汽車剎車效能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、xxxxx 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目：汽車剎車效能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)汽車剎車效能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成 果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表 或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向 有關(guān)學(xué)位論文管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，

2、允許論文被查閱和借閱。本 人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢 索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū) 2、不保密囗 。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 工作單位：工作單位： 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(論文論文)題目題目: 汽車剎車效能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)汽車剎車效能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 1、研

3、究汽車制動(dòng)性能及相關(guān)檢測(cè)方法與技術(shù)； 2、了解汽車制動(dòng)系結(jié)構(gòu)，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)一套基于制動(dòng)力、制動(dòng)距離分析的剎車效能測(cè) 量系統(tǒng)。 要求完成的主要任務(wù)：要求完成的主要任務(wù)： 1、完成一篇與本課題或測(cè)控專業(yè)內(nèi)容相關(guān)的英文資料翻譯任務(wù)，中文字?jǐn)?shù)要求 5000 以 上。 2、設(shè)計(jì)硬件電路, 用 protel 繪制完整電路圖。 3、完成相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)并調(diào)試通過(guò)。 4、按武漢理工大學(xué)有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求完成畢業(yè)論文，字?jǐn)?shù) 1 萬(wàn)以上，參考文獻(xiàn) 15 篇。 必讀參考資料及主要參考文獻(xiàn)必讀參考資料及主要參考文獻(xiàn) 1關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造m.北京:清華大學(xué)出版社,2009. 2 李光輝，榮董安.汽車機(jī)械應(yīng)用技術(shù)m.北京：國(guó)

4、防工業(yè)出版社,2003. 3 麥兆輝. 現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)m.北京：人民交通出版社，1998. 4 王維，劉建農(nóng)，何理光.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)m.北京：人民交通出版社，2005 5 方泳龍. 汽車制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)m.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005 指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 系主任簽名：系主任簽名： 院長(zhǎng)簽名（章）院長(zhǎng)簽名（章） xxxxxx 大學(xué)大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 1、目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析） 當(dāng)今社會(huì)，汽車已成為現(xiàn)代人們生活不可或缺的工具。隨著汽車使用率越來(lái)越高， 人們開(kāi)始關(guān)注汽車的各種性能，其中制動(dòng)性能就是一項(xiàng)重要指標(biāo)。制動(dòng)性能是

5、汽車在行 駛中能人為地強(qiáng)制降低行駛速度并根據(jù)需要停車的能力，是汽車的重要性能之一，制動(dòng) 性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系的汽車的性能和安全性。 汽車檢測(cè)技術(shù)始于 20 世紀(jì) 50 年代的發(fā)達(dá)國(guó)家，當(dāng)時(shí)的檢測(cè)還主要靠眼看、手摸等 經(jīng)驗(yàn)對(duì)汽車性能做出判斷。進(jìn)入 20 世紀(jì) 60 年代后，檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)獲得了較大的發(fā) 展，設(shè)備使用率大大增加，逐漸將單項(xiàng)檢測(cè)診斷技術(shù)聯(lián)線建站，成為既能進(jìn)行維持診斷， 又能進(jìn)行安全環(huán)保檢測(cè)的綜合檢測(cè)技術(shù)。隨著微機(jī)的發(fā)展，不僅單個(gè)檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了微 機(jī)控制，而且于 20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了檢測(cè)控制自動(dòng)化、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化、檢測(cè)結(jié)果 自動(dòng)存儲(chǔ)并打印的現(xiàn)代綜合檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)效率極高

6、。隨著電子技術(shù)與機(jī)械制造業(yè)的 發(fā)展，傳統(tǒng)檢測(cè)方法逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)代汽車診斷與檢測(cè)技術(shù)。在此期間，各國(guó)相繼開(kāi)始研 制和生產(chǎn)先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，希望用更科學(xué)的手段快速準(zhǔn)確地判斷汽車技術(shù)狀況是否處于 規(guī)定水平。新的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法的出現(xiàn)，不僅提高了檢測(cè)的精度和工作效率，同時(shí) 也促進(jìn)了汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。 我國(guó)的現(xiàn)代儀器設(shè)備診斷起步較晚。在 20 世紀(jì)六七十年代，國(guó)家有關(guān)部門(mén)雖然也從 國(guó)外引進(jìn)過(guò)少量檢測(cè)設(shè)備，國(guó)內(nèi)不少科研單位和企業(yè)對(duì)檢測(cè)設(shè)備也組織過(guò)研制，但由于 種種原因，該項(xiàng)目技術(shù)一直發(fā)展緩慢。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 特別是隨著汽車制造業(yè)、公路交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，和進(jìn)口車輛的增

7、多，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車保 有量迅速增加。汽車增加必然帶來(lái)一系列社會(huì)問(wèn)題，如何保證這些車輛安全運(yùn)行和降低 社會(huì)公害，逐漸提到政府有關(guān)部門(mén)的議事日程上來(lái)，因而促進(jìn)了汽車診斷與技術(shù)的發(fā)展， 使之成為國(guó)家“六五”期間重點(diǎn)推廣的項(xiàng)目，并視為推進(jìn)汽車維修現(xiàn)代化管理的一項(xiàng)重 要技術(shù)措施。 據(jù)公安部門(mén)統(tǒng)計(jì)，汽車方面的交通事故，有 13 以上是由汽車制動(dòng)方面 的原因造成的。2003 年，全國(guó)公安交通管理部門(mén)共受理道路交通事故 667 萬(wàn)起，造成 104 萬(wàn)人死亡、494 萬(wàn)人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 337 億元，分別比 2002 年下降 137、46、121和上升 1.40%。這是十年來(lái)首次下降。但因機(jī)械故障導(dǎo)致的交 通

8、事故死亡人數(shù)略有上升，比 2002 年上升了 9.1。機(jī)械故障類型主要是制動(dòng)失效和制 動(dòng)不良，增長(zhǎng)幅度分別為 110和 73。今年是我國(guó)實(shí)施缺陷汽車產(chǎn)品召回管理 規(guī)定以來(lái)的第 10 個(gè)年頭。國(guó)家質(zhì)檢總局缺陷產(chǎn)品管理中心最新統(tǒng)計(jì)，從 2004 年 6 月 18 日至 2009 年 12 月 28 日，我國(guó)境內(nèi)共發(fā)生汽車召回事件 214 起。在這些召回事件中， 大約 30%與汽車零部件缺陷有關(guān)，其中汽車制動(dòng)等關(guān)鍵件問(wèn)題高居榜首。 汽車制動(dòng)性能還直接影響汽車燃料經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸生產(chǎn)效率，因此在實(shí)際檢測(cè)的基礎(chǔ) 上對(duì)在用車輛的制動(dòng)性能進(jìn)行分析和研究，找出其存在的問(wèn)題并提出解決的方法，對(duì)確 保道路交通安全無(wú)疑

