摘 要 針對某型號卡丁車，設(shè)計了其制動性能的檢測平臺，并且通過調(diào)整檢測平臺上飛輪的質(zhì)量可以檢測不同型號卡丁車的制動性能，具有通用性。經(jīng)試驗證明，該檢測平臺符合設(shè)計要求，并且操作簡單，市場潛力大，值得推廣。

　　關(guān)鍵詞 智能科技論文發(fā)表,制動性能,制動距離,制動力

　　1 制動性能介紹

　　制動性能是指車輛在行駛過程中，能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向的穩(wěn)定和下長坡時能維持一定車速，以及保證汽車長時間停駐坡道的能力。制動性能的好壞直接影響著車輛的駕駛安全性，故檢測車輛的制動性能對行車安全具有重要的意義。制動性能的檢測包含許多指標：制動距離、制動力、制動減速度等。

　　2 制動性能檢測方法介紹

　　制動性能的檢測包括道路實驗法和試驗臺檢測法。道路試驗法就是將車輛置于試驗道路上檢測車輛的制動距離、制動時間等指標。道路試驗檢測法與車輛的實際工作狀態(tài)類似，檢測得到的數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)車輛的制動性能。但是道路實驗法經(jīng)常受到天氣狀況(例如風速、雨雪天氣)的影響。試驗臺檢測法包括平板式試驗臺檢測法、慣性式試驗臺檢測法以及反力式滾筒試驗臺檢測法。試驗臺制動性能檢測法工作原理簡單，實驗操作方便并且不受天氣狀況以及道路場地的影響，故這種方法在實際操作中有著較多的應用。本文設(shè)計的便是慣性式滾筒試

　　驗臺。

　　3 慣性式滾筒試驗臺檢測法工作過程介紹

　　圖1 慣性式滾筒試驗臺示意圖

　　在檢測車輛制動性能時，首先將車輪放置于滾筒上。接著啟動左、右兩側(cè)的電機，經(jīng)過減速箱的傳動，電機帶動滾筒轉(zhuǎn)動。并且通過皮帶的傳動，使得從動滾筒獲得和主動滾筒一樣的轉(zhuǎn)速。與此同時在摩擦力的作用下，車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，關(guān)閉電機電源。駕駛員根據(jù)指令，腳踩剎車，直至車輛輪胎完全停止。在剎車的過程中，安裝在試驗臺上的傳感器檢測滾筒轉(zhuǎn)動的圈數(shù)、制動反力以及輪胎在滾筒上的跑偏量。傳感器在測得這些數(shù)據(jù)后通過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)字信號傳遞至計算機。在計算機通過計算，操作軟件會將制動距離、制動力以及跑偏量顯示在屏幕上，供檢測人員讀取。

　　制動距離、制動力以及制動跑偏由以下公式計算得到。

　　3.1 制動距離

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

　　其中：為滾筒轉(zhuǎn)動的圈數(shù);為滾筒的直徑。

　　3.2 制動力

　　制動力的測量主要是通過傳感器和測力杠桿實現(xiàn)的。測力杠桿的兩端分別與力傳感器和和減速箱的殼體相連。而力傳感器會將測力杠桿的力轉(zhuǎn)化為電信號。該位移量與制動力成正比。可由以下公式計算：

　　其中：為制動力;為測力傳感器測得的力;為測力臂水平長度;為滾筒直徑。

　　3.3 制動跑偏

　　左右兩個車輪制動距離之差即為跑偏量，即

　　4 檢測平臺設(shè)計

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

　　4.1 滾筒組的設(shè)計計算

　　本文針對游樂場所使用的卡丁車，設(shè)計其制動性能檢測試驗臺。卡丁車的質(zhì)量為，速度為，卡丁車輪的半徑為。駕駛員的質(zhì)量為。

　　卡丁車具有的動能

　　則滾筒組具有的總動能

　　單個滾筒具有動能

　　滾筒組動能可由下式表達：

　　其中，為單個滾筒對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量，為轉(zhuǎn)動角速度。

　　而，為單個滾筒具有的質(zhì)量，為滾筒的半徑。

　　由慣性式檢測平臺的工作過程和原理可知，滾筒表面的線速度和車輪的行駛速度相同，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。滾筒的軸向長度取為。

　　根據(jù)由得滾筒的半徑為。

　　為了保證車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 檢測平臺的核心部分的作用以及選型

　　電動機：為了檢測平臺結(jié)構(gòu)趨于簡單，本試驗臺選用兩臺同一型號的電動機提供動力。

　　變頻器：變頻器通過調(diào)節(jié)電機輸入電流的工作頻率來控制電動機，以實現(xiàn)節(jié)能、調(diào)速等功能。此外，變頻器在本檢測臺系統(tǒng)中還具有過流、過壓、過載保護的功能，防止電動機的損壞。變頻器與減速箱的配合使用，使左右兩側(cè)滾筒組獲得精準的轉(zhuǎn)速，使得制動性能的檢測更精確。

　　數(shù)據(jù)采集卡：數(shù)據(jù)采集卡將傳感器測量的電信號等模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號，并將這些數(shù)據(jù)傳遞給終端處理轉(zhuǎn)置以實現(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型號的采集卡。

　　編碼器：編碼器將滾筒的角位移轉(zhuǎn)換為電信號并呈遞給數(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式兩種。增量式編碼器將位移轉(zhuǎn)化為周期性的電信號，再將電信號轉(zhuǎn)成計數(shù)脈沖，以計數(shù)脈沖的個數(shù)來表示轉(zhuǎn)動圈數(shù)的多少，以實現(xiàn)位移的測量。在該檢測平臺中選用歐姆龍公司生產(chǎn)的E6A2-C增量式編碼器，該型號產(chǎn)品工作穩(wěn)定，精度高，符合本試驗臺的精度要求。

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

　　4.3 軟件的設(shè)計

　　本試驗臺的軟件中實現(xiàn)了以下功能：系統(tǒng)初始化、主菜單管理、系數(shù)標定、參數(shù)設(shè)定、打印、通訊、測量以及硬件的調(diào)節(jié)、啟動子程序，并且為試驗者提供了友好的人機交互界面，方便數(shù)據(jù)的測量和讀取。

　　針對游樂場中的卡丁車，設(shè)計了其制動性能檢測試驗臺。通過實踐證明，該試驗臺操作簡單，精度高，值得推廣。

　　參考文獻

　　[1]楊東曉，雷敬文，劉志遠.基于卡丁車的汽車制動性能檢測系統(tǒng)[J].工業(yè)設(shè)計，2011(08).