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黑龍江工程學院本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 第1章 緒 論 1.1 課題的提出 汽車在設計和制造時，為使轉向前輪具有轉向輕便、準確和行駛穩(wěn)定等性能，在轉向前輪上設有前輪定位，有些轎車和貨車后輪也有定位，即四輪定位。車輪定位包括主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角，車輪外傾角和車輪前束等四項參數(shù)，車輪定位值就是指把車輪安裝成一定的靜態(tài)幾何角度與尺寸的數(shù)值，是前軸技術狀況的重要診斷參數(shù)。 車輪定位正確與否，將直接影響汽車的操縱穩(wěn)定性、安全性、燃油經(jīng)濟性、輪胎等汽車的使用性能及相關機件的使用壽命。車輪定位值在汽車使用過程中，由于車架、車軸、轉向機構的變形與磨損，改變了原有的幾何角度與尺寸數(shù)值，導致車輪定位失準。此時當汽車行駛時，轉向車輪在向前滾動的同時，將會產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象，即車輪側滑。實踐證明，車輪的側滑量會造成滾動阻力、輪胎磨損、運行油耗等方面的增加，造成轉向沉重、行駛方向穩(wěn)定性變差，增加駕駛員的勞動強度等，極易形成行車事故的潛在危險。因此，對汽車進行車輪定位的檢驗是車輛年檢中必不可少的一項。 汽車車輪定位的檢測，有靜態(tài)檢測法和動態(tài)檢測法兩種。靜態(tài)檢測法是在汽車停止的狀態(tài)下，使用測量儀器對車輪定位值進行幾何角度的測量；動態(tài)檢測法是在汽車以一定車速行駛的狀態(tài)下，用測量儀器或設備檢測車輪定位失準產(chǎn)生的側向力或由此引起的車輪側滑量。車輛年檢中一般都采用動態(tài)檢測法測量轉向輪的側滑量，側向滑移量的大小與方向可用汽車側滑檢測臺來檢測?！稒C動車運行安全技術條件》規(guī)定：汽車轉向輪的橫向滑移量用汽車側滑檢測臺檢測時，側滑量應不大于5m/km。 1.2 國內(nèi)外相關技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 汽車檢測技術是伴隨著汽車技術的發(fā)展而發(fā)展的，國外一些經(jīng)濟技術比較發(fā)達的國家早在40、50年代就發(fā)展成以故障診斷和性能調(diào)試為主的單項檢測技術，進入60年代后獲得較大發(fā)展。逐漸將單項檢測技術連線建站，在向著即能進行維修檢驗又能進行安全與環(huán)保檢測的綜合檢測的方向發(fā)展。 50年代我國汽車檢測行業(yè)還主要采取傳統(tǒng)的檢測方法，80年代國內(nèi)汽車檢測技術得到迅速發(fā)展。但國外引進的技術和設備占相當比例。隨著社會汽車保有量的不斷增多，近幾年來，我國汽車綜合性能檢測站得以迅速發(fā)展，目前已建成各類汽車綜合性能檢測站1100多個,檢測設備也得到迅速發(fā)展，產(chǎn)品的品種規(guī)格已在兩千多種以上，基本滿足國內(nèi)需求。 為了提高檢測效率，保證檢測數(shù)據(jù)的公正性、準確性。檢測線的自動化是檢測線發(fā)展的必然趨勢。一九九三年清華紫光電器科技公司依托清華大學率先研制成功全自動機動車安全性能檢測系統(tǒng)，此后ACMLKZQJ-1等型號的全自動檢測線相繼研制成功。這些系統(tǒng)的部分功能已達到國際先進水平。 汽車檢測技術的發(fā)展和提高離不開微電子技術和計算機技術，在各個生產(chǎn)和科學技術領域得到不斷的廣泛而深入的應用，測控技術及儀器儀表也取得了突飛猛進的發(fā)展，隨著電子計算機的發(fā)展，70年代初出現(xiàn)的檢測控制自動化、技術數(shù)據(jù)處理自動化技術等綜合檢測技術提高了檢測的自動化程度和效率，主要表現(xiàn)在精度高、可靠性高。檢測技術在小型化、低功耗、抗干擾能力強和多功能等方面進步顯著，隨著信息處理技術和微計算機技術在檢測技術領域中的應用，創(chuàng)造出許多新型的測量方法和儀器，使檢測技術發(fā)展為以微計算機為核心的在線測控技術。具有典型意義的測控系統(tǒng)在包括汽車性能檢測等各個領域不斷被研制和開發(fā)出來。目前一些國家的現(xiàn)代汽車檢測技術已基本達到廣泛應用的階段，在交通安全環(huán)境保護、節(jié)約能源、降低運輸成本和提高運輸能力等方面帶來了明顯社會效益和經(jīng)濟效益。 汽車側滑檢測臺通常以額定承載質量(設備允許承載的受檢車輛軸載質量的載荷)為主參數(shù)劃分產(chǎn)品規(guī)格。世界上的兩大模式中，日本模式的產(chǎn)品系列為1.5～3.0～6.0～10.0(t)；歐洲模式(以德國為例)的產(chǎn)品系列為0.5～2.5(3.5)～13.0～16.0(15.0)(t)。而我國產(chǎn)品系列的模式可以說是綜合二者模式為3.0～10.0～15.0(t)，并以10t級產(chǎn)品作為產(chǎn)量最大的基本型產(chǎn)品。 側滑檢測臺還可以按其他參數(shù)分類： （1）根據(jù)滑動板數(shù)的不同，有單板式和雙板式兩種； （2）根據(jù)滑動板長度不同，有500mm,800mm,1000mm3種； （3）根據(jù)滑板運動方式的不同，有聯(lián)動式和分動式兩種。 目前在我國應用較廣泛的是雙板聯(lián)動式側滑檢測臺，但國內(nèi)產(chǎn)品和國外相比，還存在以下不少差距：產(chǎn)品可靠性差，性能不穩(wěn)定，故障率多，精度低，品種少，更新慢，技術含量低等。在今后的研發(fā)生產(chǎn)上，應朝著提高可靠性，尤其是使用壽命上發(fā)展，進一步提高測量精度，盡量減小誤差，使自動化更加完善。 