9、具有非常重要的意義。 對(duì)此各國(guó)對(duì)轎車行車制動(dòng)系統(tǒng)的要求（制動(dòng)性還包括駐車制動(dòng)器性能），制動(dòng)系統(tǒng) 的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下: 1、制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度； 2、制動(dòng)方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力； 3、制動(dòng)效能的恒定性，即抗熱衰退性與抗水衰退性。 隨著我國(guó)加入 wto，汽車的一些標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)逐漸與國(guó)際接軌，我國(guó)的制動(dòng)法規(guī) gb126761999（汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法）也基本引用 ecer13（歐洲經(jīng)濟(jì)委 員會(huì)汽車制動(dòng)法規(guī)）的有關(guān)條款，因此，在汽車制動(dòng)檢測(cè)中，按照 ecer13 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢 測(cè)，對(duì)提高汽車制動(dòng)系統(tǒng)的安全性具有十分重要的意義。 我國(guó)交通部 29

10、號(hào)令汽車運(yùn)輸業(yè)車輛綜合性能檢測(cè)站管理辦法、號(hào)令道路運(yùn) 輸行政處罰辦法規(guī)定發(fā)布以后，各地相繼建立了汽車安全及綜合性能檢測(cè)站。據(jù)市場(chǎng) 預(yù)測(cè)，隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的高速增長(zhǎng)，汽車維修企業(yè)今后每年將會(huì)以 10-15的速 度發(fā)展，各種類型的汽車安全檢測(cè)站將在各地陸續(xù)建立。因此，中國(guó)汽車檢測(cè)行業(yè)的發(fā) 展?jié)摿κ蔷薮蟮模_(kāi)發(fā)汽車制動(dòng)性測(cè)控系統(tǒng)會(huì)得到巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案 本課題是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)設(shè)計(jì)一套基于制動(dòng)力、制動(dòng)距離分析的剎車效能測(cè)量 系統(tǒng)。研究并解決了該檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。所做的主要研究工作包括以下內(nèi)容： 1）速度傳感器與加速傳感器的選取。 2）數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)。 3）信號(hào)的采集與信

11、號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)。 4）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 5）labview 仿真。 6）誤差分析與補(bǔ)償。 3、進(jìn)度安排 第 13 周：明確任務(wù)要求，查閱相關(guān)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 第 4 周：翻譯相關(guān)外文資料。 第 58 周：設(shè)計(jì)硬件電路，并制作相關(guān)器件。 第 912 周：進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試。 第 1314 周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 第 15 周：準(zhǔn)備答辯。 4、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 目目 錄錄 1 緒論.1 1.1 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的目的和意義.1 1.2 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容.2 2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 .3 2.1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基

12、本組成及工作原理.3 2.2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及分類.3 2.3 制動(dòng)防抱死（abs）和防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng).4 2.3.1 汽車 abs 的結(jié)構(gòu)及工作原理 .4 2.3.2 汽車 asr 的結(jié)構(gòu)及工作原理 .5 3 汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)參數(shù) .7 3.1 制動(dòng)距離.7 3.2 制動(dòng)減速度 .7 3.3 制動(dòng)力 .8 3.4 制動(dòng)時(shí)間.8 4 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .9 4.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成.9 4.2 測(cè)試系統(tǒng)的工作原理 .10 4.2.1 測(cè)試原理 .10 4.2.2 車速的測(cè)量 .11 4.2.3 制動(dòng)距離的測(cè)量 .12 4.2.4 制動(dòng)時(shí)間的測(cè)試 .13 4.2.5 制動(dòng)平均速度的測(cè)量

13、 .13 4.3 測(cè)試系統(tǒng)硬件部分 .13 4.3.1 工控機(jī)的選用 .13 4.3.2 數(shù)據(jù)采集卡的選用 .14 4.3.3 傳感器的選用 .14 4.3.4 制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)選用 .17 4.3.5 測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì) .17 4.4labview 部分設(shè)計(jì) .20 4.4.1 用戶界面設(shè)計(jì) .20 4.4.2 測(cè)試軟件流程 .20 4.4.3 測(cè)試系統(tǒng)各模塊 .22 5 測(cè)試結(jié)果 .24 5.1 仿真示意圖 .24 5.2 仿真結(jié)果 .25 6 總結(jié) .26 參考文獻(xiàn) .27 致 謝 .28 摘摘 要要 近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，汽車越來(lái)越多的融入到人們的日 常生活中，

14、給人們的工作、出行等帶來(lái)的極大地便利。然而隨著汽車行駛速度的提高， 道路行車密度的增大，對(duì)于汽車行駛安全性能的要求也越來(lái)越高，汽車制動(dòng)性能好壞， 是安全行車最重要的因素之一，因此也是汽車檢測(cè)診斷的重點(diǎn)。 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)的研究是一門(mén)綜合性應(yīng)用科學(xué)，涉及諸多學(xué)科和領(lǐng)域。本論 文的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一套汽車制動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)，著重于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用，使之 具備功能齊全、性能良好、使用方便、高精度、高可靠性，以及“智能化”和“自動(dòng)化” 的特點(diǎn)。 本論文首先闡述了汽車制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)研究的意義、發(fā)展和現(xiàn)狀。接著結(jié)合車輛 制動(dòng)性能特點(diǎn)和評(píng)價(jià)參數(shù)，進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括測(cè)試系統(tǒng)的組成、原理、硬件配 置

15、、電路設(shè)計(jì)、測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)。本設(shè)計(jì)以 labview 為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將虛擬儀器技術(shù)與 檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了功能強(qiáng)大、性能可靠、操作便捷的車輛制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：汽車，labview，制動(dòng)性能，檢測(cè)系統(tǒng) abstract with the progress of science and technology and the improvement of peoples living standard, automobiles have increasingly penetrated into peoples daily life, bringing great convenience

16、to their daily activities. with the improvement of vehicle driving speed, road traffic density increases, for automobile driving safety performance requirements are increasingly high, automobile braking performance is safe driving, is one of the most important factors and therefore are automobile de

17、tection and diagnosis of focus. the research of the automotive braking performance measurement and control system is an all-around using science including many subjects and fields. the main objective of this paper is to design a set of vehicle braking performance test system and lay stress on the ap

18、plication of the computer controlling technology to improve the intelligence and automation speciality of the system which make it more multifunctional, good-performance, easy-used and with high precision and reliability. the contents about the significance, development and situation of the research

19、 of the automotive braking performance measurement and control system.then combine with the braking performance characteristics of vehicle and evaluation parameters, for test system design, including the composition of test system, the principle, hardware configuration, the circuit design, test soft

20、ware development. this design is based on the labview platform, combining the virtual instrument technology with the technology of testing, constructing a braking performance testing system which is powerful, with reliable performance and with convenient operation. key word: car，labview，the braking

21、performance，testing system 1 第第 1 章章 緒論緒論 1 1 緒論 1.1 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的目的和意義 當(dāng)今社會(huì)，汽車已成為現(xiàn)代人們生活不可或缺的工具。隨著汽車使用率越來(lái)越高， 人們開(kāi)始關(guān)注汽車的各種性能，其中制動(dòng)性能就是一項(xiàng)重要指標(biāo)。制動(dòng)性能是汽車在行 駛中能人為地強(qiáng)制降低行駛速度并根據(jù)需要停車的能力，是汽車的重要性能之一，制動(dòng) 性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系的汽車的性能和安全性。 據(jù)公安部門(mén)統(tǒng)計(jì)，汽車方面的交通事故，有 13 以上是由汽車制動(dòng)方面的原因造成 的。2003 年，全國(guó)公安交通管理部門(mén)共受理道路交通事故 667 萬(wàn)起，造成 104 萬(wàn)人 死亡、494 萬(wàn)人

