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天津工程師范學(xué)院 08 級(jí)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 系別 汽車工程系 班級(jí) 汽修0402 學(xué)生 姓名 黃浩秋 指導(dǎo) 教師 張玉書 課題名稱：雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間和軸間側(cè)滑量檢驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 課題主要任務(wù)：在于培養(yǎng)自身的綜合設(shè)計(jì)能力，強(qiáng)化所學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解 3開題以來(lái)所做的具體工作、取得的進(jìn)展或成果 1） 第一周，收集資料，提出設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行檢測(cè)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)和零件材料的選擇,并對(duì)檢測(cè)臺(tái)載重部件進(jìn)行受力分析。 2） 第二周，收集外文資料，并翻譯。 3） 第三－五周，用Solidworks制作各傳動(dòng)件零件圖。 4） 第四－七周，用Solidworks生成各裝置的總成圖。 2下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排 1） 用Solidworks生成機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的總裝配圖，并出工程詳圖。 2） 編寫整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 3） 圖紙打印和裝訂說(shuō)明書。 4） 整理答辯提綱和準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 3存在的具體問(wèn)題 1） 課題難度較大。 2） 對(duì)Solidworks軟件運(yùn)用不夠熟練。 3） 用計(jì)算機(jī)完成繪圖有一定的困難。 4指導(dǎo)教師對(duì)該生前期研究工作的評(píng)價(jià)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：本表格同畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一同裝訂成冊(cè)，由所在單位歸檔保存。 目錄 1 緒 論 ...........................................................1 1.1 汽車性能檢測(cè)的意義及發(fā)展?fàn)顩r ................................1 1.2 車輪側(cè)滑檢測(cè)的重要意義 ......................................2 1.3 車輪側(cè)滑性能檢測(cè)的規(guī)定 ......................................3 1.4 本設(shè)計(jì)的重要意義 ............................................3 1.5 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ................................................4 2 車輪側(cè)滑檢測(cè)原理與方法 ............................................5 2.1 輪間側(cè)滑檢測(cè)方法 ............................................5 2.2 軸間側(cè)滑檢測(cè)方法 ............................................6 2.2.1 雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)軸間側(cè)滑量 .....................6 2.2.2 輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)軸間側(cè)滑 ......................7 3 輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械部份設(shè)計(jì) ................................10 3.1 放松板和滑板 ...............................................11 3.2 等搖臂杠桿機(jī)構(gòu) .............................................12 3.3 等搖臂軸平移機(jī)構(gòu) ...........................................13 3.4 回位裝置 ...................................................13 3.5 導(dǎo)向裝置 ...................................................14 3.6 鎖定裝置 ...................................................15 3.7 滑動(dòng)機(jī)構(gòu) ...................................................16 3.8 測(cè)量裝置 ...................................................16 3.9 輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)臺(tái)機(jī)械總成和特點(diǎn) ..........................17 4 部分零件的選擇與校核 .............................................18 4.1 連桿軸的計(jì)算與校核 .........................................18 4.2 軸承的選擇與計(jì)算 ...........................................19 4.2.1 軸承的選擇 .............................................19 4.2.2 軸承的壽命計(jì)算 .........................................20 4.3 槽鋼的計(jì)算與校核 ...........................................20 4.4 位移傳感器的選型 ...........................................21 5 應(yīng)用可行性效果分析 ...............................................23 6 總 結(jié) ..........................................................24 參考文獻(xiàn) ............................................................25 致 謝 .............................................................26 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒 論 汽車是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)大大地方便了人們的日常生活。隨著科 學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車的結(jié)構(gòu)不斷完善，性能也不斷提高。特別是隨著電子技術(shù) 在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性大大改善，其使用 性能日益滿足了人們的需要。汽車在滿足人們需要的同時(shí)，卻因其結(jié)構(gòu)和裝備可復(fù) 雜化，給維修和檢測(cè)行業(yè)提出了更高的要求。為了能夠快速、準(zhǔn)確、方便地診斷汽 車運(yùn)行故障和檢測(cè)汽車的使用性能，必須大力發(fā)展汽車的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備 [1]。 1.1 汽車性能檢測(cè)的意義及發(fā)展?fàn)顩r 汽車在行駛過(guò)程中，其技術(shù)狀況和使用性能將隨著里程數(shù)的增加而逐漸變壞， 出現(xiàn)動(dòng)力性下降、經(jīng)濟(jì)性變差、安全可靠性降低，嚴(yán)重影響汽車經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)輸效 率的發(fā)揮，甚至威脅到生命安全。這就要求預(yù)先對(duì)故障加以查明和消除。在汽車使 用過(guò)程中，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)做出判斷，并采取相應(yīng)的對(duì)策，可以大大提高汽車的使用 可靠性，充分發(fā)揮汽車的效能，減少維修費(fèi)用，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。