畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-輕型汽車盤式制動(dòng)器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械裝置設(shè)計(jì)

前言現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展一百多年來，從卡爾.本次和戴姆勒結(jié)束了人畜牽引的時(shí)代開始，汽車工業(yè)經(jīng)歷著日新月異的變化。1886年出現(xiàn)了第一臺(tái)汽車，1894年奔馳volve首次實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，1900年金屬車身開始進(jìn)入汽車領(lǐng)域，1924年汽車告別了了黑色時(shí)代，1930年到1950年，汽車車身開始注重流線型，二戰(zhàn)后汽車開始廣泛進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家普通家庭，到上世紀(jì)九十年到，汽車已經(jīng)高度多元化。進(jìn)入21世紀(jì)后,從現(xiàn)在的汽車設(shè)計(jì)趨勢(shì)來看,最后邊鋒主義還是戰(zhàn)勝了流線主義,不管是在內(nèi)飾還是外部線條都追求極其硬朗的線條。制動(dòng)系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，是汽車能夠按照駕駛者的意圖控制車速或停車的關(guān)鍵部分，所以制動(dòng)系統(tǒng)性能的好壞直接關(guān)系到汽車的安全性。伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)如今已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高度發(fā)達(dá)的階段，車速的提高提高了運(yùn)輸效率的同時(shí)也對(duì)交通安全造成了巨大的沖擊。每年因?yàn)榻煌ㄊ鹿试斐傻纳?cái)產(chǎn)損失不可估量。對(duì)制動(dòng)器的研究，進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn),評(píng)價(jià)它的綜合性能,已成為改善制動(dòng)器制動(dòng)性能不可或缺的一部分。制動(dòng)器是產(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。凡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)力矩的制動(dòng)器都稱為摩擦制動(dòng)器。摩擦制動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備中而成為重要的組成部件之一，其工作原理是利用摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)接觸表面所產(chǎn)生的摩擦阻力來調(diào)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度或來停止運(yùn)動(dòng)。汽車摩擦式制動(dòng)器主要分為鼓式和盤式兩大類。前者摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件是制動(dòng)鼓，工作表面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件是制動(dòng)盤，工作表面為端面。盤式制動(dòng)器，作為汽車中一類運(yùn)用非常廣泛的的制動(dòng)器，在乘用車和微型客車中用得尤為普遍。鑒于盤式制動(dòng)器良好的散熱性能和較小的制動(dòng)衰退現(xiàn)象，盤式制動(dòng)器的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。所以，研究一種能夠很好模擬真實(shí)制動(dòng)過程，測(cè)量精度高的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)日趨緊迫。在臺(tái)架試驗(yàn)中，應(yīng)該盡可能的模擬真實(shí)的制動(dòng)過程，包括被測(cè)制動(dòng)裝置的安裝和工作狀況。汽車行駛過程中的動(dòng)能主要來源于大質(zhì)量的車體平移動(dòng)能和車輪等較小的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，試驗(yàn)臺(tái)需要能夠有效的模擬這部分動(dòng)能。慣性式試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵部件是慣性飛輪，由于飛輪的旋轉(zhuǎn)能夠儲(chǔ)存能量，所以，采用慣性式試驗(yàn)臺(tái)是比較可行和經(jīng)濟(jì)的。制動(dòng)器的設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的重要部分，由于處于設(shè)計(jì)階段的汽車不可能進(jìn)行道路試驗(yàn)，即使能夠進(jìn)行，測(cè)量結(jié)果也并不準(zhǔn)確和客觀，所以，汽車大部分元件的試驗(yàn)仍需在臺(tái)架上進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)臺(tái)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使飛輪組轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速后開始制動(dòng)，同時(shí)切斷電源。這和真實(shí)狀況下制動(dòng)時(shí)切斷動(dòng)力源的原理相同，是最佳的模擬方式。為了增大試驗(yàn)臺(tái)能夠進(jìn)行試驗(yàn)的車型范圍，需要設(shè)計(jì)一套由不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量組成的慣性飛輪組，通過不同的組合方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同車型的試驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)主要針對(duì)的測(cè)試對(duì)象是輕型車盤式制動(dòng)器，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3730.1—1988的規(guī)定分類，總質(zhì)量在1.8～6.0噸范圍的貨車屬于輕型貨車，長(zhǎng)度在3.5～7.0米之間的可測(cè)屬于輕型客車，輕型汽車主要包括M1,M2和N1類車。考慮到試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能夠?qū)Υ蟛糠殖擞密囘M(jìn)行有效測(cè)量，初步將測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量范圍定為汽車總質(zhì)量1.2～4.0噸。目錄摘要 第1章緒論1.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)輕型汽車盤式制動(dòng)器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)，由于盤式制動(dòng)器表現(xiàn)出的優(yōu)良性能，其運(yùn)用范圍逐漸擴(kuò)大，所以，對(duì)其性能的研究變得越來越重要。本文通過課題形式研究盤式制動(dòng)器性能測(cè)試方法和設(shè)計(jì)盤式制動(dòng)器性能試驗(yàn)臺(tái)。1.1.1國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀目前，世界上絕大部分國(guó)家，包括汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家通用的方法是通過慣性試驗(yàn)臺(tái)來模擬測(cè)試制動(dòng)器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而對(duì)制動(dòng)器性能進(jìn)行評(píng)估。