雙前軸轉向汽車輪間和軸間側滑量檢驗臺設計【畢業(yè)論文】【汽車專業(yè)】

目錄 1 緒 論 . 1 1.1 汽車性能檢測的意義及發(fā)展狀況 . 3 1.2 車輪側滑檢測的重要意義 . 4 1.3 車輪側滑性能檢測的規(guī)定 . 5 1.4 本設計的重要意義 . 5 1.5 本設計的內容 . 6 2 車輪側滑檢測原理與方法 . 7 2.1 輪間側滑檢測方法 . 7 2.2 軸間側滑檢測方法 . 8 2.2.1 雙板分動式側滑檢驗臺檢測軸間側滑量 . 8 2.2.2 輪間 -軸間側滑檢測系統檢測軸間側滑 . 9 3 輪間 -軸間側滑檢測系統機械部份設計 . 12 3.1 放松板和滑板 . 13 3.2 等搖臂杠桿機構 . 14 3.3 等搖臂軸平移機構 . 15 3.4 回位裝置 . 15 3.5 導向裝置 . 16 3.6 鎖定裝置 . 17 3.7 滑動 機構 . 18 3.8 測量裝置 . 18 3.9 輪間 -軸間側滑檢測臺機械總成和特點 . 19 4 部分零件的選擇與校核 . 20 4.1 連桿軸的計算與校核 . 20 4.2 軸承的選擇與計算 . 21 4.2.1 軸承的選擇 . 21 4.2.2 軸承的壽命計算 . 21 4.3 槽鋼的計算與校核 . 23 4.4 位移傳感器的選型 . 23 5 應用可行性效果分析 . 24 6 總 結 . 25 參考文獻 . 26 致 謝 . 27 1 摘 要 隨著我國交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，建設項目的增多，雙前軸轉向汽車的使用越來越普遍。 而車輪側滑引起輪胎異常磨損是雙前轉向汽車普遍存在的問題，因此通過檢測車輪側滑量的大小可以間接評價輪胎磨損。雙前軸轉向汽車車輪側滑檢測包括輪間和軸間側滑檢測。 為了達到準確、快速、自動化檢測的目的，本文探討了一種新的檢測方法。這種檢測方法可直接檢測出輪間和軸間側滑量，其機械系統建立在原有雙板聯動式側滑臺的基礎上，通過增加等搖 臂軸 平移機構，加裝兩支位移傳感器。通過 對輪間 -軸間側滑檢測系統進行了詳細的研究和設計，目的是實現對輪間側滑量和軸間側滑量的一體化檢測。 本設計主要是輪間軸間側滑臺機械組成部分，包括框架、滑板裝置、等搖臂杠桿機構、等搖臂軸平移機構、鎖定裝置等。 關鍵詞 ：雙前軸轉向 ； 車輪定位 ； 車輪側滑 ； 輪間側滑 ； 軸間側滑 2 ABSTRACT With rapidly developing of traffic and transport as well as rising of constructing item in our country, the number of double-front-axle steering automobile is also increasing.But the unusual tyre abrasion by wheel sideslip is the most prominent prolem about double-front-axle steering automobile,so by detection of wheel sideslip can estimate the tyre abrasion. Detection of double-front-axle steering automobiles wheel sideslip includes detection of sideslip between wheels and detection of sideslip between axles. The paper discusses a new detection method which achieves aim of accurate and fast detection. The detection method which bases on double-board- linkage sideslip tester by adding a equal-rocker-axle shift machine and two lining sensors can detect sideslip between wheels and sideslip between axles directly. By researching and designing detection system of wheel sideslip in detail, aim of which is to realize integrative detection for sideslip between wheels