本科生毕业设计（论文）
n飞——惯性飞轮转速，与车轮转速相同。
如用旋转的动能等效模拟汽车行驶动能，则有：Wf?W?
2?2n车1800(mr2车车轮?Ia)??218002I飞n飞
?n车＝n飞
2?Ia (3-4) 则I飞＝m车r车轮式中：I飞——惯性飞轮惯量，kg.m2； m车——汽车质量，kg； r车轮——车轮滚动半径，m；
Ia——换算到制动轴上的等效转动惯量，kg.m2。
由此可知，飞轮转动惯量与汽车质量、车轮半径以及换算到制动轴上的等效转动惯量相关。
根据制动器布置位置的不同，承担的惯量载荷也有区别。根据QC/T479-1999规定，对于两轴车（含双后轴的三轴车）：
(Ga?7%G0)r2? IF? (3-5) 1??2?(Ga?7%G0)r21? IR? (3-6) 1??2惯量的模拟一般比较普通使用机械模拟的办法来实现，也就是制动器制动过程的摩擦功全部来自于惯性飞轮储存的动能，但也有使用电模拟或者机电混合模拟办法。电模拟试验台是以电机输出的能量为主，机械飞轮能量只作为稳速和补偿电机特性的不足；机电混合模拟是大部分使用飞轮储存能量，而另一部分使用电机以力矩方式输出的功；一般来说，机械惯量是一个不变的量，试验结果更可靠真实。电模拟方式的台架相对来讲更难控制，可靠性、稳定性比较差，价格昂贵，但台架尺寸小、重量轻，试验灵活是它的优点。
鉴于以上特点，本论文使用机械模拟的办法。
3.3惯性式制动器试验台设计方法
制动器试验台的设计主要有以下几个关键部分：
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3.3.1惯量的确定与组合
试验台的惯量范围按其所测试车型的制动器惯量来确定。一般按最小车型制动器确定试验台惯量Imin，按最大车型制动器确定惯量Imax。 （1）按被试车型范围计算最小最大惯量
已经被试最小和最大车型的车轮载荷和轮胎半径，按汽车理论确定试验台计算惯量Ij。
Ijmin?(Ga1?7%G01)r2 ?1??2(Ga?7%G0)r2? 1??2 Ijmax?式中：Ijmin，Ijmax——被试车型确定的试验台最小惯量和最大惯量； ?——前后轴制动力比；
G01——被试最小车型空车总重，kg； Ga1——被试最小车型满载总重，kg； G0——被试最大车型空车总重，kg； Ga——被试最大车型满载总重，kg； r——轮胎滚动半径，m； （2）确定试验台惯量Imin，Imax
试验台最小惯量I0应小于等于计算最小惯量Ijmin，最大惯量Imax应大于等于
Ijmax。为了保证试验台具有一定的性能储备，一般取：
Imin?I0?0.8Ijmin 并加以圆整 Imax?1.2Ijmax 并加以圆整
（3）确定惯性级差?I
惯量级差是试验台组合所能得到的最小惯性增减量。按照常用台架试验标准惯量误差??5%的规定，?I?0.04Imin，并加以圆整。 （4）惯量的组合
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试验台的惯量Imax为基础惯量I0和可选惯量Ii之和，即：
Imax??Ii (3-7)
i?0n在保证级差的前提下，飞轮的数量和惯量值有三种组合法： a 等差级数法
等差级数法就是用最大惯量减去基本惯量之后，用级差去除，得到飞轮片数： n?每片飞轮惯量Ii??I
这种方法的缺点是飞轮片数太多。 b 等比级数法
等比级数法就是在基础惯量的基础上，每片飞轮的惯量按等比级数方式增长。 比如：
I1＝2 kg.m2 I2?4 kg.m2 I3?8 kg.m2
Imax?I0 (3-8) ?II4?16 kg.m2
……
与等差级数法相比，等比级数法确定的飞轮片数少得多。 c 等差等比混合配置法
等差等比混合配置法就是在同一试验台的惯量飞轮中，同时采用等差、等比级数法确定飞轮惯量。
3.3.2主电机的选择
经研究，惯性试验台主电机的选择与调速方式、主轴转速、拖磨力矩和飞轮升速时间等相关。
（1）根据电动机的工作环境选择电动机类型
1）安装方式的选择 电动机安装方式有卧式和立式两种，卧式电动机的价格较立式的便宜，所以通常情况下多选用卧式电动机，一般只在为简化传动装置且必须垂直运转时才选用立式电动机。