22、受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 337 億元，分別比 2002 年下降 137、46、121和上升 1.40%。這是十年來(lái)首次下降。但因機(jī)械故障導(dǎo)致的交 通事故死亡人數(shù)略有上升，比 2002 年上升了 9.1。機(jī)械故障類型主要是制動(dòng)失效和制 動(dòng)不良，增長(zhǎng)幅度分別為 110和 73。今年是我國(guó)實(shí)施缺陷汽車產(chǎn)品召回管理 規(guī)定以來(lái)的第 10 個(gè)年頭。國(guó)家質(zhì)檢總局缺陷產(chǎn)品管理中心最新統(tǒng)計(jì)，從 2004 年 6 月 18 日至 2009 年 12 月 28 日，我國(guó)境內(nèi)共發(fā)生汽車召回事件 214 起。在這些召回事件中， 大約 30%與汽車零部件缺陷有關(guān)，其中汽車制動(dòng)等關(guān)鍵件問(wèn)題高居榜首。 汽車制動(dòng)性能還直接影響汽車

23、燃料經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸生產(chǎn)效率，因此在實(shí)際檢測(cè)的基礎(chǔ) 上對(duì)在用車輛的制動(dòng)性能進(jìn)行分析和研究，找出其存在的問(wèn)題并提出解決的方法，對(duì)確 保道路交通安全無(wú)疑具有非常重要的意義。 對(duì)此各國(guó)對(duì)轎車行車制動(dòng)系統(tǒng)的要求（制動(dòng)性還包括駐車制動(dòng)器性能），制動(dòng)系統(tǒng) 的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下: 4、制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度； 5、制動(dòng)方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力； 6、制動(dòng)效能的恒定性，即抗熱衰退性與抗水衰退性。 隨著我國(guó)加入 wto，汽車的一些標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)逐漸與國(guó)際接軌，我國(guó)的制動(dòng)法規(guī) gb126761999（汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法）也基本引用 ecer13（歐洲經(jīng)濟(jì)委 員會(huì)汽車制動(dòng)法

24、規(guī)）的有關(guān)條款，因此，在汽車制動(dòng)檢測(cè)中，按照 ecer13 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢 測(cè)，對(duì)提高汽車制動(dòng)系統(tǒng)的安全性具有十分重要的意義。 我國(guó)交通部 29 號(hào)令汽車運(yùn)輸業(yè)車輛綜合性能檢測(cè)站管理辦法、號(hào)令道路運(yùn) 輸行政處罰辦法規(guī)定發(fā)布以后，各地相繼建立了汽車安全及綜合性能檢測(cè)站。據(jù)市場(chǎng) 預(yù)測(cè)，隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的高速增長(zhǎng)，汽車維修企業(yè)今后每年將會(huì)以 10-15的速 度發(fā)展，各種類型的汽車安全檢測(cè)站將在各地陸續(xù)建立。因此，中國(guó)汽車檢測(cè)行業(yè)的發(fā) 展?jié)摿κ蔷薮蟮?，開(kāi)發(fā)汽車制動(dòng)性測(cè)控系統(tǒng)會(huì)得到巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 第第 1 章章 緒論緒論 2 1.2 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1 汽車檢測(cè)技術(shù)始于 20 世

25、紀(jì) 50 年代的發(fā)達(dá)國(guó)家，當(dāng)時(shí)的檢測(cè)還主要靠眼看、手摸等 經(jīng)驗(yàn)對(duì)汽車性能做出判斷。進(jìn)入 20 世紀(jì) 60 年代后，檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)獲得了較大的發(fā) 展，設(shè)備使用率大大增加，逐漸將單項(xiàng)檢測(cè)診斷技術(shù)聯(lián)線建站，成為既能進(jìn)行維持診斷， 又能進(jìn)行安全環(huán)保檢測(cè)的綜合檢測(cè)技術(shù)。隨著微機(jī)的發(fā)展，不僅單個(gè)檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了微 機(jī)控制，而且于 20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了檢測(cè)控制自動(dòng)化、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化、檢測(cè)結(jié)果 自動(dòng)存儲(chǔ)并打印的現(xiàn)代綜合檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)效率極高。隨著電子技術(shù)與機(jī)械制造業(yè)的 發(fā)展，傳統(tǒng)檢測(cè)方法逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)代汽車診斷與檢測(cè)技術(shù)。在此期間，各國(guó)相繼開(kāi)始研 制和生產(chǎn)先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，希望用更科學(xué)的手段快速準(zhǔn)確地

26、判斷汽車技術(shù)狀況是否處于 規(guī)定水平。新的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法的出現(xiàn)，不僅提高了檢測(cè)的精度和工作效率，同時(shí) 也促進(jìn)了汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。 我國(guó)的現(xiàn)代儀器設(shè)備診斷起步較晚。在 20 世紀(jì)六七十年代，國(guó)家有關(guān)部門(mén)雖然也從 國(guó)外引進(jìn)過(guò)少量檢測(cè)設(shè)備，國(guó)內(nèi)不少科研單位和企業(yè)對(duì)檢測(cè)設(shè)備也組織過(guò)研制，但由于 種種原因，該項(xiàng)目技術(shù)一直發(fā)展緩慢。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 特別是隨著汽車制造業(yè)、公路交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，和進(jìn)口車輛的增多，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車保 有量迅速增加。汽車增加必然帶來(lái)一系列社會(huì)問(wèn)題，如何保證這些車輛安全運(yùn)行和降低 社會(huì)公害，逐漸提到政府有關(guān)部門(mén)的議事日程上來(lái)，因而促進(jìn)了汽車診

27、斷與技術(shù)的發(fā)展， 使之成為國(guó)家“六五”期間重點(diǎn)推廣的項(xiàng)目，并視為推進(jìn)汽車維修現(xiàn)代化管理的一項(xiàng)重 要技術(shù)措施。 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容 本文介紹了汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的目的和意義以及現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，設(shè)計(jì) 一種基于單片機(jī)設(shè)計(jì)一套基于制動(dòng)力、制動(dòng)距離分析的剎車效能測(cè)量系統(tǒng)。研究并解決 了該檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。 第第 2 2 章章 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 3 2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成及工作原理 汽車的制動(dòng)系統(tǒng)具有以下四個(gè)基本組成部分： (1) 供能裝置：供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的部件。其中產(chǎn)生 制動(dòng)能量的部分

28、稱為制動(dòng)能源。人的肌體可作為制動(dòng)能源。 (2) 控制裝置：產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的部件。 (3) 傳動(dòng)裝置：將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器的各個(gè)部件。 (4) 制動(dòng)器：產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力(制動(dòng)力)的部件。制動(dòng)器也包括輔 助制動(dòng)系統(tǒng)中的緩速裝置。 較為完善的制動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)具有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置、報(bào)警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝 置。 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 制動(dòng)系統(tǒng)的一般工作原理是，利用與車身(或車架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪(或傳 動(dòng)軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來(lái)阻止車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。 1)制動(dòng)系不工作時(shí) 蹄鼓間有間隙，車輪和制動(dòng)鼓可自由旋轉(zhuǎn) 2)制動(dòng)時(shí) 要汽車減速，腳踏下制動(dòng)器踏板