所以，發(fā)展 汽車檢測(cè)與診斷技術(shù)具有重要的意義 [1]。 近些年發(fā)展起來(lái)的汽車檢測(cè)技術(shù)就是以研究汽車技術(shù)狀況變化規(guī)律為基礎(chǔ)，合 理制定檢測(cè)規(guī)范、檢測(cè)參數(shù)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，充分利用現(xiàn)代化檢測(cè)手段，在汽車不解體 的條件下迅速準(zhǔn)確地反映汽車各機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、零部件的技術(shù)狀況和使用性能，查找 故障或隱患所在，采取相應(yīng)的預(yù)防保修措施，以確保車輛在良好的技術(shù)狀況下運(yùn)行， 從而延長(zhǎng)汽車的使用壽命，提高運(yùn)輸能力，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境 的污染，保證車輛安全行駛 [2]。 可見(jiàn)，用現(xiàn)代化的手段對(duì)車輛性能進(jìn)行定期和不定期的檢測(cè)，這對(duì)提高汽車維 修質(zhì)量、保證車輛技術(shù)狀況和安全性能，提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)行消耗、減少環(huán)境 污染等方面有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)促進(jìn)道路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展起到了積極 的推動(dòng)作用。 汽車檢測(cè)技術(shù)是學(xué)習(xí)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開始發(fā)展起來(lái)的。早在40～50 年代就已有了 以故障診斷性能調(diào)試為主要目的的單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)。60 年代后檢測(cè)技術(shù)獲得較大發(fā)展， 逐漸將單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)聯(lián)線建站，成為既能進(jìn)行維修檢驗(yàn)，又能進(jìn)行安全與環(huán)保監(jiān)測(cè) 的檢測(cè)技術(shù)。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，70 年代初期出現(xiàn)了檢測(cè)控制、數(shù)據(jù)處理 和報(bào)告檢測(cè)結(jié)果高度自動(dòng)化的綜合性能檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)效率極高。目前，工業(yè)發(fā) 達(dá)國(guó)家的現(xiàn)代化汽車檢測(cè)技術(shù)已達(dá)到廣泛應(yīng)用的階段，在交通安全、環(huán)境保護(hù)、節(jié) 約能源、降低運(yùn)輸成本和提高運(yùn)力等方面，帶來(lái)了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 我國(guó)的汽車檢測(cè)技術(shù)起步較晚，發(fā)展緩慢。60 年代開始研究汽車的診斷、檢測(cè) 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 技術(shù)，70 年代末列為國(guó)家項(xiàng)目開展了較為全面的研究，重點(diǎn)是檢測(cè)設(shè)備，并著手籌 建檢測(cè)站。80 年代得到迅速發(fā)展，以引進(jìn)國(guó)外的汽車檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備為主導(dǎo)，同時(shí) 自己也生產(chǎn)了許多檢測(cè)設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到1998 年上半年，全國(guó)已建立了800 多個(gè)汽車檢測(cè)站，1000 余條檢測(cè)線，檢測(cè)站在大中城市已普遍使用。在這一領(lǐng)域我 國(guó)與國(guó)外的差距正在縮小。目前我國(guó)生產(chǎn)的汽車檢測(cè)與維修設(shè)備技術(shù)水平與國(guó)外發(fā) 達(dá)國(guó)家相比，主要差距是： 1. 產(chǎn)品可靠性差 國(guó)外同類產(chǎn)品的使用壽命較長(zhǎng)，一般3～5 年不更換易損件。而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品性能不 夠穩(wěn)定，故障率多，外觀質(zhì)量差。 2. 自動(dòng)化水平低。 3. 國(guó)內(nèi)大多數(shù)維修設(shè)備為機(jī)械式或半機(jī)械式，而國(guó)外大都采用微機(jī)控制、數(shù) 字顯示或彩色屏幕顯示，精度高，檢測(cè)效果好。 4. 品種不全，更新幔，技術(shù)含量低，附加價(jià)值率低。 5. 有些檢測(cè)設(shè)備還屬空白。如全電腦四輪定位儀，自動(dòng)電腦解碼器，電腦控 制車身大梁矯正度量系統(tǒng)等檢測(cè)設(shè)備，國(guó)外已形成了系列化，標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi) 則剛剛著手研究開發(fā) [2]。 1.2 車輪側(cè)滑檢測(cè)的重要意義 傳統(tǒng)意義上的車輪側(cè)滑是指由于車輪前束角與外傾角配合不當(dāng)，在汽車行駛過(guò) 程中，車輪與地面之間產(chǎn)生一種相互作用力，這種作用力垂直于汽車行駛方向，使 輪胎處于邊滾邊滑的狀態(tài) [4]。本文所涉及的車輪側(cè)滑的概念還包括另一種原因引起 的車輪側(cè)滑，即由于雙前軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的前、后轉(zhuǎn)向軸引導(dǎo)汽車轉(zhuǎn)向方向不一致而引 起的車輪側(cè)滑。為了本文的敘述方便，把由于車輪前束角與外傾角配合不當(dāng)而引起 的車輪側(cè)滑稱為“輪間側(cè)滑”，相應(yīng)的側(cè)滑大小稱為“輪間側(cè)滑量”；把由于雙前 軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)前、后轉(zhuǎn)向軸引導(dǎo)汽車轉(zhuǎn)向方向不一致而引起的車輪側(cè)滑稱為“軸間側(cè) 滑”，相應(yīng)的側(cè)滑大小稱為“軸間側(cè)滑量”。車輪側(cè)滑使汽車的操縱穩(wěn)定性變差， 增加油耗和加速輪胎的磨損。 汽車車輪側(cè)滑對(duì)汽車使用性能的影響主要有以下幾個(gè)方面： 1. 汽車車輪側(cè)滑量過(guò)大會(huì)使汽車的行駛阻力增加,對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性及 制動(dòng)性能均有不利影響。由某一車型的試驗(yàn)可知,前輪側(cè)滑量為5.2m/km 與前輪側(cè)滑 量為0.2m/km 相比,其滾動(dòng)阻力增加了約30%,加速性能降低了約7.5%,等速行駛?cè)剂?消耗量增加了5%左右。 2. 汽車車輪側(cè)滑量增大,對(duì)汽車的直線行駛性干擾很大。 3. 汽車車輪側(cè)滑量增大使輪胎磨損加劇,同時(shí)還會(huì)引起偏磨損,導(dǎo)致輪胎使用壽命 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 下降 [4]。 1.3 車輪側(cè)滑性能檢測(cè)的規(guī)定 對(duì)由于車輪前束角與外傾角配合不當(dāng)而引起的車輪側(cè)量滑即輪間側(cè)滑量，《機(jī) 動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中有詳細(xì)的規(guī)定。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-1997《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中明確規(guī)定：機(jī)動(dòng)車(摩托 車、輕便摩托車和三輪農(nóng)用車除外)轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量，用側(cè)滑儀(包括雙板和單 板側(cè)滑儀)檢測(cè)時(shí)側(cè)滑量值應(yīng)不大于5m/km。 其檢驗(yàn)方法是： 1. 將車輛對(duì)正側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)(對(duì)于單板式側(cè)滑儀，將車輛的一側(cè)對(duì)正側(cè)滑板)，并使 轉(zhuǎn)向盤處于正中位置； 2. 使車輛沿臺(tái)板上的指示線以3km/h～5km/h 車速平穩(wěn)前進(jìn)，在行駛過(guò)程中，不得 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤； 3. 轉(zhuǎn)向輪通過(guò)臺(tái)板時(shí)，測(cè)取橫向側(cè)滑量。 最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中明確規(guī)定：汽車 （三輪汽車除外）的車輪定位應(yīng)符合該車有關(guān)技術(shù)條件，車輪定位值應(yīng)在產(chǎn)品使用 說(shuō)明書中標(biāo)明。