1.3 課題的主要研究內(nèi)容及技術途徑 （1）進行調(diào)研，收集與側滑檢測臺有關的資料；綜合分析國內(nèi)外側滑檢測臺設計方面的區(qū)別，找出不同之處，并為國內(nèi)側滑檢測臺設計提出相應的改進方法和進行優(yōu)化設計； （2）側滑檢測臺機械結構設計 對側滑檢測臺機械部分進行設計，機械部分設計包括尺寸確定和詳細設計。詳細設計的重點內(nèi)容是蓋板和底板的連接以及傳感器的安裝，用CAD繪制零件圖及裝配圖。 圖1.1汽車左前輪通過單板式側滑檢測臺 圖1.1是汽車通過側滑板時的狀態(tài),利用單板可以完成側滑的檢測,節(jié)省了空間和材料的需求。 圖1.2單板式側滑檢測臺 圖1.2是側滑板的實物圖其技術參數(shù)如下： 1、滑板行程： 向內(nèi)5mm，向外5mm 2、測量范圍： 向內(nèi)0-9m/km，向外0-9m/km 3、滑板移動力：滑板移動0.1mm時 < 30N 滑板移動2.5mm時 < 70N 4、分 辨 率： 0.1m/km 5、顯示方式：指針顯示 6、顯示誤差：±0.2m/km 7、判定誤差：±0.2m/km 8、工作環(huán)境溫度：-10℃～45℃ 9、相對濕度：≤85% 10、最大軸重： 6噸 11、外型尺寸：1270X500X42（mm） 12、 主板尺寸：500X500X42（mm） 圖1.2?DHB-2型單滑板側滑試驗臺，是汽車前輪定位的動態(tài)檢測設備，主要用于汽車前輪（轉向輪）定位綜合檢測。當汽車低俗駛過試驗臺時，通過測定車輪作用在側滑試驗臺上的位移量判定前輪定位是否正確。側滑量以輪胎每公里的側滑米數(shù)來表示。 該設備是為汽車維護、修理部門專門設計的，能滿足他們對汽車側滑量的需要，尤其適用于流動檢測部門，且結構緊湊、操作簡單、價格低廉，是汽車維護、維修行業(yè)理想的檢測設備。 第2章 側滑檢測臺總體方案的論證 2.1 側滑的基礎知識 2.1.1 側滑的產(chǎn)生原因 為保證汽車轉向車輪無橫向滑移的直線滾動，要求車輪外傾角和車輪前束有適當配合，當車輪前束值與車輪外傾角匹配不當時，車輪就可能在直線行駛過程中不作純滾動，產(chǎn)生側向滑移現(xiàn)象。當這種滑移現(xiàn)象過于嚴重時，將破壞車輪的附著條件，喪失定向行駛能力，引發(fā)交通事故并導致輪胎的異常磨損。側向滑移量的大小與方向可用汽車車輪側滑檢驗臺來檢測。 側滑是指由于前束與車輪外傾角配合不當，在汽車行駛過程中，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)，它使汽車的操縱穩(wěn)定性變差，增加油耗和加速輪胎的磨損。 如果讓汽車駛過可以在橫向自由滑動的滑板，由于存在上述作用力，將使滑板產(chǎn)生側向滑動。檢驗汽車的側滑量，可以判斷汽車前輪前束和外傾這兩個參數(shù)配合是否恰當，而并不測量這兩個參數(shù)的具體數(shù)值。[1] 2.1.2 正前束引起正側滑，正外傾引起負側滑 轉向輪正前束的作用正好與正外傾的作用相反。當轉向輪具有正前束，汽車向前行進時，兩前輪具有向內(nèi)收縮靠攏的趨勢；轉向輪具有正外傾，輪胎相當于圓錐的一部分，向前滾動時將有向外張開的趨勢。理想的情況是轉向輪向外的張力與向內(nèi)收攏的作用力互相抵消，保持車輪直線行駛。假定將兩個只有前束而沒有外傾的車輪用一根可以自由伸縮的軸連接起來，車輪向前滾動一段距離以后，由于前束的作用，兩只車輪將向里收攏，互相靠近。但實際上汽車的前軸是不可能縮短的。如果將兩前輪放在可以橫向自由滑動的滑板上，由于作與反作用的原理，滑板將會向外滑動。在側滑試驗臺上，滑板向外滑動的數(shù)值記為“+”(進口設備記為“IN”)，向內(nèi)滑動記為“-”(進口設備記為“OUT”)。我們說“正前束引起正側滑”的意思是，當前束的作用大于車輪外傾的作用時，產(chǎn)生的作用力使滑板向外滑動，儀表顯示數(shù)值的符號為“十”當車輪外傾的作用大于前束的作用時，滑板向內(nèi)滑動，顯示數(shù)值的符號為“-”。記住這句話，根據(jù)儀表上顯示數(shù)值的正負號，即可知道如何調(diào)整前束。側滑是兩個參數(shù)匹配的結果，因而兩參數(shù)都合格時，側滑合格；但反之，當側滑合格時，并不一定能保證兩參數(shù)是合格的。[5] 2.1.3 影響側滑量的因素 （1）當車輪外傾角一定時，改變前束值就會導致側向力及側滑量成正比的變化。因此當側滑量超標時，一般情況下調(diào)整前束就能使側滑量合格。但也有特殊情況，當汽車前部因碰撞變形時，會導致左右軸距不相等或使前輪定位角發(fā)生較大的變化，這時會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象:汽車側滑不合格時，駕駛員感覺轉向盤還能掌握；當采用調(diào)整前束的方法使側滑合格以后，反而覺得汽車的轉向盤掌握不了，汽車無法駕駛。遇到這種情況，應首先測量前束值，看是否在原廠規(guī)定的范圍內(nèi)，如超出原廠規(guī)定的范圍較多，應將其調(diào)回原廠規(guī)定的范圍內(nèi)，再檢查左右兩側軸距是否一致、前輪定位的其他三個參數(shù)是否符合要求。側滑不合格不能一味用改變前束的辦法去調(diào)整。 （2）汽車輪轂軸承間隙過大，左右松緊度不一致;轉向節(jié)主銷與襯套磨損，或轉向節(jié)臂松動;左右輪胎氣壓不等，花紋不一致，輪胎磨損過甚以至嚴重偏磨橫、直拉桿球頭松曠，左右懸架性能不等，前后軸不平行，都會影響側滑量。在檢驗側滑以前，應首先消除這些因素。當檢驗車輛的側滑不合格時，應注意在這些方面查找原因。 （3）汽車通過側滑板時的速度，規(guī)定為 3-5km/h，一般人快步行走的速度可達到 6km/h。3-5km/h 的速度只相當于一般人中速行走的速度。