29、通過(guò)推桿和主缸活塞，使主缸油液在一定壓力下 流入輪缸，并通過(guò)兩輪缸活塞推使制動(dòng)蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開(kāi)而以其摩擦片 壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。不轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄對(duì)旋轉(zhuǎn)制動(dòng)鼓產(chǎn)生摩擦力矩，從而產(chǎn)生制動(dòng)力 3）解除制動(dòng) 當(dāng)放開(kāi)制動(dòng)踏板時(shí)回位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回原位，制動(dòng)力消失。 2.2 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及分類 動(dòng)系統(tǒng)一般由制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器兩個(gè)主要部分組成： (1) 制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu) 產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作、控制制動(dòng)效果并將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器的各個(gè)部件。 (2) 制動(dòng)器 產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力(制動(dòng)力)的部件。汽車上常用的制動(dòng)器都是利 用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩，稱為摩擦制動(dòng)器

30、。它有鼓式制 動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。 第第 2 2 章章 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 4 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的分類： (1) 按制動(dòng)系統(tǒng)的作用 制動(dòng)系統(tǒng)可分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)及輔助制動(dòng)系統(tǒng)等。用 以使行駛中的汽車降 低速度甚至停車的制動(dòng)系統(tǒng)稱為行車制動(dòng)系統(tǒng)；用以使已停駛的汽 車駐留原地不動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)則稱為駐車制動(dòng)系統(tǒng)；在行車制動(dòng)系統(tǒng)失效的情況下，保證 汽車仍能實(shí) 現(xiàn)減速或停車的制動(dòng)系統(tǒng)稱為應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)；在行車過(guò)程中，輔助行車制動(dòng) 系統(tǒng)降低車速或保持車速穩(wěn)定，但不能將車輛緊急制停的制動(dòng)系統(tǒng)稱為輔助制動(dòng)系統(tǒng)。 上 述各制動(dòng)系統(tǒng)中，行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐

31、車制動(dòng)系統(tǒng)是每一輛汽車都必須具備的。 (2)按制動(dòng)操縱能源 制動(dòng)系統(tǒng)可分為人力制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)和伺服制動(dòng)系統(tǒng)等。以駕駛員的肌體 作為唯一制動(dòng)能源的制 動(dòng)系統(tǒng)稱為人力制動(dòng)系統(tǒng)；完全靠由發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣 壓或液壓形式的勢(shì)能進(jìn)行制動(dòng)的系統(tǒng)稱為動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)；兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行制 動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng) 稱為伺服制動(dòng)系統(tǒng)或助力制動(dòng)系統(tǒng)。 (3)按制動(dòng)能量的傳輸方式 制動(dòng)系統(tǒng)可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電磁式等。同時(shí)采用兩種以上傳能方式 的制動(dòng)系稱為組合式制動(dòng)系統(tǒng)。 汽車制動(dòng)力與制動(dòng)性能 汽車的制動(dòng)就是剎車，制動(dòng)力就是可達(dá)到的最大滾動(dòng)摩擦力，因?yàn)橛蓾L動(dòng)變滑動(dòng)時(shí) 摩擦力會(huì)突降，也就是最大滾動(dòng)摩擦

32、力比滑動(dòng)摩擦力大，這就是為什么汽車有防抱死系 統(tǒng)。 判斷制動(dòng)性能是否好用，我們有一個(gè)最基本的性能指標(biāo)制動(dòng)力的大小，也就是說(shuō)各 個(gè)車輪的制動(dòng)力是不是能夠達(dá)到它的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值。第二，制動(dòng)系統(tǒng)四個(gè)輪子的制動(dòng)力是 不是均勻地同時(shí)分別都是加在四個(gè)車輪上的，也就是說(shuō)制動(dòng)的時(shí)效性。第三，制動(dòng)存不 存在制動(dòng)系統(tǒng)的拖滯現(xiàn)象。比如有一個(gè)車輪無(wú)論是不是排除制動(dòng)踏板，制動(dòng)力始終在車 輪上，車輪會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的制動(dòng)力，造成熱量急劇增加，最后造成車輪制動(dòng)失效。 2.3 制動(dòng)防抱死（abs）和防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng) 2.3.1 汽車 abs 的結(jié)構(gòu)及工作原理 通常，abs 是在普通制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝車輪速度傳感器、abs 電

33、控單元、制動(dòng)壓 力調(diào)節(jié)裝置及制動(dòng)控制電路等組成的。 制動(dòng)過(guò)程中，abs 電控單元（ecu）不斷地從傳感器獲取車輪速度信號(hào)，并加以處理， 分析是否有車輪即將抱死拖滑。 如果沒(méi)有車輪即將抱死拖滑，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置不參與工作，制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪 缸相通，制動(dòng)輪缸中的壓力繼續(xù)增大，此即 abs 制動(dòng)過(guò)程中的增壓狀態(tài)。 第第 2 2 章章 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 5 如果電控單元判斷出某個(gè)車輪（假設(shè)為左前輪）即將抱死拖滑，它即向制動(dòng)壓力調(diào) 節(jié)裝置發(fā)出命令，關(guān)閉制動(dòng)主缸與左前制動(dòng)輪缸的通道，使左前制動(dòng)輪缸的壓力不再增 大，此即 abs 制動(dòng)過(guò)程中的保壓狀態(tài)2。 若電控單元判斷

34、出左前輪仍趨于抱死拖滑狀態(tài)，它即向制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出命令， 打開(kāi)左前制動(dòng)輪缸與儲(chǔ)液室或儲(chǔ)能器的通道，使左前制動(dòng)輪缸中的油壓降低，此即 abs 制動(dòng)過(guò)程中的減壓狀態(tài)。 abs 液壓控制總成是在普通制動(dòng)系統(tǒng)的液壓裝置基礎(chǔ)上經(jīng)設(shè)計(jì)后加裝 abs 制動(dòng)壓力調(diào) 節(jié)器而形成的。 普通制動(dòng)系統(tǒng)的液壓裝置一般包括制動(dòng)助力器、雙腔式制動(dòng)主缸、儲(chǔ)液室、制動(dòng)輪 缸和雙液壓管路等。除了普通制動(dòng)系統(tǒng)的液壓部件外，abs 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器通常由 電動(dòng) 泵、儲(chǔ)能器、主控制閥、電磁控制閥和一些控制開(kāi)關(guān)等組成。實(shí)質(zhì)上，abs 系統(tǒng)就是通過(guò) 電磁控制閥體上的控制閥控制分泵上的油壓迅速變大或變小，從而實(shí) 現(xiàn)了防抱死制動(dòng)功 能。 （