對(duì)前軸采用非獨(dú)立懸架的汽車，其轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量，用側(cè)滑臺(tái) 檢驗(yàn)時(shí)側(cè)滑量值應(yīng)在±5 m/km 之間。 檢驗(yàn)方法是： 1. 轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的檢驗(yàn)應(yīng)在側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。 2. 將汽車對(duì)正側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)，并使方向盤處于正中位置。 3. 使汽車沿臺(tái)板上的指示線以3 km/h～5 km/h 車速平穩(wěn)前行，在行進(jìn)過(guò)程中，不 允許轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。 4. 轉(zhuǎn)向輪通過(guò)臺(tái)板時(shí)，測(cè)取橫向側(cè)滑量 [5]。 因?yàn)殡p前軸轉(zhuǎn)向汽車在我國(guó)工程建設(shè)中大量應(yīng)用的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，所以國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸間側(cè)滑量限值還沒(méi)有做出相關(guān)規(guī)定。 1.4 本設(shè)計(jì)的重要意義 隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目的增多，長(zhǎng)距離大噸位車輛的保有 量也大幅度增加。對(duì)于超重型汽車，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其軸荷限制，使其在結(jié)構(gòu)上可 行，又符合道路交通法規(guī)的要求，簡(jiǎn)便易行的方法即增加軸數(shù)，把前軸由單軸改為 雙前軸。因此，雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的產(chǎn)量與銷售量開始大幅度增加。由于這種汽車轉(zhuǎn) 向軸數(shù)增加，給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的安裝、調(diào)整以及維修工作帶來(lái)巨大的困難，同時(shí)使用中 出現(xiàn)的問(wèn)題也相應(yīng)的增多。汽車在長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中各配合件之 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 間的磨損、彎曲變形和螺絲的松動(dòng)，使得前、后轉(zhuǎn)向軸引導(dǎo)汽車轉(zhuǎn)向方向不一致， 車輪在地面上滾動(dòng)時(shí)就會(huì)受到地面所給的垂直于汽車行駛方向的橫向力作用，輪胎 的異常磨損加劇，新車出廠時(shí)也可能由于安裝不當(dāng)而引起上述問(wèn)題。然而，目前為 止，還沒(méi)有相應(yīng)的能檢測(cè)其安裝、調(diào)整以及維修工作是否正確的設(shè)備，嚴(yán)重地影響 了汽車制造和維修工作，這一問(wèn)題已成為了亟待解決的重要問(wèn)題。 對(duì)于雙前軸轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究，國(guó)內(nèi)外在理論分析和實(shí)踐上做了很多工作。 然而，對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車軸間側(cè)滑檢測(cè)理論的研究很少，就更不用說(shuō)實(shí)際的檢測(cè)手 段了。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于雙前軸轉(zhuǎn)向汽車軸間側(cè)滑的檢測(cè)還停留在簡(jiǎn)單的人工測(cè)量的 方法，即檢測(cè)人員用肉眼觀察轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中各零件是否磨損嚴(yán)重和螺絲是否松動(dòng)，用 米尺來(lái)測(cè)量各零件間的配合尺寸，再通過(guò)路試的方法來(lái)判斷是否合格。這種方法效 率低，投入的人員多，檢測(cè)結(jié)果誤差大。 因此，為實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出汽車的功能故障，確保行車安全，研制開發(fā) 價(jià)格低廉、能同時(shí)檢測(cè)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間、軸間側(cè)滑量的檢測(cè)系統(tǒng)，已是一項(xiàng)迫 在眉睫的任務(wù)。 本設(shè)計(jì)開發(fā)的輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)能夠快速、有效而準(zhǔn)確地檢測(cè)輪間側(cè)滑量 和雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的軸間側(cè)滑量，取代了傳統(tǒng)笨拙的檢測(cè)軸間側(cè)滑的方法。實(shí)現(xiàn)了 軸間側(cè)滑的智能化檢測(cè)和檢驗(yàn)臺(tái)的多功能化，降低檢測(cè)設(shè)備的成本，提高了檢測(cè)的 效率。使用檢驗(yàn)臺(tái)檢調(diào)車輛，可保證車輛具有最佳的操縱穩(wěn)定性，保證行車安全， 減少由于車輪定位狀態(tài)不佳所發(fā)生的交通事故。并能極大地減少輪胎異常磨損．減 少車輛用戶的經(jīng)濟(jì)損失，其間接經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常有利。 1.5 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)內(nèi)容: 首先研究汽車車輪軸間側(cè)滑量檢測(cè)的方法，開發(fā)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間-軸間側(cè)滑 量一體化檢測(cè)系統(tǒng)；然后對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間-軸間側(cè)滑量臺(tái)各機(jī)械組成部分設(shè)計(jì)。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 車輪側(cè)滑檢測(cè)原理與方法 2.1 輪間側(cè)滑檢測(cè)方法 檢測(cè)輪間側(cè)滑量使用側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)，目前國(guó)內(nèi)在用的大多數(shù)側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)均是滑板 式，并且都只能檢測(cè)輪間側(cè)滑量。檢測(cè)時(shí)使汽車前輪在滑板上通過(guò)，在通過(guò)檢測(cè)滑 板左右方向位移量的方法來(lái)檢驗(yàn)側(cè)滑量。滑板式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)按其結(jié)構(gòu)形式可分為單 滑板式和雙板聯(lián)動(dòng)、雙板分動(dòng)三種。還有一種國(guó)外進(jìn)口的檢測(cè)前輪外傾角和前束配 合情況的試驗(yàn)臺(tái)是滾筒式的。檢測(cè)時(shí)，前輪放在滾筒上，由模擬路面的滾筒來(lái)驅(qū)動(dòng)。 同時(shí)有三個(gè)小滾子緊貼輪胎，小滾子可以在互相垂直的兩個(gè)方向上自由擺動(dòng)，由小 滾子的支座來(lái)測(cè)量側(cè)向力。這種試驗(yàn)臺(tái)可以邊檢測(cè)邊調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。 國(guó)內(nèi)也研制成一種 QCT-1 型從動(dòng)滾筒檢測(cè)式前輪側(cè)滑調(diào)整臺(tái)，檢測(cè)時(shí)，也是將兩前 輪放在四個(gè)滾筒上，由電機(jī)帶動(dòng)的后滾筒驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬汽車行駛狀態(tài)。兩前 滾筒是從動(dòng)的，而且在橫向可以自由滑動(dòng)，因?yàn)橹蝺汕皾L筒的軸承座固定在兩塊 可以左右自由滑動(dòng)的滑板上，由此可以檢測(cè)出前輪側(cè)滑量。這里只重點(diǎn)介紹一下雙 板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)。 雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，由機(jī)械部分、側(cè)滑量檢測(cè)裝置、側(cè)滑 量定量指示裝置等幾部分組成。 圖 2-1 雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑臺(tái) 1.側(cè)滑臺(tái)儀表 2.傳感器 3.回位機(jī)構(gòu) 4.限位裝置 5.右滑板 6.所定裝置 7.等搖臂杠桿機(jī)構(gòu) 8.滾輪 9.導(dǎo)軌 10.左滑板 11.導(dǎo)向裝置 12.框架 機(jī)械部分包括：左右滑板、雙搖臂杠桿機(jī)構(gòu)、回位裝置、導(dǎo)向和限位裝置等。 