汽车纵横双向驻车坡度角检测试验台的研制-总体设计及试验台的制作(附件)
在目前的汽车性能测试行业中，对于汽车驻车坡度角的检测方法主要有俩种，一种是室外的坡道检测，需要花费大量人力，物力，一种是室内的单自由度的检测，只能间接地测出纵向驻车坡度角，不能全面地反映驻车性能。本次我所设计的纵横双向驻车坡度角检测装置，一种方案是通过俩个液压缸并联驱动平台上升或下降来实现驻车平台的单向或双向的倾斜角。另一种方案是通过一根液压缸串联电动机进行驱动上层平台在下层平台上进行旋转来模拟汽车的单向或双向驻车情况。这套装置的设计将更能体现汽车的驻车性能，经济性高，实用性强，填补了驻车坡度角检测市场的空白，对于提高汽车的驻车性能具有重要意义。
关键词 驻车坡度角,两自由度，纵横双向，并联，检测
目 录
1 引言 1
1．1 国内外有关坡度角检测试验台的研究概况 1
1．2 课题的背景与意义 3
1.3 汽车驻车制动检测时常出现的问题 4
1.4 解决问题的建议和措施 4
1．5 本文主要研究内容 5
1．6 本装置的创新点 5
2 纵横双向驻车坡度角检测试验台的总体设计 5
2.1单缸串联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案一） 5
2.2双缸并联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案二） 9
2.3摆动油缸串联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案三） 12
2.4三缸并联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案四） 13
2.5 双缸并联驱动检测装置的液压回路总体设计 16
2.6 双缸并联驱动检测装置的控制电路总体设计 17
3 双缸并联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
3.1 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台应达到的技术要求 18
3.2 坡度角检测试验台的总体结构 18
3.3 材料的选择 20
3.4 平台自由度的计算 21
3.5 试验台分析计算 22
4 单缸串联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置 26
4.1 基本参数的设计计算 26
4.2 单缸串联驱动检测平台设计图 26
4.3 单缸串联驱动检测装置图 27
5 实物制作 29
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附录 37
1 引言
随着社会经济的发展，汽车产业日益丰富，人民生活水平的提高，从而消费者对汽车的各方面性能也有着越来越高的要求。包括汽车的驾驶性能，转向性能，加速性能，驻车性能等等。无论是在城市中，还是乡村里；无论是在平原地带，还是在山区地带，机动车的密度越来越大，当交通发生拥堵时，或车主有紧急情况时，就会涉及到在坡道上进行停车的情况，由于前后车辆的车间距较小，在等待通行信号时，驻车在上坡道的时候容易发生机动车的后溜，然而驻车在下坡道的时候很容易发生机动车的追尾，这样就会导致一些不必要的车辆以及人身伤害事故，并且会给交通带来堵塞，所以一个良好高效的机动车驻车性能对于车辆的安全性至关重要，不仅能降低车辆事故的发生频率，也是道路安全交通的重要保证，在目前的驻车性能测试中，有坡道上的室外检测；单自由度的室内驻车坡度角检测以及室内台式检测驻车制动性能。首先，在室外的驻车坡度角检测试验中，不仅要花费大量的人力，物力，而且受到天气的影响，且坡道倾斜角度不可调。绝大多数机动车检测机构难以实现；尤其是对大轴距、超长车辆的检验必需增设足够长的过渡坡道以防止车辆“拖底”的现象；另外在大型车辆上、下坡道和驻车检验的过程中还存在着严重的安全隐患。其次在目前单自由度的室内检测试验中，只能测出汽车纵向的驻车坡度角，不能适应在山区的螺旋坡道上的驻车性能测试，且这项测试目前处于研究中，并未形成产品与装置。而台式检测驻车制动性能通常是将机动车的驻车制动轴驶上反力式水平滚筒实验台，并以一定的车速使车轮向前转动，然后实施驻车制动，通过电脑计算出驻车时车轮制动力的大小，从而判定驻车检验结果是否符合要求。虽然此种试验方法操作简单，但是由于它处在“无坡”状态下的检测，其检测精度与检测结果都受到很大的限制，是的最终的测试结果与现实差异很大，因此需要制作出一个俩自由度的模拟实验平台来检测出车辆的纵向，横向以及纵横双向的驻车坡度角来适应包括城市坡道以及山区螺旋坡道的情况，尤其是山区的螺旋坡道更具有一般性。来检测出各种车辆的驻车性能，为汽车制造厂家提高一个优良的生产标准，给消费者一个安全保障。