以汽車工業(yè)起步較早的發(fā)達(dá)國(guó)家德國(guó)、美國(guó)等為例，如德國(guó)CarlSchenckAG公司，德國(guó)FroudeHofmann公司以及美國(guó)CHASE公司等研制的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，都反映了當(dāng)前較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。其中德國(guó)CarlSchenckAG公司研制的慣性式制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)制動(dòng)器進(jìn)行試驗(yàn)。它的基本原理就是以一定角速度旋轉(zhuǎn)的慣性飛輪的動(dòng)能來模擬汽車的動(dòng)能，并在制動(dòng)時(shí)為被試制動(dòng)器所吸收。體現(xiàn)了德國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的先進(jìn)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)普遍落后于歐美發(fā)到國(guó)家，受到技術(shù)制約和設(shè)備落后等因數(shù)的影響，目前國(guó)內(nèi)汽車性能及實(shí)驗(yàn)技術(shù)較其他發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后許多，但整個(gè)行業(yè)緊追國(guó)際水平的步伐從未停止。目前國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)較先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手仍是學(xué)習(xí)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，包括技術(shù)和設(shè)備等各方面。尤其是有的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)設(shè)備，主要依靠從國(guó)外進(jìn)口，然后進(jìn)行消化吸收后進(jìn)行再創(chuàng)新。在這種學(xué)習(xí)模式下，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)均有了長(zhǎng)足進(jìn)步。主要的汽車研究機(jī)構(gòu)和各高等學(xué)府的科研團(tuán)隊(duì)在借鑒國(guó)外技術(shù)的幫組下取得了豐碩的成果。典型的國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)有天津大學(xué)天津內(nèi)燃機(jī)研究所研制的，ZDQ型制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)和吉林大學(xué)機(jī)電設(shè)備研究所研制的JF系列試驗(yàn)臺(tái)等。ZDQ制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)是基于國(guó)家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC／T654-2000《摩托車和輕便摩托車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法》而開發(fā)設(shè)計(jì)的，采用機(jī)械慣量模擬和電慣量模擬相結(jié)合的摩托車慣量模擬方式，是用于評(píng)價(jià)摩托車和輕便摩托車制動(dòng)器性能的專用檢測(cè)設(shè)備。該試驗(yàn)臺(tái)能夠完成標(biāo)準(zhǔn)QT/654-2000中規(guī)定的效能試驗(yàn)、磨合試驗(yàn)等所有試驗(yàn)項(xiàng)目，并能在試驗(yàn)過程中檢測(cè)和記錄很多試驗(yàn)參數(shù)，如制動(dòng)初速度、蹄片溫度、制動(dòng)減速度、制動(dòng)次數(shù)、制動(dòng)間隔時(shí)間、制動(dòng)操縱力、制動(dòng)力矩、制動(dòng)距離和主軸轉(zhuǎn)速等。1.1.2本文研究的意義及研究中存在的問題制動(dòng)系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，是汽車安全性的重要保障，制動(dòng)器性能的好壞直接關(guān)系到汽車整體性能的駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)中的重要元件，同時(shí)盤式制動(dòng)器是制動(dòng)器中非常重要的一類，在轎車和輕型車中應(yīng)用非常廣泛。本文主要研究的是輕型汽車盤式制動(dòng)器的性能試驗(yàn)臺(tái)，同時(shí)研究盤式制動(dòng)器各項(xiàng)性能。本文通過設(shè)計(jì)一種慣性式試驗(yàn)臺(tái)研究盤式制動(dòng)器，是當(dāng)前制動(dòng)器性能檢測(cè)研究的重要手段，更是當(dāng)前最主要的試驗(yàn)方法。隨著盤式制動(dòng)器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)盤式制動(dòng)器性能的研究變得越來越重要，所以，研究一種能夠很好模擬汽車真實(shí)制動(dòng)情況，精確檢測(cè)盤式制動(dòng)器制動(dòng)性能的試驗(yàn)臺(tái)顯得非常重要。它是準(zhǔn)確掌握盤式制動(dòng)器性能的有效途徑，從而是制動(dòng)器設(shè)計(jì)中選材，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等重要環(huán)節(jié)的控制性因素。所以對(duì)盤式制動(dòng)器性能的研究及對(duì)相應(yīng)試驗(yàn)臺(tái)的研究具有舉足輕重的地位，對(duì)提高制動(dòng)器各項(xiàng)性能具有重要意義。雖然目前整個(gè)行業(yè)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究有了一個(gè)很高的水平，尤其是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。盡管國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝水平仍落后于國(guó)外，但實(shí)驗(yàn)技術(shù)在硬件方面和國(guó)外相比差距并不大，但是國(guó)內(nèi)對(duì)于數(shù)據(jù)的采集，分析方面經(jīng)驗(yàn)不足，落后于國(guó)外。這也是制約中國(guó)汽車技術(shù)進(jìn)一步提高的重要原因。所以，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，研究新型實(shí)驗(yàn)設(shè)備仍是亟待解決的關(guān)鍵問題。1.2制動(dòng)器的性能要求制動(dòng)器作為決定汽車安全性能重要部件，制動(dòng)器具有良好的綜合性能顯得至關(guān)重要。其中主要包括：制動(dòng)效率，制動(dòng)效能，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，可操控性和良好的散熱性能。制動(dòng)效率指車輪不抱死的最大制動(dòng)減速度與車輪和地面間摩擦系數(shù)的比值，也就是車輪將要抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度和被利用的附著系數(shù)之比。制動(dòng)效率是制動(dòng)器性能的重要體現(xiàn)，為保證制動(dòng)效率，各國(guó)在汽車軸荷分配等方面都做了嚴(yán)格的規(guī)定。制動(dòng)效能指在良好路面上，汽車以一定初速度制動(dòng)到停車的制動(dòng)距離或者制動(dòng)減速度，它是制動(dòng)性能的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)效能的恒定性（即抗熱衰退性能）決定了汽車長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)制動(dòng)是的制動(dòng)可靠程度。水衰退性也是制動(dòng)器面臨的一個(gè)嚴(yán)重問題，同樣，汽車涉水行駛時(shí)可能導(dǎo)致制動(dòng)器短時(shí)間內(nèi)喪失制動(dòng)能力。制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間是操縱者從開始踩踏制動(dòng)踏板，到制動(dòng)器開始產(chǎn)生制動(dòng)力的時(shí)間，汽車高速行駛時(shí)制動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)必然導(dǎo)致汽車不能再有效距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，所以，保障汽車具有良好的制動(dòng)性能，制動(dòng)時(shí)間不能太長(zhǎng)，這已成為各企業(yè)必須遵守的原則。制動(dòng)器有良好的操縱性和散熱性能都是都是良好制動(dòng)性能的重要保障。所以，要實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器具有良好的綜合性能，必須顧及到每項(xiàng)性能及其相關(guān)的影響因素。在設(shè)計(jì)中必須綜合考慮外界條件和各項(xiàng)性能之間的相互影響，必須在諸多性能參數(shù)中找到一個(gè)平衡點(diǎn)，可以適當(dāng)降低其中部分性能來避免因?yàn)樗鼈兊奶岣叨绊懙狡渌阅堋?/p>