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2）防护型式的选择 电动机防护型式有开启式、封闭式、防护式和防爆式四种。
a.开启式电动机在定子两侧与端盖上有较大的通风口，散热条件好，价格便宜，但水气、尘埃等杂物容易进入，因此只在清洁、干燥的环境下使用。
b.封闭式电动机又可分为自扇冷式、他扇冷式和密封式三种。前两种可在潮湿、多尘埃、高温、有腐蚀性气体或易受风雨的环境中工作，第三种可浸入液体中使用。
c.防护式电动机在机座下方开有通风口，散热较好，能防止水滴铁屑等杂物从上方落入电动机，但不能防止尘埃和潮气入侵，所以适宜于较清洁干净的环境中。
d.防爆式电动机适用于有爆炸危险的环境中，如油库、矿井等。 （2）根据机械设备的负载性质选择电动机类型
1）一般调速要求不高的生产机械应优先选用交流电动机，负载平稳，长期稳定工作的设备，如切削机床、水泵、通风机、轻工业用器械及其他一般机械设备，应采用一般笼型三相异步电动机。
2）起动、制动较频繁及起动、制动转矩要求较大的生产机械，如起重机、矿井提升机、不可逆轧钢机等，一般选用绕线转子异步电动机。
3）对要求调速不连续的生产机械，可选用多速笼型电动机。
4）要求调速范围大，调速平滑，位置控制准确，功率较大的机械设备，如龙门刨床，高精度数控机床，可逆轧钢机，造纸机等，多选用他励直流电动机。
5）要求起动转矩大，恒功率调速的生产机械，应选用串励或复励直流电动机。
6）要求恒定转速或改善功率因数的生产机械，如大中容量空气压缩机，各种泵凳，可选用同步电动机。
7）特殊场合下使用的电动机，如有易燃易爆气体存在或尘埃较多时，宜选用防护等级相宜的电动机。
8）要求调速范围很宽，调速平滑性不高时，选用机电结合的调速方式比较经济合理。
（3）主电机功率、转速等的确定
根据要求的最大连续拖磨力矩、主轴最高转速和升速时间要求选择合适的电机，在保证同时满足上述要求的前提下，确定电机的功率和转速。 a 主轴最高转速：
依据试验台要执行的试验标准，主轴转速按下式求出：
vn?2.65 (3-9)
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120 0.369 ?861r/min ?2.65?式中：v——车速，按可能的最高值计算，km/h； r——飞轮半径，按可能的最小飞轮半径计算，m； n——试验台主轴转速，r/min。 b 主电机功率确定：
由于按能效试验、衰退试验和第二次衰退试验计算试验台主轴功率时，衰退试验规定的制动周期要求的飞轮起动升速功率最大，应作为试验台驱动电机功率确定的依据，而对应衰退试验所需要的最高转速应作为选择电机基速的依据。
2 P?3.65?10?7Imaxnmax (3-10)
＝3.65?10?7?1847.5?5002 ＝168.58kw 式中：Imax——试验台最大转动惯量； nmax——试验台主轴最高转速。
实际选用电机：
电机：Z4-315-32型直流电机； 容量：250KW； 额定电压：400V； 额定电流：50A；
额定转速：600r/min(最高转速1500r/min)； 转动惯量：3.4kg.m2； 输出轴直径：?100mm。
3.3.3整机结构和安装方式
试验台采用单端机械惯性试验台型式，分为机械、气液和电控部分。制动器试验台的机械结构示意如图3-3所示。试验台的机械结构由基础底座系统、直流调速电机、导向键、联轴器、轴承座、飞轮组、集流环、试件夹具系统和飞轮装卸系统等组成。试验台工作步骤如下：第一步，将被试制动器制动鼓（盘）通过夹具系统固定在试验台上，同时把制动片（块）固定在尾座滑移系统上；第二步，选择试验项目，并针对试验要求，调节好电机转速、飞轮组惯量、制动管路压力等试验条件；第三步，进行试验，通过传感器采集所需试验数据，并根据试验要求，在试验过程中调整试验条件；第四步，所有的试验项目完成后，通过计算机
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惯性式汽车制动器试验台总体设计