1．1 国内外有关坡度角检测试验台的研究概况
目前国内对汽车驻车坡度角检测研究主要体现在坡度角的测量、等效测试方式台式驻车制动性能的检测等的研究，主要有以下几个：
1.1.1 基于SCA61T 的驻车坡度采集法
如果没有汽车驻车倾角的检测，则电动驻车制动装置每次驻车制动时，不论在何种角度的地面上，都必须产生较大的制动力来确保汽车可靠驻车，这样会增加蓄电池能源的消耗和制动系统相关零部件的磨损，降低零部件的使用寿命。
基于SCA61T 的驻车坡度采集节点能探测当前汽车的驻车坡度。驻车制动时，通过该节点检测汽车停驻地面的坡度，并通过总线将驻车指令一并发送给驻车制动单元，驻车制动节点经ECU 计算后，驱动执行机构使驻车制动器产生与地面角度相适应大小的制动力，使得在一般的使用条件下，控制更准确、反应更迅速。电子驻车制动器因地面角度的不同而产生不同的制动力，在一般情况下，汽车都停驻在坡度较小的地面上或者平地上，装里只需要较小的作用力即可保证汽车可靠驻车，因此，使用电子驻车制动系统能减少制动机械零部件的磨损与变形，延长使用寿命，使系统更人性化、智能化，更符合驾驶员的使用要求，更贴近驾驶员实际操作，更节能、经济和实用。
1.1.2 机动车坡道驻车制动效能检验的现状与探新
天津交通职业学院黄俊平发表的《机动车坡道驻车制动效能检验的现状与探新》，介绍了目前以检测线台式制动方式检测结果代替车辆在实际坡道驻车制动效能的检测方式所带来的一些问题，提出了通过研究发动机坡道驻车模拟平台，探索精确、安全、便捷、经济的机动车驻车的检测方式。
1.1.3 一种驻车制动性能检测的研制
上海理工大学信息与计算机工程学院于浩淼，高文翔发表的《一种驻车制动性能检测的研制》介绍了一种符合国家要求的驻车制动性能检测装置。该装置采用检测仪表与机械牵引装置相结合的方法，将坡道上的驻车测量转换为平坦路面驻车制动测量。测量结果表明，采用该装置进行驻车制动性能的测试结果与制动试验台测试基本一致，且装置具有操作简单，安装方便，精度高等特点，适用于机动车检测站，汽车修理厂，事故车辆检测等场合。
进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，遮挡制动试验台光电开关，光电开关产生到位信号后输入计算机。此时车轮置于主、从动滚筒之间，压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通，通过延时电路启动电动机，经减速器、链传动和主从动滚筒带动车轮低速旋转，待车轮转速稳定后驾驶员踩下制动踏板，车轮在车轮制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。此时电动机驱动的滚筒对车轮轮胎周缘的切线方向作用制动力以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个与制动力方向相反的等值反作用力，在该反作用力形成的反作用力矩作用下，减速器壳体与测力杠杆一起向滚筒转动相反方向摆动，测力杠杆一端的力或位移经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号。从测力传感器送来的电信号经传输调理及放大滤波后，送往A/D转换器转换成相应的数字量，经计算机采集、存储和处理后，检测结果由数码管显示或由打印机打印出来，打印格式与内容由软件设计而定。一般可以把左、右车轮最大制动力、制动力和、制动力差、阻滞力和制动力-时间曲线等一并打印出来。 在制动过程中，当左、右车轮制动力和的值大于某一值(如5000N)时，计算机即开始采集数据，采集过程所经历时间是一定的(如3s)。经历了规定的采集时间后，计算机发出指令使电动机停转，以防止轮胎被剥伤。在制动过程中，第三滚筒的转速信号由传感器转变成脉冲信号后输入控制装置，计算车轮与滚筒之间的滑移率。当滑移率达到一定值时，计算机发出指令使电动机停转。如车轮不驶离制动台，延时电路将电动机关闭3-5s后又自动起动。检测过程结束，车辆即可驶出制动试验台。