第2章制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)2.1試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)要求本文嚴(yán)格按照QC/T564-2008(乘用車制動(dòng)器性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法)，對(duì)輕型汽車盤式制動(dòng)器性能試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。要求所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)能對(duì)輕型汽車所使用的盤式制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)性能綜合試驗(yàn)。盡可能模擬汽車真實(shí)的制動(dòng)情況是本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)追求的方向。試驗(yàn)過程中需要模擬汽車不同工況、不同車型的制動(dòng)情形，所以要求試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)加載和卸載、調(diào)速、改變系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等功能。試驗(yàn)臺(tái)要能實(shí)現(xiàn)以下試驗(yàn)項(xiàng)目：制動(dòng)器效能實(shí)驗(yàn)、制動(dòng)器熱衰退恢復(fù)實(shí)驗(yàn)、制動(dòng)襯片磨損試驗(yàn)；并可測(cè)試制動(dòng)力矩、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度等參數(shù)。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)中一部分重要元件是質(zhì)量很大的飛輪組，不能單靠人力進(jìn)行裝卸，需要設(shè)計(jì)輔助裝置來完成。輔助裝置不能干擾主軸的運(yùn)動(dòng)，拆裝過程必須穩(wěn)定，同時(shí)需留一定空間安放不用的飛輪。2.2試驗(yàn)臺(tái)架方案設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)要求的前提下，還應(yīng)考慮到各部分的設(shè)計(jì)要素。對(duì)于慣性旋轉(zhuǎn)體部分，應(yīng)該考慮能夠使機(jī)械慣量和實(shí)際工況相同或相類似，并且保證工作可靠；對(duì)于尾座制動(dòng)鉗安裝部分，必須能夠進(jìn)行軸向滑動(dòng)并能夠隨意固定，以適應(yīng)不同型號(hào)的制動(dòng)器尺寸變化；還必須考慮制動(dòng)鉗與制動(dòng)盤對(duì)接時(shí)的同軸度，必須保證制動(dòng)力矩的測(cè)量精確度。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮測(cè)量系統(tǒng)的精確性和滯后性、整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的噪聲、振動(dòng)、試驗(yàn)臺(tái)的壽命以及成本等問題。另外，各零部件設(shè)計(jì)必須考慮到能夠直接購(gòu)買元件方便的安裝，并具有良好的工藝性和強(qiáng)度。試驗(yàn)臺(tái)采用單端機(jī)械慣性試驗(yàn)臺(tái)型式，分為機(jī)械、氣液和電控部分。傳動(dòng)系統(tǒng)采用直流無級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直流電機(jī)具有啟動(dòng)力矩大、干擾小、可頻繁啟動(dòng)的特點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)不同初始車速制動(dòng)工況的模擬。試驗(yàn)臺(tái)通過機(jī)械慣量（慣性飛輪）來模擬整車的慣量，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性。試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以通過各類傳感器對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、存儲(chǔ)、檢索及輸出并可進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并結(jié)合預(yù)先輸入的分組參數(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量性能的判斷。試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2.1。圖2.11、調(diào)速直流電機(jī)，2、聯(lián)軸器，3、軸承支撐座，4、飛輪，5、飛輪，6、飛輪軸，7、軸承，9、飛輪，10、第二軸，11、制動(dòng)鉗，12、制動(dòng)鉗安裝盤，13、測(cè)力尾座滑座，14、測(cè)力尾座支座，15、制動(dòng)盤，16、軸承端蓋，17、軸承端蓋，18、飛輪支撐座，19、飛輪支撐座升降手輪，20、T型槽平板，21、速度傳感器，22，測(cè)速齒輪。

第3章制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)基本原理及設(shè)計(jì)計(jì)算3.1試驗(yàn)臺(tái)的基本原理及制動(dòng)力分配3.1.1試驗(yàn)臺(tái)基本原理汽車在行駛過程中，整車大部分質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式是平動(dòng)，所以其動(dòng)能主要來源于平動(dòng)動(dòng)能，同時(shí)，還包括車輪等旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和其他零部件的振動(dòng)動(dòng)能。要使汽車能夠在制動(dòng)器的作用下安全停下來，制動(dòng)器需要耗散掉的能量包括汽車平動(dòng)動(dòng)能和各旋轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。試驗(yàn)臺(tái)通過旋轉(zhuǎn)的慣性飛輪來模擬整車的動(dòng)能，即是將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。汽車試驗(yàn)臺(tái)要能夠真實(shí)模擬汽車制動(dòng)工況，必須將汽車動(dòng)能分配到每個(gè)車輪上。這樣，就能夠通過旋轉(zhuǎn)的飛輪來模擬車輪上的動(dòng)能，也就是試驗(yàn)臺(tái)的原理。假設(shè)汽車總重；以初速度進(jìn)行制動(dòng)減速到；試驗(yàn)臺(tái)飛輪慣量和角速度從相應(yīng)降低到。