在檢驗側滑時，有的駕駛員不自覺地將車速開快了，由于沖擊的作用，滑板產(chǎn)生的側滑量會顯著增加。 （4）輪胎氣壓不符合規(guī)定，輪胎上有水、油或花紋中嵌有小石子，都會影響輪胎與滑板之間的作用力，也就影響側滑量。 2.1.4 汽車前輪側滑量對汽車使用性能的影響 對汽車行駛阻力、加速性能和燃料經(jīng)濟性的影響：汽車前輪側滑量過大會使汽車的行駛阻力增加，對汽車的動力性、燃料經(jīng)濟性及制動性能均有不利影響。由某一車型的試驗可知，前輪側滑量為5.2m/km 與前輪側滑量為 0.2m/km 相比，其滾動阻力增加了約 30%，加速性能降低了約 7.5%，等速行駛燃料消耗量增加了 5%左右。對直線行駛性的影響：汽車前輪側滑量增大，對汽車的直線行駛性干擾很大。以 CA10B 和EQ1090E 兩種車型所做的試驗表明，前輪側滑量每增大 1m/km，CA10B 汽車直線行駛偏移量增加(34-36)cm/l00m，EQ1090E 汽車增加(12-23)cm/l00m。對輪胎磨損的影響：汽車前輪側滑量增大使輪胎磨損加劇，同時還會引起偏磨，導致輪胎使用壽命下降。有資料介紹，EQ1090E 汽車的前輪側滑量從 1m/km 增加到 5m/km/輪胎磨損增加 140%。另外，前輪側滑量過大，直接影響汽車的操縱穩(wěn)定性，表現(xiàn)為高速時方向發(fā)抖、發(fā)飄。一輛新?lián)Q輪胎的 TJ6320 汽車，行駛約 400km，前輪就磨出了簾布層，駕駛員反映方向發(fā)抖、發(fā)飄，且油耗增加了許多。經(jīng)檢查，側滑量大于 10 m/km，將前輪側滑調(diào)整為 1m/km 后，汽車性能良好，輪胎磨損正常。 2.2 側滑試驗臺的結構與工作原理 2.2.1 側滑試驗臺設計方案的確定 目前國內(nèi)在用的大多數(shù)側滑試驗臺均是滑板式，檢測時使汽車前輪在滑板上通過，用左右方向位移量的方法來檢驗側滑量?；迨絺然瑢嶒炁_按其結構形式可分為單滑板式和雙滑板式兩種。還有一種國外進口的檢測前輪外傾角和前束配合情況的試驗臺是滾筒式的。檢測時，前輪放在滾筒上，由模擬路面的滾筒來驅動。同時有三個小滾子緊貼輪胎，小滾子可以在互相垂直的兩個方向上自由擺動，由小滾子的支座來測量側向力。這種試驗臺可以邊檢測邊調(diào)整，但結構復雜、造價高。國內(nèi)也研制成一種 QCT-1 型從動滾筒檢測式前輪側滑調(diào)整臺，檢測時，也是將兩前輪放在四個滾筒上，由電機帶動的后滾筒驅動車輪轉動，模擬汽車行駛狀態(tài)。兩前滾筒是從動的，而且在橫向可以自由滑動，因為支撐兩前滾筒的軸承座固定在兩塊可以左右自由滑動的滑板上，由此可以檢測出前輪側滑量。下面介紹一下課題將要設計的單板式側滑試驗臺。 單板式側滑試驗臺的結構如圖 2.1 所示，機械部分主要包括：側滑版、側滑板鋼板、底板、槽鋼、水平導軌、傳感器。面板相對于底板可以滑動，底板是固定的鋼板，為了保證在側滑瞬間面板可以靈活運動，底部的摩擦力應非常小，故在相對運動的接觸部分需要潤滑。檢驗臺采用雙板結構，上層板(面板)為承載板，下層板(底座)主要用來與地面固定。所有面板均由兩層板通過工字鋼焊接而成，在焊接時要求采用特殊的工藝，以防止蓋板的翹曲和變形，最后在蓋板的上面點焊絲網(wǎng)，以增加蓋板表面的摩擦力。上下兩層板通過導軌相連。由于側滑速度快，作用于板上的力的時間短，滑動連接部分采用深溝球軸承，即采用滾珠滾動式。導軌均有兩部分組合成，一部分與側滑板固定，一部分與底座固定；這樣既可限制側滑板沿著行車方向的自由度，又可保留側滑板的側向自由度?？紤]導軌強度方面的因素，導軌面要求淬火處理，側滑的測量是通過兩側滑板中間的杠桿機構帶動差動變壓器式位移傳感器內(nèi)的鐵心移動來測定。出于防塵的考慮，我們將檢驗臺的面板設計比底座鋼板稍寬，通過上下板咬合遮擋住。 圖2.1側滑檢測臺 在檢測控制系統(tǒng)設計中，我們選擇傳感器對信號進行相應處理后送單片機進行數(shù)據(jù)采集再串行輸入工控機的方式。首先傳感器信號由AD598進行放大，再進行V/I、I/V轉換，經(jīng)AD202進行隔離后，送AD1674進行模數(shù)轉換。實際測試時，提示啟車上線，使車速限制在3～5km/h范圍內(nèi)，由側滑板下的差動變壓器式位移傳感器測取前輪側滑值，經(jīng)由一系列信號處理后送到單片機處理，然后傳送到顯示裝置和上位機。 2.2.2 單板式側滑臺的工作原理 1、滑動板僅受到車輪外傾角的作用 這里以右前輪為例，先討論只存在車輪外傾角(前束為零)的情況。具有外傾角的車輪，其中心線的延長線必定與地面在一定距離處有一個交點O，此時的車輪相當于一圓錐體的一部分如圖 2.2 所示，在車輪向前或向后運動時，其運動形式均類似于滾錐。 從圖 2.2 可以看出，具有外傾的車輪在滑動板上滾動時，車輪有向外側滾動的趨勢，由于受到車橋的約束，車輪不可能向外移動，從而通過車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向內(nèi)運動，運動方向如圖 2.2所示。此時滑動板向內(nèi)移動的位移量記為 Sa(即由外傾角所引起的側滑分量)。按照約定，具有外傾的 車輪，由于其類似于滾錐的運動情況，因而無論其前還是后退時所引起的側滑分 量均為正。反之，內(nèi)傾車輪引起的側滑分量為負。 圖 2.2 具有外傾角的車輪在滑動板上滾動的情況 2、滑動板僅受到車輪前束的作用 這里僅討論車輪只存在前束角，而外傾角為零時的情況，前束是為了消除具有外傾角的車輪類似于滾錐運動所帶來的不良后果而設計的。 具有前束的車輪在前進時，由于車輪有向內(nèi)滾動的趨勢，但因受到車橋的約束作用，在實際前進駛過側滑臺時，車輪不可能向內(nèi)側滾動，從而會通過車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向外側運動。