小型车辆制动性能检测

郭怡坤

摘要汽车制动性能是汽车主动安全性的重要性能。作为汽车性能检测的最重要指标之一，直接影响到行车交通安全问题和交通运输效率。本文基于惯性式测试原理，左右两轮采用独立的测试装置，由电动机通过传动装置带动滚筒转动，在汽车制动力的作用下，系统逐渐停止运转。传感器和数据采集通过计算与相关资料的查询选择了增量式编码器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和数据采集卡PCI-1780。

关键词汽车制动；滚筒惯性式制动检测；测试系统；传感器

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0040-01

汽车制动性能检测是汽车安全技术检验的一项重要内容，是汽车安全行驶过程中不可或缺的因素。如果要对汽车制动性能进行检测，使用不一样的检测方法，则要用的检测设备、检测原理、检测参量是完全不同的。由于检测参量不相同，所以就同一辆汽车来说，在不同检测方法下测得的检测结果与精度是不同的。现今我国各检测站所使用的制动力检测设备大致有：单轴反力式滚筒制动检测台、惯性式制动检测台、平板式制动检测台。本文主要研究的是在理论分析的基础上，利用惯性式检测原理对小型车（卡丁车）进行检测结果分析。

1滚筒惯性式检测原理

滚筒惯性式制动试验台是根据车辆制动时滚筒与的车轮之间的阻力，滚筒系统借助自身的惯性以克服车轮施加的阻力，直到停止转动。滚筒惯性式制动试验台中的滚筒相当于路面，滚筒的一端装有和被检测车辆惯性质量相当的飞轮，因此，滚筒传动系统具有的惯性就相当于车辆在道路行驶的惯性。因此可知，在滚筒系统惯性质量一定时，滚筒转动的转速以及每秒转过的长度，都由车轮制动力来制约。因此，在理想状况下即滚筒与车轮间无相对滑移的状态下，需要检测滚筒在制动过程中的滚筒的转速、滚筒制动时间，将其转换成被检车辆的制动距离、制动加速度以及制动时间。

2检测机构的设计

本设计采用惯性式测试原理，左右两轮采用独立的测试装置，由电动机通过传动装置带动滚筒转动，被测车轮放置于两滚筒之间，车辆挂空档，车轮会随之转动，待系统的运转速度稳定之后，撤去电动机，同时踩下刹车，在汽车制动力的作用下，系统逐渐停止运转。

2.1 检测系统机械传动机构设计

利用软件建立简化后单轴惯性式制动性能检测台的3D模型如图1所示。由于卡丁车质量轻，通过计算得出其平动动能由转动的滚筒的得出的物理参数来表示，不需要增设飞轮来平衡惯性量，因此在该试验台的设计中没有采用飞轮装置，这样就简化了装置，缩小了计算量。

被检卡丁车驶上试验台，使其两主动轮分别置于左右两滚筒组之间。启动发动机，滚筒转动动能通过减速器、联轴器传递给滚筒相连的传动轴，一组滚筒由链传动连接，前后两滚筒可以实现同时转动。同时被测车辆紧急制动，车轮制动后，由于车轮与滚筒之间的摩擦力作用，滚筒最终停止转动。滚筒转动圈数可以通过装在滚筒端部的传感器测得，即可通过滚筒能转动的圈数与滚筒周长的乘积来表示车轮的制动距离。由于每组滚筒都装有传感器装置，因此可以得到左右两轮各自的制动距离，并通过比较得到两个轮子的相对偏差。

图1单轴惯性式制动性能检测台

2.2 系统参数计算与确定

已知量有：卡丁车质量M=120 kg，人的质量 =60 kg，车轮直径d=200 mm制动时车速v=20 km/h，系统测量精度为：。下面进行滚筒尺寸以及转速的确定。总能量由人和车的平动动能与四个轮子的平动动能还有两个轮子的转动动能组成，可表示为：

忽略车轮的平动动能和转动动能，最后得到卡丁车运动时的总能量E=3239.56J，根据能量守恒可以得到。因为所用的圆筒为实心圆柱，假定一个滚筒质量为m，则转动惯量可近似为：所以滚筒的质量为：。假定用合金钢材料制作滚筒，密度为，假设滚筒的长度为：。