and sideslip between axles. Designation of mechanism involves frame, release device,slip-board device, equal-rocker-leverage machine, equal-rocker-axle shift machine, comeback device, oriented device, locked device and so on. Keywords: double-front-axle steering ； wheel location ； wheel sideslip ； sideslip between wheels ； sideslip between axles 3 1 緒 論 汽車是現代科學技術的產物，它的出現大大地方便了人們的日常生活。隨著科學技術的不斷發(fā)展，汽車的結構不斷完善，性能也不斷提高。特別是隨著電子技術在汽車上的廣泛應用，汽車的動力性、經濟性、安全性和舒適性大大改善，其使用性能日益滿足了人們的需要。汽車在滿足人們需要的同時，卻因其結構和裝備可復雜化，給維修和檢測行業(yè)提出了更高的要求。為了能夠快速、準確、方便地診斷汽車運行故障和檢測汽車的使用性能，必須大力發(fā)展汽車的檢測技術和檢測設備 1。 1.1 汽車性能檢測的意義及發(fā)展狀況 汽車在行駛過程中，其技術狀 況和使用性能將隨著里程數的增加而逐漸變壞，出現動力性下降、經濟性變差、安全可靠性降低，嚴重影響汽車經濟效益和運輸效率的發(fā)揮，甚至威脅到生命安全。這就要求預先對故障加 以查明和消除。在汽車使用過程中，對其運行狀態(tài)做出判斷，并采取相應 的對策，可以大大提高汽車的使用可靠性，充分發(fā)揮汽車的效能，減少維修費用，獲得更大的經濟效益。所以，發(fā)展汽車檢測與診斷技術具有重要的意義 1。 近些年發(fā)展起來的汽車檢測技術就是以研究汽車技術狀況變化規(guī)律為基礎，合理制定檢測規(guī)范、檢測參數和檢測標準，充分利用現代化檢測手段，在汽車不解體 的條件下迅速準確地反映汽車各機構、系統、零部件的技術狀況和使用性能，查找故障或隱患所在，采取相應的預防保修措施，以確保車輛在良好的技術狀況下運行，從而延長汽車的使用壽命，提高運輸能力，降低生產成本，節(jié)約能源，減少對環(huán)境的污染，保證車輛安全行 駛 2。 可見，用現代化的手段對車輛性能進行定期和不定期的檢測，這對提高汽車維修質量、保證車輛技術狀況和安全性能，提高運輸效率、降低運行消耗、減少環(huán)境污染等方面有著顯著的經濟效益和社會效益，對促進道路運輸業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。 汽車檢測技術是學習工業(yè)發(fā)達國家開始 發(fā)展起來的。早在 40 50 年代就已有了以故障診斷性能調試為主要目的的單項檢測技術。 60 年代后檢測技術獲得較大發(fā)展，逐漸將單項檢測技術聯線建站，成為既能進行維修檢驗，又能進行安全與環(huán)保監(jiān)測的檢測技術。隨著電子計算機技術的發(fā)展， 70 年代初期出現了檢測控制、數據處理和報告檢測結果高度自動化的綜合性能檢測技術，其檢測效率極高。目前，工業(yè)發(fā)達國家的現代化汽車檢測技術已達到廣泛應用的階段，在交通安全、環(huán)境保護、節(jié)約能源、降低運輸成本和提高運力等方面，帶來了明顯的社會效益和經濟效益。 我國的汽車檢測技術起步較晚，發(fā) 展緩慢。 60 年代開始研究汽車的診斷、檢測 4 技術， 70 年代末列為國家項目開展了較為全面的研究，重點是檢測設備，并著手籌建檢測站。 80 年代得到迅速發(fā)展，以引進國外的汽車檢測技術和設備為主導，同時自己也生產了許多檢測設備。據不完全統計，到 1998 年上半年，全國已建立了 800 多個汽車檢測站， 1000 余條檢測線，檢測站在大中城市已普遍使用。在這一領域我國與國外的差距正在縮小。目前我國生產的汽車檢測與維修設備技術水平與國外發(fā)達國家相比，主要差距是： 1. 產品可靠性差 國外同類產品的使用壽命較長，一般 3 5 年不更換易損件。而國內產品性能不夠穩(wěn)定，故障率多，外觀質量差。 2. 自動化水平低 。 3. 國內大多數維修設備為機械式或半機械式，而國外大都采用微機控制、數字顯示或彩色屏幕顯示，精度高，檢測效果好。 4. 品種不全，更新幔，技術含量低，附加價值率低 。 5. 有些檢測設備還屬空白。如全電腦四輪定位儀，自動電腦解碼器，電腦控制車身大梁矯正度量系統等檢測設備，國外已形成了系列化，標準化產品，而國內則剛剛著手研究開發(fā) 2。 