則可由動(dòng)能相等得到：（3.1）由此可知，汽車動(dòng)能和試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)能有如下關(guān)系：（3.2）即（3.3）由3.3式得：（3.4）——汽車等價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；——汽車空載質(zhì)量，；——汽車滿載質(zhì)量，；——飛輪半徑，；，——汽車制動(dòng)的初始速度和制動(dòng)結(jié)束速度，，——飛輪制動(dòng)前后的旋轉(zhuǎn)角速度，；——汽車轉(zhuǎn)動(dòng)部件的當(dāng)量空車質(zhì)量系數(shù)。3.1.2車輪對(duì)應(yīng)慣量的計(jì)算根據(jù)中華人民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T564-2008《乘用車制動(dòng)器性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》中的規(guī)定。（3.5）——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算值，；——車輪滾動(dòng)半徑，；——汽車滿載質(zhì)量下，以（）的制動(dòng)減速度進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，被試制動(dòng)器所對(duì)應(yīng)車輪承受的那部分質(zhì)量，當(dāng)同一制動(dòng)器用于不同車型，取最大值，。前制動(dòng)器的計(jì)算公式：（3.6）后制動(dòng)器的計(jì)算公式：（3.7）——汽車重心離前軸距離；——汽車重心離后軸距離；——重心高度；——汽車軸距。3.2實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速計(jì)算3.2.1車速對(duì)應(yīng)下的飛輪轉(zhuǎn)速要能夠盡量真實(shí)的模擬汽車的真實(shí)制動(dòng)情況，飛輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該和汽車車輪的轉(zhuǎn)速相同。所以兩者之間應(yīng)該滿足如下關(guān)系：（3.8）——汽車行駛速度，；——試驗(yàn)臺(tái)主軸轉(zhuǎn)速，；——飛輪半徑，。則試驗(yàn)臺(tái)主軸的轉(zhuǎn)速為：（3.9）3.2.2試驗(yàn)車型的選取設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)要求能夠進(jìn)行輕型汽車盤式制動(dòng)器綜合性能試驗(yàn)，要求對(duì)范圍內(nèi)車型都有較好的測(cè)量效果。根據(jù)中華人民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T479-1999和QC/T564-2008的相關(guān)要求及其規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)量和計(jì)算盤式制動(dòng)器的各項(xiàng)性能參數(shù)。試驗(yàn)車型基本參數(shù)情況如下表：表3.1試驗(yàn)車型基本參數(shù)試驗(yàn)車型基本參數(shù)車型及排量陸風(fēng)X8,2.5L總質(zhì)量空載1850kg滿載2175kg軸距L2760mm最高車速170km/h制動(dòng)器形式前輪通風(fēng)盤式后輪通風(fēng)盤式重心高度0.51m車輪滾動(dòng)半徑0.2951m重心離后軸距離1510mm3.2.3對(duì)應(yīng)飛輪慣量計(jì)算試驗(yàn)中以滿載情況為實(shí)驗(yàn)條件，取滿載值2175kg，，，。則前輪承受的值：后輪承受的值：同一車型上前后制動(dòng)力不同時(shí)，以較大的為準(zhǔn)，則飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算值為：3.2.4試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速計(jì)算參照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)QC/T564-2008，在進(jìn)行微型車制動(dòng)器磨合試驗(yàn)前，要求以50km/h的初速度進(jìn)行磨合實(shí)驗(yàn)，第一次效能試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)器初速度規(guī)定限制條件為：和，實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速盡量取整，則制動(dòng)初速度定為50km/h、90km/h；第一次磨合試驗(yàn)制動(dòng)初速度由時(shí)制動(dòng)初速度為80km/h。第二次效能實(shí)驗(yàn)增加制動(dòng)初速度，取制動(dòng)初速度120km/h。按照要求，針對(duì)車型衰退實(shí)驗(yàn)初速度為100km/h。即在各項(xiàng)制動(dòng)器性能試驗(yàn)中，制動(dòng)器初速度有以下幾種：50km/h、80km/h、90、100km/h、120km/h。根據(jù)公式計(jì)算得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)速要求為：449.000r/m,718.400,808.201,898.001,1077.605。

第4章電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算及電動(dòng)機(jī)選擇4.1電機(jī)功率計(jì)算在所有試驗(yàn)情境下，不難判斷最高轉(zhuǎn)速所需要的功率最大，所以以最大功率作為選擇電機(jī)的參考因素是合理的。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)QC/T564-2008規(guī)定及初選結(jié)果，最大試驗(yàn)車速為120km/h，即飛輪最大轉(zhuǎn)速n=1077.605r/min，則其最大角速度為：若飛輪在20秒內(nèi)從零轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，則飛輪角加速度為：則在模擬輕型車滿載的時(shí)候，飛輪產(chǎn)生的慣性扭矩為：那么所需要提供的功率為：由于傳動(dòng)系統(tǒng)存在能量損失，假定系統(tǒng)傳動(dòng)效率為0.85，則系統(tǒng)所需電機(jī)功率為：4.2電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇是整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力部分，選擇合適的電機(jī)既關(guān)系到實(shí)驗(yàn)臺(tái)良好運(yùn)行，電機(jī)處在最佳工作狀態(tài)以及有效的控制制造成本等。所以電機(jī)的選取非常重要，考慮到功率、安裝等方面的要求。Z4直流電機(jī)電機(jī)具有體積小、性能好、重量輕、輸出功率大、效率高及可靠性高，最重要的是可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，且可以與當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平的電機(jī)較量?？紤]到試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍車型的實(shí)驗(yàn)，電動(dòng)機(jī)功率略微取大一些，故選取Z4-180-41作為試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)基本參數(shù)如下。表4.1電機(jī)尺寸數(shù)據(jù)圖（單位：mm）型號(hào)安裝尺寸z4-180-41ABCDEFGADAEAFAGCHK27958612155110166965110166918015型號(hào)外形尺寸ABACADHDLL1h1z4-180-41356390305731944117216表4.2電機(jī)性能參數(shù)型號(hào)基本參數(shù)z4-180-41功率（kw）額定轉(zhuǎn)速（r/min）額定電壓（V）慣量矩(kg.m2)重量（kg）5515004402.2410電機(jī)基本尺寸決定著試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸，所以需要列出詳細(xì)尺寸參數(shù)。