1 引言 1
1．1 国内外有关坡度角检测试验台的研究概况 1
1．2 课题的背景与意义 3
1.3 汽车驻车制动检测时常出现的问题 4
1.4 解决问题的建议和措施 4
1．5 本文主要研究内容 5
1．6 本装置的创新点 5
2 纵横双向驻车坡度角检测试验台的总体设计 5
2.1单缸串联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案一） 5
2.2双缸并联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案二） 9
2.3摆动油缸串联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案三） 12
2.4三缸并联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置的总体设计（方案四） 13
2.5 双缸并联驱动检测装置的液压回路总体设计 16
2.6 双缸并联驱动检测装置的控制电路总体设计 17
3 双缸并联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
3.1 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台应达到的技术要求 18
3.2 坡度角检测试验台的总体结构 18
3.3 材料的选择 20
3.4 平台自由度的计算 21
3.5 试验台分析计算 22
4 单缸串联驱动纵横双向驻车坡度角检测装置 26
4.1 基本参数的设计计算 26
4.2 单缸串联驱动检测平台设计图 26
4.3 单缸串联驱动检测装置图 27
5 实物制作 29
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附录 37
1 引言
随着社会经济的发展，汽车产业日益丰富，人民生活水平的提高，从而消费者对汽车的各方面性能也有着越来越高的要求。包括汽车的驾驶性能，转向性能，加速性能，驻车性能等等。无论是在城市中，还是乡村里；无论是在平原地带，还是在山区地带，机动车的密度越来越大，当交通发生拥堵时，或车主有紧急情况时，就会涉及到在坡道上进行停车的情况，由于前后车辆的车间距较小，在等待通行信号时，驻车在上坡道的时候容易发生机动车的后溜，然而驻车在下坡道的时候很容易发生机动车的追尾，这样就会导致一些不必要的车辆以及人身伤害事故，并且会给交通带来堵塞，所以一个良好高效的机动车驻车性能对于车辆的安全性至关重要，不仅能降低车辆事故的发生频率，也是道路安全交通的重要保证，在目前的驻车性能测试中，有坡道上的室外检测；单自由度的室内驻车坡度角检测以及室内台式检测驻车制动性能。首先，在室外的驻车坡度角检测试验中，不仅要花费大量的人力，物力，而且受到天气的影响，且坡道倾斜角度不可调。绝大多数机动车检测机构难以实现；尤其是对大轴距、超长车辆的检验必需增设足够长的过渡坡道以防止车辆“拖底”的现象；另外在大型车辆上、下坡道和驻车检验的过程中还存在着严重的安全隐患。其次在目前单自由度的室内检测试验中，只能测出汽车纵向的驻车坡度角，不能适应在山区的螺旋坡道上的驻车性能测试，且这项测试目前处于研究中，并未形成产品与装置。而台式检测驻车制动性能通常是将机动车的驻车制动轴驶上反力式水平滚筒实验台，并以一定的车速使车轮向前转动，然后实施驻车制动，通过电脑计算出驻车时车轮制动力的大小，从而判定驻车检验结果是否符合要求。虽然此种试验方法操作简单，但是由于它处在“无坡”状态下的检测，其检测精度与检测结果都受到很大的限制，是的最终的测试结果与现实差异很大，因此需要制作出一个俩自由度的模拟实验平台来检测出车辆的纵向，横向以及纵横双向的驻车坡度角来适应包括城市坡道以及山区螺旋坡道的情况，尤其是山区的螺旋坡道更具有一般性。来检测出各种车辆的驻车性能，为汽车制造厂家提高一个优良的生产标准，给消费者一个安全保障。