由公式，可得滚筒半径：；滚筒转速。

故确定滚筒参数如表1。

表1滚筒参数

滚筒半径r 滚筒长度 滚筒转速ω

12.4 mm 0.3 m

3检测元件选择

本文中设计的单轴惯性式制动性能检测台编码器采用增量式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。本设选择计百好电器公司型号为AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式编码器，最高转速可达3000RPM，满足设计要求。数据采集卡选用PCI-1780，其参数完全可以满足设计要求。

4系统工作整体流程

制动信号是由操作者踩制动踏板时产生的。将行程开关连接在制动踏板上，当踏下制动踏板时，行程开关会闭合，并会发出一个制动信号。数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，将行程开关与地相连。当开关断开时，输出高电平；当开关闭合时，反之。采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。数据采集系统由计算机作为数据采集系统前端处理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。同时，以增量编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。

5结束语

文章基于惯性式制动试验台检测原理，提出一种简单易操作的小型车辆制动性能检测试验装置，在机械机构设计部分做了一些较为巧妙的改进。在检测系统设计中，合理选择了能够满足检测装置的硬件设备，并对测控系统的整体工作流程做了阐述。

参考文献

[1]査小净.汽车制动性能检测方法的比较与关联性研究[D].南昌：华东交通大学，2010.

[2]赵哲峰.可变滚筒轴距的反力式制动检验台研究[D].吉林：吉林大学，2008.

[3]刘宁.滚筒反力式制动检测台与平板式制动检测台的差异性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint

摘要汽车制动性能是汽车主动安全性的重要性能。作为汽车性能检测的最重要指标之一，直接影响到行车交通安全问题和交通运输效率。本文基于惯性式测试原理，左右两轮采用独立的测试装置，由电动机通过传动装置带动滚筒转动，在汽车制动力的作用下，系统逐渐停止运转。传感器和数据采集通过计算与相关资料的查询选择了增量式编码器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和数据采集卡PCI-1780。

关键词汽车制动；滚筒惯性式制动检测；测试系统；传感器

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0040-01

汽车制动性能检测是汽车安全技术检验的一项重要内容，是汽车安全行驶过程中不可或缺的因素。如果要对汽车制动性能进行检测，使用不一样的检测方法，则要用的检测设备、检测原理、检测参量是完全不同的。由于检测参量不相同，所以就同一辆汽车来说，在不同检测方法下测得的检测结果与精度是不同的。现今我国各检测站所使用的制动力检测设备大致有：单轴反力式滚筒制动检测台、惯性式制动检测台、平板式制动检测台。本文主要研究的是在理论分析的基础上，利用惯性式检测原理对小型车（卡丁车）进行检测结果分析。

1滚筒惯性式检测原理

滚筒惯性式制动试验台是根据车辆制动时滚筒与的车轮之间的阻力，滚筒系统借助自身的惯性以克服车轮施加的阻力，直到停止转动。滚筒惯性式制动试验台中的滚筒相当于路面，滚筒的一端装有和被检测车辆惯性质量相当的飞轮，因此，滚筒传动系统具有的惯性就相当于车辆在道路行驶的惯性。因此可知，在滚筒系统惯性质量一定时，滚筒转动的转速以及每秒转过的长度，都由车轮制动力来制约。因此，在理想状况下即滚筒与车轮间无相对滑移的状态下，需要检测滚筒在制动过程中的滚筒的转速、滚筒制动时间，将其转换成被检车辆的制动距离、制动加速度以及制动时间。

2检测机构的设计

本设计采用惯性式测试原理，左右两轮采用独立的测试装置，由电动机通过传动装置带动滚筒转动，被测车轮放置于两滚筒之间，车辆挂空档，车轮会随之转动，待系统的运转速度稳定之后，撤去电动机，同时踩下刹车，在汽车制动力的作用下，系统逐渐停止运转。

2.1 检测系统机械传动机构设计

利用软件建立简化后单轴惯性式制动性能检测台的3D模型如图1所示。由于卡丁车质量轻，通过计算得出其平动动能由转动的滚筒的得出的物理参数来表示，不需要增设飞轮来平衡惯性量，因此在该试验台的设计中没有采用飞轮装置，这样就简化了装置，缩小了计算量。