1.2 車輪側滑檢測的重要意義 傳統意義上的車輪側滑是指由于車輪前束角與外傾角配合不當， 在汽車行駛過程中，車輪與地面之間產生一種相互作用力，這種作用力垂直于汽車行駛方向，使輪胎處于邊滾邊滑的狀態(tài) 4。本文所涉及的車輪側滑的概念還包括另一種原因引起的車輪側滑，即由于雙前軸轉向系統的前、后轉向軸引導汽車轉向方向不一致而引起的車輪側滑。為了本文的敘述方便，把由于車輪前束角與外傾角配合不當而引起的車輪側滑稱為“輪間側滑”，相應的側滑大小稱為“輪間側滑量”；把由于雙前軸轉向系統前、后轉向軸引導汽車轉向方向不一致而引起的車輪側滑稱為“軸間側滑”，相應的側滑大小稱為“軸間側滑量”。車輪側滑使汽車的操縱穩(wěn)定 性變差，增加油耗和加速輪胎的磨損。 汽車車輪側滑對汽車使用性能的影響主要有以下幾個方面： 1. 汽車車輪側滑量過大會使汽車的行駛阻力增加 ,對汽車的動力性、燃料經濟性及制動性能均有不利影響。由某一車型的試驗可知 ,前輪側滑量為 5.2m/km 與前輪側滑量為 0.2m/km 相比 ,其滾動阻力增加了約 30%,加速性能降低了約 7.5%,等速行駛燃料消耗量增加了 5%左右。 2. 汽車車輪側滑量增大 ,對汽車的直線行駛性干擾很大。 3. 汽車車輪側滑量增大使輪胎磨損加劇 ,同時還會引起偏磨損 ,導致輪胎使用壽命 5 下降 4。 1.3 車輪側滑性能檢測的規(guī)定 對由于車輪前束角與外傾角配合不當而引起的車輪側量滑即輪間側滑量，機動車運行安全技術條件中有詳細的規(guī)定。 國家標準 GB7258-1997機動車運行安全技術條件中明確規(guī)定：機動車 (摩托車、輕便摩托車和三輪農用車除外 )轉向輪的橫向側滑量，用側滑儀 (包括雙板和單板側滑儀 )檢測時側滑量值應不大于 5m/km。 其檢驗方法是： 1. 將車輛對正側滑試驗臺 (對于單板式側滑儀，將車輛的一側對正側滑板 )，并使轉向盤處于正中位置； 2. 使車輛沿臺板上的指示線以 3km/h 5km/h 車速平穩(wěn)前進，在行駛過程中，不得轉動轉向盤； 3. 轉向輪通過臺板時，測取橫向側滑量。 最新的國家標準 GB7258-2004機動車運行安全技術條件中明確規(guī)定：汽車（三輪汽車除外）的車輪定位應符合該車有關技術條件，車輪定位值應在產品使用說明書中標明。對前軸采用非獨立懸架的汽車，其轉向輪的橫向側滑量，用側滑臺檢驗時側滑量值應在 5 m/km 之間。 檢驗方法是： 1. 轉向輪橫向側滑量的檢驗應在側滑檢驗臺上進行。 2. 將汽車對正側滑檢驗臺，并使方向盤處于正中位置。 3. 使汽車沿臺板上 的指示線以 3 km/h 5 km/h 車速平穩(wěn)前行，在行進過程中，不允許轉動方向盤。 4. 轉向輪通過臺板時，測取橫向側滑量 5。 因為雙前軸轉向汽車在我國工程建設中大量應用的時間并不是很長，所以國家標準對軸間側滑量限值還沒有做出相關規(guī)定。 1.4 本設計的重要意義 隨著我國交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，建設項目的增多，長距離大噸位車輛的保有量也大幅度增加。對于超重型汽車，設計時必須考慮其軸荷限制，使其在結構上可行，又符合道路交通法規(guī)的要求，簡便易行的方法即增加軸數，把前軸由單軸改為雙前軸。因此，雙前軸轉向汽 車的產量與銷售量開始大幅度增加。由于這種汽車轉向軸數增加，給轉向機構的安裝、調整以及維修工作帶來巨大的困難，同時使用中出現的問題也相應的增多。汽車在長時間的使用之后，由于轉向系統中各配合件之間的磨損、彎曲變 6 形和螺絲的松動，使得前、后轉向軸引導汽車轉向方向不一致，車輪在地面上滾動時就會受到地面所給的垂直于汽車行駛方向的橫向力作用，輪胎的異常磨損加劇，新車出廠時也可能由于安裝不當而引起上述問題。然而，目前為止，還沒有相應的能檢測其安裝、調整以及維修工作是否正確的設備，嚴重地影響了汽車制造和維修工作，這一問題已成 為了亟待解決的重要問題。 對于雙前軸轉向機構的設計和研究，國內外在理論分析和實踐上做了很多工作。然而，對雙前軸轉向汽車軸間側滑檢測理論的研究很少，就更不用說實際的檢測手段了。目前國內外對于雙前軸轉向汽車軸間側滑的檢測還停留在簡單的人工測量的方法，即檢測人員用肉眼觀察轉向系統中各零件是否磨損嚴重和螺絲是否松動，用米尺來測量各零件間的配合尺寸，再通過路試的方法來判斷是否合格。這種方法效率低，投入的人員多，檢測結果誤差大。 因此，為實現快速、準確的檢測出汽車的功能故障，確保行車安全，研制開發(fā)價格低廉、能同時檢測 雙前軸轉向汽車輪間、軸間側滑量的檢測系統，已是一項迫在眉睫的任務。 本設計開發(fā)的輪間 -軸間側滑檢測系統能夠快速、有效而準確地檢測輪間側滑量和雙前軸轉向汽車的軸間側滑量，取代了傳統笨拙的檢測軸間側滑的方法。