雙滑板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)左右兩塊滑板的移動(dòng)量是相等的，同時(shí)向外或同時(shí)向內(nèi)。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 在其中一塊滑板上裝有位移傳感器，將位移量變成電信號(hào)送給側(cè)滑量顯示裝置。 側(cè)滑檢測(cè)裝置由左右兩塊滑板、杠桿聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和位移傳感器等組成。該裝置把 車輪的側(cè)滑量檢測(cè)出來(lái)，并傳遞給側(cè)滑量指示裝置。 側(cè)滑板表面做成凸凹不平的花紋形狀，以增大附著力，減少車輪與滑板之間可 能產(chǎn)生的滑移?；逑旅嬗袧L輪，滾輪在滑道中可以左右自由滑動(dòng)。滾輪和滑道應(yīng) 定期進(jìn)行潤(rùn)滑和保養(yǎng)，以減少滑板運(yùn)動(dòng)的阻力，提高檢測(cè)精度。當(dāng)車輪駛離滑板后， 滑板在回位彈簧的作用下恢復(fù)到原來(lái)的位置。 以前生產(chǎn)的側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)的指示裝置有指針式的。目前，國(guó)產(chǎn)的側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)全部 用數(shù)碼管顯示或液晶顯示，并有峰值保留功能。數(shù)字式側(cè)滑儀用數(shù)字顯示側(cè)滑量值， 用“+”、“-”號(hào)表示側(cè)滑方向 [7]。 2.2 軸間側(cè)滑檢測(cè)方法 現(xiàn)有的側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)中，雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)大概能夠滿足軸間側(cè)滑檢測(cè)的需 要。下面分別論述雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)和本設(shè)計(jì)所研究的輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng) 檢測(cè)車輪的軸間側(cè)滑量。 2.2.1 雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)軸間側(cè)滑量 雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)的工作原理很簡(jiǎn)單，它有兩個(gè)獨(dú)立的可以橫向滑動(dòng)的浮 動(dòng)滑板。檢測(cè)汽車的輪間側(cè)滑量時(shí)，汽車慢速通過(guò)側(cè)滑臺(tái)，兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪就會(huì)帶動(dòng)滑 板移動(dòng)，滑板的位移量就是輪間側(cè)滑量 [8]?，F(xiàn)在要使用雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)測(cè)量 雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的輪間和軸間側(cè)滑量。因?yàn)槠囋谕ㄟ^(guò)側(cè)滑臺(tái)臺(tái)板的時(shí)候，輪間側(cè) 滑和軸間側(cè)滑最終都反應(yīng)在車輪的側(cè)滑上，所以側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)兩個(gè)臺(tái)板的位移量是輪 間側(cè)滑和軸 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖2-2 雙板分動(dòng)式側(cè)滑臺(tái)檢測(cè)軸間側(cè)滑量示意圖 間側(cè)滑共同作用的結(jié)果。那么，關(guān)鍵問(wèn)題就是把兩個(gè)側(cè)滑量分離出來(lái)。 假設(shè)滑板向外滑動(dòng)的位移記為“+”， 向內(nèi)滑動(dòng)的位移記為“?”。輪間側(cè)滑引 起的左右臺(tái)板位移分別記為A 1，A 2 ，根據(jù)外傾角和前束角引起車輪側(cè)滑的特點(diǎn)可 知：A 1 ? A2 >0；軸間側(cè)滑引起的左右臺(tái)板位移分別記為 B 1,B2 ，通過(guò)前面對(duì)軸 間側(cè)滑檢測(cè)原理的分析可知： B1 ? B2 <0 。左右滑板的最終的位移分別記為 S 1 和 S 2 ，如圖2-2 所示。 則有如下方程組成立： S1= A1 + B1 (2- 1) S2= A2 + B2 (2- 2) S1 和 S 2 可以通過(guò)位移傳感器直接測(cè)得，作為已知量。方程組只有兩個(gè)方程，卻 有四個(gè)未知量，所以還要找出兩個(gè)方程。B 1 和B 2 事實(shí)上是同一個(gè)量，只是同一個(gè) 轉(zhuǎn)向軸的軸間側(cè)滑量分別通過(guò)左右車輪反應(yīng)為兩個(gè)滑板的位移量，因此 B 1 = ?B2 。再看看A 1 和A 2 是一個(gè)什么樣的關(guān)系，在用雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)輪間側(cè)滑 量時(shí)，等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)保證了關(guān)系式 A 1= A2 ，而雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)無(wú)法滿足 這個(gè)要求，這也是設(shè)計(jì)的輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)采用等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的原因。為了 能夠使用雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)軸間側(cè)滑量，只能做這樣的假設(shè)，即：A 1 = A2 。至此，方程組有四個(gè)方程，能夠求得四個(gè)未知量。 將 A 1 = A2 ，B 1 = ?B2 帶入 S 1 ＝A 1 + B1 可得： S1 ＝A 2－B 2 把 S 2 ＝A 2 ＋B 2 和 S 1＝A 2－B 2 兩邊相加： S2 ＋ S 1 ＝2 A 2 A2 ＝(S 1 + S2)/2 把 S 2 ＝A 2 ＋B 2 和 S 1＝A 2－B 2 兩邊相減： S2 － S 1 ＝2 B 2 B2 ＝(S 2 － S 1)/2 通過(guò)以上推導(dǎo)最終求得輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量的大小。 但雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)車輛側(cè)滑時(shí)有很大的缺點(diǎn)：車輛剛駛上板面時(shí)由 于受側(cè)向力大的一側(cè)板的移動(dòng)量大于受側(cè)向力小的一側(cè)板，車頭將隨受側(cè)向力大的 一側(cè)板的受力方向擺動(dòng)，行車狀態(tài)不穩(wěn)定，更重要的是測(cè)量結(jié)果重復(fù)性差、失真較 大。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2.2.2 輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)軸間側(cè)滑 因?yàn)殡p板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)在檢測(cè)車輪的輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量時(shí)，要做出 一定的假設(shè)，因此測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)離散性很大，重復(fù)性不好。因此，就有必要開發(fā) 本論文所討論的輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)，以保證行車狀態(tài)穩(wěn)定，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、重 復(fù)性好。 本檢驗(yàn)臺(tái)在原有雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)和測(cè) 量系統(tǒng)，在測(cè)量輪間側(cè)滑量的同時(shí)，測(cè)量軸間側(cè)滑量。 等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)能夠保證左右滑板同時(shí)向內(nèi)或向外移動(dòng)相同的位移，即保證了 關(guān)系式 A 1 = A2 ,所以是必不可少的機(jī)構(gòu)。為了能夠檢測(cè)軸間側(cè)滑量，還必須要滿 足左右臺(tái)板同時(shí)向一側(cè)移動(dòng)的要求，為此增加了一個(gè)等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)。實(shí)質(zhì)上就 是把原本固定的等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的中心軸安裝在可以橫向自由移動(dòng)的浮動(dòng)板上。