被检卡丁车驶上试验台，使其两主动轮分别置于左右两滚筒组之间。启动发动机，滚筒转动动能通过减速器、联轴器传递给滚筒相连的传动轴，一组滚筒由链传动连接，前后两滚筒可以实现同时转动。同时被测车辆紧急制动，车轮制动后，由于车轮与滚筒之间的摩擦力作用，滚筒最终停止转动。滚筒转动圈数可以通过装在滚筒端部的传感器测得，即可通过滚筒能转动的圈数与滚筒周长的乘积来表示车轮的制动距离。由于每组滚筒都装有传感器装置，因此可以得到左右两轮各自的制动距离，并通过比较得到两个轮子的相对偏差。

图1单轴惯性式制动性能检测台

2.2 系统参数计算与确定

已知量有：卡丁车质量M=120 kg，人的质量 =60 kg，车轮直径d=200 mm制动时车速v=20 km/h，系统测量精度为：。下面进行滚筒尺寸以及转速的确定。总能量由人和车的平动动能与四个轮子的平动动能还有两个轮子的转动动能组成，可表示为：

忽略车轮的平动动能和转动动能，最后得到卡丁车运动时的总能量E=3239.56J，根据能量守恒可以得到。因为所用的圆筒为实心圆柱，假定一个滚筒质量为m，则转动惯量可近似为：所以滚筒的质量为：。假定用合金钢材料制作滚筒，密度为，假设滚筒的长度为：。

由公式，可得滚筒半径：；滚筒转速。

故确定滚筒参数如表1。

表1滚筒参数

滚筒半径r 滚筒长度 滚筒转速ω

12.4 mm 0.3 m

3检测元件选择

本文中设计的单轴惯性式制动性能检测台编码器采用增量式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。本设选择计百好电器公司型号为AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式编码器，最高转速可达3000RPM，满足设计要求。数据采集卡选用PCI-1780，其参数完全可以满足设计要求。

4系统工作整体流程

制动信号是由操作者踩制动踏板时产生的。将行程开关连接在制动踏板上，当踏下制动踏板时，行程开关会闭合，并会发出一个制动信号。数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，将行程开关与地相连。当开关断开时，输出高电平；当开关闭合时，反之。采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。数据采集系统由计算机作为数据采集系统前端处理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。同时，以增量编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。

5结束语

文章基于惯性式制动试验台检测原理，提出一种简单易操作的小型车辆制动性能检测试验装置，在机械机构设计部分做了一些较为巧妙的改进。在检测系统设计中，合理选择了能够满足检测装置的硬件设备，并对测控系统的整体工作流程做了阐述。

参考文献

[1]査小净.汽车制动性能检测方法的比较与关联性研究[D].南昌：华东交通大学，2010.

[2]赵哲峰.可变滚筒轴距的反力式制动检验台研究[D].吉林：吉林大学，2008.

[3]刘宁.滚筒反力式制动检测台与平板式制动检测台的差异性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint

摘要汽车制动性能是汽车主动安全性的重要性能。作为汽车性能检测的最重要指标之一，直接影响到行车交通安全问题和交通运输效率。本文基于惯性式测试原理，左右两轮采用独立的测试装置，由电动机通过传动装置带动滚筒转动，在汽车制动力的作用下，系统逐渐停止运转。传感器和数据采集通过计算与相关资料的查询选择了增量式编码器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和数据采集卡PCI-1780。

关键词汽车制动；滚筒惯性式制动检测；测试系统；传感器

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0040-01

汽车制动性能检测是汽车安全技术检验的一项重要内容，是汽车安全行驶过程中不可或缺的因素。如果要对汽车制动性能进行检测，使用不一样的检测方法，则要用的检测设备、检测原理、检测参量是完全不同的。由于检测参量不相同，所以就同一辆汽车来说，在不同检测方法下测得的检测结果与精度是不同的。现今我国各检测站所使用的制动力检测设备大致有：单轴反力式滚筒制动检测台、惯性式制动检测台、平板式制动检测台。本文主要研究的是在理论分析的基础上，利用惯性式检测原理对小型车（卡丁车）进行检测结果分析。