實現了軸間側滑的智能化檢測和檢驗臺的多功能化，降低檢測設備的成本，提高了檢測的效率。使用檢驗臺檢調車輛，可保證車輛具有最佳的操縱穩(wěn)定性，保證行車安全，減少由于車輪定位狀態(tài)不佳所發(fā)生的交通事故。并能極大地減少輪胎異常磨損減少車輛用戶的經濟損失，其間接經濟效益十分可觀，對社會的經濟發(fā)展非常有利。 1.5 本 設計的內容 本設計內容 : 首先研究 汽車車輪 軸間側滑量檢測的方法，開發(fā) 雙前軸轉向汽車 輪間 -軸間側滑量一體化 檢測系統 ； 然后對 雙前軸轉向汽車 輪間 -軸間側滑量臺各機械組成部分設計。 7 2 車輪側滑檢測原理與方法 2.1 輪間側滑檢測方法 檢測輪間側滑量使用側滑檢驗臺，目前國內在用的大多數側滑檢驗臺均是滑板式，并且都只能檢測輪間側滑量。檢測時使汽車前輪在滑板上通過，在通過檢測滑板左右方向位移量的方法來檢驗側滑量?；迨絺然瑱z驗臺按其結構形式可分為單滑板式和雙板聯動、雙板分動三種。還有一種 國外進口的檢測前輪外傾角和前束配合情況的試驗臺是滾筒式的。檢測時，前輪放在滾筒上，由模擬路面的滾筒來驅動。同時有三個小滾子緊貼輪胎，小滾子可以在互相垂直的兩個方向上自由擺動，由小滾子的支座來測量側向力。這種試驗臺可以邊檢測邊調整，但結構復雜、造價高。國內也研制成一種 QCT-1 型從動滾筒檢測式前輪側滑調整臺，檢測時，也是將兩前輪放在四個滾筒上，由電機帶動的后滾筒驅動車輪轉動，模擬汽車行駛狀態(tài)。兩前滾筒是從動的，而且在橫向可以自由滑動，因為支撐兩前滾筒的軸承座固定在兩塊可以左右自由滑動的滑板上，由此可以檢測出 前輪側滑量。這里只重點介紹一下雙板聯動式側滑試驗臺。 雙板聯動式側滑試驗臺的結構如圖 2-1 所示，由機械部分、側滑量檢測裝置、側滑量定量指示裝置等幾部分組成。 圖 2-1 雙板聯動式側滑臺 1.側滑臺儀表 2.傳感器 3.回位機構 4.限位裝置 5.右滑板 6.所定裝置 7.等搖臂杠桿機構 8.滾輪 9.導軌 10.左滑板 11.導向裝置 12.框架 機械部分包括：左右滑板、雙搖臂杠桿機構、回位裝置、導向和限位裝置等。雙滑板聯動式側滑試驗臺左右兩塊滑板的移動量是相等的，同時向 外或同時向內。在其中一塊滑板上裝有位移傳感器，將位移量變成電信號送給側滑量顯示裝置。 8 側滑檢測裝置由左右兩塊滑板、杠桿聯動機構和位移傳感器等組成。該裝置把車輪的側滑量檢測出來，并傳遞給側滑量指示裝置。 側滑板表面做成凸凹不平的花紋形狀，以增大附著力，減少車輪與滑板之間可能產生的滑移?；逑旅嬗袧L輪，滾輪在滑道中可以左右自由滑動。滾輪和滑道應定期進行潤滑和保養(yǎng)，以減少滑板運動的阻力，提高檢測精度。當車輪駛離滑板后，滑板在回位彈簧的作用下恢復到原來的位置。 以前生產的側滑試驗臺的指示裝置有指針式的。目前，國產的 側滑試驗臺全部用數碼管顯示或液晶顯示，并有峰值保留功能。數字式側滑儀用數字顯示側滑量值，用“ +”、“ -”號表示側滑方向 7。 2.2 軸間側滑檢測方法 現有的側滑檢驗臺中，雙板分動式側滑檢驗臺大概能夠滿足軸間側滑檢測的需要。下面分別論述雙板分動式側滑檢驗臺和本 設計 所研究的輪間 -軸間側滑檢測系統檢測車輪的軸間側滑量。 2.2.1 雙板分動式側滑檢驗臺檢測軸間側滑量 雙板分動式側滑檢驗臺的工作原理很簡單，它有兩個獨立的可以橫向滑動的浮動滑板。檢測汽車的輪間側滑量時，汽車慢速通過側滑臺，兩個轉向輪 就會帶動滑板移動，滑板的位移量就是輪間側滑量 8。現在要使用雙板分動式側滑檢驗臺測量雙前軸轉向汽車的輪間和軸間側滑量。因為汽車在通過側滑臺臺板的時候，輪間側滑和軸間側滑最終都反應在車輪的側滑上，所以側滑檢驗 臺兩個臺板的位移量是輪間側滑和軸 圖 2-2 雙板分動式側滑臺檢測軸間側滑量示意圖 9 間側滑共同作用的結果。那么，關鍵問題就是把兩個側滑量分離出來。 假設滑板向外滑動的位移記為“ +”， 向內滑動的位移記為“ ”。輪間側滑引起的左右臺板位移分別記為 A1， A2 ，根據外傾角和 前束角引起車輪側滑的特點可知：A1 A2 0；軸間側滑引起的左右臺板位移分別記為 B1,B2 ，通過前面對軸間側滑檢測原理的分析可知： B1 B2 0 。左右滑板的最終的位移分別記為 S1 和 S2 ，如圖 2-2 所示。 則有如下方程組成立： S1= A1 + B1 (2-1) S2= A2 + B2 (2-2) S1 和 S2 可以通過位移傳感器直接測得，作為已知量。方程組只有兩個方程，卻有四個未知量，所以還要找出兩個方程。 B1 和 B2 事實上是同一個量，只是同一個轉向軸的軸間側滑量分別通過左右車輪反應為兩個滑板的位移量，因此 B1 = B2 。