當(dāng) 同時(shí)存在輪間側(cè)滑和軸間側(cè)滑的汽車駛上臺(tái)板時(shí)，兩個(gè)臺(tái)板會(huì)因?yàn)檩嗛g側(cè)滑的存在 而通過(guò)等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)同時(shí)向內(nèi)側(cè)或外側(cè)移動(dòng)，又會(huì)因?yàn)檩S間側(cè)滑的存在而通過(guò)等 搖臂軸平移機(jī)構(gòu)而向同一側(cè)移動(dòng)。所以每一個(gè)臺(tái)板的運(yùn)動(dòng)都是兩種運(yùn)動(dòng)的合成，即 輪間側(cè)滑和軸間側(cè)滑引起的運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。 如果按照使用雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)車輪側(cè)滑的方式布置傳感器，就可以 通過(guò)公式推導(dǎo)求出輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量，而且無(wú)需再做任何假設(shè)，所以一定會(huì) 比使用雙板分動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。 圖2-3 傳感器布置方式 但是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本檢測(cè)系統(tǒng)選擇了更加可靠的安裝方式，不但保證了能 夠同時(shí)檢測(cè)輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量，而且不需要公式的推導(dǎo)，便可以通過(guò)位移傳 感器直接測(cè)量出輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量的大小。如圖2-3 所示：把測(cè)量輪間側(cè)滑 量的位移傳感器安裝在等搖臂軸滑板平移機(jī)構(gòu)的差動(dòng)板上，測(cè)量頭和左臺(tái)板或右臺(tái) 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 板接觸。因?yàn)閭鞲衅飨鄬?duì)于滑板平移機(jī)構(gòu)是靜止的，所以相當(dāng)于屏蔽了軸間側(cè)滑對(duì) 位移傳感器的影響，此時(shí)測(cè)量出來(lái)的臺(tái)板位移量就是汽車的輪間側(cè)滑量；把測(cè)量軸 間側(cè)滑量的位移傳感器也安裝在等搖臂軸滑板平移機(jī)構(gòu)的差動(dòng)板上，但測(cè)量頭和固 定的臺(tái)架邊框槽鋼相接觸，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，所以此時(shí)傳感器測(cè)量出來(lái)的就是滑 板的位移大小，也就是軸間側(cè)滑量的大小。本系統(tǒng)所測(cè)數(shù)據(jù)作了如下規(guī)定：對(duì)于輪 間側(cè)滑量，滑板向外滑動(dòng)，側(cè)滑量記為正，滑板向內(nèi)滑動(dòng)，側(cè)滑量記為負(fù)；對(duì)于軸 間側(cè)滑量，滑板或差動(dòng)板向左滑動(dòng)，側(cè)滑量記為正，滑板向右滑動(dòng)，側(cè)滑量記為負(fù)。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械部份設(shè)計(jì) 機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要作用是承受車輪的作用力，保持滑板能平穩(wěn)、輕松自如的橫向 移動(dòng)，并且在車輛通過(guò)后能夠退回到初始位置。同時(shí)承受車輪給予的垂直載荷和側(cè) 向推力。 圖3-1 1.滑板 2.放松板 3.等搖臂軸平移機(jī)構(gòu) 4.等搖臂杠桿機(jī)構(gòu) 5.位移傳感器 6.鎖定裝置 7.回位裝置 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖3-2 框架 圖3-1 是機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體布置圖，右圖是左圖兩滑板中間部分的放大圖。 本系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是在原有雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑量檢測(cè)臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加了等搖臂 軸平移機(jī)構(gòu)。使用兩只位移傳感器，在測(cè)量輪間側(cè)滑量的同時(shí)，測(cè)量軸間側(cè)滑量。 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分制造的關(guān)鍵難點(diǎn)是等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的精度、等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)的精度、 滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的耐磨性及使用壽命。 框架由兩個(gè)長(zhǎng)槽鋼和四個(gè)短槽鋼組成，總長(zhǎng)2930mm，總寬1489mm。如圖3-2. 3.1 放松板和滑板 圖3-3 放松板 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖3-4 滑板 放松板的作用是保證車輪通過(guò)滑板時(shí)能得以準(zhǔn)確測(cè)量。車輪在駛?cè)雮?cè)滑臺(tái)前， 由于車輪側(cè)滑量的作用，車輪與地面間接觸產(chǎn)生的橫向應(yīng)力迫使車輪產(chǎn)生變形，在 駛上側(cè)滑板的瞬間將迅速釋放并引起滑板大于實(shí)際值的位移。如圖3-3。 放松板的設(shè)計(jì)主要就是從強(qiáng)度方面進(jìn)行考慮。放松板的強(qiáng)度決定了其承載能力， 也就是能夠承受所檢測(cè)車輛的最大軸重，一般應(yīng)能夠承受軸重10t 的車輛可以安全 通過(guò)而不變形。為此，放松板的骨架采用了熱軋輕型槽鋼，型號(hào)是14Q。 滑板布置在放松板之后，左右兩塊滑板通過(guò)等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)連接在一起?；?的作用就是支撐車輪并保證可以橫向自由移動(dòng)?；宓脑O(shè)計(jì)不但要考慮承載能力， 還要有足夠大的表面附著系數(shù)。承載能力的設(shè)計(jì)和放松板一樣，骨架也是采用的14Q 熱軋輕型槽鋼。表面采用花紋鋼板以增加附著力，保證車輪通過(guò)時(shí)車輪與板面間不 產(chǎn)生滑動(dòng)?；宓目v向和橫向長(zhǎng)度都是1000mm。如圖3-4。 3.2 等搖臂杠桿機(jī)構(gòu) 等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)是雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑臺(tái)普遍采用的機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是能保證左 右滑板只能同時(shí)向內(nèi)或向外移動(dòng)相同的位移，應(yīng)用這種機(jī)構(gòu)測(cè)量出來(lái)的輪間側(cè)滑量 值，是同一軸上左右輪側(cè)滑量的平均值。等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)由等搖臂軸、兩個(gè)全等的 搖臂、旋轉(zhuǎn)桿和固定桿組成。旋轉(zhuǎn)桿通過(guò)軸承和雙搖臂軸連在一起，可以在水平面 內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。固定桿一端用螺栓固定在滑板上，另一端和搖臂鉸接相連，搖臂和旋 轉(zhuǎn)桿鉸接如圖3-5。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖3-5 1.等搖臂軸 2.旋轉(zhuǎn)桿 3. 等搖臂桿 4. 固定桿 檢測(cè)臺(tái)的等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)精度要求都是很高的，在加工過(guò)程中是很難控制的。 例如GB11798.1-2001《滑板式汽車側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)檢定技術(shù)條件》中對(duì)雙滑板側(cè)滑試驗(yàn) 臺(tái)左、右滑板位移同步性有嚴(yán)格的要求，等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的工藝精度就是左、右滑 板同步性的保證。理論設(shè)計(jì)上，兩個(gè)搖臂的長(zhǎng)度應(yīng)該是相等的，這樣才能保證兩滑 板在輪間側(cè)滑作用后能夠相向或反向運(yùn)動(dòng)相同的位移，即滿足同步性的要求；還有 等搖臂軸是否等分旋轉(zhuǎn)桿對(duì)左右滑板的同步性也有著很大的影響。 