35、1）電動(dòng)泵 電動(dòng)泵是一個(gè)高壓泵，它可在短時(shí)間內(nèi)將制動(dòng)液加壓（在儲(chǔ)能器中）到 1518mpa， 并給整個(gè)液壓系統(tǒng)提供高壓制動(dòng)液體。電動(dòng)泵能在汽車起動(dòng)一分鐘內(nèi)完成上述工作。電 動(dòng)泵的工作獨(dú)立于 abs 電腦，如果電腦出現(xiàn)故障或接線有問(wèn)題，電動(dòng)泵仍能正常工作。 （2）儲(chǔ)能器 儲(chǔ)能器的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。用得較多的為活塞-彈簧式儲(chǔ)能器，該儲(chǔ)能器位于電磁 閥與回油泵之間，由輪缸來(lái)的液壓油進(jìn)入儲(chǔ)能器，進(jìn)而壓縮彈簧使儲(chǔ)能器液壓腔容積變 大，以暫時(shí)儲(chǔ)存制動(dòng)液。 （3）電磁控制閥 電磁控制閥是液壓調(diào)節(jié)器的重要部件，由它完成對(duì) abs 的控制。abs 系統(tǒng)中都有一個(gè) 或兩個(gè)電磁閥體，其中有若干對(duì)電磁控制閥，分別控制

36、前、后輪的制動(dòng)。常用的電磁閥 有三位三通閥和二位二通閥等多種形式。 （4）壓力控制、壓力警告和液位指示開(kāi)關(guān) 壓力控制開(kāi)關(guān)（pcs）獨(dú)立于 abs 電腦而工作，監(jiān)視著儲(chǔ)能器下腔的壓力。壓力報(bào)警 開(kāi)關(guān)（pws）和液位指示開(kāi)關(guān)（fli）的功能是，當(dāng)壓力下降到一定值 （14mpa 以下）時(shí) 或制動(dòng)液面下降到一定程度時(shí)，點(diǎn)亮制動(dòng)系統(tǒng)故障指示燈和 abs 故障指示燈，同時(shí)讓 abs 電腦停止防抱死制動(dòng)工作。 2.3.2 汽車 asr 的結(jié)構(gòu)及工作原理 asr 是驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其作用是防止汽車起步、加速過(guò)程中驅(qū)動(dòng)輪打滑，特別 是防止汽車在非對(duì)稱路面或轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn)，并將滑移率控制在 10% 20%范

37、圍內(nèi)。由 于 asr 多是通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)控制的，因而又叫驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 tcs， 第第 2 2 章章 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 6 在日本等地還稱之為 trc 或 trac。 asr 和 abs 的工作原理方面有許多共同之處，因而常將兩者組合在一起使用，構(gòu)成具 有制動(dòng)防抱死和驅(qū)動(dòng)輪防滑轉(zhuǎn)控制(abs/asr)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由輪速傳感器、abs/asr ecu、abs 執(zhí)行器、asr 執(zhí)行器、副節(jié)氣門(mén)控制步進(jìn)電機(jī)和主、副節(jié)氣門(mén)位置傳感器等組 成。在汽車起步、加速及運(yùn)行過(guò)程中，ecu 根據(jù)輪速傳感器輸入的信號(hào)，判定驅(qū)動(dòng)輪的滑 移率超過(guò)門(mén)限值時(shí)，就進(jìn)入

38、防滑轉(zhuǎn)過(guò)程：首先 ecu 通過(guò)副節(jié)氣門(mén)步進(jìn)電機(jī)使副節(jié)氣門(mén)開(kāi) 度減小，以減少進(jìn)氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減小3。 ecu 判定需要對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)介 入時(shí)，會(huì)將信號(hào)傳送到 asr 執(zhí)行器，獨(dú)立地對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行控制，以防止驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，并 使驅(qū)動(dòng)輪的滑移率保持在規(guī)定范圍內(nèi)。 第第 3 3 章汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)參數(shù)章汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)參數(shù) 7 3 汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)參數(shù) 3.1 制動(dòng)距離 制動(dòng)距離是指機(jī)動(dòng)車在規(guī)定的初速度下急踩制動(dòng)踏板時(shí)，從腳接觸制動(dòng)踏板(或手觸 動(dòng)制動(dòng)手柄)時(shí)起至機(jī)動(dòng)車停住時(shí)機(jī)動(dòng)車駛過(guò)的距離13。制動(dòng)距離是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)參數(shù)， 檢測(cè)只能在室外進(jìn)行，一般需要有專用的試驗(yàn)場(chǎng)地。 設(shè) t1 為制動(dòng)

39、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、t2 為制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間、v 為制動(dòng)初速、a 為制動(dòng)減速度、 制動(dòng)器起作用階段車輛行駛距離 s1、持續(xù)制動(dòng)階段汽車駛過(guò)的距離為 s2。則汽車在制動(dòng) 兩階段內(nèi)駛過(guò)距離的和便是制動(dòng)距離 s，即4 （3- ） 2 （ a2 s 2 1 2 21 t tss 1） 由式 3-1 可見(jiàn)，決定汽車制動(dòng)距離的主要因素是:制動(dòng)系作用時(shí)間、制動(dòng)器的最大制 動(dòng)力以及制動(dòng)初速，其中制動(dòng)初速和制動(dòng)位移是平方的關(guān)系，其對(duì)制動(dòng)距離的影響尤為 顯著。制動(dòng)距離的長(zhǎng)短直觀地體現(xiàn)了汽車制動(dòng)效能的高低，是表征汽車制動(dòng)性最基本的 參數(shù)，系統(tǒng)運(yùn)用五輪儀和光電速度傳感器進(jìn)行制動(dòng)距離檢測(cè)。 3.2 制動(dòng)減速度 制動(dòng)減速度的大小

40、是汽車降低行駛速度能力強(qiáng)弱的量化體現(xiàn)，也是表征汽車制動(dòng)效 能的重要特征參數(shù)，在其他條件一定時(shí)制動(dòng)減速度的大小是制動(dòng)系外表顯示，在很大程 度上反映了制動(dòng)系的總體狀況5。測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)用加速度傳感器檢測(cè)汽車制動(dòng)減速度，并 在測(cè)試軟件中開(kāi)發(fā)減速度示波器動(dòng)態(tài)顯示其變化趨勢(shì)。 汽車制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)減速度是變量，因此只有其均值才能準(zhǔn)確的反映汽車的制動(dòng) 性，所以，通常都是用平均制動(dòng)減速度表征汽車的制動(dòng)性。雖然計(jì)算減速度值的上下限 取值區(qū)間均在持續(xù)制動(dòng)階段的范圍內(nèi)，但同一制動(dòng)過(guò)程計(jì)算所得的平均減速度值也將伴 隨取值區(qū)間而異。為此，聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ece)第十三號(hào)法規(guī)對(duì)計(jì)算平均減速度的 取值區(qū)間作了規(guī)定，并將

41、計(jì)算得到的平均減速度冠名“充分發(fā)出的平均減速度( mean full developed deceleration, mfdd)即1314 （m/s2） (3-2) )( 2 22 be eb ss mfdd 上式中 0.8的汽車制動(dòng)車速，m/s b 第第 3 3 章汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)參數(shù)章汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)參數(shù) 8 0.1的汽車制動(dòng)車速，m/s e 汽車制動(dòng)車速?gòu)牡降男旭偩嚯x，m b s b 車制動(dòng)車速?gòu)牡降男旭偩嚯x，m e s b e 3.3 制動(dòng)力 制動(dòng)力是制動(dòng)過(guò)程的基本輸出參數(shù)，通常所說(shuō)的制動(dòng)力都是指路面制動(dòng)力，它是制 動(dòng)器的摩擦力矩(即制動(dòng)力矩)在具體道路條件的體現(xiàn)，其主要取決于兩個(gè)