再看看 A1 和 A2 是一個什么樣的關系，在用雙板聯動式側滑檢驗臺檢測輪間側滑量時，等搖臂杠桿機構保證了關系式 A1= A2 ，而雙板分動式側滑檢驗臺無法滿足這個要求，這也是設計的輪間 -軸間側滑檢測系統采用等搖臂杠桿機構的原因。為了能夠使用雙板分動式側滑檢驗臺檢測軸間側滑 量，只能做這樣的假設，即： A1 = A2 。至此，方程組有四個方程，能夠求得四個未知量。 將 A1 = A2 ， B1 = B2 帶 入 S1 A1 + B1 可得： S1 A2 B2 把 S2 A2 B2 和 S1 A2 B2 兩邊相加： S2 S1 2 A2 A2 (S1 + S2)/2 把 S2 A2 B2 和 S1 A2 B2 兩邊 相減： S2 S1 2 B2 B2 (S2 S1)/2 通過以上推導最終求得輪間側滑量和軸間側滑量的大小。 但雙板分動式側滑檢驗臺檢測車輛側滑時有很大的缺點：車輛剛駛上板面時由于受側向力大的一側板的移動量大于受側向力小的一側板，車頭將隨受側向力大的一側板的受力方向擺動，行車狀態(tài)不穩(wěn)定，更重要的是測量結果重復性差、失真較大。 2.2.2 輪間 -軸間側滑檢測系統檢測軸間側滑 因為雙板分動式側滑檢驗臺在檢測車輪的輪間側滑量和軸間側滑量時，要做出一定的假設，因此測量出來的數據離散性很大，重復性不好。因此，就有必要開發(fā)本論文所討論的輪間 -軸間側滑檢測系統，以保證行車狀態(tài)穩(wěn)定，檢測數據準確、重復性 10 好。 本檢驗臺在原有雙板聯動式側滑檢驗臺的基礎上，增加等搖臂軸平移機構 和測量系統，在測量輪間側滑量的同時，測量軸間側滑量。 等搖臂杠桿機構能夠保證左右滑板同時向內或向外移動相同的位移，即保證了關系式 A1 = A2 ,所以是必不可少的機構。為 了能夠檢測軸間側滑量，還必須要滿足左右臺板同時向一側移動的要求，為此增加了一個等搖臂軸平移機構。實質上就是把原本固定的等搖臂杠桿機構的中心軸安裝在可以橫向自由移 動的浮動板上。當同時存在輪間側滑和軸間側滑的汽車駛上臺板時，兩個臺板會因為輪間側滑的存在而通過等搖臂杠桿機構同時向內側或外側移動，又會因為軸間側滑的存在而通過等搖臂軸平移機構而向同一側移動。所以每一個臺板的運動都是兩種運動的合成，即輪間側滑和軸間側滑引起的運動的合成運動。 如果按照使用雙板分動式側滑檢驗臺檢測車輪側滑的方式布置傳感器，就可以通過公式推 導求出輪間側滑量和軸間側滑量，而且無需再做任何假設，所以一定會比使用雙板分動式側滑檢驗臺檢測出來的數據準確。 圖 2-3 傳感器布置方式 但是，在設計過程中，本檢測系統選擇了更加可靠的安裝方式，不但保證了能夠同時檢測輪間側滑量和軸間側滑量，而且不需要公式的推導，便可以通過位移傳感器直接測量出輪間側滑量和軸間側滑量的大小。如圖 2-3 所示：把測量輪間側 滑量的位移傳感器安裝在等搖臂軸滑板平移機構的差動板上，測量頭和左臺板或右臺板接觸。因為傳感器相對于滑板平移機構是靜止的，所以相當于屏蔽了軸間側滑對位移傳感器的影響，此時測量出來的臺板位移量就是汽車的輪間側滑量；把測量軸間側滑量的位移傳感器也安裝在等搖臂軸滑板平移機構的差動板上，但測量頭和固定的臺架邊框槽鋼相接觸，因為運動是相對的，所以此時傳感器測量出來的就是滑板的位移大小，也 11 就是軸間側滑量的大小。本系統所測數據作了如下規(guī)定：對于輪間側滑量，滑板向外滑動，側滑量記為正，滑板向內滑動，側滑量記為負；對于軸間側滑 量，滑板或差動板向左滑動，側滑量記為正，滑板向右滑動，側滑量記為負。 12 3 輪間 -軸間側滑檢測系統機械部份設計 機械結構的主要作用是承受車輪的作用力，保持滑板能平穩(wěn)、輕松自如的橫向移動，并且在車輛通過后能夠退回到初始位置。同時承受車輪給予的垂直載荷和側向推力。 圖 3-1 1.滑板 2.放松板 3.等搖臂軸平移機構 4.等搖臂杠桿機構 5.位移傳感器 6.鎖定裝置 7.回位裝置 圖 3-2 框架 圖 3-1 是機械結構的整體布置圖，右圖是左圖兩滑板中間部分的放大圖。 本系統的機械結構是在原有雙板聯動式側滑量檢測臺的基礎上，增加了等搖臂軸平移機構。使用兩只位移傳感器，在測量輪間側滑量的同時，測量軸間側滑量。機械結構部分制造的關鍵難點是等搖臂杠桿機構的精度、等搖臂軸平移機構的精度、滑動機構的耐磨性及使用壽命。 13 框架由兩個長槽鋼和四個短槽鋼組成，總長 2930mm，總寬 1489mm。 如 圖 3-2. 3.1 放松板和滑板 圖 3-3 放松板 圖 3-4 滑板 放松板的作用是保證車輪通過滑板時能得以準確測量。車輪在駛入側滑臺前，由于車輪側滑量的作用，車輪與地面間接觸產生的橫向應力迫使車輪產生變形，在駛上側滑板的瞬間將迅速釋放并引起滑板大于實際值的位移。 如 圖 3-3。 放松板的設計主要就是從強 度方面進行考慮。