3.3 等搖臂軸平移機(jī)構(gòu) 等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)是本機(jī)械結(jié)構(gòu)重點(diǎn)設(shè)計(jì)的部分，正是因?yàn)樵黾恿诉@樣的一個(gè) 機(jī)構(gòu)，才使得原本只能對(duì)輪間側(cè)滑量進(jìn)行檢測(cè)的雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑臺(tái)可以同時(shí)對(duì)軸間 側(cè)滑量進(jìn)行檢測(cè)。等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)左右滑板同時(shí)向內(nèi)或同時(shí)向外的運(yùn)動(dòng)， 無(wú)法檢測(cè)軸間側(cè)滑量。等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)就是要實(shí)現(xiàn)左右滑板可以同時(shí)向左或向右 滑動(dòng)，完成對(duì)軸間側(cè)滑量的檢測(cè)。等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)的難點(diǎn)在于其滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 既要能夠保證等搖臂軸在差動(dòng)板的帶動(dòng)下輕松自如的橫向滑動(dòng)，又要能夠?qū)崿F(xiàn)精確 的導(dǎo)向。 圖3-6 等搖臂軸平移機(jī)構(gòu) 1. 導(dǎo)軌架 2.導(dǎo)軌 3.浮動(dòng)板 4.直線軸承 如圖3-6 所示，等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)由直線導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支撐套、導(dǎo)軌架、直線軸 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 承和支撐等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)板組成，直線軸承為四個(gè)，通過(guò)螺栓連接在支撐 等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)板上，其中兩個(gè)為一組共用一個(gè)直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌通過(guò) 導(dǎo)軌支撐套安裝在導(dǎo)軌架上。這樣，等搖臂軸、浮動(dòng)板和直線軸承就連為一體，等 搖臂軸就可以通過(guò)直線軸承輕松的完成橫向的滑移運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)軸間側(cè)滑量的檢 測(cè)。本次設(shè)計(jì)巧妙的利用了直線軸承的精確導(dǎo)向功能使用了四個(gè)直線軸承，兩個(gè)為 一組共用一個(gè)直線導(dǎo)軌，四個(gè)直線軸承通過(guò)螺栓連接在支撐等雙搖臂軸的差動(dòng)板上。 3.4 回位裝置 本機(jī)械機(jī)構(gòu)的回位包括等搖臂杠桿的回位和雙搖臂軸差動(dòng)板的回位。由于輪間 側(cè)滑量的存在，車輪在滾上滑板時(shí)要帶動(dòng)左右滑板相向或相離運(yùn)動(dòng)，滑板帶動(dòng)固定 桿運(yùn)動(dòng)，滑板的相向或相離運(yùn)動(dòng)使等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)改變，在車輛離開后 要進(jìn)行回位。由于軸間側(cè)滑量的存在，車輪在滾上滑板時(shí)要帶動(dòng)左右滑板同向運(yùn)動(dòng)， 此時(shí)等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)狀態(tài)不發(fā)生改變，相當(dāng)于一個(gè)剛體，那么等搖臂軸就要隨著滑 板一起橫向移動(dòng)，帶動(dòng)差動(dòng)板移動(dòng)，在車輛離開后也要進(jìn)行回位。 圖3-7 等搖臂杠桿回位機(jī)構(gòu) 圖3-8 差動(dòng)板回位機(jī)構(gòu) 1.回位彈簧 2.預(yù)緊裝置 3.撥桿 4.拉桿 1.預(yù)緊裝置 2.撥桿 3.底板 4.拉桿 5.回位彈簧 兩個(gè)回位裝置的原理是一樣的，并且也很簡(jiǎn)單，如圖3-7 和3-8 所示。所說(shuō)的 等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的回位裝置由回位彈簧 1、彈簧預(yù)緊裝置 2、撥桿 3、拉桿 4、和 拉桿軸固定在浮動(dòng)板上，拉桿通過(guò)軸承與拉桿軸連接在一起，可以在水平面內(nèi)自由 旋轉(zhuǎn)，回位彈簧的一端通過(guò)回位彈簧預(yù)緊裝置固定在浮動(dòng)板上，另一端與拉桿相連 接。當(dāng)滑板運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)撥桿一起運(yùn)動(dòng)，撥桿推動(dòng)拉桿繞著拉桿軸旋轉(zhuǎn)，拉桿的旋轉(zhuǎn) 推動(dòng)回位彈簧收縮，當(dāng)車輛駛出側(cè)滑臺(tái)后，彈簧將伸長(zhǎng)到原來(lái)的長(zhǎng)度，這樣又通過(guò) 反向的傳動(dòng)，使等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。 所說(shuō)的浮動(dòng)板的回位裝置由撥桿、拉桿、回位底板、預(yù)緊裝置、回位彈簧和拉 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 桿軸組成。它與等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)的回位裝置類似，只是安裝、固定的方式有所不同。 其撥桿和浮動(dòng)板剛性連接，彈簧預(yù)緊裝置連接在框架槽鋼上，拉桿通過(guò)軸承與拉桿 軸連接在一起，拉桿軸固定在回位底板上。 3.5 導(dǎo)向裝置 這里的導(dǎo)向指的是滑板的導(dǎo)向。為了保證側(cè)滑量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，要求滑板只能 橫向滑移，不允許在車輛前進(jìn)方向上有竄動(dòng)，因此要對(duì)滑板進(jìn)行嚴(yán)格導(dǎo)向。如圖3-9 所示：導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)向板、兩個(gè)導(dǎo)向軸承、導(dǎo)向軸、底板組成。導(dǎo)向板和滑板 進(jìn)行剛性連接，底板通過(guò)螺栓固定在底座槽鋼上。如圖所示，滑板移動(dòng)帶動(dòng)導(dǎo)向板， 導(dǎo)向板只能沿著和兩個(gè)導(dǎo)向軸承相切的方向進(jìn)行移動(dòng)，這樣就限制了滑板的運(yùn)動(dòng)方 向。 3.6 鎖定裝置 鎖定裝置的作用主要有兩個(gè)。一個(gè)是在檢測(cè)系統(tǒng)不工作時(shí)，要求滑板能夠被固 定不動(dòng)，方便人車通過(guò)，同時(shí)也能夠避免滑動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行不必要的磨損，延長(zhǎng)機(jī)械系 統(tǒng)的使用壽命。另外，在只檢測(cè)單軸轉(zhuǎn)向汽車的輪間側(cè)滑量時(shí)，要求差動(dòng)板能夠被 固定不動(dòng)，這樣就相當(dāng)于一個(gè)普通的雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑臺(tái)在工作。因此要求鎖定裝置 有三種工作狀態(tài)：鎖定滑板、鎖定差動(dòng)板和放開狀態(tài)。在放開狀態(tài)下，滑板和差動(dòng) 板都可以自由橫向移動(dòng)，此時(shí)就可以對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量 進(jìn)行檢測(cè)。 圖3-9 導(dǎo)向裝置 1.導(dǎo)向板 2.底座 3.導(dǎo)向軸 4.導(dǎo)向軸承 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 3－10 鎖定裝置 如圖 3－10 所示。 3.7 滑動(dòng)機(jī)構(gòu) 滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使滑板能夠輕松的橫向移動(dòng)的保證。滑動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是由滾輪和滑道組 成，如圖3－11。滑板下面有滾輪，滾輪在滑道中可以左右自由滑動(dòng)。滾輪和滑道應(yīng) 定期進(jìn)行潤(rùn)滑和保養(yǎng)，以減少滑板運(yùn)動(dòng)的阻力，提高檢測(cè)精度 [11] [12]。 圖 3－11 磙盒 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 3.8 測(cè)量裝置 測(cè)量系統(tǒng)包括檢測(cè)軸間側(cè)滑量的光柵式位移傳感器和檢測(cè)輪間側(cè)滑量的光柵式 位移傳感器，它們均設(shè)置在浮動(dòng)板上。如圖 3－12。 圖 3－12 測(cè)量裝置 1.頂板 2.軸間位移傳感器 3.輪間位移傳感器 4.頂板 測(cè)量輪間側(cè)滑量的光棚式位移傳感器安裝在等搖臂平移機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)板上，測(cè)量 頭通過(guò)頂板和左臺(tái)板或右臺(tái)板接觸。