第5章試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1飛輪組設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1飛輪組設(shè)計(jì)飛輪組是試驗(yàn)臺(tái)模擬汽車慣量的部分，是試驗(yàn)臺(tái)的重要組成部分，設(shè)計(jì)飛輪要求能夠有效的模擬汽車慣量；由于試驗(yàn)中飛輪再告訴旋轉(zhuǎn)，所以飛輪受力比較復(fù)雜，要求飛輪能夠滿足必要的強(qiáng)度和可靠性；另外由于飛輪模擬的慣量較大，從節(jié)約材料等經(jīng)濟(jì)角度考慮，條件允許的情況下盡可能增大飛輪半徑，實(shí)現(xiàn)在飛輪質(zhì)量不增大的情況下增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)綜合考慮試驗(yàn)臺(tái)整體尺寸等因素加以綜合設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍車型的制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)，所以，單個(gè)飛輪無法實(shí)現(xiàn)其功能，故設(shè)計(jì)成飛輪組。通過大小飛輪的不同組合來實(shí)現(xiàn)加載和卸載以及測(cè)試不同車型。飛輪組又一系列大小不同的飛輪組成，為了能夠?qū)崿F(xiàn)靈活加載和減載，飛輪組設(shè)計(jì)慣量為：2個(gè)30kg.m2，兩個(gè)10kg.m2，一個(gè)5kg.m2，通過這種大小飛輪的組合具有調(diào)整慣量靈活，調(diào)整梯度均勻等特點(diǎn)，能夠有效的模擬不同車型和加減載測(cè)試。5.1.2飛輪組計(jì)算第三章計(jì)算得到試驗(yàn)臺(tái)需要模擬的慣量為59.6875kg.m2,電動(dòng)機(jī)自身?yè)碛袘T量3.86kg.m2，忽略軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)該為：59.6875-3.86=55.83kg.m2。綜合考慮到試驗(yàn)臺(tái)整體尺寸及增大慣量的角度考慮，將飛輪直徑設(shè)計(jì)為800mm，由于飛輪受力情況較為集中，選取45鋼作為飛輪材料，材料密度。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)飛輪采用簡(jiǎn)單圓柱體形式，故其慣量計(jì)算公式為:(5.1)——飛輪慣量（kg.m2）；——飛輪質(zhì)量（kg）；——飛輪半徑（m）。由公式得飛輪厚度為：（5.2）——飛輪厚度。將各參數(shù)值帶入飛輪設(shè)計(jì)慣量值，的飛輪厚度：換算單位并將寬度取整，得到慣量為20kg.m2的飛輪厚度為95mm。同理可得慣量為10kg.m2和5kg.m2的飛輪厚度分別為32mm和16mm。5.2車輪的路面制動(dòng)力矩計(jì)算及實(shí)驗(yàn)設(shè)定力矩確定真是制動(dòng)時(shí)輪胎可能存在邊滾邊滑的情況，但是這種情況試驗(yàn)臺(tái)無法模擬，將制動(dòng)理想化為從開始制動(dòng)到停止過程均為純滾動(dòng)。汽車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力矩和制動(dòng)管路壓力成正比。從受力平衡的角度，車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力矩等于地面制動(dòng)力矩。最大制動(dòng)力矩不是隨制動(dòng)壓力增大而無限增大，受到地面附著情況的限制，所以最大制動(dòng)力矩?cái)?shù)值上等于車輪受到地面最大摩擦力矩。針對(duì)此車型，第三章計(jì)算得汽車單個(gè)前輪承擔(dān)載荷為685.4kg，對(duì)于一般的瀝青路面及混凝土路面，取地面附著系數(shù)。實(shí)際過程中，滾動(dòng)阻力和慣性力路相對(duì)較小，忽略不計(jì)。則此車型前輪上能夠產(chǎn)生的最大摩擦力：車輪的滾動(dòng)半徑，則可得到最大制動(dòng)力矩：由盤式制動(dòng)器生產(chǎn)企業(yè)對(duì)盤式制動(dòng)器性能的要求，其能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩需滿足關(guān)系：。——制動(dòng)器設(shè)計(jì)最大制動(dòng)力矩（N.m）——路面對(duì)車輪產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩（N.m）試驗(yàn)臺(tái)要求能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)最大制動(dòng)力進(jìn)行測(cè)試，故試驗(yàn)臺(tái)設(shè)定扭矩應(yīng)該以盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)最大扭矩最為設(shè)計(jì)依據(jù)。取扭矩放大系數(shù)為1.2，則試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)最大扭矩：。5.3軸類零件設(shè)計(jì)軸類零件是試驗(yàn)臺(tái)的核心元件，是所有旋轉(zhuǎn)部件的安裝零件，起著承擔(dān)旋轉(zhuǎn)體重量和傳遞扭矩的作用。其設(shè)計(jì)必須考慮到這兩大核心問題，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足各項(xiàng)要求。5.3.1第一軸設(shè)計(jì)第一軸為飛輪安裝軸，其承擔(dān)的支撐重量大，且兩支撐端較遠(yuǎn)，故設(shè)計(jì)是應(yīng)該適當(dāng)增大其徑向尺寸。軸上兩個(gè)安裝飛輪重要軸段，安裝兩個(gè)慣量為30kg.m2飛輪的軸端，由于飛輪管兩大，單靠螺栓承擔(dān)其扭曲對(duì)螺栓要求太高，故設(shè)計(jì)成帶錐面配合，錐度14度；安裝兩個(gè)慣量為10kg.m2飛輪的軸段，飛輪慣量相對(duì)較小，適當(dāng)加強(qiáng)螺栓能夠良好傳遞扭矩，故從節(jié)約加工成本的角度，仍設(shè)計(jì)成圓柱面配合。材料：該軸無特殊要求，軸采用的材料，一般為45號(hào)鋼(調(diào)質(zhì))，正火處理。由傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看，忽略傳遞過程中的能量損失。軸傳遞的最大扭矩為，軸的最高轉(zhuǎn)速為1077.6r/min，則軸承受的最大功率為：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3得：45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，取,則可得軸的最小直徑：安裝聯(lián)軸器部分有鍵槽，故需放大10%～15%，取放大系數(shù)為10%得到軸的最小尺寸為64.89mm，取整65mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5.1：圖5.11段：此段為聯(lián)軸器安裝段，由于軸的直徑必須與聯(lián)軸器相適應(yīng)，設(shè)計(jì)軸是需要同時(shí)將聯(lián)軸器選好，軸的最終直徑有聯(lián)軸器決定。Z4-200-12型電機(jī)的軸直徑為d1=65mm，由標(biāo)準(zhǔn)凸緣聯(lián)軸器（GB/T5843-2003），選用GY8凸緣聯(lián)軸器,公稱扭矩為3150N.m，軸孔直徑65mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度142mm。綜合各參數(shù)確定軸段1的直徑為65mm，兩軸連接需留一定空隙，所以安裝聯(lián)軸器段長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=140mm。聯(lián)軸器校核：考慮到扭矩的變化和輕度沖擊載荷，取,則聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩為：滿足要求。故定軸段1直徑為d1=65mm，長(zhǎng)度L1=140mm。聯(lián)軸器通過軸肩進(jìn)行軸向定位，軸向定位由圓頭平鍵實(shí)現(xiàn)，材料為45#鋼（調(diào)質(zhì)處理）。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1得：查的平鍵的截面，并根據(jù)鍵的直徑系列，選取鍵的長(zhǎng)度為。