本科生毕业设计（论文）
1.4本文研究的主要内容
由于目前制动器台架试验已广泛应用于各种汽车，尤其是在轿车和客车领域得到了迅猛发展，但是传统的制动器试验台基本上已经无法满足检测要求，针对这种情况，本次设计就是在这方面作了一些尝试，设计了一种惯性式制动器试验台，主要工作如下：
1）总体方案拟定； 2）主要结构设计； 3）移动滑台系统设计；
4）机械系统的设计及装配图和零件图的绘制； 5）设计说明书和使用说明书的编写。
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第二章 试验台总体方案拟定
2.1基本原理 2.1.1模拟原理：
通常，惯性试验台是将整体的制动器安装在试验台架上，采用飞轮或电模拟惯量蓄能，按照规定的方法模拟汽车的实际制动过程，测量制动器总成的制动能效、热稳定性、衬片磨损以及强度等性能，从而得到制动器摩擦和磨损性能的数据。
制动时，汽车的动能包含汽车平移质量运动的动能和旋转机件旋转时所储存的动能两部分。惯性试验台采用旋转的惯性飞轮模拟汽车的上述两部分动能，并略去非制动器的制动作用来进行制动器总成试验。台架试验中，要使被试制动器总成与装在汽车上的制动器总成的工作状态相同，工作负荷相同。
2.2.2试验台工作原理：
1）电动机经过变频器调节转速后带动主轴转动。
2）主轴通过联轴器与飞轮轴相连接，直接驱动制动器总成。
3）制动器与飞轮轴用联轴器连接，飞轮用来模拟汽车行驶过程中的惯性质量。将不同的飞轮组合在一起可以模拟不同惯性质量（对应不同的车型或相同车型不同的载质量）。
4）固定制动器的滑台通过底板上的滑轨，间隙配合，滑轨起导向作用，固定制动器的滑台可以沿导轨做直线运动。
5）移动滑台与后面的挡板通过四根丝杠相连，用来调节移动滑台的位置，实现对制动器的固定和加载。
6）移动滑台上装有测力臂等机构，通过传感器系统可以测量汽车制动过程中的制动力矩。
2.2方案比选
目前，国内外汽车制动检测线上最常用的制动检测设备是反力式滚筒制动试验台。
但反力式滚筒制动试验台检测时，是将汽车放置在试验台上，汽车不动，只是滚筒带动车轮转动，是一种静态检测，不能检测汽车动态制动情况下的制动力。检测车速较低，一般在5km/h以下，且只有一个固定的车速。因此，测得的制动性能不能更好的反应出实际效果。
随着对制动器性能要求的不断提高，需要一种新的检测方法来检测汽车的制动性能，惯性式制动器试验台就是一种模拟道路行驶动能检测车辆制动性能的装
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置。因此惯性式试验台的转速比反力式滚筒的转速高的多，速度一般都大于40km/h，检测结果更加可靠和可信。
本次设计就是设计一种主要用来检测轿车制动器制动性能的惯性式制动试验台。
目前惯性式制动试验台主要有两种，一种是整车检测，一种是制动器检测；而整车检测试验台也有两种，一种是平板式的，一种是滚筒式的。其中平板式制动试验台具有操作和安装简单，维修方便等优点，但也有致命的缺点，主要有如下几方面：
1）测试的重复性不好；
2）安全性差，若附着性能不好，汽车容易跑车，而造成事故；
3）检测技术也不成熟，定量分析以及传感技术和计算机后处理的要求很高，有待于电子技术的进一步发展。
而滚筒式制动试验台却没有这些缺点，它最大的缺点就是由安置角引起的，会因为轮胎直径的变化而引起检测结果的误差。因此在这些问题没有解决前还没有一种是最好的检测方法。
为此，设计了一种简便的惯性式汽车制动器试验台，它是以单独检测制动器的制动性能为目的，避免了上述几种方案的缺陷，设备和试验操作更加简单可靠。
2.3制动器试验设备组成
通过对试验设备的分析可知，制动器试验设备一般由试验、传动、加载、控制、测量等5部分组成。 （1）试验系统
这一部分是试验台最基本的部分。 （2）传动系统
传动部分由电机和传动系统组成，使制动器的对配件具有适当的速度（转速）和足够的力矩。 （3）加载系统
为试验部分提供所需的压力、制动管路压力等。加载方式可以是液压、气动等方式。 （4）控制系统
一般由电控系统组成，实现按一定程序控制试验台完成预定目的的试验。具体包括转速控制、加载控制、测量控制、试验条件控制（如冷却、加热等）和数据采集控制等。 （5）测量系统
实现对转速、压力、温度、摩擦力矩等的测量。通过测量，进而计算出摩擦系数等。
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第三章 惯性式制动器试验台设计
3.1汽车制动过程简化模型
图3-1 汽车制动过程
总重量为W的汽车，以速度V0在水平路面上行驶，此时开始制动，使车速由V0下降到V1，如图3-1所示，则车辆的动能变化量可表示为：
EA?Ed?Et
22m(v0?v12)Ia(?0??12)? = (3-1) 22 =
?218002(n0?n12)(mr2?Ia)
式中：EA——制动过程车辆动能变化量，J； Ed——车辆直动动能变化量，J； Et——旋转零件动能变化量，J；
V0 ，V1——车辆制动初始和结束时的车速，m/s； n0，n1——车辆制动初始和结束时的车轮转速，r/min； ?0，?1——车辆制动初始和结束时的车轮角速度，rad/s； g——重力加速度，ms2
；
r——车轮滚动半径，m；
Ia——换算到制动轴上的等效转动惯量， m——车辆的总质量，kg。
为了简化计算，设汽车质量为m，以速度为v行驶的汽车制动停止，忽略道
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路、空气等阻力，制动器通过制动衬片与制动盘的摩擦，将车辆的动能转化为摩擦功，并使车辆停止，则式3-1简化为：
Wf?EA?Ed?Et
＝
?2n218002(m车r车轮?Ia) （3－2）
式中：Wf——制动器摩擦功； m车——汽车质量； r车轮——车轮滚动半径； n车——车轮转速；
Ia——换算到制动轴上的等效转动惯量。 这些能量最终变成热量作用于制动盘/鼓和制动衬片上。
3.2惯性式制动器试验台设计思路
惯性式试验台的设计思路是利用惯性飞轮旋转的惯量来模拟汽车实际制动时的能量变化。
图3-2 惯性试验台制动过程 1－制动盘 2－制动器 3－飞轮
如图3-2所示，旋转质量的动能可表示为：
1?222I飞n飞 W??I飞?飞? (3-3)
21800式中：W?——惯性飞轮储存动能；
I飞——惯性飞轮惯量；
?飞——惯性飞轮转动角速度；
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