汽车纵横双向驻车坡度角检测试验台的研制-双缸并联驱动试验台设计(附件)
本设计在充分研究了国内外汽车驻车坡度角检测存在的问题后，提出了一个全新的方案。试验台由两个液压缸并联组成一套两自由度的检测平台，不仅能检测汽车横向驻车坡度角，纵向驻车坡度角，还能检测出汽车在纵横双向上任意角度的驻车坡度角。试验台拥有结构强度高，测试范围广，测试结果准确等多方面优点。不仅能有效检测出汽车驻车坡度角，同时还节约了大量的测试成本，并且测试操作也较为简便。相信该实验台一定能有效地提高汽车的使用安全性。
关键词 驻车坡度角，试验台，纵向，横向，纵横双向，双缸
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 2
1.3 目前汽车制动检测时常出现的问题 3
1．4 本文主要研究内容 3
1．5 创新点 3
2 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的总体设计 3
2．1 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的工作原理 3
2.2 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台应达到的技术要求 4
2.3 坡度角检测试验台的总体结构 4
2.6 平台自由度的计算 6
3 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台受力分析计算 7
3.1 双缸并联驱动汽车纵横双向驻车坡度角检测试验台的质量的计算 7
3.2 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的纵向受力分析及计算 8
3.3 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的横向受力分析及计算 9
3.4 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的纵横双向受力分析及计算 10
4零部件的结构设计 11
4.1 平台的设计 11
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
底座的结构设计 13
4.3 万向节零件的设计 14
5 液压总成的设计 16
5.1 控制回路总成结构布置 16
5.2 液压缸的介绍 17
5.3 液压缸的设计 17
5.4 液压缸布置方式： 19
6 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的制作 19
6.1材料的选择 19
6.2 制作 21
7 测角原理 24
7.1 角度测量装置的原理 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录： 29
1 引言
随着我国经济的飞速发展，汽车保有量的迅猛增加，城市及乡镇道路上的机动车密度越来越大。道路网络的不断完善必然导致会出现各种各样的路面，路况也会变得更加复杂。其中驻车的安全性便成为了一个不可忽视的问题，特别是在坡道上停车时，由于汽车在有坡度的路面驻车时汽车受到沿坡道向下的重力，特别是前后车辆的车间距较小时，很容易出现溜车、追尾、刮蹭等车辆及人身伤害事故，所以良好有效的机动车驻车制动性能是道路交通安全的重要保证。目前驻车制动性能的检测存在的主要问题是利用制动台检测汽车驻车制动性的方法，虽然操作简单，并在一定程度上反映机动车驻车能力的大小，但由于是在“无坡”状态的检测，其检测结果及精度与机动车在实际坡道上的制动性能存在较大的差异。另一方面，通过实际的坡道检测驻车制动性的方法需要建造坡道占地面积大，而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。所以多年以来形成了机动车驻车制动性能的检验是在“无坡道”的状况下进行的。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。国内的驻车试验台大多是混凝土堆砌成的坡道，坡道角都是固定的，不可调。不同类型车辆的驻车试验要求的坡道角不同，因此，此类试验台的局限性太大，这时就需要测量坡度角的仪器对坡度角进行测试，形成双缸并联驱动驻车坡度角试验台。
1．1 国内外有关坡度角检测试验台的研究概况
1）等效驻车坡道检测
杨仁明等于2012年发表的《一种驻车坡道等效测量装置》，介绍了一种较为简单的测试装置。首先对坡道上的车进行受力分析,把车身在理想位置断开,分别对车前后两个部分进行受力分析。假设机动车在坡道上能够可靠停驻,由于后轮有制动蹄,因此可以把车后身部分视为不动, 接着,同理对机动车在水平路面,施加水平牵引力F的情况下进行受力分析, 车辆的驻车制动力大于F时,车辆就能停留在坡道上;反之,当车辆的驻车制动力小于F 时,车辆就会下滑。因此,只有在驻车制动力大于等于F 时,驻车制动力才符合要求。
2）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。
3） 多功能驻车制动试验
苑伟[1]等于2014年发表的《多功能驻车制动试验台的设计和应用》介绍了一种多功能实验台。试验台具有驻车制动试验和装卸车辆的功能，车制动试验时，上台面翻转。先将试验车辆开到台面上，通过钢丝绳拴住车体。前挡板与上台面焊架通过铰轴连接，操作手持式操作盒控制前挡板翻转油缸提供动力进行翻转到位。上台面焊架与下台架焊架通过铰轴连接，操作手持式操作盒控制上台面翻转油缸顶升，上台面焊架翻转，到达合适的坡度角时，液压锁锁死，保证试验过程中台面坡度的稳定。
1．2 课题的背景与意义
本设计的目是在查阅国内外文献的基础上，设计双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台。要求该汽车动平台自动调整系统机动灵活，结构简单，便于制造，重量轻，成本低，与现有汽车扭杆弹簧悬架系统有良好的匹配。
当液压缸1和液压缸2上升（下降）同一高度时，平台与地面之间形成纵向的角度。通过角度检测装置可检测出平台与地面间的纵向角度。
图2-4 总体结构俯视图