此時，車輪在滑動板上做純滾動，滑動板相對于地面有側向移動，其運動方向如圖 2.3 所示，此時測得的滑動板的橫向位移量記為 St（即由前束所引起的側滑分量）。遵照約定，前進時，由車輪前束引起的側滑分量 St 小于或等于零。反之，汽車前進時，由車輪前張(負前束)引起的側滑分量 St 大于或等于零。當具有前束的車輪后退時，若在無任何約束的情況下，車輪必定向外側滾動，但因受到車橋的約束作用，雖然其存在著向外滾動的趨勢，但不可能向外側滾動，從而會通過其與滑動板間的附著作用帶動滑動板向內(nèi)側移動，其運動方向如圖 2.3 所示。此時測得滑動板向內(nèi)的位移量記為 St，遵照約定，僅具有前束角的車輪在后退時，通過側滑臺所引起的側滑分量 St 大于或等于零。反之，僅具有前張角的車輪在后退時，通過側滑臺所引起的側滑分量 St 小子或等于零。綜上可知，僅具有前束的車輪，在前進時駛過側滑臺時所引起的側滑分量為負值，在后退時駛過側滑臺所引起的側滑分量為正值。反之，僅具有前張的車輪，在前進時駛過側滑臺時所引起的側滑分量為正值，在后退時駛過側滑臺所引起的側滑分量為負值。 圖2.3 具有前束角的車輪在滑動板上滾動的情況 3、滑動板受到車輪外傾角和前束角的同時作用 汽車轉向輪同時具有外傾角和前束角，在前進時由外傾所引起的側滑分量 Sa 與由前束所引起的側滑分量 St 的方向相反，因而兩者相互抵消。在后退時兩者方向相同，兩分量相互疊加。在外傾角及前束值不大的情況下，可以認為 Sa 和 St 在前進和后退的過程中，側滑分量數(shù)值不變。設車輪在前進時通過側滑臺所產(chǎn)生的側滑量為 A，在后退時的側滑量為 B，則可得到下述結論(在遵循上述對側滑量的符號約定的條件下)：B 大于或等于零，且 B 大于或等于 A 的絕對值。另外，如果我們假設前進時的側滑量就是 Sa 和 St 間的簡單疊加（或抵消）關系，則還可以得出下列結論： （1）若前進時的側滑量 A 大于一定的正數(shù)，后退時的側滑量 B 大于另一正數(shù)，則側滑量主要是由外傾所引起的。 （2）前進時的側滑量 A 小于一定的負數(shù)，后退時的側滑量 B 大于某一正數(shù)，則側滑量主要由前束所引起。 （3）外傾角引起的側滑量 Sa=（A+B）/2； 前束所引起的側滑量 St=（B-A）/2。 遵循上述分析與討論的方法，我們可以得到其余三種配合情況下側滑臺板的運動規(guī)律，從車輪外傾、車輪內(nèi)傾、車輪前束和前張四個因素中判斷出是哪個因素主要引起車輪側滑的故障。因此，可有效地指導維修人員調(diào)整車輪前束及車輪外傾角[2]。 2．3本章小結 本章首先詳細介紹了有關側滑的基本知識，包括側滑產(chǎn)生的原因、前輪定位參數(shù)對側滑的影響以及側滑對汽車使用性能的影響，然后通過分析側滑檢測臺的結構和工作原理，從而確定了側滑檢測臺的總體設計方案。 第3章 側滑檢測臺設計說明 3.1 側滑檢測臺機械系統(tǒng)設計說明 3.1.1總體尺寸的確定 1、側滑板尺寸的確定 側滑檢測臺采用單板式測試系統(tǒng)，側滑檢驗臺的規(guī)格不同，滑板的縱向長度有500mm、800mm和1000mm三種，當儀表顯示側滑量為5km/h時，對應于這三種滑板的位移量分別為2.5mm、4mm和5mm?；瑒影逶介L精度越高。由于側滑板布置在邊框內(nèi)，所以在布置時必須考慮其尺寸。因側滑板運動方向是橫向，因此縱向上基本不能運動，但不能產(chǎn)生大的摩擦，故上板與底板距距離2mm,側滑板的具體尺寸為： 側滑板長為：800mm； 側滑板寬為：600mm； 側滑板總體厚為：75mm 表3.1 各車型相關數(shù)據(jù) 車型 車重 軸距 前輪距 后輪距 奧迪 2500 2590 1430 1450 奧拓 1280 2175 1200 1215 寶馬 1565 2888 1558 1582 奔馳 1680 2858 1480 1485 菲亞特 1585 2775 1530 1535 風雅 2570 2880 1629 1626 高爾夫 1676 2620 1533 1538 皇冠 1676 2803 1556 1558 依維柯 3120 2819 1716 1685 中華 1454 2803 1498 1500 圖3.2側滑檢測臺 3.1.2材料的選擇 車輛的單軸軸重以較重的依維柯為準，單軸重選為1500Kg，作用力分布不平衡系數(shù)為1.2，所以每塊板支撐重應為：1500/2×1.2=900Kg。面板和底板對材料的要求限制不大，而且承受的應力不集中，表面直接應用的頻率很高，一般可選Q275型號普通的碳素鋼，該鋼強度足夠高，耐磨性好，便于進行各種熱處理及機械加工，價格便宜，應用很廣。根據(jù)選擇的板厚為15mm，查得=255MPa，=490～610MPa，=18%。各支撐軸所受強度大、耐磨要求高，受力大而要求尺寸小，表面粗糙度低，要求精度較高，可選用45鋼，價格也比較便宜，應用廣泛。查得=355 MPa， =600MPa， =16%。中間聯(lián)動杠桿機構對材料沒大的要求,用普通窄條薄鋼板就可以,厚度也選用Q275號普通碳素鋼。 3.1.3側滑板機械結構設計 側滑板的設計，測滑板的結構也為上下兩層板結構，導軌結構為深溝槽球滾動軸承與水平導軌并用，這種樣既可以限制住側滑板沿著行車方向的自由度，又能保留側滑板的側向自由度，考慮導軌強度方面的因素，軸承和水平導軌面要求淬火處理。軸承上使用直徑為Φ10mm的鋼珠。 1、 側滑板強度的校核 側滑板重≈800×600×20×7.8=56.16kg 側滑板總承重P=(900+56.16)×9.8=9370.368N 車的質量加人的質量約為3600kg 所以單輪質量為900kg 由此，板的強度足夠承受汽車的自身載荷和工作載荷。 2、滾珠的校核 采用的是Φ10mm的滾珠，根據(jù)制動時產(chǎn)生的作用力校核其強度。