則平鍵的應(yīng)力：滿足輕度沖擊要求。聯(lián)軸器與軸的配合采用基孔制，為方便聯(lián)軸器的安裝，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-2可得，端部倒角2段：此段軸為軸肩，根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸參數(shù)，確定軸肩高度為8mm，則第二段軸的直徑為d2=81mm。軸承端蓋兒總長(zhǎng)度20mm，考慮軸承支撐座的寬度和聯(lián)軸器離軸承端蓋留一定距離取60mm。則第二段軸長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=80mm。同第一段一樣，軸肩倒角。3段：此段軸為軸承安裝位置，軸承主要承擔(dān)徑向支撐，有輕微的軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承，按照國(guó)標(biāo)（GB/T297-1994）的規(guī)定，選取滾動(dòng)軸承30317GB/T297-1994，其尺寸為。則軸段3的直徑d3=85mm,長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=44.5mm。軸肩處倒角。4段：軸承需要依靠軸肩來進(jìn)行軸向定位，按照軸承的基本尺寸參數(shù)，取軸肩高度為7mm，則直徑為d4=99mm?？紤]到軸承支撐座的寬度和留下飛輪拆裝操作空間，取第4段長(zhǎng)L4=300mm。5段：第五段為飛輪安裝軸段，設(shè)計(jì)成錐面，其優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)中方便，可以靠錐面配合來傳遞扭矩,錐度1:8。兩個(gè)飛輪總厚度為190mm，考慮飛輪擦還裝方便，錐面長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為L(zhǎng)5=240mm。則計(jì)算得此段大端直徑為d5=129mm。6段：此段為固定飛輪的法蘭盤，由于飛輪較重，取法蘭盤厚度為L(zhǎng)6=40mm。徑向尺寸主要考慮螺栓安裝位置及必要強(qiáng)度，取較大保險(xiǎn)系數(shù)，按照周布六枚螺栓的要求，設(shè)計(jì)法蘭盤直徑為d6=300mm。7段：此段無特殊元件，由于越靠近中部撓度越大，適當(dāng)增大軸直徑，設(shè)計(jì)直徑為d7=110mm?？紤]到需要拆裝螺栓，預(yù)留一定操作空間，取該段長(zhǎng)度為L(zhǎng)7=150mm。8段:慣量為10kg.m2的飛輪需要靠8處法蘭盤來進(jìn)行固定，8的功能和6是相同的，取其厚度為L(zhǎng)8=30mm，直徑為d8=260mm。9段：此處安裝兩片慣量為10kg.m2的飛輪，飛輪總厚度為72mm，故設(shè)計(jì)錐形段長(zhǎng)度為L(zhǎng)9=96mm，小端直徑同軸肩4相同為d9=99mm。10段安裝軸承，參數(shù)和4段相同，長(zhǎng)度L10=200mm；11段為軸承安裝軸段，和3段參數(shù)相同；12段為軸肩，參數(shù)和2相同；13段是聯(lián)軸器安裝軸段，參數(shù)和1段相同。5.3.2第二軸設(shè)計(jì)第二軸是制動(dòng)盤安裝軸，同時(shí)安裝5kg.m2的飛輪。軸同樣需要考慮承受較大扭矩。第二軸飛輪安裝位置選擇圓柱面配合，制動(dòng)盤安裝按照制動(dòng)盤的具體形式設(shè)計(jì)相應(yīng)的安裝輔件。第二軸承受的載荷與第一軸大致相同，故不特別考慮材料和結(jié)構(gòu)尺寸等的調(diào)整，仍然選擇45#鋼（調(diào)制處理）。最小直徑65mm圖5.21段：與聯(lián)軸器連接部分，其基本參數(shù)和與之配合的第一軸參數(shù)相同，d1=65mm,L1=140mm。鍵槽和鍵都與相配合的第一軸相同。2段：此段為聯(lián)軸器限位軸肩，根據(jù)聯(lián)軸器尺寸參數(shù)，取軸肩高度h=8mm，則第2段軸直徑d2=81mm。考慮軸承支撐座寬度，取軸段長(zhǎng)度L2=80mm。3段：此段為支撐位置，軸承安裝帶。按照與第一軸設(shè)計(jì)一致的原則，選取軸承30317（GB/T297-1994），其尺寸為。則軸段3的直徑d3=85mm,長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=44.5mm。4段：第四段作為軸承的限位軸肩，取軸肩高度為7mm，則第4段軸的直徑d4=99mm。此段中有一厚度為16mm的飛輪存在，綜合考慮飛輪的安裝和拆卸，此軸段應(yīng)適當(dāng)取長(zhǎng)一些，取長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=200mm。5段：飛輪安裝位置，由于飛輪相對(duì)較小且數(shù)目單一，僅靠螺栓便能夠便能夠傳遞扭矩，配合面不再采用錐面而直接采用圓柱面間隙配合，通過螺栓傳遞扭矩。軸段長(zhǎng)度以飛輪厚度為參照，取軸段長(zhǎng)度L5=20mm，為了盡量減小同軸誤差，將軸段直徑取得稍大一些，取d5=140mm。6段：此段為連接螺栓的法蘭，設(shè)計(jì)參數(shù)和第一軸上相類似，直徑仍然采用與第一軸相同的d6=260mm。長(zhǎng)度取L6=20mm。7段：此段除了起限制軸承外沒有其他特別的作用，故其尺寸參數(shù)只要在滿足強(qiáng)度條件的情況下便可，取直徑d7=99mm,長(zhǎng)度L7=60mm。8段：此段尺寸參數(shù)和3段相同，則軸段3的直徑d3=85mm,長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=44.5mm。9段：此段為軸肩，限制因素主要來自軸承支座寬度，取L9=120mm，直徑d9=80mm。10段：此段為安裝汽車制動(dòng)盤的法蘭，法蘭與軸之間的傳動(dòng)采用鍵連接，軸的在和條件和設(shè)計(jì)方便來考慮，軸段的直徑d10=65mm，長(zhǎng)度L10=140mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1得，鍵尺寸參數(shù)為，再查其長(zhǎng)度系數(shù)表，取鍵長(zhǎng)110mm。法蘭結(jié)構(gòu)形狀需根據(jù)具體車型制動(dòng)盤的形狀尺寸參數(shù)來確定。本文以陸風(fēng)X8作為代表車型設(shè)計(jì)，該車型制動(dòng)盤與車橋連接采用周布螺栓連接，螺栓數(shù)量為6枚，分布圓直徑為d=135mm。故法蘭盤的尺寸是確定的。5.3.3尾座測(cè)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)力系統(tǒng)是安裝制動(dòng)夾鉗和測(cè)力杠桿的重要元件，兩大關(guān)鍵安裝位置的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到安裝方便靈活，結(jié)構(gòu)緊湊。設(shè)計(jì)中，為了考慮能夠精確測(cè)量制動(dòng)力等參數(shù)，測(cè)力系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別是安裝制動(dòng)夾鉗的法蘭盤，測(cè)力杠桿和連接法蘭盤和測(cè)力杠桿的軸。圖5.31段：安裝法蘭盤的軸段，載荷不變，故其直徑d1=65mm，連接鍵參數(shù)為，取鍵長(zhǎng)110mm。由于法蘭盤位于軸端部，故在軸端部圓周上設(shè)計(jì)一限位螺釘，以防止法蘭盤從掉出，故長(zhǎng)度取180mm。2段：為軸承安裝位置，軸承參數(shù)不變，，則軸的直徑d2=85mm,取長(zhǎng)度為90mm。3段：此段無特殊作用，只是限制兩軸承位置，取軸肩高度為7mm，則其半徑為d3=99mm，長(zhǎng)度取L3=60mm。4段：為軸承安裝位置，直徑d3=85mm,長(zhǎng)度取L4=80mm。5段：此段安裝測(cè)力杠桿，仍然采用鍵連接，取直徑d5=80mm，由于測(cè)力杠桿位于軸端部，故需在軸末端設(shè)計(jì)一限位螺釘，防止杠桿脫落，故取長(zhǎng)度L5=90mm。5.4尾座設(shè)計(jì)尾座是安裝制動(dòng)夾鉗和測(cè)力系統(tǒng)的部分，由于尾座上安裝有制動(dòng)夾鉗，不同汽車制動(dòng)器形式不一樣，其配合尺寸也不一樣，所以尾座的設(shè)計(jì)必須設(shè)計(jì)成可軸向移動(dòng)的工作臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)不同車型制動(dòng)器均能夠進(jìn)行良好測(cè)試。