因?yàn)閭鞲衅飨鄬?duì)于滑板平移機(jī)構(gòu)是靜止的，所 以相當(dāng)于屏蔽了軸間側(cè)滑對(duì)光柵式位移傳感器的影響，此時(shí)測(cè)量出來(lái)的臺(tái)板位移量 說(shuō)是汽車的輪間側(cè)滑量；把測(cè)量軸間側(cè)滑量的光柵式位移傳感器也安裝在等搖臂軸 平移機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)板上，但測(cè)量頭通過(guò)頂板和固定的臺(tái)架邊框槽鋼相接觸，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng) 是相對(duì)的，所以此時(shí)傳感器測(cè)量出來(lái)的就是滑板的位移大小，也就是軸間側(cè)滑量的 大小。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 3.9 輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)臺(tái)機(jī)械總成和特點(diǎn) 圖3－13 側(cè)滑檢測(cè)臺(tái) 如圖3-13 所示輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分總成，包括框架、放松裝 置、滑板裝置、等搖臂杠桿機(jī)構(gòu)、等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)、回位裝置、導(dǎo)向裝置、鎖定 裝置等。 本檢測(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：本汽車輪間－軸間側(cè)滑量檢測(cè)臺(tái)是在雙板聯(lián)動(dòng)式輪間側(cè)滑 量檢測(cè)臺(tái)的框架基礎(chǔ)上，通過(guò)增加等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)，使檢測(cè)系統(tǒng)不僅可以檢測(cè)汽 車的輪間側(cè)滑量，還可以檢測(cè)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的軸間側(cè)滑量。在檢測(cè)系統(tǒng)不工作時(shí)， 可通過(guò)鎖定裝置使放松板和滑板被固定不動(dòng)，方便人車通過(guò)，同時(shí)也能夠避免滑動(dòng) 機(jī)構(gòu)進(jìn)行不必要的磨損，延長(zhǎng)機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命；在只檢測(cè)單軸轉(zhuǎn)向汽車的輪間 側(cè)滑量時(shí)，也可通過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)使差動(dòng)板被固定不動(dòng)，這樣就相當(dāng)于一個(gè)普通的雙板 聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑臺(tái)在工作；在需要同時(shí)檢測(cè)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的輪間和軸間側(cè)滑量時(shí)，可 通過(guò)解除鎖定，即在放開狀態(tài)下，使滑板和差動(dòng)板都可以自由橫向移動(dòng)，此時(shí)就可 以對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量進(jìn)行檢測(cè)了。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 4 部分零件的選擇與校核 4.1 連桿軸的計(jì)算與校核 選取連桿軸的材料為 45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 ，于是得01A=mnpAd60172330min?? 式中：P—當(dāng)量動(dòng)載荷（N）; n—軸承轉(zhuǎn)速（r/min）; 由于考慮到過(guò)定位及測(cè)試的精度，必須安裝在一根軸上，因此要采用通鍵 槽的等徑軸，軸徑要相應(yīng)擴(kuò)大，再結(jié)合軸承和螺紋線的標(biāo)準(zhǔn)。取 d1=12mm，d 2=20mm 根據(jù)所選各零件的軸向尺寸，計(jì)算得軸的軸的長(zhǎng)度為 65mm 圖 4－1 連桿軸 軸的周向定位采用螺紋緊固。 軸的校核： （1）求軸上的抗扭截面系數(shù) 316804.3)(mWpAB?? 25C （2）進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面的強(qiáng)度。軸上的彎矩圖： 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 則由式 23max /54.981.0426mNWMSc ??? 前已選定軸的材料為 45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表查得 ，因?yàn)??MPaS601?? ＝49.55N/mm< ,故安全。cas??P01? 4.2 軸承的選擇與計(jì)算 4.2.1 軸承的選擇 （1）軸承的類型：由于球軸承是點(diǎn)接觸，承載能力小，適用于中輕等載荷。純徑 向力作用時(shí)，宜選用深溝球軸承。球軸承比滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時(shí) 應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。因此應(yīng)選用深溝球軸承。 （2）軸承的尺寸：由于軸承與軸承套連接，軸承選取的尺寸要與軸承套匹配，基 本尺寸如下： 軸承代號(hào)基本尺寸/mm 基本額定載荷/KN 軸承與軸承套的裝配圖如圖 4－2 所示： 軸承代 號(hào) 基本尺寸 /mm 基本額定載荷 /KN 極限轉(zhuǎn)速 /（r/min ） 重量 kg d D B rCcrC脂 油 w 629 9 26 8 4.58 1.98 20000 28000 0.019 61804 20 32 9 5.58 2.85 18000 24000 0.031 6201 12 32 14 12.8 6.65 14000 18000 0.103 6304 20 52 15 15.8 7.88 13000 17000 0.142 4.2.2 軸承的壽命計(jì)算 （1）先計(jì)算連桿軸承的壽命，求得兩軸承的支反力分別為：R 1=R2=5888N 由于兩軸承所受徑向力相等，只需算一個(gè)的壽命就可以。 用工作小時(shí)數(shù)表示軸承壽命 h 610()hCLnPe= 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 式中：P—當(dāng)量動(dòng)載荷（N）; —壽命指數(shù) ，球軸承 ＝3；ee n—軸承轉(zhuǎn)速（r/min）; C—基本額定動(dòng)載荷（N）; 對(duì)只能承受純徑向載荷的載荷，當(dāng)量動(dòng)載荷為 pPfR= —載荷系數(shù)；由于軸承只受輕微沖擊，所以 ＝1.0pf ＝1.0×5888＝5888NpPfR= = 610()hLne h953.258107236???????? 所以該軸承的壽命為 25，953h. （2）計(jì)算導(dǎo)向軸承的壽命 支反力 R1=R2=2944N; =2944NpPfR= = 60()hCLne h624.07294817036???????? 支反力 R1=R2=1472N, =1472Npf = 610()hnPe h92.16047281036??????? 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 4－3 槽鋼受力及彎矩圖 4.3 槽鋼的計(jì)算與校核 側(cè)滑板內(nèi)側(cè)槽鋼所受載荷大,保證該槽鋼強(qiáng)度就可保證所有的側(cè)滑板中所有槽鋼 都能承受車重,所以對(duì)其校核.該槽鋼所受外力及力矩如圖 4－3 所示: 經(jīng)計(jì)算可得:N 1=N2=49000N M= 3805455N·mm 進(jìn)行校核時(shí),只需校核中間截面的強(qiáng)度. 已知所選橫梁為 C型槽鋼型號(hào)為 14Q 140×60, M=66.3 .由公式得:3cm ±1V ，>±2V（供電電壓10V 時(shí)） 標(biāo)定負(fù)載：20KΩ 5 應(yīng)用可行性效果分析 本實(shí)用新型屬于汽車性能檢測(cè)設(shè)備，特別涉及一種雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間與軸間 側(cè)滑量一體化檢測(cè)裝置。所說(shuō)的雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間與軸間側(cè)滑量一體化檢測(cè)裝置 即不僅可以檢測(cè)汽車的輪間側(cè)滑量，同時(shí)還可以檢測(cè)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的軸間側(cè)滑量。 我國(guó)對(duì)由于雙前軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)向軸因未能協(xié)調(diào)工作而引起的車輪側(cè)滑量即軸 間側(cè)滑量還沒(méi)有作出相關(guān)規(guī)定，對(duì)由于車輪前束角與外傾角配合不當(dāng)而引起的車輪 側(cè)滑即輪間側(cè)滑，《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》有詳細(xì)的規(guī)定。 