42、摩擦副的摩擦 力:制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓(盤(pán))間的摩擦力和輪胎與地面間的摩擦力5。 汽車的制動(dòng)器制動(dòng)力的大、小完全取決于制動(dòng)系的狀況，制動(dòng)系結(jié)構(gòu)參數(shù)的變量最 終都體現(xiàn)為制動(dòng)器制動(dòng)力的變化，所以制動(dòng)器制動(dòng)力是最重要的表征制動(dòng)系技術(shù)狀況的 參數(shù)6。制動(dòng)力利用制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，道路試驗(yàn)中制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離和時(shí)間能 夠?qū)囕v制動(dòng)過(guò)程的狀況進(jìn)行完整的描述，另外制動(dòng)力和制動(dòng)減速度之間存在一定的線 性函數(shù)關(guān)系，考慮到方便系統(tǒng)維護(hù)、軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單化以及節(jié)省投入成本，沒(méi)有在測(cè)試系 統(tǒng)中開(kāi)發(fā)制動(dòng)力測(cè)試、分析模塊。 3.4 制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間是指制動(dòng)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間，是表征制動(dòng)過(guò)程的重要參數(shù)，為便于分析制 動(dòng)

43、過(guò)程的各個(gè)階段，常將制動(dòng)時(shí)間按制動(dòng)階段分成制動(dòng)響應(yīng)(滯后)時(shí)間、制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí) 間、持續(xù)制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)放松時(shí)間4。 駕駛員響應(yīng)時(shí)間完全取決于駕駛員的素質(zhì)，在車輛狀況、車輛運(yùn)行條件完全一致的 條件下，駕駛員響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)、短因人而異，與車輛技術(shù)狀況無(wú)關(guān)，故而至今對(duì)駕駛員 制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間尚無(wú)法檢測(cè)4。由于制動(dòng)器各鉸鏈和軸承之間存在間隙，制動(dòng)蹄片與制動(dòng) 鼓(盤(pán))間存在間隙，以及要克服蹄片復(fù)位彈簧的拉力，要消除制動(dòng)踏板的自由行程等原 因，制動(dòng)踏板力出現(xiàn)一段時(shí)間后才出現(xiàn)制動(dòng)減速度，制動(dòng)力不隨踏板力同步出現(xiàn)的時(shí)間 差稱為制動(dòng)系響應(yīng)時(shí)間7。另外，制動(dòng)力由零增大到最大值也需要一定的時(shí)間。 持續(xù)制動(dòng)時(shí)間是指制動(dòng)過(guò)程中

44、制動(dòng)力(或制動(dòng)減速度)基本保持穩(wěn)定值的時(shí)域。其他 條件一定時(shí)，持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)、短，首先取決于穩(wěn)定的制動(dòng)力值的高、低;當(dāng)制動(dòng)力值相同 時(shí)，持續(xù)制動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)、短就取決于制動(dòng)初速，制動(dòng)初速越高，持續(xù)制動(dòng)時(shí)間就越長(zhǎng)6。 制動(dòng)放松時(shí)間是指從駕駛員放松制動(dòng)踏板時(shí)刻起至制動(dòng)力消失所經(jīng)過(guò)的時(shí)間4。 第 4 章 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 4 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 測(cè)試系統(tǒng)的組成 測(cè)試系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器、五輪儀、五輪儀調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電路集 成盒、電源(蓄電池)及一些輔助設(shè)備構(gòu)成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖 4-1 所示。 計(jì)算機(jī)在測(cè)試系統(tǒng)中起著數(shù)據(jù)運(yùn)算分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的作用，是用戶與測(cè) 試系統(tǒng)的對(duì)話平臺(tái)，

45、用戶通過(guò)安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的測(cè)試軟件控制測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)始與停止。 數(shù)據(jù)采集卡接收從信號(hào)調(diào)理電路輸出的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)。 測(cè)試系統(tǒng)的傳感器包括加速度傳感器和光電速度傳感器，加速度傳感器用于感受制 動(dòng)測(cè)試過(guò)程中試驗(yàn)車輛的制動(dòng)減速度，并將感受到的減速度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。光電速度 傳感器在制動(dòng)測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生和車輛制動(dòng)距離成正比例關(guān)系的脈沖信號(hào)，間接反映制動(dòng) 距離和平均速度，其產(chǎn)生脈沖的頻率和即時(shí)速度存在直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。 五輪儀安裝在試驗(yàn)車輛尾部，同車輛保持一致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，五輪儀行駛距離和車輛的 行駛距離相同。安裝在五輪儀旋轉(zhuǎn)軸上的信號(hào)盤(pán)控制光電傳感器的通斷，其轉(zhuǎn)速?zèng)Q定光 電傳感器產(chǎn)生脈

46、沖的頻率。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有固定和調(diào)節(jié)的雙重作用，將五輪儀固定在車輛尾部和車輛運(yùn)動(dòng)一致， 同時(shí)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)整彈簧能夠保證五輪儀始終在一定壓緊力下和試驗(yàn)道路接觸。 穩(wěn)壓電源電路、減速度信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)字隔離電路集成在電路集成盒內(nèi)。穩(wěn)壓電 源電路將車輛蓄電池供電電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓，保證測(cè)試系統(tǒng)供電安全。減速度信號(hào)調(diào) 理電路對(duì)加速度傳感器產(chǎn)生的減速度信號(hào)進(jìn)行濾波和線性光電隔離，數(shù)字隔離電路對(duì)光 電速度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字光電隔離。 試驗(yàn)車輛蓄電池提供測(cè)試系統(tǒng)工作電源，保證測(cè)試試驗(yàn)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)進(jìn)行，并節(jié)省 了額外電源成本。 除上述設(shè)備，一些輔助設(shè)備在測(cè)試系統(tǒng)的連接、固定和裝配中起著重要作用。計(jì)算 機(jī)

47、臺(tái)架固定在車廂內(nèi)(和車輛無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng))供測(cè)試中計(jì)算機(jī)、采集卡和電路集成盒擺放;數(shù) 據(jù)線在測(cè)試系統(tǒng)中起著數(shù)據(jù)傳輸和連接硬件接口的作用。 測(cè)試系統(tǒng)按測(cè)試功能可分為減速度測(cè)試系統(tǒng)和制動(dòng)距離測(cè)試系統(tǒng)，減速度測(cè)試系統(tǒng) 由加速度傳感器、減速度信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)構(gòu)成。制動(dòng)距離測(cè)試系 統(tǒng)由統(tǒng)由五輪儀、光電速度傳感器、數(shù)字隔離電路、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)構(gòu)成。 第 4 章 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 圖 4-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 4.2 測(cè)試系統(tǒng)的工作原理 4.2.1 測(cè)試原理 制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，加速度傳感器固定在車廂內(nèi)，和待測(cè)車輛保持一致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，五 輪儀采用專用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)懸掛在車輛后橋上，跟隨車輛運(yùn)動(dòng)，制