汽車制動時，側滑板不僅要克服汽車車重作用，以防止起翹起，還有水平方向上的制動力作用，滾珠既受到垂直壓力還有側向壓力，需要校核兩個面上的壓應力強度。 F=uN+=0.012×900×9.8+=1905.84 N 圖3.3 V型導軌 3、長方體滑塊校核 由于長方體滑塊有一半固定在與底板連接的凸臺里，另一半與側滑板相對滑動，制動時滑塊受到側向壓力，同時為了防止板翹起，滑塊還受到一定的扭矩作用，所以需要校核起壓應力強度。 滑塊受力圖如下： 圖3.4 滑塊受力圖 圖3.4 水平導軌 由以上的校核表明此滑塊工作是完全可靠的。 3.1.4側滑檢測臺及各零件尺寸 側滑檢測臺的框架定厚度為10mm。 鋼槽厚度為6.5mm 側滑板鋼板厚度為5mm 彈簧直徑為20mm 彈簧長度為116.64mm 埋地螺釘為M8 圖3.5側滑板鋼板 3.2 側滑檢測臺控制系統(tǒng)設計說明 3.2.1 硬件系統(tǒng)結構及工作原理 單板式側滑試驗臺硬件系統(tǒng)的結構組成框圖如圖3-1所示，它由傳感器、放大單元、V/I和I/V轉換單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及計算機五大部分組成，它的工作過程是:傳感器把從試驗臺上測定的物理量按正比例關系轉換成電壓信號，然后經(jīng)放大單元放大、V/I變換后，通過長線傳輸?shù)絺然囼炁_的主控箱內(nèi)的I/V轉換單元，將信號變換為電壓信號，送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉換成數(shù)字信號，由計算機對數(shù)字信號進行分析處理，最后獲得檢測結果。以下各節(jié)詳細介紹硬件系統(tǒng)的各組成部分。[10] 3.2.2傳感器的選擇及其信號處理電路設計 滑板式側滑試驗臺的傳感器的工作過程是:傳感器把從試驗臺上測定的物理量按正比例關系轉換成電壓信號，然后經(jīng)放大單元濾波變換后，傳輸?shù)絺然囼炁_的下位機中，由計算機對數(shù)字信號進行分析處理，最后獲得檢測結果。 在選擇傳感器時，首先要滿足其功能要求。其次要保證其性能指標滿足測量要求。傳感器的性能指標主要包括： （1）靈敏度系數(shù)：表示在穩(wěn)定狀態(tài)下工作時，輸出變化與引起此變化的輸入變化的比值。一般來說靈敏度系數(shù)越大，則允許的測量范圍越窄。 （2）靈敏度閾值：也稱為最小檢測量，它是表征傳感器能夠檢測被測量的最低極限量，它通常與傳感器的噪聲、靈敏度和電源的穩(wěn)定度等因素有關。 （3）線性度：傳感器的校準曲線（標定曲線）與其理論擬合直線（刻度直線）之間的偏差，稱為線性度，也稱為非線性誤差。 （4）遲滯差：在傳感器的輸入量連續(xù)增加時所對應的輸出量和輸入量連續(xù)減少時對應的輸出量不相重合的現(xiàn)象稱為遲滯。輸入增加到某一值時的輸出量與輸入減少到同一值時的輸出量的差值，稱為遲滯差，遲滯差與輸入信號幅度變化的大小有關，即與輸入值的大小有關。 （5）穩(wěn)定性：是指在傳感器的所有工作條件保持不變的情況下，在規(guī)定的時間內(nèi)其輸出保持不變的能力。 側滑傳感器我們采用差動變壓器式的位移傳感器，其結構和工作原理如圖3.2所示： 差動變壓器是將測量信號的變化轉化成線性互感系數(shù)變化的傳感器，它的結構如同一個變壓器，由初級線圈、次級線圈、鐵芯等幾部分組成。在初級線圈接入電源U后，次級線圈即感應輸出電壓U，滑動板移到時引起鐵芯的移到，從而引起線圈互感系數(shù)的變化，此時的輸出電壓隨之作相應的變化。它的特點是結構簡單、靈敏度高、測量范圍大及使用壽命長。 圖3.2 差動變壓器式的位移傳感器 由于WYDC型直流位移傳感器是在WY位移傳感器基礎上發(fā)展的，它將傳感器、振蕩器和解調(diào)器、濾波器集為一體，只要外供直流穩(wěn)壓電源即可工作，除具有WY系列位移傳感器的特性外，在以下場合更顯示出它的優(yōu)越性： ??? （1）位移傳感器與控制室相距100米以上； ??? （2）同時使用多只傳感器要求互相之間以及對其它設備儀器不產(chǎn)生干擾； ??? （3）需要防爆場合； ??? （4）要求便于攜帶能進行野外使用。 我們選用WYDC型號的差動變壓器式位移傳感器規(guī)格如表3.2,結構如圖3.3 表3.2 位移傳感器規(guī)格 型號 尺寸/mm WYDC A B C D 50L/25D（尺寸型號） 210 110 Φ20 Φ5 圖3.3 位移傳感器結構圖 主要技術指標參數(shù)有： （1）線性行程（滿量程）：±25mm ±0.5mm ??? （2）靈敏度：0.5～20mV/V/mm ??? （3）精度等級：0.05% ??? （4）初級激勵電壓：5VrmS(3～8V) ??? （5）激勵電壓頻率：1KHz(1～5KHz) ??? （6）動態(tài)頻率：0～200Hz(3bd) ??? （7）靈敏度漂移：零點0.01%oC；滿度0.025%oC ??? （8）負載阻抗：20KΩ ??? （9）工作溫度：-10oC～+70oC (特殊要求：-25oC～+125oC) （10）輸出信號：0～5V或4～20mA標準信號等 3.3 本章小結 本章主要是在調(diào)查研究基礎上考核大部分車的重量，確定檢測臺的結構尺寸，選擇傳感器，在考慮側滑機理的前提下完成側滑檢測臺機械結構設計，繪制裝配圖。其中包括側滑板的設計，導軌的設計，以及各種部件的布置等等。 第4章 側滑檢測臺的技術要求 4.1 側滑檢測臺的使用方法 不同類型的側滑檢測臺，其使用方法也有所不同，須按使用說明書的規(guī)定進行。 4.1.1 檢測前的準備 檢測前的準備工作如下： (1)在不通電的情況下，檢查儀表指針是否指在零位上；接通電源，晃動滑動板，待滑動板停止后，查看指針是否仍在零位或數(shù)據(jù)顯示儀表上的側滑量數(shù)值是否為零。