放松板的強度決定了其承載能力，也就是能夠承受所檢測車輛的最大軸重，一般應能夠承受軸重 10t 的車輛可以安全通過而不變形。為此，放松板的骨架采用了熱軋輕型槽鋼，型號是 14Q。 滑板布置在放松板之后，左右兩塊滑板通過等搖臂杠桿機構連接在一起?；宓淖饔镁褪侵诬囕啿⒈ＷC可以橫向自由移動?；宓脑O計不但要考慮承載能力，還要有足夠大的表面附著系數。承載能力的設計和放松板一樣，骨架也是采用的 14Q 熱軋輕型槽鋼。表面采用花紋鋼板以增加附著力，保證車輪通過時車輪與板面間不產生滑 14 動。滑板的縱向和橫向長度都 是 1000mm。 如 圖 3-4。 3.2 等搖臂杠桿機構 等搖臂杠桿機構是雙板聯動式側滑臺普遍采用的機構，機構的特點是能保證左右滑板只能同時向內或向外移動相同的位移，應用這種機構測量出來的輪間側滑量值，是同一軸上左右輪側滑量的平均值。等搖臂杠桿機構由等搖臂軸、兩個全等的搖臂、旋轉桿和固定桿組成。旋轉桿通過軸承和雙搖臂軸連在一起，可以在水平面內自由旋轉。固定桿一端用螺栓固定在滑板上，另一端和搖臂鉸接相連，搖臂和旋轉桿鉸接如圖 3-5。 圖 3-5 1.等搖臂軸 2.旋 轉桿 3. 等搖臂 桿 4. 固定桿 檢測臺的等搖臂杠桿機構精度要求都是很高的，在加工過程中是很難控制的。例如 GB11798.1-2001滑板式汽車側滑試驗臺檢定技術條件中對雙滑板側滑試驗臺左、右滑板位移同步性有嚴格的要求，等搖臂杠桿機構的工藝精度就是左、右滑板同步性的保證。理論設計上，兩個搖臂的長度應該是相等的，這樣才能保證兩滑板在輪間側滑作用后能夠相向或反向運動相同的位移，即滿足同步性的要求 ；還有等搖臂軸是否等分旋轉桿對左右滑板的同步性也有著很大的影響。 15 3.3 等搖臂軸平移機構 等搖臂軸平移機構是本機械結構重點設 計的部分，正是因為增加了這樣的一個機構，才使得原本只能對輪間側滑量進行檢測的雙板聯動式側滑臺可以同時對軸間側滑量進行檢測。等搖臂杠桿機構只能實現左右滑板同時向內或同時向外的運動，無法檢測軸間側滑量。等搖臂軸平移機構就是要實現左右滑板可以同時向左或向右滑動，完成對軸間側滑量的檢測。等搖臂軸平移機構的難點在于其滑動機構的設計，既要能夠保證等搖臂軸在差動板的帶動下輕松自如的橫向滑動，又要能夠實現精確的導向。 圖 3-6 等搖臂軸平移機構 1. 導軌架 2.導 軌 3.浮動板 4.直線軸承 如圖 3-6 所示， 等搖臂軸平移機構由直線導軌、導軌支撐套、導軌架、直線軸承和支撐等搖臂軸平移機構的浮動板組成，直線軸承為四個，通過螺栓連接在支撐等搖臂軸平移機構的浮動板上，其中兩個為一組共用一個直線導軌，直線導軌通過導軌支撐套安裝在導軌架上。這樣，等搖臂軸、浮動板和直線軸承就連為一體，等搖臂軸就可以通過直線軸承輕松的完成橫向的滑移運動，從而實現軸間側滑量的檢測。 本次設計巧妙的利用了直線軸承的精確導向功能使用了四個直線軸承，兩個為一組共用一個直線導軌，四個直線軸承通過螺栓連接在 支撐等雙搖臂軸的差動板上。 3.4 回位裝置 本機械機構的回位包括等 搖臂杠桿的回位和雙搖臂軸差動板的回位。由于輪間側滑量的存在，車輪在滾上滑板時要帶動左右滑板相向或相離運動，滑 板帶動固定桿運動，滑板的相向或相離運動使等 搖臂杠桿機構的初始狀態(tài)改變，在車輛離開后要進行 16 回位。由于 軸間側滑量的存在，車輪在滾上滑板時要帶動左右滑板同向運動，此時等搖臂杠桿機構狀態(tài)不發(fā)生改變，相當于一個剛體，那么等搖臂軸就要隨著滑板一起橫向移動，帶動差動板移動，在車輛離開后也要進行回位。 圖 3-7 等搖臂杠桿回位機構 圖 3-8 差 動板回位機構 1.回位 彈簧 2.預緊裝置 3.撥桿 4.拉桿 1.預緊裝置 2.撥桿 3.底板 4.拉桿 5.回位 彈簧 兩個回位裝置的原理是一樣的，并且也很簡單，如圖 3-7 和 3-8 所示。 所說的 等搖臂杠桿機構的回位裝置由回位彈簧 1、彈簧預緊裝置 2、撥桿 3、拉桿 4、和拉桿軸固定在浮動板上，拉桿通過軸承與拉桿軸連接在一起，可以在水平面內自由旋轉，回位彈簧的一端通過回位彈簧預緊裝置固定在浮動板上，另一端與拉桿相連接。當滑板運動時帶動撥桿一起 運動，撥桿推動拉桿繞著拉桿軸旋轉，拉桿的旋轉 推動回位彈簧收縮，當車輛駛出側滑臺后，彈簧將伸長到原來的長度，這樣又通過反向的傳動，使等搖臂杠桿機構恢復到原來的狀態(tài)。 所說的浮動板的回位裝置由撥桿、拉桿、回位底板、預緊裝置、回位彈簧和拉桿軸組成。它與等搖臂杠桿機構的回位裝置類似，只是安裝、固定的方式有所不同。其撥桿和浮動板剛性連接，彈簧預緊裝置連接在框架槽鋼上，拉桿通過軸承與拉桿軸連接在一起，拉桿軸固定在回位底板上。 3.5 導向裝置 這里的導向指的是滑板的導向。