48、動(dòng)踏板上布置一腳踏式 微動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，狀態(tài)為常開(kāi)，開(kāi)關(guān)輸入端接到光電速度傳感器信號(hào)輸出端口，開(kāi)關(guān)輸出 端和光電速度傳感器信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接。車輛制動(dòng)開(kāi)始，踏板控制開(kāi)關(guān)接通電 路，五輪儀上的光電速度傳感器則產(chǎn)生和制動(dòng)距離成正比關(guān)系的脈沖信號(hào)，經(jīng)數(shù)字隔離 后成標(biāo)準(zhǔn)的 ttl 電平輸入到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)數(shù)字信號(hào)周期，并通過(guò) usb 數(shù)據(jù)線將其輸入計(jì)算機(jī)中，制動(dòng)距離采集模塊從設(shè)置的對(duì)應(yīng)通道中讀出數(shù)據(jù)，測(cè)試軟 件觸發(fā)采集模塊保證加速度傳感器和光電速度傳感器采集同步性以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)， 當(dāng)計(jì)數(shù)器捕捉到 ttl 電平的第一個(gè)上升邊沿，立即觸發(fā)加速度傳感器進(jìn)行采集，由于采 集卡的響應(yīng)速度

49、非?？?，觸發(fā)時(shí)間很短，從而基本上保證了采集同步性。加速度傳感器 產(chǎn)生和制動(dòng)減速度成一定比例關(guān)系的電壓信號(hào)，此時(shí)的電壓信號(hào)是模擬信號(hào)，電壓值非 常低，且其中混有干擾信號(hào)，如果直接進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換和分析，則信號(hào)很容易失真，且整 個(gè)測(cè)試系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性極差，必須經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路預(yù)處理后才能輸入采集卡進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換，利用 labview 開(kāi)發(fā)的測(cè)試軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和運(yùn)算，得出加速度極值、信號(hào) 幅頻特性、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)距離、平均減速度等制動(dòng)參數(shù)。 第 4 章 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 圖 4-2 系統(tǒng)工作流程圖 4.2.2 車速的測(cè)量 車輛制動(dòng)試驗(yàn)的初速度按照國(guó)標(biāo)設(shè)定，制動(dòng)過(guò)程中的瞬時(shí)車速通過(guò)車速

50、與頻率的關(guān) 系計(jì)算，即運(yùn)用頻率計(jì)數(shù)法進(jìn)行測(cè)量。頻率計(jì)數(shù)法是目前轉(zhuǎn)速測(cè)量中應(yīng)用較多的一種方 法，它是將待測(cè)轉(zhuǎn)速通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)化成為與轉(zhuǎn)速成正比的電脈沖信號(hào)，再由電子計(jì) 數(shù)器測(cè)出該電脈沖信號(hào)的頻率或周期，從而求得待測(cè)轉(zhuǎn)速，這就是通常所說(shuō)的測(cè)頻法測(cè) 量轉(zhuǎn)速和測(cè)周法測(cè)量轉(zhuǎn)速。測(cè)頻法適用較高轉(zhuǎn)速，當(dāng)被測(cè)量轉(zhuǎn)速較低時(shí)，應(yīng)用測(cè)頻法測(cè) 量轉(zhuǎn)速會(huì)帶來(lái)較大的誤差，此時(shí)宜選用測(cè)周法測(cè)量轉(zhuǎn)速8。 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件 (gb7258-2004)規(guī)定制動(dòng)試驗(yàn)的初速度最高為 50km/h，所以制動(dòng)過(guò)程中五輪儀轉(zhuǎn)速并不高， 綜合考慮，在此系統(tǒng)中選用頻率計(jì)數(shù)法中的測(cè)周法測(cè)量五輪儀的轉(zhuǎn)速。 測(cè)周法是以標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖填充待測(cè)脈

51、沖，計(jì)數(shù)器累計(jì)一個(gè)待測(cè)脈沖信號(hào)周期內(nèi)的 x t 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖數(shù)，從而求得待測(cè)轉(zhuǎn)速。下圖 4-3 為用測(cè)周法測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理圖。其工作 n 原理如下:經(jīng)過(guò)放大整形后的晶振脈沖信號(hào)(頻率為、周期為)被傳輸?shù)街鏖T(mén)的輸入端， o f o t 使從速度傳感器輸出的待測(cè)脈沖信號(hào)(頻率為、周期為)進(jìn)入控制門(mén)。設(shè)第一個(gè)待測(cè) x f tx 脈沖信號(hào)進(jìn)入控制門(mén)時(shí)，使門(mén)內(nèi)的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，使主門(mén)關(guān)閉，不允許晶振脈 沖通過(guò)。兩個(gè)待測(cè)脈沖信號(hào)之間的間隔，即為待測(cè)脈沖信號(hào)的周期。所以計(jì)數(shù)器累計(jì) x t 的即為在內(nèi)的晶振脈沖數(shù)，晶振脈沖的周期可以通過(guò)時(shí)標(biāo)旋鈕調(diào)節(jié)，則待測(cè)周期 x t o n o t ，所以待測(cè)轉(zhuǎn)速為8

52、)或(msstnt oox （4- x tz n 60 1） 為被測(cè)軸每旋轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)。 ztst xx 值；為單位的為以 車輛制動(dòng) 同步控制開(kāi)關(guān) 加速度 傳感器 速度傳 感器 調(diào)理及線性 隔離電路 調(diào)理及數(shù)字 隔離電路 數(shù)據(jù)采集卡 測(cè)試軟件 1. 制動(dòng)距離 2. 制動(dòng)時(shí)間 3. 平均減速 度 4. 瞬時(shí)速度 第 4 章 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 圖 4-3 測(cè)周法原理框圖9 根據(jù)測(cè)周法測(cè)量原理，且有效地利用采集卡資源，可以將采集卡 ni daq pad-6016 的計(jì)數(shù)器 pfi3/ctr1 source 設(shè)置為脈沖計(jì)數(shù)器，利用采集卡自身的晶振和定時(shí)器/計(jì)數(shù) 器相結(jié)合，代替晶振器和

53、時(shí)基分頻器，pfi8/ctrosource 提供時(shí)基信號(hào)，速度信號(hào)輸入采 集卡。被測(cè)信號(hào)由計(jì)數(shù)器 1 的 source 口接入，gate 口接入計(jì)數(shù)器 0 的閘門(mén)信號(hào)，采集卡 內(nèi)部信號(hào)源提供的時(shí)基信號(hào)頻率為定值，以時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)，計(jì)算出每個(gè)數(shù)字波形周期 內(nèi)出現(xiàn)時(shí)基信號(hào)的次數(shù)，計(jì)數(shù)器 1 out 端的輸出則是 source 端輸入信號(hào)的頻率，測(cè)試軟 件根據(jù)計(jì)數(shù)器 1 輸出的頻率計(jì)算出車速。 （m/s） (4-2) t t n d v （m/s） 車輛瞬時(shí)速度v 信號(hào)盤(pán)光柵數(shù)量n (m) 五輪儀直徑d （s） 數(shù)字信號(hào)即時(shí)周期t （s） 時(shí)基信號(hào)周期t 4.2.3 制動(dòng)距離的測(cè)量 測(cè)試系統(tǒng)的制動(dòng)距