如發(fā)現(xiàn)失準，對于指針式儀表，可以用零點調(diào)整電位計或游絲零點調(diào)整鈕將儀表校零；對于數(shù)顯式儀表，可按下校準鍵，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使側滑量顯示值為零，或按復位鍵清零。 (2)檢查側滑臺及周圍場地有無機油、石子、泥污等雜物，并清除干凈。 (3)檢查各種導線有無因損傷而造成接觸不良的部位，必要時應進行修理或更換。 (4)待檢測車輪胎氣壓應符合各自的規(guī)定值(出廠標準)。 (5)檢查并清除輪胎上的油污、水漬和嵌入的石子、雜物等。 4.1.2檢測步驟 (1)松開滑動板的鎖止于柄，接通電源。 (2)汽車以 3-5km/h 的低速垂直地使被測車輪通過側滑板。速度過高會因臺板的慣性力和儀表的動態(tài)響應遲滯而影響測量精度。速度過低也會引起失真誤差。在汽車通過側滑板時嚴禁轉向和制動。 (3)當被測車輪從滑動板上完全通過時，察看指示儀表，讀取最大值，注意記下滑動板的運動方向，即區(qū)別滑動板是向內(nèi)還是向外滑動。(進行記錄時，應注意數(shù)值的正負號，遵循如下約定:滑動板向外側滑動，側滑量記為負值，表示車輪向內(nèi)側滑動(即 IN)；滑動板向內(nèi)側滑動，側滑量記為正值，表示車輪向外側滑動(即 OUT)。 (4)檢測結束后，切斷電源。 4.1.3 檢測時的注意事項 (1)不允許超過容許噸位的汽車駛入側滑臺，以防壓壞或損傷易損機件； (2)不允許汽車在側滑臺上轉向或制動，因為會影響測量精度和檢驗臺的使用壽命； (3)前驅動的汽車在測試時，不應該突然加油、收油或踏離合器，這樣會改變前輪受力狀態(tài)和定位角，造成測量誤差； (4)不允許在檢測臺上停放任何車輛； (5)注意經(jīng)常保持檢測臺內(nèi)外的清潔。[2] 4.2 側滑臺的維護 (1)檢測臺不使用時，一定要鎖止滑動板，以防止受到外界因素(人或汽車等)引起的經(jīng)常晃動而損壞測量機件。 (2)保持檢測臺表面及周圍環(huán)境清潔，及時清除泥、水和垃圾，以防止它們浸入側滑臺。 (3)側滑臺上不要停放車輛或堆放雜物，防止滑動板及測量機件變形或損壞。 (4)每使用 1 個月，應重點檢查測量裝置、蜂鳴器或信號燈在側滑量超過規(guī)定值時能否及時報警或給出側滑量不合格的信息。若蜂鳴器、信號燈或限位開關工作狀況不良時，應給予及時調(diào)整或更換。 (5)使用 3 個月，除作上述保養(yǎng)作業(yè)外，還需檢查測量裝置的杠桿機構指針和回位裝置及聯(lián)動裝置等動作是否靈便。如動作不靈活或有遲滯，應及時進行清潔和潤滑工作，必要時需進行修理或更換有關零件。 (6)使用 6 個月后，除進行第 5 項保養(yǎng)作業(yè)外，還需要拆下滑動板，檢查滑動板下的滾輪及導軌，檢查各部位有無臟污、變形、松動、銹蝕、磨損等情況，并進行清潔、緊固和潤滑工作。對磨損嚴重的零部件應酌情更換。 (7)使用一年后，除進行第 6 項保養(yǎng)作業(yè)外，還須接受有關部門的檢定以確保測試精度。 4.3側滑檢測臺的檢定和調(diào)整 汽車側滑檢測臺長期使用后，由于零部件磨損變形等會造成測試精度下降，為此需定期（一年或半年）進行檢定和調(diào)整，以保證測試工作的可靠性。 4.3.1側滑檢測臺的檢定 側滑檢測臺的檢定需按照國家標準《汽車安全檢測設備--雙滑板式側滑檢測臺檢定技術條件》(GB11798.1 — 89)的有關規(guī)定進行。 4.3.2 側滑檢測臺的調(diào)整 汽車側滑檢測臺長期使用后，由于零部件磨損、變形等會造成測試精度下降。為此，根據(jù)公安部的有關規(guī)定，汽車安全檢測設備必須每年定期檢定、調(diào)整一次，以保證測試工作的可靠性，檢定工作由公安部指定的檢定中心進行。 側滑檢測臺的檢定須按有關規(guī)定進行。 1．側滑檢測臺檢定技術條件 (1)零點示值允許誤差：±0.2m/km。 (2)側滑量為3、5、7m/km時，示值允許誤差：±0.2m/km。 (3)報警點（測滑量為5m/km）判定允許誤差：±0.2m/km。 (4)滑板動作力：在百分表指針轉動0.1mm時，測力計讀數(shù)＜40N；在側滑量為5m/km時，測力計讀數(shù)＜80N。[9] 2.檢定準備工作 (1)環(huán)境條件 檢定工作環(huán)境應保持溫度為20±10℃，相對濕度為＜85％的穩(wěn)定狀態(tài)，同時工作電壓應保證在額定電壓±10％的范圍內(nèi)，以保證檢定儀表能正常工作。 (2)檢定用工具與量具 檢定工作需使用百分表一只（0～30mm、分度值0.01mm、精度1 級）、V 形鐵一塊或方箱一個、測力計一只（0～100N、分度值2N、精度2級）。以上量具須經(jīng)計量部門檢定合格后方準使用。此外，檢定工作還需要磁性百分表座一只和滑動板微動工具2個。 在進行檢定工作之前，首先要對檢測臺進行外部檢查，檢查并登記檢測臺銘牌，型號、編號、額定載荷、制造廠家和出廠日期。查看儀表指針有無彎曲、表盤是否清楚、指針能否回零等。對于數(shù)字顯示儀表，字型應清晰無誤、筆劃完整。檢查各部機件是否完好，運動是否靈活、可靠。上述檢查完畢后，再拔掉側滑板鎖止銷，接通電源，用手輕推側滑板，將顯示儀表調(diào)零。然后將側滑板及量具擦拭干凈，按圖4.1所示安裝測量工具，并把百分表測量頭壓入15mm后調(diào)至零點。 圖4.1 在側滑板上安裝量具 3．檢測臺檢定項目和步驟 側滑檢測臺檢定主要有以下四項：零點示值誤差的檢定；側滑量為3、5、7m/km時示值誤差的檢定；報警點（5m/km ）判定誤差的檢定；側滑板動作力的檢定。 (1)零點示值誤差的檢定步驟： 推動側滑板，當顯示儀表示值為3m/km時，放松側滑板，觀察顯示儀表示值。