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智能科技論文發(fā)表卡丁車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

所屬欄目:智能科學(xué)技術(shù)論文 發(fā)布日期:2014-08-27 16:08 熱度:

  摘 要 針對(duì)某型號(hào)卡丁車(chē),設(shè)計(jì)了其制動(dòng)性能的檢測(cè)平臺(tái),并且通過(guò)調(diào)整檢測(cè)平臺(tái)上飛輪的質(zhì)量可以檢測(cè)不同型號(hào)卡丁車(chē)的制動(dòng)性能,具有通用性。經(jīng)試驗(yàn)證明,該檢測(cè)平臺(tái)符合設(shè)計(jì)要求,并且操作簡(jiǎn)單,市場(chǎng)潛力大,值得推廣。

  關(guān)鍵詞 智能科技論文發(fā)表,制動(dòng)性能,制動(dòng)距離,制動(dòng)力

  1 制動(dòng)性能介紹

  制動(dòng)性能是指車(chē)輛在行駛過(guò)程中,能在短距離內(nèi)停車(chē)且維持行駛方向的穩(wěn)定和下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車(chē)速,以及保證汽車(chē)長(zhǎng)時(shí)間停駐坡道的能力。制動(dòng)性能的好壞直接影響著車(chē)輛的駕駛安全性,故檢測(cè)車(chē)輛的制動(dòng)性能對(duì)行車(chē)安全具有重要的意義。制動(dòng)性能的檢測(cè)包含許多指標(biāo):制動(dòng)距離、制動(dòng)力、制動(dòng)減速度等。

  2 制動(dòng)性能檢測(cè)方法介紹

  制動(dòng)性能的檢測(cè)包括道路實(shí)驗(yàn)法和試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法。道路試驗(yàn)法就是將車(chē)輛置于試驗(yàn)道路上檢測(cè)車(chē)輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間等指標(biāo)。道路試驗(yàn)檢測(cè)法與車(chē)輛的實(shí)際工作狀態(tài)類(lèi)似,檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)車(chē)輛的制動(dòng)性能。但是道路實(shí)驗(yàn)法經(jīng)常受到天氣狀況(例如風(fēng)速、雨雪天氣)的影響。試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法包括平板式試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法、慣性式試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法以及反力式滾筒試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法。試驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)性能檢測(cè)法工作原理簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)操作方便并且不受天氣狀況以及道路場(chǎng)地的影響,故這種方法在實(shí)際操作中有著較多的應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的便是慣性式滾筒試

  驗(yàn)臺(tái)。

  3 慣性式滾筒試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法工作過(guò)程介紹

  圖1 慣性式滾筒試驗(yàn)臺(tái)示意圖

  在檢測(cè)車(chē)輛制動(dòng)性能時(shí),首先將車(chē)輪放置于滾筒上。接著啟動(dòng)左、右兩側(cè)的電機(jī),經(jīng)過(guò)減速箱的傳動(dòng),電機(jī)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。并且通過(guò)皮帶的傳動(dòng),使得從動(dòng)滾筒獲得和主動(dòng)滾筒一樣的轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)在摩擦力的作用下,車(chē)輪也逐漸獲得與滾筒相同的速度。在滾筒轉(zhuǎn)速稍高于設(shè)定的轉(zhuǎn)速時(shí),關(guān)閉電機(jī)電源。駕駛員根據(jù)指令,腳踩剎車(chē),直至車(chē)輛輪胎完全停止。在剎車(chē)的過(guò)程中,安裝在試驗(yàn)臺(tái)上的傳感器檢測(cè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)、制動(dòng)反力以及輪胎在滾筒上的跑偏量。傳感器在測(cè)得這些數(shù)據(jù)后通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)呈遞給數(shù)據(jù)采集卡,數(shù)據(jù)集采集卡將數(shù)字信號(hào)傳遞至計(jì)算機(jī)。在計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算,操作軟件會(huì)將制動(dòng)距離、制動(dòng)力以及跑偏量顯示在屏幕上,供檢測(cè)人員讀取。

  制動(dòng)距離、制動(dòng)力以及制動(dòng)跑偏由以下公式計(jì)算得到。

  3.1 制動(dòng)距離

  在開(kāi)始制動(dòng)的瞬時(shí),安裝在滾筒上的圓編碼器開(kāi)始檢測(cè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),直到滾筒完全停止。由此可得到制動(dòng)距離:

  其中:為滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù);為滾筒的直徑。

  3.2 制動(dòng)力

  制動(dòng)力的測(cè)量主要是通過(guò)傳感器和測(cè)力杠桿實(shí)現(xiàn)的。測(cè)力杠桿的兩端分別與力傳感器和和減速箱的殼體相連。而力傳感器會(huì)將測(cè)力杠桿的力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。該位移量與制動(dòng)力成正比。可由以下公式計(jì)算:

  其中:為制動(dòng)力;為測(cè)力傳感器測(cè)得的力;為測(cè)力臂水平長(zhǎng)度;為滾筒直徑。

  3.3 制動(dòng)跑偏

  左右兩個(gè)車(chē)輪制動(dòng)距離之差即為跑偏量,即

  4 檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

  本文設(shè)計(jì)慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)包含硬件和軟件構(gòu)成。其中硬件包括相同規(guī)格的電動(dòng)機(jī)(兩臺(tái))、減速箱(兩座)、變頻器、滾筒組(兩組),編碼器、測(cè)量裝置及力傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、帶輪以及配套使用的聯(lián)軸器、皮帶、軸承以及臺(tái)架等。軟件部分是人員對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取以及換算,并將結(jié)果輸出在計(jì)算機(jī)屏幕上,為檢測(cè)提供友好的人際交互界面。

  4.1 滾筒組的設(shè)計(jì)計(jì)算

  本文針對(duì)游樂(lè)場(chǎng)所使用的卡丁車(chē),設(shè)計(jì)其制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)。卡丁車(chē)的質(zhì)量為,速度為,卡丁車(chē)輪的半徑為。駕駛員的質(zhì)量為。

  卡丁車(chē)具有的動(dòng)能

  則滾筒組具有的總動(dòng)能

  單個(gè)滾筒具有動(dòng)能

  滾筒組動(dòng)能可由下式表達(dá):

  其中,為單個(gè)滾筒對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。

  而,為單個(gè)滾筒具有的質(zhì)量,為滾筒的半徑。

  由慣性式檢測(cè)平臺(tái)的工作過(guò)程和原理可知,滾筒表面的線速度和車(chē)輪的行駛速度相同,則:

  整理得:

  (1)

  滾筒表面的速度。

  由式(1)可求得單個(gè)滾筒的質(zhì)量。滾筒采用的材料為鑄鐵,其密度為。滾筒的軸向長(zhǎng)度取為。

  根據(jù)由得滾筒的半徑為。

  為了保證車(chē)輪輪胎與滾筒之間有良好的附著效果,在滾筒表面設(shè)置凹槽以增大摩擦系數(shù)。

  4.2 檢測(cè)平臺(tái)的核心部分的作用以及選型

  電動(dòng)機(jī):為了檢測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單,本試驗(yàn)臺(tái)選用兩臺(tái)同一型號(hào)的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

  變頻器:變頻器通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)輸入電流的工作頻率來(lái)控制電動(dòng)機(jī),以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、調(diào)速等功能。此外,變頻器在本檢測(cè)臺(tái)系統(tǒng)中還具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)的功能,防止電動(dòng)機(jī)的損壞。變頻器與減速箱的配合使用,使左右兩側(cè)滾筒組獲得精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速,使得制動(dòng)性能的檢測(cè)更精確。

  數(shù)據(jù)采集卡:數(shù)據(jù)采集卡將傳感器測(cè)量的電信號(hào)等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號(hào),并將這些數(shù)據(jù)傳遞給終端處理轉(zhuǎn)置以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理,及結(jié)果的顯示。在本文中選用西安阿爾泰電子科技公司的PCI8552型號(hào)的采集卡。

  編碼器:編碼器將滾筒的角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并呈遞給數(shù)據(jù)采集卡。根據(jù)工作方式的不同,編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩種。增量式編碼器將位移轉(zhuǎn)化為周期性的電信號(hào),再將電信號(hào)轉(zhuǎn)成計(jì)數(shù)脈沖,以計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)表示轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的多少,以實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量。在該檢測(cè)平臺(tái)中選用歐姆龍公司生產(chǎn)的E6A2-C增量式編碼器,該型號(hào)產(chǎn)品工作穩(wěn)定,精度高,符合本試驗(yàn)臺(tái)的精度要求。

  力傳感器:力傳感器可分為膜片式、應(yīng)變梁式、應(yīng)變管式等,根據(jù)該試驗(yàn)臺(tái)的需求選擇使用膜片式力傳感器。

  4.3 軟件的設(shè)計(jì)

  本試驗(yàn)臺(tái)的軟件中實(shí)現(xiàn)了以下功能:系統(tǒng)初始化、主菜單管理、系數(shù)標(biāo)定、參數(shù)設(shè)定、打印、通訊、測(cè)量以及硬件的調(diào)節(jié)、啟動(dòng)子程序,并且為試驗(yàn)者提供了友好的人機(jī)交互界面,方便數(shù)據(jù)的測(cè)量和讀取。

  針對(duì)游樂(lè)場(chǎng)中的卡丁車(chē),設(shè)計(jì)了其制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)。通過(guò)實(shí)踐證明,該試驗(yàn)臺(tái)操作簡(jiǎn)單,精度高,值得推廣。

  參考文獻(xiàn)

  [1]楊東曉,雷敬文,劉志遠(yuǎn).基于卡丁車(chē)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2011(08).

文章標(biāo)題:智能科技論文發(fā)表卡丁車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

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