對(duì)于雙前軸轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究，國(guó)內(nèi)外在理論分析和實(shí)踐上做了很多工作。 然而，對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車軸間側(cè)滑檢測(cè)理論的研究很少，就更不用說(shuō)實(shí)際的檢測(cè)手 段了。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于雙前軸轉(zhuǎn)向汽車軸間側(cè)滑的檢測(cè)還停留在簡(jiǎn)單的人工測(cè)量的 方法，即檢測(cè)人員用肉眼觀察轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中各零件是否磨損嚴(yán)重和螺絲是否松動(dòng)，用 米尺來(lái)測(cè)量各零件間的配合尺寸，再通過(guò)路試的方法來(lái)判斷是否合格。這種方法效 率低，投入的人員多，檢測(cè)結(jié)果誤差大。因此，為實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出汽車的 功能故障，確保行車安全，研制開發(fā)價(jià)格低廉、能同時(shí)檢測(cè)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間、 軸間側(cè)滑量的檢測(cè)系統(tǒng)，已是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)。 本文開發(fā)的輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)能夠快速、有效而準(zhǔn)確地檢測(cè)輪間側(cè)滑量和 雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的軸間側(cè)滑量，取代了傳統(tǒng)笨拙的檢測(cè)軸間側(cè)滑的方法。實(shí)現(xiàn)了軸 間側(cè)滑的智能化檢測(cè)和檢驗(yàn)臺(tái)的多功能化，降低檢測(cè)設(shè)備的成本，提高了檢測(cè)的效 率。使用檢驗(yàn)臺(tái)檢調(diào)車輛，可保證車輛具有最佳的操縱穩(wěn)定性，保證行車安全，減 少由于車輪定位狀態(tài)不佳所發(fā)生的交通事故。并能極大地減少輪胎異常磨損．減少 車輛用戶的經(jīng)濟(jì)損失，其間接經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常有利。 設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的目的是要實(shí)現(xiàn)對(duì)輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑量的一體化檢測(cè)，最終將 本檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)代的汽車綜合性能檢測(cè)線上，實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)。運(yùn)用本系統(tǒng) 檢測(cè)的雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間側(cè)滑量要求范圍是±10mm之間，軸間側(cè)滑量要求范圍是 ±20 mm之間，本系統(tǒng)檢測(cè)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)在0－40℃之間。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 6 總 結(jié) 雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的推廣應(yīng)用給汽車檢測(cè)行業(yè)提出了新的問(wèn)題，據(jù)了解，對(duì)雙前 軸轉(zhuǎn)向汽車軸間側(cè)滑檢測(cè)理論的研究很少，就更不用說(shuō)實(shí)際的檢測(cè)手段了。針對(duì)此 種情況，本設(shè)計(jì)對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輪間與軸間檢測(cè)方法及原理等進(jìn)行了一系列的分 析，最后研究并開發(fā)了輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)，有效的完成輪間側(cè)滑量和軸間側(cè)滑 量的一體化檢測(cè)。 本設(shè)計(jì)所做的主要工作與結(jié)論歸納如下： 1. 基于對(duì)汽車對(duì)輪間、軸間側(cè)滑量檢測(cè)的原理進(jìn)行研究，為側(cè)滑量的檢測(cè)提供 了理論依據(jù)。同時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步的分析，建立雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的檢測(cè)模型， 利用其檢測(cè)得到的軸間側(cè)滑量。 2. 討論了軸間側(cè)滑量的兩種檢測(cè)方法。一是利用雙板分動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)軸 間側(cè)滑量，實(shí)驗(yàn)表明這種方法檢測(cè)車輪側(cè)滑量時(shí)，行車狀態(tài)不穩(wěn)定，更重要 的是檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性差、失真較大。因此，開發(fā)了輪間-軸間側(cè)滑檢測(cè)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)在原有雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加等搖臂軸平移機(jī)構(gòu)和測(cè) 量系統(tǒng)，在測(cè)量輪間側(cè)滑量的同時(shí)，測(cè)量軸間側(cè)滑量。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的外觀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均采用 solidworks制作而成，由于初次接觸此制圖 軟件，故對(duì)軟件的一些功能掌握的還不夠全面，如動(dòng)態(tài)模擬，動(dòng)畫制作，3D 曲面的 繪制。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，不僅對(duì)雙前軸轉(zhuǎn)向汽車輪間與軸間側(cè)滑量檢側(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)，功能 及原理等方面有了一定了解，還掌握了一款繪制立體圖的機(jī)械軟件。 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 參考文獻(xiàn) [1] 陳煥江，汽車檢測(cè)與診斷，機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [2] 鄭健羿，談側(cè)滑檢測(cè)的重要性，駕駛維修，2001 年第11 期 [3] 陳家瑞，汽車構(gòu)造（下冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [4] 余志生，汽車?yán)碚摚瑱C(jī)械工業(yè)出版社，2007 [5] 崔軍華，雙前軸轉(zhuǎn)向汽車的搖臂機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，專用汽車，1999.4 [6] 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感慨萬(wàn)千。在這里，我要感謝這四年來(lái)所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友！ 首先我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師——張玉書老師，是他的認(rèn)真指導(dǎo)和嚴(yán)格 要求使得這份畢業(yè)設(shè)計(jì)能圓滿完成。本設(shè)計(jì)從選題、研究到最后定稿，都是在張老 師的悉心指導(dǎo)下完成的。張老師無(wú)論在學(xué)術(shù)上還是在生活上都以崇高的品質(zhì)影響著 我，使我終生受益。能成為您的學(xué)生我感到無(wú)比幸運(yùn)和自豪！ 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的 SolidWorks軟件是我第一次接觸的新知識(shí)，在學(xué)習(xí)和使用 過(guò)程中受益頗豐。在此我也要感謝在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予指導(dǎo)的師兄，是你們的 幫助和鼓勵(lì)使我在有限的時(shí)間里順利地完成了這份設(shè)計(jì)工作。 感謝我的父母，是你們的含辛茹苦讓我有了這樣學(xué)習(xí)和深造的機(jī)會(huì)！ 感謝 0402班的全體同學(xué)，你們的每一份關(guān)愛(ài)都是我人生路上前進(jìn)的動(dòng)力和財(cái)富！ 感謝專家組的各位老師在繁忙的工作中抽出時(shí)間參加我的答辯！ 最后，向本設(shè)計(jì)中所參考和引用到的書籍和資料的作者表示衷心的感謝！ 天津工程師范學(xué)院 2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27