54、離由裝有光電速度傳感器的五輪儀測(cè)定，測(cè)試時(shí)，五輪儀和試驗(yàn) 車輛行駛狀態(tài)保持一致，五輪儀每旋轉(zhuǎn)一圈，則行駛距離為五輪儀車輪一個(gè)周長(zhǎng)。信號(hào) 盤(pán)和五輪儀同軸，旋轉(zhuǎn)角速度相等，信號(hào)盤(pán)嵌入光電速度傳感器 u 型槽，信號(hào)盤(pán)上均勻 開(kāi)有多個(gè)通孔用以控制光電速度傳感器通斷，通孔排列成和信號(hào)盤(pán)同圓心的圓周，信號(hào) 盤(pán)(五輪儀)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，光電速度傳感器接收器感光次數(shù)與小孔數(shù)目相同，從而產(chǎn)生相應(yīng) 數(shù)量的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)調(diào)理后成數(shù)字信號(hào)(ttl 信號(hào))，數(shù)字信號(hào)上升邊沿?cái)?shù)和光電 速度傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)相等，最終測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)出的總上升邊沿?cái)?shù)和五輪儀每圈產(chǎn)生 的脈沖數(shù)比值則為五輪儀行駛總?cè)?shù)，通過(guò)總行使圈數(shù)和五輪儀車輪

55、周長(zhǎng)的乘積計(jì)算出 第 4 章 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 車輛制動(dòng)距離。 設(shè)光電速度傳感器的信號(hào)盤(pán)光柵數(shù)有，最終統(tǒng)計(jì)的上升沿總數(shù) dz個(gè)，五輪儀直徑為 為 。則制動(dòng)距離為： cs （m） （4- z dc s 3） 4.2.4 制動(dòng)時(shí)間的測(cè)試 運(yùn)用數(shù)據(jù)計(jì)時(shí) vi 進(jìn)行制動(dòng)時(shí)間的測(cè)量，測(cè)試時(shí)，當(dāng)駕駛員進(jìn)行車輛制動(dòng)時(shí)，微動(dòng)開(kāi) 關(guān)接通，光電速度傳感器的信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路處理后輸入采集卡，當(dāng)測(cè)試軟件的采 集模塊接收到信號(hào)，立即觸發(fā)軟件計(jì)時(shí) vi 開(kāi)始運(yùn)算計(jì)時(shí)，車輛停止行駛后，安裝在五輪 儀上的光電速度傳感器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)結(jié)束，因而測(cè)試軟件采集模塊從采集卡 計(jì)數(shù)器端口捕捉到的 ttl 信號(hào)邊沿?cái)?shù)不再

56、增加，計(jì)時(shí)模塊停止運(yùn)算，軟件前面板數(shù)據(jù)顯 示區(qū)域的時(shí)間表和時(shí)間顯示端口的最終值即為制動(dòng)時(shí)間，時(shí)間存儲(chǔ) vi 將時(shí)間的變化過(guò)程 保存到指定目錄。 4.2.5 制動(dòng)平均速度的測(cè)量 充分發(fā)出的平均減速度 mfdd，是一個(gè)最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)，只需在測(cè)試完成后得出結(jié)果 即可。所以借助軟件的變量存儲(chǔ)、調(diào)用和運(yùn)算功能即可實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用 labview 的數(shù)組算出 制動(dòng)位移再除以時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。 4.3 測(cè)試系統(tǒng)硬件部分 4.3.1 工控機(jī)的選用 目前工控機(jī)的主要類別有：ipc（pc 總線工業(yè)電腦） 、plc（可編程控制系統(tǒng)） 、 dcs（分散型控制系統(tǒng)） 、fcs（現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)）及 cnc（數(shù)控系統(tǒng)）五種。 本次設(shè)計(jì)

57、選用 ipc 即 pc 總線的工業(yè)電腦。據(jù) 2000 年 ipc 統(tǒng)計(jì)目前 pc 機(jī)已占到通用 計(jì)算機(jī)的 95%以上，因其價(jià)格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù) 人員所熟悉和認(rèn)可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部分為工業(yè)機(jī)箱、無(wú)源底 板及可插入其上的各種板卡組成，如 cpu 卡、i/o 卡等。并采取全鋼機(jī)殼、機(jī)卡壓條過(guò)濾 網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計(jì)及 emc（electromagneticcompatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的 電磁干擾、震動(dòng)、灰塵、高/低溫等問(wèn)題。 ipc 有以下特點(diǎn)： 第 4 章 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 可靠性：工業(yè) pc 具有在粉塵、煙霧、高/低

58、溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕和快速診斷和可 維護(hù)性，其 mttr（meantimetorepair）一般為 5min，mttf10 萬(wàn)小時(shí)以上，而普通 pc 的 mttf 僅為 1000015000 小時(shí)。 實(shí)時(shí)性，工業(yè) pc 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制，對(duì)工作狀況的變化給予 快速響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)（看門(mén)狗功能這是普通 pc 所不具有的） ，遇險(xiǎn)自復(fù) 位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 擴(kuò)充性，工業(yè) pc 由于采用底板+cpu 卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可 擴(kuò)充 20 個(gè)板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢 測(cè)儀等相連，以完成各種任務(wù)。 兼容性，

59、能同時(shí)利用 isa 與 pci 及 picmg 資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語(yǔ)言匯 編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。 4.3.2 數(shù)據(jù)采集卡的選用 數(shù)據(jù)采集卡是測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、 數(shù)字 i/o、計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器等。數(shù)據(jù)采集卡的選用主要基于模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣率、測(cè)量范圍 以及輸入輸出精度等技術(shù)指標(biāo)，在滿足車載傳感器信號(hào)采集及傳輸要求的基礎(chǔ)上，還須 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。測(cè)試系統(tǒng)選用 ni 公司的 nidaqpad-6016 數(shù)據(jù)采集卡，該卡為 usb 接口，使用方便，啟動(dòng)迅速，通斷電安全保護(hù)能力強(qiáng)，且為 ni-usb 多功能數(shù)據(jù)采集，內(nèi) 置螺孔端子連接，從而省去了纜線和接

60、線端子部分的費(fèi)用，具體的參數(shù)見(jiàn)表 4-1 采集卡 的端口模塊主要由 3 部分組成，分別為功能擴(kuò)展模塊、數(shù)字端口和時(shí)鐘模塊以及模擬端 口模塊15。數(shù)字端口和時(shí)鐘模塊用于輸入數(shù)字信號(hào)，模擬端口模塊輸入模擬信號(hào)。 表 4-1 數(shù)據(jù)參數(shù)卡參數(shù) 采樣率200ks/s數(shù)字輸入輸出32 條數(shù)字 i/o 線（5v ttl 信號(hào)） 輸入范圍10v，5v模擬輸出2 路 輸入精度16 位輸出精度16 位 模擬輸入16 路定時(shí)2 個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 4.3.3 傳感器的選用 傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息， 并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其