1．1 国内外有关坡度角检测试验台的研究概况
目前国内对汽车驻车坡度角检测研究主要体现在坡度角的测量、等效测试方式台式驻车制动性能的检测等的研究，主要有以下几个：
1.1.1 基于SCA61T 的驻车坡度采集法
如果没有汽车驻车倾角的检测，则电动驻车制动装置每次驻车制动时，不论在何种角度的地面上，都必须产生较大的制动力来确保汽车可靠驻车，这样会增加蓄电池能源的消耗和制动系统相关零部件的磨损，降低零部件的使用寿命。
基于SCA61T 的驻车坡度采集节点能探测当前汽车的驻车坡度。驻车制动时，通过该节点检测汽车停驻地面的坡度，并通过总线将驻车指令一并发送给驻车制动单元，驻车制动节点经ECU 计算后，驱动执行机构使驻车制动器产生与地面角度相适应大小的制动力，使得在一般的使用条件下，控制更准确、反应更迅速。电子驻车制动器因地面角度的不同而产生不同的制动力，在一般情况下，汽车都停驻在坡度较小的地面上或者平地上，装里只需要较小的作用力即可保证汽车可靠驻车，因此，使用电子驻车制动系统能减少制动机械零部件的磨损与变形，延长使用寿命，使系统更人性化、智能化，更符合驾驶员的使用要求，更贴近驾驶员实际操作，更节能、经济和实用。
1.1.2 机动车坡道驻车制动效能检验的现状与探新
天津交通职业学院黄俊平发表的《机动车坡道驻车制动效能检验的现状与探新》，介绍了目前以检测线台式制动方式检测结果代替车辆在实际坡道驻车制动效能的检测方式所带来的一些问题，提出了通过研究发动机坡道驻车模拟平台，探索精确、安全、便捷、经济的机动车驻车的检测方式。
1.1.3 一种驻车制动性能检测的研制
上海理工大学信息与计算机工程学院于浩淼，高文翔发表的《一种驻车制动性能检测的研制》介绍了一种符合国家要求的驻车制动性能检测装置。该装置采用检测仪表与机械牵引装置相结合的方法，将坡道上的驻车测量转换为平坦路面驻车制动测量。测量结果表明，采用该装置进行驻车制动性能的测试结果与制动试验台测试基本一致，且装置具有操作简单，安装方便，精度高等特点，适用于机动车检测站，汽车修理厂，事故车辆检测等场合。
进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，遮挡制动试验台光电开关，光电开关产生到位信号后输入计算机。此时车轮置于主、从动滚筒之间，压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通，通过延时电路启动电动机，经减速器、链传动和主从动滚筒带动车轮低速旋转，待车轮转速稳定后驾驶员踩下制动踏板，车轮在车轮制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。此时电动机驱动的滚筒对车轮轮胎周缘的切线方向作用制动力以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个与制动力方向相反的等值反作用力，在该反作用力形成的反作用力矩作用下，减速器壳体与测力杠杆一起向滚筒转动相反方向摆动，测力杠杆一端的力或位移经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号。从测力传感器送来的电信号经传输调理及放大滤波后，送往A/D转换器转换成相应的数字量，经计算机采集、存储和处理后，检测结果由数码管显示或由打印机打印出来，打印格式与内容由软件设计而定。一般可以把左、右车轮最大制动力、制动力和、制动力差、阻滞力和制动力-时间曲线等一并打印出来。 在制动过程中，当左、右车轮制动力和的值大于某一值(如5000N)时，计算机即开始采集数据，采集过程所经历时间是一定的(如3s)。经历了规定的采集时间后，计算机发出指令使电动机停转，以防止轮胎被剥伤。在制动过程中，第三滚筒的转速信号由传感器转变成脉冲信号后输入控制装置，计算车轮与滚筒之间的滑移率。当滑移率达到一定值时，计算机发出指令使电动机停转。如车轮不驶离制动台，延时电路将电动机关闭3-5s后又自动起动。检测过程结束，车辆即可驶出制动试验台。
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