為了保證側滑量檢測的準確性，要求滑板只 能橫向滑移，不允許在車輛前進方向上有竄動，因此要對滑板進行嚴格導向。 如圖 3-9 所示：導向裝置主要由導向板、兩個導向軸承、導向軸、底板組成。導向板和滑板進行剛性連接，底板通過螺栓固定在底座槽鋼上。如圖所示，滑板移動帶動導向板，導向板只能沿著和兩個導向軸承相切的方向進行移動，這樣就限制了滑板的運動方向。 17 3.6 鎖定裝置 鎖定裝置的作用主要有兩個。一個是在檢測系統不工作時，要求滑板能夠被固定不動，方便人車通過，同時也能夠避免滑動機構進行不必要的磨損，延長機械系統的使用壽命。另外，在只檢測單軸轉向汽車的輪間側 滑量時，要求差動板能夠被固定不動，這樣就相當于一個普通的雙板聯動式側滑臺在工作。因此要求鎖定裝置有三種工作狀態(tài)：鎖定滑板、鎖定差動板和放開狀態(tài)。在放開狀態(tài)下，滑板和差動板都可以自由橫向移動，此時就可以對雙前軸轉向汽車的輪間側滑量和軸間側滑量進行檢測。 圖 3-9 導向裝置 1.導向板 2.底座 3.導向軸 4.導向軸承 圖 3 10 鎖定裝置 18 如圖 3 10 所示 。 3.7 滑動機構 滑動機構 使滑板能夠輕松的橫向移動的保證。滑動機構主要是由滾輪和滑道組成，如圖 3 11。 滑板下面有滾輪，滾輪在滑道中可以左右自由滑動。滾輪和滑道應定期進行潤滑和保養(yǎng)，以減少滑板運動的阻力，提高檢測精度 11 12。 圖 3 11 磙盒 3.8 測量裝置 測量系統包括檢測軸間側滑量的光柵式位移 傳感器和檢測輪間側滑量的光柵式位移傳感器，它們均設置在浮動板上。 如圖 3 12。 圖 3 12 測量裝置 1.頂板 2.軸間 位移傳感器 3.輪間位移傳感器 4.頂板 19 測量輪間側滑量的光棚式位移傳感器安裝在等搖臂平移機構的浮動板上，測量頭通過頂板和左臺板或右臺板接觸。因為傳感器相對于滑板平移機構是靜止的，所以相當于屏蔽了軸間側滑對光柵式位移傳感器的影響，此時測量出來的臺板位移量說是汽車的輪間側滑量； 把測量軸間側滑量的光柵式位移傳感器也安裝在等搖臂軸平移機構的浮動板上， 但測量頭通過頂板和固定的臺架邊框槽鋼相接觸，因為運動是相對的，所以此時傳感器測量出來的就是滑板的位移大小，也就是軸間側滑量的大小。 3.9 輪間 -軸間側滑檢測臺 機械總成 和特點 圖 3 13 側滑檢測臺 如圖 3-13 所示輪間 -軸間側滑檢測系統 機械結構部分 總成， 包括框架、放松裝置、滑板裝置、等搖臂杠桿機構、等搖臂軸平移機構、回位裝置、導向裝置、鎖定裝置等。 本檢測臺結構特點：本汽車輪間軸間側滑量檢測臺是在雙板聯動式輪間側滑量檢測臺的框架基礎上，通過增加等搖臂軸平移機構，使檢測系統不僅可以檢測汽車的輪間側滑量，還可以檢測雙前軸轉向汽車的軸間側滑量。 在檢測系統不工作時，可通過鎖定裝置使放松板和滑板被固定不動，方便人車通過，同時也能夠避免滑動機構進行不必要的磨損，延長機械系統的使用壽命；在只檢測單軸轉向汽車的輪間側滑量時，也可通過鎖定機構使差動板被固定不動，這樣就相當于一個普通的雙板聯動式側滑臺在工作； 在需要同時檢測雙前軸轉向汽車的輪間和軸間側滑量時 ，可通過解除鎖定，即在放開狀態(tài)下，使滑板和差動板都可以自由橫向移動，此時就可以對雙前軸轉向汽車的輪間側滑量和軸間側滑量進行檢測了。 20 4 部分 零件的選擇與 校核 4.1 連桿軸的計算與校核 選取 連桿 軸的材料為 45 號鋼，調質處理。取0 110A =，于是得 mmnpAd 601720110 330m i n 式中： P 當量動載荷（ N） ； n 軸承轉速（ r/min） ； 由于考慮到過定位及測試的精度，必須安裝在 一根軸上，因此要采用通鍵槽的等徑軸，軸徑要相應 擴大，再結合軸承 和螺紋線 的標準。取 d1=12mm， d2=20mm 根據所選各零件的軸向尺寸，計算得軸的軸的長度為 65mm 圖 4 1 連桿 軸 軸的周向定位采用 螺紋緊固。 軸的校核 ： （ 1）求軸上的 抗扭截面系數 316 8 0 0 014.3)( mmWp AB 3225151614.3)( mmWp BC （ 2）進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面的強度。軸上的彎矩圖： 則由式 23m ax /54.49851.03042369 mmNWMSca 21 前已選定 軸的材料為 45 號鋼，調質處理，由 表查得 MPaS 6001 ，因為cas49.55N/mm MPaS 6001 ,故安全。 4.2 軸承的選擇與計算 4.2.1 軸承的選擇 （ 1）軸承的類型：由于球軸承是點接觸，承載能力小，適用于中輕等載荷。純徑向力作 用時，宜選用深溝球軸承。球軸承比滾子軸承有較高的極限轉速，故 高速 時應優(yōu)先考慮選用球軸承。