故將尾座設(shè)計(jì)成可軸向滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)部件采用機(jī)床常用的平面摩擦型滑軌系統(tǒng)。為盡量提高測(cè)量精度，將測(cè)力臂設(shè)計(jì)的稍長(zhǎng)一些，選擇測(cè)量范圍稍小精度高的傳感器。故設(shè)測(cè)力杠桿長(zhǎng)度取為450mm。5.5飛輪裝卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)飛輪質(zhì)量大，靠人工裝卸難度較高，所以必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的裝置來實(shí)現(xiàn)飛輪的裝卸。飛輪裝卸系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)安裝和拆卸飛輪的重要部分，是實(shí)現(xiàn)加載和減載的關(guān)鍵。由于飛輪質(zhì)量較大，飛輪裝卸系統(tǒng)必須安全可靠地工作，保證沒各飛輪在裝卸過程中都不對(duì)其他零部件造成影響，以及帶來安全隱患。飛輪拆卸系統(tǒng)采用底端滑道移動(dòng)，用可升降圓弧形支撐來支撐飛輪。飛輪裝卸系統(tǒng)和尾座采用同一滑道，各利用不同分段。同時(shí)，由于飛輪質(zhì)量大，為防止飛輪側(cè)傾，設(shè)計(jì)一飛輪支撐座為帶有護(hù)沿的弧形支撐座（如圖5.4）。同時(shí)在滑座上設(shè)計(jì)T型限位塊（如圖5.5）裝置和T形槽相配合。1為安裝在滑座上的定位孔，2為與型槽平板相配合的T型結(jié)構(gòu)。圖5.4圖5.5本文選擇裝卸系統(tǒng)為下方支撐、滑道式裝卸系統(tǒng)。其主要結(jié)構(gòu)部分包括：支撐在滑道上的基座，可升降的圓弧形飛輪支撐座（直徑和飛輪相同800mm），升降操作旋轉(zhuǎn)螺栓。其工作原理是：安裝飛輪時(shí)，讓滑道向前移動(dòng)將飛輪送到安裝位置，對(duì)中后將飛輪固定到法蘭盤上，同時(shí)飛輪內(nèi)圈和軸錐面形成一定壓力，這個(gè)壓力是傳遞扭矩的主要部分；飛輪安裝到位后，下調(diào)可升降飛輪支撐座，使飛輪支撐座脫離飛輪，此時(shí)飛輪便可以無障礙工作。當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成或者需要減小慣量時(shí)，只需將飛輪支撐座升高，托住飛輪方可進(jìn)行飛輪拆卸，螺栓完全拆除后移動(dòng)可滑動(dòng)支座，就可以安全的將飛輪移開。吊裝架吊裝拆裝方案，需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為龐大的吊裝架，上端設(shè)計(jì)滑道，這種較為龐大的支撐架整體剛度較差，懸空滑道必須通過增大零件尺寸或者調(diào)整材料來提高其剛度，另外需要設(shè)計(jì)絞盤實(shí)現(xiàn)上下吊裝飛輪。飛輪圓周上需設(shè)計(jì)有一定數(shù)量的吊裝螺孔，但是這種方式無疑增大了飛輪的加工難度，同時(shí)會(huì)對(duì)圓周上質(zhì)量造成影響，從而引起飛輪慣量誤差。由于飛輪組是一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，每次試驗(yàn)結(jié)束后飛輪所停的位置均不一樣，吊裝螺孔不一定停在最佳吊裝位置，安裝飛時(shí)飛輪的固定位置難以對(duì)中。這些問題造成飛輪的拆裝是一件操作不便，非常繁瑣的過程。而采用下端滑道形式移動(dòng)飛輪的方案，其有如下優(yōu)點(diǎn)：一、試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，不需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)龐大的吊裝架；二、整個(gè)系統(tǒng)剛度較大，移動(dòng)準(zhǔn)確無誤；三、除第一次安裝時(shí)需要反復(fù)調(diào)整高度配合安裝之外，后續(xù)試驗(yàn)均不需要。原因在于卸下飛輪移出安裝位置時(shí)并沒有調(diào)整其高度，下一次安裝可直接將飛輪移動(dòng)到位。四、處于備用狀態(tài)飛輪安放平穩(wěn)，無晃動(dòng)，不干擾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。

第6章主要零件的校核6.1飛輪校核飛輪是模擬汽車慣量的關(guān)鍵零件，實(shí)驗(yàn)中制動(dòng)力矩主要依靠飛輪的旋轉(zhuǎn)慣量來進(jìn)行模擬，所以，飛輪的各項(xiàng)力學(xué)性能必須滿足要求。飛輪受力情況是自圓周位置沿徑向指向圓心方向應(yīng)力逐漸增大，故校核飛輪的主要任務(wù)是校核局部最大應(yīng)力是否符合要求。6.1.1設(shè)置基本參數(shù)利用ANSYS對(duì)飛輪進(jìn)行有限元分析，ANSYS可用于分析零件在載荷條件下的應(yīng)力、應(yīng)變情況，本文中校核均在ANSYS11.0中進(jìn)行。將繪制好的飛輪模型導(dǎo)入ANSYS,選擇20節(jié)點(diǎn)的SOLID45實(shí)體單元類型，飛輪材料為45鋼。輸入材料彈性模量EX為2ellPa，泊松比PRXY為0．3，材料密度為，基本參數(shù)設(shè)定完成后進(jìn)行加載。6.1.2對(duì)飛輪進(jìn)行加載飛輪主要受力情況是受扭矩作用，其扭矩主要靠飛輪和軸之間1:8的配合錐面來傳遞扭矩，故可將飛輪的約束簡(jiǎn)化為飛輪孔內(nèi)測(cè)表面的面約束。約束包括Ux,Uy,Uz三軸方向和旋轉(zhuǎn)約束，然后在圓周上施加扭矩。施加扭矩是需要注意，整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的最大扭矩為1585.73N.m，它是由飛輪組共同構(gòu)成，所以單個(gè)飛輪校核是扭矩參數(shù)不能直接代入1585.73N.m，而是將其按照飛輪慣量來進(jìn)行分配。分配結(jié)果為三種不同慣量飛輪的扭矩分別為：559.67N.m，186.56N.m，93.28N.m。分別對(duì)應(yīng)代入飛輪，網(wǎng)格采用自動(dòng)劃分網(wǎng)格。轉(zhuǎn)速代入試驗(yàn)臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速1077.61r/mim。各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置完成進(jìn)行運(yùn)算，得到結(jié)果依次如下：（1）慣量為30kg.m2的飛輪由分析結(jié)果可以看出，飛輪的最大應(yīng)力為1.38Mpa，遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度350Mpa，符合要求。（2）慣量為10kg.m2的飛輪分析結(jié)果表明飛輪最大應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度，符合實(shí)驗(yàn)要求。（3）慣量為5kg.m2的飛輪分析結(jié)果表明，飛輪最大應(yīng)力0.36Mpa，遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度，符合實(shí)驗(yàn)要求。6.2軸類零件校核進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并且恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅（主要）承受扭矩的軸（傳動(dòng)軸），應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于即承受彎矩有承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎矩合成強(qiáng)度條件計(jì)算，需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。此外，對(duì)于瞬時(shí)過載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。對(duì)于制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的軸，屬于主要承受扭矩的軸，所以按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，已按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算了軸的最小直徑，故軸類零件已滿足強(qiáng)度要求。本文設(shè)計(jì)已按照《機(jī)械設(shè)計(jì)》中軸的角和方法確定了軸的最小直徑，則軸的強(qiáng)度能夠滿足要求，故不再作贅述。第二軸和尾座軸均按照第一軸的最小尺寸為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度也合格。

第7章傳感器選擇7.1制動(dòng)力矩測(cè)量制動(dòng)力矩測(cè)量通過拉壓傳感器測(cè)定力，由傳感器測(cè)的的力和力臂換算成制動(dòng)力矩。拉壓傳感器品種繁多，樣式各異，作為本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的重要傳感器，既要考慮其測(cè)量精度高和測(cè)量范圍大的要求，還要求其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。選擇深圳感力通公司的LAC2-500型柱式拉壓傳感器，其測(cè)量范圍為0～500kg。所選車型制動(dòng)盤尺寸參數(shù)為d=286mm，制動(dòng)夾片徑向?qū)挾葹?0mm，制動(dòng)力作用半徑取夾片中點(diǎn)所在位置計(jì)算，半徑r=113mm，測(cè)力杠桿設(shè)計(jì)力臂為。由于傳感器受力和制動(dòng)器制動(dòng)力矩滿足關(guān)系：（7.1）——制動(dòng)器產(chǎn)生的扭矩（N.m）；——傳感器承受的力（N）；——傳感器測(cè)力杠桿力臂長(zhǎng)度(m)。則傳感器受到最大力為：——傳感器承受的最大力（N）——實(shí)驗(yàn)制動(dòng)器產(chǎn)生的最大扭矩（N.m）則傳感器選擇符合要求。7.2速度傳感器速度傳感器是實(shí)時(shí)測(cè)量實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速的重要元件，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，速度傳感器已由最初的機(jī)械式和直接發(fā)電式發(fā)展到數(shù)字脈沖式。目前比較普遍使用的傳感器類型很多，如測(cè)速發(fā)電機(jī)、磁電式、光電式、同步閃光式、旋轉(zhuǎn)編碼盤等等。在選擇速度傳感器時(shí)主要根據(jù)具體要求選擇與需要相適應(yīng)的傳感器形式。本文選取SZMB-5型磁電式轉(zhuǎn)速傳感器,傳感器具有測(cè)速范圍寬，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到轉(zhuǎn)速范圍:6～9999r／min，測(cè)量誤差不大于±0.02%。同時(shí)磁電式速度傳感器同等精度條件下相對(duì)成本較低，故對(duì)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是非常合適的。7.3溫度傳感器溫度傳感器用于測(cè)量制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)過程中的溫度變化，分析制動(dòng)器的產(chǎn)熱情況和熱耗散能力，從而評(píng)價(jià)制動(dòng)器的性能。制動(dòng)器在制動(dòng)過程中要求盡量少的產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生熱量能夠較快的耗散掉，測(cè)得溫度越高，這項(xiàng)性能相應(yīng)就越差。本文采用熱電阻式溫度傳感器來測(cè)溫，這種溫度傳感器有測(cè)溫范圍較大，性能穩(wěn)定壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

第8章結(jié)論與展望汽車制動(dòng)系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。而制動(dòng)器是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全部件。汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一，它直接關(guān)系到交通安全。隨著汽車速度的提高，對(duì)汽車行駛安全性提出了更高的要求。而制動(dòng)器是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的、產(chǎn)生制動(dòng)力的安全部件，它的工作性能就顯得尤為重要。所以，研制一種模擬性能好、試驗(yàn)精度高的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)十分必要。盤式制動(dòng)器作為乘用車中的主導(dǎo)產(chǎn)品，隨著其弊端的不斷避免，由于其優(yōu)良的制動(dòng)性能和熱耗散性能，盤式制動(dòng)器的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，主要表現(xiàn)在其逐漸向輕型貨車制動(dòng)器方向發(fā)展。國(guó)外已在一定程度上得以應(yīng)用，但是國(guó)內(nèi)由于生產(chǎn)工藝限制即材料本身缺陷等導(dǎo)致這方面發(fā)展相對(duì)滯后，所以，對(duì)這方面的研究將是一個(gè)持續(xù)過程。本文設(shè)計(jì)的慣性式制動(dòng)器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)，間接闡述了汽車生產(chǎn)中制動(dòng)器的設(shè)計(jì)原理和方法，分析了國(guó)內(nèi)外目前的研究形式?？v觀本文設(shè)計(jì)，仍有較大缺陷：首先、飛輪裝卸系統(tǒng)支撐座需與飛輪一一對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，增加了支撐座的個(gè)數(shù)，使試驗(yàn)臺(tái)的制造成本略有升高，但綜合考慮飛輪拆裝穩(wěn)定性和可靠性來講還是有一定的優(yōu)越性的。其次，由于考慮到節(jié)約成本，飛輪支撐座的升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要兩名實(shí)驗(yàn)者同時(shí)完成其升降功能，這是試驗(yàn)臺(tái)一大美中不足之處。再次、試驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)盤安裝位置和制動(dòng)夾鉗安裝部分的輔助結(jié)構(gòu)不具有通用性，往往針對(duì)單一車型制動(dòng)器或少數(shù)幾款制動(dòng)器，這是仍是需要思考和改進(jìn)的部分。中國(guó)汽車工業(yè)雖然相對(duì)于10年前有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是相比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家來說仍相對(duì)落后，所以，國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)技術(shù)革新是一個(gè)持續(xù)的過程，不會(huì)因當(dāng)前可以引進(jìn)而停滯不前。我們的發(fā)展模式是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)消化然后在創(chuàng)新，要求我么這一代要肩負(fù)歷史的責(zé)任，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)再上一個(gè)臺(tái)階不懈努力。技術(shù)革新已不僅僅購(gòu)買先進(jìn)的設(shè)備，更重要的是國(guó)內(nèi)的研發(fā)能力。整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體，單方面取得進(jìn)步對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)步作用是有限的，但是每一個(gè)微小部分又是至關(guān)重要的。相信我國(guó)的科學(xué)技術(shù)人才正在努力向更高層次探索，從每一個(gè)微小部分開始研究，直到整個(gè)體系。雖然近年來制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的研究成果不是特別明顯，但是其重要性決定了其必要性，這方面的研究將