1滚筒惯性式检测原理

滚筒惯性式制动试验台是根据车辆制动时滚筒与的车轮之间的阻力，滚筒系统借助自身的惯性以克服车轮施加的阻力，直到停止转动。滚筒惯性式制动试验台中的滚筒相当于路面，滚筒的一端装有和被检测车辆惯性质量相当的飞轮，因此，滚筒传动系统具有的惯性就相当于车辆在道路行驶的惯性。因此可知，在滚筒系统惯性质量一定时，滚筒转动的转速以及每秒转过的长度，都由车轮制动力来制约。因此，在理想状况下即滚筒与车轮间无相对滑移的状态下，需要检测滚筒在制动过程中的滚筒的转速、滚筒制动时间，将其转换成被检车辆的制动距离、制动加速度以及制动时间。

2检测机构的设计

本设计采用惯性式测试原理，左右两轮采用独立的测试装置，由电动机通过传动装置带动滚筒转动，被测车轮放置于两滚筒之间，车辆挂空档，车轮会随之转动，待系统的运转速度稳定之后，撤去电动机，同时踩下刹车，在汽车制动力的作用下，系统逐渐停止运转。

2.1 检测系统机械传动机构设计

利用软件建立简化后单轴惯性式制动性能检测台的3D模型如图1所示。由于卡丁车质量轻，通过计算得出其平动动能由转动的滚筒的得出的物理参数来表示，不需要增设飞轮来平衡惯性量，因此在该试验台的设计中没有采用飞轮装置，这样就简化了装置，缩小了计算量。

被检卡丁车驶上试验台，使其两主动轮分别置于左右两滚筒组之间。启动发动机，滚筒转动动能通过减速器、联轴器传递给滚筒相连的传动轴，一组滚筒由链传动连接，前后两滚筒可以实现同时转动。同时被测车辆紧急制动，车轮制动后，由于车轮与滚筒之间的摩擦力作用，滚筒最终停止转动。滚筒转动圈数可以通过装在滚筒端部的传感器测得，即可通过滚筒能转动的圈数与滚筒周长的乘积来表示车轮的制动距离。由于每组滚筒都装有传感器装置，因此可以得到左右两轮各自的制动距离，并通过比较得到两个轮子的相对偏差。

图1单轴惯性式制动性能检测台

2.2 系统参数计算与确定

已知量有：卡丁车质量M=120 kg，人的质量 =60 kg，车轮直径d=200 mm制动时车速v=20 km/h，系统测量精度为：。下面进行滚筒尺寸以及转速的确定。总能量由人和车的平动动能与四个轮子的平动动能还有两个轮子的转动动能组成，可表示为：

忽略车轮的平动动能和转动动能，最后得到卡丁车运动时的总能量E=3239.56J，根据能量守恒可以得到。因为所用的圆筒为实心圆柱，假定一个滚筒质量为m，则转动惯量可近似为：所以滚筒的质量为：。假定用合金钢材料制作滚筒，密度为，假设滚筒的长度为：。

由公式，可得滚筒半径：；滚筒转速。

故确定滚筒参数如表1。

表1滚筒参数

滚筒半径r 滚筒长度 滚筒转速ω

12.4 mm 0.3 m

3检测元件选择

本文中设计的单轴惯性式制动性能检测台编码器采用增量式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。本设选择计百好电器公司型号为AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式编码器，最高转速可达3000RPM，满足设计要求。数据采集卡选用PCI-1780，其参数完全可以满足设计要求。

4系统工作整体流程

制动信号是由操作者踩制动踏板时产生的。将行程开关连接在制动踏板上，当踏下制动踏板时，行程开关会闭合，并会发出一个制动信号。数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，将行程开关与地相连。当开关断开时，输出高电平；当开关闭合时，反之。采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。数据采集系统由计算机作为数据采集系统前端处理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。同时，以增量编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。

5结束语

文章基于惯性式制动试验台检测原理，提出一种简单易操作的小型车辆制动性能检测试验装置，在机械机构设计部分做了一些较为巧妙的改进。在检测系统设计中，合理选择了能够满足检测装置的硬件设备，并对测控系统的整体工作流程做了阐述。

参考文献

[1]査小净.汽车制动性能检测方法的比较与关联性研究[D].南昌：华东交通大学，2010.

[2]赵哲峰.可变滚筒轴距的反力式制动检验台研究[D].吉林：吉林大学，2008.

[3]刘宁.滚筒反力式制动检测台与平板式制动检测台的差异性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint