卡丁车制动性能检测平台的设计

摘 要汽车的制动性能是汽车主动安全的主要性能之一,制动性能的优良与否直接关系到汽车的安全性,优秀的制动性能是汽车行驶安全的重要保障.而对汽车进行制动性能的检测就需要用到制动试验台.本文主要介绍一种以汽车惯性式制动试验台为基础设计的用于卡丁车制动性能检测的平台,主要用于检测卡丁车的制动距离及偏移量.

关 键 词卡丁车制动性能检测惯性式制动距离

一、汽车制动性能的基本检测方式

汽车制动性能的检测方法分为台试法和路试法.根据GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》规定机动车可通过路试或台试法,用制动力、制动减速度、制动距离和制动时间来评价制动性能.

台试法和路试法各有利弊.路试法虽然简单,但也存在许多问题,例如受天气、道路状况等因素影响较大,试验重复性较差；而台试法在室内进行,受外界因素干扰较小,能比较准确地测得汽车的制动力或制动距离,试验重复性好,可以近似地模拟实际制动过程,在国内外应用广泛,但也存在各轴制动力分布不均,结构复杂,对车型有所限制等不利因素.

本文主要介绍一种以汽车惯性式制动试验台为基础设计的用于卡丁车制动性能检测的平台,主要用于检测卡丁车的制动距离及跑偏量.

二、卡丁车制动性能检测平台的设计

(一)检测平台的功能要求

卡丁车制动性能检测系统首先要具备承载卡丁车的能力,其次要求在卡丁车发动机不启动的前提下对卡丁车进行驱动,并能模拟出卡丁车在道路上以20km/h的速度行驶时所具有的动能,最后要求能测量得到卡丁车以20km/h的速度行驶时的制动距离及偏移量.

(二)检测方法的确定

卡丁车结构简单,使用轻钢管车架,装配50cc、80cc、100cc、125cc或250cc汽油发动机,组装成4轮单座位微型车,操纵简便,无车体外壳.由于反力式滚筒制动试验台及其检测系统结构复杂,实现成本高,而惯性式制动试验台相对要简单,测试车速高,同时制造成本低,且能够很好地满足卡丁车的制动性能检测要求,所以采用单轴惯性式滚筒制动试验台进行试验.

(三)检测平台机械结构的设计

惯性式制动检测试验台的机械结构部分主要包括滚筒装置、驱动装置、连接装置、飞轮及支撑装置等.机械结构的设计要合理而尽量简单,同时应当根据实际灵活应变.由于卡丁车车重小,其平动动能可以完全由转动的滚筒来模拟而不需再增设飞轮,因此在该试验台的设计中未采用飞轮装置,这既省去了飞轮的设计,又合理简化了机构,减少制造成本.其整体简图如图1所示.

(四)滚筒尺寸的确定

卡丁车的制动速度v等于20km/h,卡丁车的车轮直径d等于400mm,车轮宽度b等于200mm,卡丁车行驶时总的惯性质量m0等于210kg,其总体动能Ek0等于等于3241.6J.由于车轮质量较整车而言可以忽略,为简化计算,忽略四个轮子的转动动能,再为简化飞轮的设计,可把飞轮作为滚筒的一部分,即把卡丁车的平动动能全部用滚筒的转动动能来模拟,于是每一个滚筒的转动动能Ek应为810.3J.另Ek等于等于,从而计算得到M等于104.85kg.而M等于（L为滚筒长度,为滚筒密度）,选用合金钢（等于7850kg/m3）作为滚筒的材料,取滚筒长度L等于500mm,从而计算得到D等于184mm（D为滚筒直径）.

三、数据采集与处理

本测试系统采用惯性式制动检测平台.所选传感器为圆编码器.本测试系统要求的精度为2m,故编码器线数N>2/（0.2/0.1）≥4,市场上常见的圆编码器均能满足要求.所以根据经济性、实用性原则选择了IHA8030型号的编码器,此编码器是增量式光电编码器,且2500脉冲DC5-24V空心旋转编码.根据设计需求,本系统采用型号为M287489的计数卡,选用SINAMICSV10变频器.

在测试过程中需要保持左右两轮的转速一致,需要有变频器控制转速,同时又要有速度的反馈信号来控制变频器.然后在速度一致后,数据采集开始时同时停止变频器以及撤去电机.

在整个过程中,与滚筒同轴相连的有一个圆编码器,用来计数,传感器把信号传给计算机,计算机可以记录在单位时间里的脉冲数n,在转动稳定之后、制动之前开始记录数据,n减小的时刻就是制动开始的时刻,到n等于0这段时间就是制动时间,可以计算出这段时间内计数次数.

则此轮的制动距离s等于,偏移量△s等于|s左-s右|.