因此應選用深溝球軸承。 （ 2）軸承的尺寸：由于 軸承與軸承套連接 ，軸承選取的尺寸要與軸承套匹配， 基本尺寸如下： 軸承代號基本尺寸 /mm 基本額定載荷 /KN 軸承與軸承套的裝配圖如圖 4 2 所示 ： 軸承代號 基本尺寸/mm 基本額定載荷/KN 極限轉速 /（ r/min） 重量kg d D B rC crC 脂 油 w 629 9 26 8 4.58 1.98 20000 28000 0.019 61804 20 32 9 5.58 2.85 18000 24000 0.031 6201 12 32 14 12.8 6.65 14000 18000 0.103 6304 20 52 15 15.8 7.88 13000 17000 0.142 4.2.2 軸承的壽命計算 （ 1）先計算 連桿 軸承的壽命，求得兩軸承的支反力分別為： R1=R2=5888N 由于兩軸承所受徑向力相等，只需算一個的壽命就可以。 用工作小時數表示軸承壽命 610 ()60h CL nPe= h 式中： P 當量動載荷（ N） ； e 壽命指數 ，球軸承 e 3； n 軸承轉速（ r/min） ； 22 C 基本額定動載荷（ N） ； 對只能承受純徑向載荷的載荷，當量動載荷為pP f R= pf 載荷系數；由于軸承只受輕微沖擊，所以 pf 1.0 pP f R= 1.05888 5888N 610 ()60h CL nPe= h953.2558888180017226010 36 所以該軸承的壽命為 25， 953h. （ 2）計算 導向 軸承的壽命 支反力 R1=R2=2944N； pP f R=2944N 610 ()60h CL nPe= h624.2072 9 4 48 1 8 0 01 7 2 26010 36 支反力 R1=R2=1472N, pP f R=1472N 610 ()60h CL nPe= h992.166014728180017226010 36 圖 4 3 槽鋼 受力及彎矩圖 23 4.3 槽鋼 的計算 與校核 側滑板內側槽鋼 所受載荷大 ,保證該 槽鋼 強度就可保證所有的 側滑板中所有槽鋼都能承受車重 ,所以對其校核 .該 槽鋼 所受外力及力矩如 圖 4 3 所示 : 經計算可得 :N1=N2=49000N M= 3805455Nmm 進行校核時 ,只需校核中間截面的強度 . 已知所選橫梁為 C 型槽鋼型號為 14Q 140 60, M=66.3 3cm .由公式得 : 3805455 5 7 . 4 /66300ca M N m mWs = = =1V， 2V（供電電壓 10V 時） 標定負載： 20K 24 5 應用可行性效果 分析 本實用新型屬于汽車性能檢測設備，特別涉及一種雙前軸轉向汽車輪間與軸間側滑量一體化檢測裝置。所說的雙前軸轉向汽車輪間與軸間側滑量一體化檢測裝置即不僅可以檢測汽車的輪間側滑量，同時還可以檢測雙前軸轉 向汽車的軸間側滑量。我國對由于雙前軸轉向系統的兩個轉向軸因未能協調工作而引起的車輪側滑量即軸間側滑量還沒有作出相關規(guī)定，對由于車輪前束角與外傾角配合不當而引起的車輪側滑即輪間側滑，機動車運行安全技術條件有詳細的規(guī)定。 對于雙前軸轉向機構的設計和研究，國內外在理論分析和實踐上做了很多工作。然而，對雙前軸轉向汽車軸間側滑檢測理論的研究很少，就更不用說實際的檢測手段了。目前國內外對于雙前軸轉向汽車軸間側滑的檢測還停留在簡單的人工測量的方法，即檢測人員用肉眼觀察轉向系統中各零件是否磨損嚴重和螺絲是否松動，用米尺來測量各零件間的配合尺寸，再通過路試的方法來判斷是否合格。這種方法效率低，投入的人員多，檢測結果誤差大。因此，為實現快速、準確的檢測出汽車的功能故障，確保行車安全，研制開發(fā)價格低廉、能同時檢測雙前軸轉向汽車輪間、軸間側滑量的檢測系統，已是一項迫在眉睫的任務。 本文開發(fā)的輪間 -軸間側滑檢測系統能夠快速、有效而準確地檢測輪間側滑量和雙前軸轉向汽車的軸間側滑量，取代了傳統笨拙的檢測軸間側滑的方法。實現了軸間側滑的智能化檢測和檢驗臺的多功能化，降低檢測設備的成本，提高了檢測的效率。使用檢驗臺檢調車輛，可保證車輛具有 最佳的操縱穩(wěn)定性，保證行車安全，減少由于車輪定位狀態(tài)不佳所發(fā)生的交通事故。并能極大地減少輪胎異常磨損減少車輛用戶的經濟損失，其間接經濟效益十分可觀，對社會的經濟發(fā)展非常有利。 設計本系統的目的是要實現對輪間側滑量和軸間側滑量的一體化檢測，最終將本檢測系統應用于現代的汽車綜合性能檢測線上，實現快速聯網檢測。 運用本系統檢測的雙前軸轉向汽車輪間側滑量要求范圍是 10mm 之間 ，軸間側滑量要求范圍是 20 mm之間 ，本系統檢測雙前軸轉向汽車時的環(huán)境溫度應在