shè)計(jì)時(shí)取L=0.7m；B=0.42m；H=0.25m。材料為灰鑄鐵。則N=0.69m 查詢手冊(cè)得壁厚s=16mm； 加強(qiáng)筋的厚度d=0.8s=12.8mm 箱座凸緣厚度：b=1.5s=2.4mm 箱蓋凸緣厚度：=1.5s=2.4mm 3.3傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它和齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)有相似之處。相較于齒輪傳動(dòng)，它的制造和安裝精度低，鏈輪齒受力條件好，能施加較大的載荷，且具有一定的減震和緩沖的作用。和帶傳動(dòng)相比，它具有對(duì)軸的影響小，傳動(dòng)穩(wěn)定，效率高等特點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中，正是考慮了鏈傳動(dòng)具有緩震的作用，減少由于制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)減速器和電機(jī)的影響，保證后者能安全工作。 考慮到，車輛的制動(dòng)力比較的大，故在設(shè)計(jì)時(shí)采用三排鏈的形式。由于傳動(dòng)比為1，所以兩個(gè)鏈輪的齒數(shù)相同。 通常情況下，為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，都選擇較多的齒數(shù)，在高速或者受到?jīng)_擊載荷的傳動(dòng)中，鏈輪齒數(shù)至少要大于25。故在此，選擇鏈輪齒數(shù)Z=25。 已知減速器輸出功率P=3.61kw，工況系數(shù)f1=1.4。主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)f2=1。 其修正功率Pc=Pf1f2=5.05kw。 根據(jù)修正功率和小鏈輪轉(zhuǎn)速，查表可得，鏈條節(jié)距p=31.75mm。其最小中心距a0min=0.2z（i+1）p=317.5mm，在設(shè)計(jì)中a=422.50＞a0min。故該設(shè)計(jì)可行。則鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)X= =51。又因?yàn)?，鏈?jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡鏈。故鏈節(jié)數(shù)取為52。 滾筒處鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)同上。 3.4滾筒校核 在確定好滾筒結(jié)構(gòu)后，對(duì)其經(jīng)行受力分析如圖： 取滾筒表面附著系數(shù)為0.85，車輪軸重G=1.5t，車輪半直徑D=60cm，滾筒最細(xì)處直徑d=70mm，安置角由公式（2-9）可得=58.3゜，再由式（2-8）可得：=1263.6N。 （公式3-3） （公式3-4） （公式3-5） T=598.33 N?m 圖3- 5滾筒受力簡(jiǎn)圖 用第三強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件得 （公式3-6） 又 （公式3-7） （公式3-8） 結(jié)合公式（3-2）（3-3）（3-4）可得 查表知：正火調(diào)質(zhì)45鋼在直徑小于100mm時(shí)，硬度HB=169-217。=294。符合要求。 27 第四章 總結(jié)與展望 4.1總結(jié) 本文是對(duì)汽車檢測(cè)中不可缺少的檢測(cè)設(shè)備——反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的一種設(shè)計(jì)。雖然，它不能反映出車輛在制動(dòng)時(shí)的一些動(dòng)態(tài)的變化，且受自身的結(jié)構(gòu)影響較大，滾筒表面附著系數(shù)有較高的要求等缺點(diǎn)。但作為制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備中應(yīng)用的最為廣泛的設(shè)備之一，它具有可重復(fù)性好，可檢測(cè)駐車制動(dòng)力和車輪阻滯力，使用范圍廣等特點(diǎn)。 本文正是基于它的特點(diǎn)，進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，首先對(duì)滾反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的功能原理進(jìn)行了分析，然后對(duì)其進(jìn)行了功能分解，再在每個(gè)功能單元中分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，然后在對(duì)其進(jìn)行分析校核，判斷設(shè)計(jì)是否可靠。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)汽車檢測(cè)行業(yè)有了一定的了解，增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中，我又重新復(fù)習(xí)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法和過(guò)程，加強(qiáng)了對(duì)典型零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算得能力，同時(shí)，也提高了使用Solidworks、AutoCAD等軟件的能力，使我受益匪淺。 4.2展望 反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)雖然有許多的優(yōu)點(diǎn)，但其本身還是有一些缺陷需要改進(jìn)： 1.） 現(xiàn)在的車輛大多都裝有ABS防抱死系統(tǒng)等安全系統(tǒng)，其發(fā)揮作用的速度大多高于5km/s，這樣，試驗(yàn)臺(tái)就不能完全的測(cè)試出車輛的制動(dòng)性能。因此，在將來(lái)應(yīng)該采用新技術(shù)將提高檢測(cè)車速是提高到一個(gè)新的水平。 2.） 由于，滾筒試驗(yàn)臺(tái)采用了兩個(gè)大功率的電機(jī)，十分的消耗電能，這個(gè)與提倡環(huán)保節(jié)能的時(shí)代背景不太相符，因此，在未來(lái)應(yīng)該會(huì)向能加的節(jié)能環(huán)保發(fā)展。 3.） 由于現(xiàn)在生產(chǎn)廠家魚龍混雜，有多種不同型號(hào)的試驗(yàn)臺(tái)。由于各個(gè)工廠的設(shè)計(jì)參數(shù)不同，造成同一輛車在不同的檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)上，檢測(cè)結(jié)果不同的情況。因此，應(yīng)加強(qiáng)管，規(guī)范試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，使得各個(gè)試驗(yàn)臺(tái)能同一標(biāo)準(zhǔn)，利于行業(yè)發(fā)展。 73 致謝 在此，十分感謝劉剛老師對(duì)我的指導(dǎo)。他不僅帶我們出去實(shí)習(xí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，還主動(dòng)幫我們解決在設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，給我們提出了許多寶貴的建議和意見(jiàn)，使我少走了很多的彎路。我深深的為他那種認(rèn)真務(wù)實(shí)，一絲不茍的辦事作風(fēng)所折服，他是我學(xué)習(xí)的榜樣。 同時(shí)，還要感謝機(jī)械學(xué)院的所有的老師們。是他們的關(guān)心和照顧，使我能夠順利地完成大學(xué)的學(xué)業(yè)，是他們的無(wú)私奉獻(xiàn)造就了我們的今天，造就了中國(guó)機(jī)械行業(yè)的未來(lái)。 同時(shí)還要感謝所有幫助過(guò)我的同學(xué)，有了你們的幫助才使得我的大學(xué)生活多姿多彩。謝謝所有幫助過(guò)我的人。  參考文獻(xiàn) [1] 搜狐汽車. 2012年汽車銷量1930.64萬(wàn)輛 同比增4.33%[EB/OL]. http://auto.sohu.com/20130121/n364127387.shtml. 2013.01.21 [2] 公安部交通管理局.2011年上半年全國(guó)道路交通事故情況[EB/OL]. http://www.mps.gov.cn/n16/n85753/n85870/2857811.html [3] 廣東省公安廳交通管理局政務(wù)服務(wù)網(wǎng)．道路交通事故原因分析［EB/OL］. 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[22] 潘康.機(jī)動(dòng)車反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的檢定、使用中的問(wèn)題及相應(yīng)解決方案[J].現(xiàn)代計(jì)量通信.2007.6:19-23.  附錄：中文翻譯一 車輛速度檢測(cè)系統(tǒng) Chomtip Pornpanomchai Kaweepap Kongkittisan 摘要 本研究通過(guò)使用圖像處理技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)用于檢測(cè)汽車速度的系統(tǒng)。主要的工作就是對(duì)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)，其中需要一個(gè)視頻場(chǎng)景，該場(chǎng)景包括：行駛的汽車，開(kāi)始參考點(diǎn)和結(jié)束參考點(diǎn)。該系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)車輛及參考點(diǎn)在場(chǎng)景中的位置和計(jì)算從檢測(cè)點(diǎn)開(kāi)始每一副靜態(tài)圖像幀的速度。檢測(cè)車輛速度的視頻框架系統(tǒng)包括六大部分：1）圖像采集，從視屏場(chǎng)景中收集一系列單獨(dú)的圖片并儲(chǔ)存在臨時(shí)存儲(chǔ)器中。2）圖像增強(qiáng)，改善的一些單獨(dú)圖片的特征，以提供更高的精度和更好的效果。3）圖像分割,使用圖像微分來(lái)檢測(cè)車輛位置。4）圖像分析，使用門限技術(shù)來(lái)分析起始參考點(diǎn)和種子參考點(diǎn)的位置。5）速度檢測(cè)，借助于車輛的位置和參考點(diǎn)的位置來(lái)分析車輛在每一副圖像幀中的速度。6）報(bào)告，將傳達(dá)來(lái)的信息作為可讀信息發(fā)送到終端用戶。 該實(shí)驗(yàn)以評(píng)估了三個(gè)特征：1）可用性,證明該系統(tǒng)可以在特定特定條件下檢測(cè)車輛的速度；2）性能；3）有效性。結(jié)果表明,系統(tǒng)在在分辨率為320 x240可達(dá)到最高的效率。它需要大約需要70秒來(lái)檢測(cè)在視頻場(chǎng)景中一個(gè)移動(dòng)的車輛的速度。 關(guān)鍵字：汽車速度檢測(cè)，視頻幀差異 I. 簡(jiǎn)介 用攝像機(jī)檢測(cè)車速的方法大大的改善了現(xiàn)行以雷達(dá)為主要設(shè)備的檢測(cè)方法。使用雷達(dá)設(shè)備檢測(cè)速度的方法已被應(yīng)用的各個(gè)不同的行業(yè)中去，但不知何故,設(shè)備本身有一些缺點(diǎn)，如無(wú)論怎樣改進(jìn)技術(shù)，只要設(shè)備仍然基于雷達(dá)檢測(cè)就不能固定下來(lái)。 雷達(dá)操作的方式被稱為多普勒頻移現(xiàn)象。我們每天都可能體驗(yàn)得到。當(dāng)車輛發(fā)出或者反射聲音時(shí)，多普勒現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。多普勒頻移會(huì)產(chǎn)生大量的音爆，當(dāng)這些聲音返回聲波發(fā)生器時(shí)，聲音的頻率會(huì)改變。科學(xué)家們使用這種變化來(lái)計(jì)算車輛的速度。然而,這種技術(shù)仍然有一些缺點(diǎn)，如設(shè)備的成本, 這是最重要的原因來(lái)尋找其他的補(bǔ)償設(shè)備，來(lái)減少企業(yè)的投資成本。圖像處理技術(shù)可以滿足這個(gè)要求。 圖像處理技術(shù)基于軟件基礎(chǔ)，而不需要特殊的硬件設(shè)備。通過(guò)一個(gè)典型的視頻記錄裝置和一個(gè)普通的電腦,我們就可以組建一個(gè)速度檢測(cè)裝置。通過(guò)使用基本科學(xué)速度理論, 我們可以從車輛經(jīng)過(guò)的距離和時(shí)間，計(jì)算出車輛在視頻場(chǎng)景中的速度。 該項(xiàng)目中運(yùn)用了一些圖形處理的關(guān)鍵技術(shù)。圖像微分已被運(yùn)用到車輛速度檢測(cè)中，門限技術(shù)運(yùn)用過(guò)程分割和區(qū)域填充來(lái)找出車輛的邊界。然而,該項(xiàng)目仍在處在原型階段，這就需要越來(lái)越多的研究和發(fā)展來(lái)克服系統(tǒng)限制和和提高軟件性，使其能夠成為實(shí)際的應(yīng)用程序。 II. 文獻(xiàn)綜述 許多研究人員運(yùn)用很多技術(shù)來(lái)檢測(cè)和測(cè)量車輛速度。所有的技術(shù)都基于硬件設(shè)備和電腦軟件，如下例： 2.1 電子硬件和計(jì)算機(jī)軟件 在韓國(guó)， Yong-Kul Ki等人使用使用雙環(huán)探測(cè)器和和Visual c++軟件測(cè)量車輛速度。Joel L, J. Pelegri, and Ryusuke Koide 等人提出使用磁傳感器結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件來(lái)檢測(cè)車輛速度。Harry H. Cheng 等人用光學(xué)非干涉技術(shù)來(lái)檢測(cè)汽車速度。Z. Osman, 等人使用微波信號(hào)來(lái)檢測(cè)汽車速度。Jianxin Fang 等人使用連續(xù)波雷達(dá)探測(cè)、分類和度量車輛的速度。 2.2 圖像處理和計(jì)算機(jī)軟件 Huei-Yung Lin and Kun-Jhih li使用模糊圖像測(cè)量車輛速度。Shisong Zhu等提出了從交通視頻信號(hào)測(cè)量汽車速度。Bram Alefs and David Schreiber 運(yùn)用AdaBoost算法和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤法來(lái)檢測(cè)汽車的速度，S. Pumrin and D.J. Dailey 提出了一種自動(dòng)化檢測(cè)速度的方法。 我們的系統(tǒng)將會(huì)使用錄像機(jī)記錄在一個(gè)視頻場(chǎng)景中的交通流量，之后,我們將使用距離計(jì)算車輛速度。 III. 方法 這一部分將介紹我們從視頻場(chǎng)景系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)車輛速度的方法。我們要了解的是系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，各個(gè)組成部分的結(jié)構(gòu)，以及我們正在使用的技術(shù)。 3.1 車輛速度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 車輛速度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件要求如圖2- 8（a）所示，該系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)的IBM / PC連接到非標(biāo)定攝像機(jī)。系統(tǒng)的輸入必須是場(chǎng)景中行駛的車輛。我們必須知道場(chǎng)景中的距離測(cè)量結(jié)構(gòu)，它包括起點(diǎn)和終點(diǎn)以及行駛的車輛，如圖2- 8（b）所示。該系統(tǒng)的基本思想是從車輛行駛的距離和車輛經(jīng)過(guò)起止點(diǎn)時(shí)的時(shí)間，來(lái)計(jì)算車輛速度的。 圖2- 8 （a）輸入部分硬件組成 （b）視頻場(chǎng)景結(jié)構(gòu) 3.2 車輛速度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖表 為了提供車輛速度檢測(cè)系統(tǒng)的每一個(gè)操作細(xì)節(jié)，我們將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)列為所示，我們將詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)工作模塊的構(gòu)造。 如圖2- 9所示的基本結(jié)構(gòu)，我們的系統(tǒng)可為6主要部分：（1）圖像采集（2）圖像增強(qiáng)（3）圖像分割（4）圖像分析（5）計(jì)算速度（6）報(bào)告。每個(gè)組件有以下細(xì)節(jié)。 圖像采集 圖像增強(qiáng) 圖像分割 圖像分析 速度分析 報(bào)告 從視頻場(chǎng)景中檢測(cè)車輛速度 顯示分割結(jié)果 繪制圖表 媒體檢索 圖像緩存 精度調(diào)整 灰階調(diào)整 幀間差分法 車輛速度搜索 查明車輛邊界 圖像閾值 車輛識(shí)別 車輛跟蹤 圖2- 9車輛速度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3.2.1. 圖像采集 我們將Microsoft DirectShow作為接收工具，進(jìn)而將數(shù)據(jù)輸送到系統(tǒng)中。Microsoft Direct Show 提供了一種叫過(guò)濾圖表管理器的技術(shù)，它可以將非格式化的視頻作為輸入。使用過(guò)濾圖管理器技術(shù)，我們就不需要擔(dān)心視頻的格式。過(guò)濾圖標(biāo)管理器工作于設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，這樣就可以使多媒體數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)媒體系統(tǒng)。過(guò)濾圖標(biāo)管理器還提供了一個(gè)專門用于汽車平臺(tái)的多媒體過(guò)濾器。過(guò)濾圖管理器由三種過(guò)濾器組成，分別是源濾波器,譯碼器過(guò)濾和渲染過(guò)濾器。這3種過(guò)濾器作為低級(jí)媒體驅(qū)動(dòng)來(lái)接受，處理和提供相同的數(shù)據(jù)格式到輸出級(jí)。我們的圖像采集部分負(fù)責(zé)過(guò)濾圖，從視頻中抓取單幀圖像，并且將它們存儲(chǔ)到記憶卡里。 3.2.2. 圖像增強(qiáng) 為了提高在下一階段中我們的圖像質(zhì)量，我們嘗試了一些算法，比如降噪，圖像平滑等等。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是很好, 因?yàn)樗械倪@些方法都是要花費(fèi)大量時(shí)間的。所以，我