若顯示儀表示值為零，將百分表示值記錄下來；若顯示儀表示值不為零，則推動側滑板，將顯示儀表示值調(diào)至零，將百分表示值記錄下來。將側滑板向內(nèi)、向外各推動5次，然后取記錄數(shù)據(jù)中絕對值最大者除以滑板沿汽車行駛方向長度所得值，即為零點示值誤差。 側滑量為3、5、7m/km時示值誤差的檢定和報警點（5m/km ）判定誤差的檢定方法與此基本相同。 (2)側滑板動作力的檢定步驟： ①側滑板向內(nèi)側推動時的檢定。 按圖4.2所示在側滑板上安裝測量工具及儀表，拉動測力計，當百分表指針指示0.1mm時，將測力計示值記入下來。繼續(xù)拉動測力計，當側滑臺儀表顯示5m/km時，記錄測力計示值。重復測量三次，各測量點測力計示值的算術平均值即為該點的側滑板動作力。 ②側滑板向外側推動時的檢定。 將測力計等工具移裝到側滑板的另一側，再按上述的操作程序推動側滑板，檢定出側滑板向外側推動時的動作力。 圖4.2 測定動作力 4.側滑檢測臺的調(diào)整 側滑檢測臺的檢定結果，往往會發(fā)現(xiàn)示值超差，造成超差的原因基本有兩個方面：其一是機械方面的原因，主要是側滑板及聯(lián)動機構等機械構件在制造過程中存在固定缺陷，以及長期使用后機件磨損間隙增大所致；其二是電氣方面的原因，測試儀表等電子元器件日久老化，造成零點漂移或阻值變化所致。出現(xiàn)超差后的調(diào)整方法如下： (1)儀表零點調(diào)整 試驗臺顯示儀表的零點調(diào)整可分為兩種形式：一是電零位調(diào)整，利用儀表上的零點調(diào)整電位器，改變電阻值的大小進行調(diào)零；其二是機械零位調(diào)整，當電零位調(diào)整仍無法將儀表指針調(diào)零時，可通過機械辦法調(diào)零，如改變傳感器安裝位置、改變滑臂轉動角度（對于旋轉電位器）或調(diào)整回位彈簧預緊力等。 (2)示值超差調(diào)整 當試驗臺側滑板的示值都偏大或偏小時，可通過儀表板上的增益電位器進行調(diào)整。有些試驗臺的儀表板上設有兩只調(diào)整用增益電位器，對側滑板的向外（IN）和向內(nèi)（OUT）可分別進行調(diào)整。在檢定中?？砂l(fā)現(xiàn)，由于聯(lián)動機構間隙過大或軸承松曠，可造成儀表示值超差。在此情況下，應注意恢復機構配合間隙，如適當增加調(diào)整墊片或對軸承座圈進行鍍鉻修復等，以及改變調(diào)整螺母的緊度消除間隙。必要時可更換磨損嚴重的軸承等易損件。 (3)報警判定點超差調(diào)整 由于報警點規(guī)定在5m/km點，因此報警判定點超差必然是5m/km點示值誤差超差所致。有些儀表板上有電位器調(diào)整點，通過它可以方便地進行調(diào)整。當無此電位器調(diào)整點時，可采用機械調(diào)整辦法來解決，如調(diào)整側滑板下面的機械行程開關的行程進行調(diào)節(jié)。 (4)動作力超差調(diào)整 側滑板動作力超差時，可以通過調(diào)整回位彈簧預緊力來解決，必要時甚至可更換回位彈簧。在測定側滑板動作力時，?？砂l(fā)現(xiàn)在側滑板移動過程中，動作力不均勻，當側滑板移到某一點時動作力突然增大，造成動作力超差，其主要原因是側滑板卡滯所致，應注意檢查側滑板有無彎曲變形、下滑板導軌不平、上下側滑板之間潤滑不良或有臟污物造成移動阻力等。機件變形可進行平整校正，并進行徹底清洗和潤滑作業(yè)[9]。 4.4本章小結 本章詳細的介紹了側滑檢測臺的各項技術要求，包括檢測臺的使用技術規(guī)范，日常維護的要求以及它的定期檢定和調(diào)整，從而對側滑檢測臺有了更加全面深入的了解。 結 論 單板式側滑檢測臺是目前檢測站的主要型號，而側滑檢測又是安全性能的必檢項目，隨著汽車和檢測技術的發(fā)展，側滑檢測臺也將向著更快速，更準確，更方便的方向發(fā)展。 本設計說明書通過對汽車行駛過程中的側滑產(chǎn)生機理以及側滑檢測臺的結構和工作原理進行深入分析，確定了汽車側滑檢測臺的總體方案。其中，重點放在了側滑板的設計以及兩個側滑板之間的設計，并參考現(xiàn)在使用的各種側滑檢測臺做出了自己的創(chuàng)新，包括回位彈簧和滑板的滑動機構?；瑒訖C構部分，打破傳統(tǒng)滾輪方式，應用深溝槽球軸承與水平導軌配合，更加利于導向定位。全文對機械結構部分進行詳細的設計講解，從而對整體裝配圖有更加明確直觀的了解。 參考文獻 [1] 毛謙渝.新型汽車側滑檢驗臺的設計[J] .交通標準化 ，2006.5. 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[16]Janice M Lakich，wayne D一Brand.Integrated diagnostics for the vehicle system.2003 12-30P Integrated. 致 謝 側滑檢測臺的設計逐漸接近尾聲，我們要向四年的大學生活說聲再見了。在這次的設計過程中，我搜集了大量的資料，對側滑實驗臺的結構和原理有了更深層次的了解和掌握，并對國內(nèi)外相關技術有了一定的認識。 此次的畢業(yè)設計是我們以往所學的專業(yè)理論知識的一次完整的、系統(tǒng)的體現(xiàn)，在設計過程中通過不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而審視到自己的缺點與不足，及時做到修正。這是對我的一次考驗，既是學生生活的終結，也是步入工作新的接入口。 在本設計過程中，非常感謝哈爾濱綠島檢測站和學校檢測站所提供的數(shù)據(jù)資料，我要衷心的感謝我的指導老師王悅新老師所給予的專業(yè)指導，以及系里其他老師的熱心幫助。在此，我衷心的說聲：老師，謝謝您，你們辛苦了！ 