2.6 平台自由度的计算
此装置一共有5个活动构件，n=5。万向节连接处有2个自由度（为Ⅳ级副），共有5个。液压缸的活塞杆和缸筒组成圆柱副为Ⅳ级副，共有2个。由此可以列出以下方程：
其中：n=5,P5=0,P4=7,P3=0,P2=0,P1=0.得出w=2。
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 2
1.3 目前汽车制动检测时常出现的问题 3
1．4 本文主要研究内容 3
1．5 创新点 3
2 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的总体设计 3
2．1 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的工作原理 3
2.2 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台应达到的技术要求 4
2.3 坡度角检测试验台的总体结构 4
2.6 平台自由度的计算 6
3 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台受力分析计算 7
3.1 双缸并联驱动汽车纵横双向驻车坡度角检测试验台的质量的计算 7
3.2 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的纵向受力分析及计算 8
3.3 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的横向受力分析及计算 9
3.4 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的纵横双向受力分析及计算 10
4零部件的结构设计 11
4.1 平台的设计 11
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
底座的结构设计 13
4.3 万向节零件的设计 14
5 液压总成的设计 16
5.1 控制回路总成结构布置 16
5.2 液压缸的介绍 17
5.3 液压缸的设计 17
5.4 液压缸布置方式： 19
6 双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台的制作 19
6.1材料的选择 19
6.2 制作 21
7 测角原理 24
7.1 角度测量装置的原理 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录： 29
1 引言
随着我国经济的飞速发展，汽车保有量的迅猛增加，城市及乡镇道路上的机动车密度越来越大。道路网络的不断完善必然导致会出现各种各样的路面，路况也会变得更加复杂。其中驻车的安全性便成为了一个不可忽视的问题，特别是在坡道上停车时，由于汽车在有坡度的路面驻车时汽车受到沿坡道向下的重力，特别是前后车辆的车间距较小时，很容易出现溜车、追尾、刮蹭等车辆及人身伤害事故，所以良好有效的机动车驻车制动性能是道路交通安全的重要保证。目前驻车制动性能的检测存在的主要问题是利用制动台检测汽车驻车制动性的方法，虽然操作简单，并在一定程度上反映机动车驻车能力的大小，但由于是在“无坡”状态的检测，其检测结果及精度与机动车在实际坡道上的制动性能存在较大的差异。另一方面，通过实际的坡道检测驻车制动性的方法需要建造坡道占地面积大，而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。所以多年以来形成了机动车驻车制动性能的检验是在“无坡道”的状况下进行的。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。国内的驻车试验台大多是混凝土堆砌成的坡道，坡道角都是固定的，不可调。不同类型车辆的驻车试验要求的坡道角不同，因此，此类试验台的局限性太大，这时就需要测量坡度角的仪器对坡度角进行测试，形成双缸并联驱动驻车坡度角试验台。
1．1 国内外有关坡度角检测试验台的研究概况
1）等效驻车坡道检测
杨仁明等于2012年发表的《一种驻车坡道等效测量装置》，介绍了一种较为简单的测试装置。首先对坡道上的车进行受力分析,把车身在理想位置断开,分别对车前后两个部分进行受力分析。假设机动车在坡道上能够可靠停驻,由于后轮有制动蹄,因此可以把车后身部分视为不动, 接着,同理对机动车在水平路面,施加水平牵引力F的情况下进行受力分析, 车辆的驻车制动力大于F时,车辆就能停留在坡道上;反之,当车辆的驻车制动力小于F 时,车辆就会下滑。因此,只有在驻车制动力大于等于F 时,驻车制动力才符合要求。
2）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。
3） 多功能驻车制动试验
苑伟[1]等于2014年发表的《多功能驻车制动试验台的设计和应用》介绍了一种多功能实验台。试验台具有驻车制动试验和装卸车辆的功能，车制动试验时，上台面翻转。先将试验车辆开到台面上，通过钢丝绳拴住车体。前挡板与上台面焊架通过铰轴连接，操作手持式操作盒控制前挡板翻转油缸提供动力进行翻转到位。上台面焊架与下台架焊架通过铰轴连接，操作手持式操作盒控制上台面翻转油缸顶升，上台面焊架翻转，到达合适的坡度角时，液压锁锁死，保证试验过程中台面坡度的稳定。
1．2 课题的背景与意义
本设计的目是在查阅国内外文献的基础上，设计双缸并联驱动驻车坡度角检测试验台。要求该汽车动平台自动调整系统机动灵活，结构简单，便于制造，重量轻，成本低，与现有汽车扭杆弹簧悬架系统有良好的匹配。
当液压缸1和液压缸2上升（下降）同一高度时，平台与地面之间形成纵向的角度。通过角度检测装置可检测出平台与地面间的纵向角度。
图2-4 总体结构俯视图
2.6 平台自由度的计算
此装置一共有5个活动构件，n=5。万向节连接处有2个自由度（为Ⅳ级副），共有5个。液压缸的活塞杆和缸筒组成圆柱副为Ⅳ级副，共有2个。由此可以列出以下方程：
其中：n=5,P5=0,P4=7,P3=0,P2=0,P1=0.得出w=2。
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