附 錄A 圖 　　 側滑臺底座及連接的零件Pro/E實物圖 側滑臺底座及連接的零件Pro/E透視圖 　　　　　　　　　　　　　　　　側滑板及槽鋼Pro/E透視圖 　　　　　　　　　　　　　　　　　　側滑板及槽鋼Pro/E實物圖 側滑板鋼板Pro/E實物圖 　　　　　　　　　　　　　　單板式側滑檢測臺Pro/E透視圖 附 錄B 外文文獻 Problems in Measurement of Automotive Wheel Side Slip and Corresponding Counter Measure On the basis of analyzing the generation mechanism of side slip,problems in measurement of side slip,such as great degree of separation,judgment out of truth,etc.,are discussed.It is pointed out that,besides velocity,load,tire pressure,etc.,technical state of side slip testing bench,design of measurement station are also reasons for these problems.In order to resolve these problems,effective measures for ensuring accuracy of measuring results and correct judgment,such as keeping stable measurement condition,developing reasonable standards and application of advanced measurement technology,etc.,are presented.Through the test of the verification of lateral spreads, often finds the over-error of indication, the reason caused there are basically two aspects: one is the mechanical reasons, mainly is sliding board, linkage institutions and back to zero institutions, clearance by increasing wear parts, 2 it is the cause of the electrical testing instruments, or within the sensor electronic devices, zero drift, aging resistance changes caused by damage or element. Adjust the method is as follows: Machinery examination use spring tension plan, check the pull and back to zero. The size of the tension and back to the stand or fall of zero depends on two aspects, one is the lubrication system is good or bad, 2 it is back to zero spring aid. The reason for the first on the one hand, the measures should be taken under the skateboard is: check the roller and guide them and clean or replace, check the two pieces of board of middle guide bearing and other bearing and to clean or replace. For the second reasons, the measures should be taken to ensure that is: in zero error is not exceeds the premise cut loose "back to zero spring". Due to the reason of tension on the structure, the size and back to the stand or fall of zero is a pair of contradictory, and the tight "back to zero spring" is back to zero, but pulling force change, the pine "back to zero spring" is pulling force small, but back to zero is not good. So in the adjustment of the "back to zero spring" must give consideration to the tension and back to zero 2 a index. check and adjustment of the synchronicity To use two pieces of BaiFenBiao inspection. Each of the installation board a BaiFenBiao, zero initiative after the completion of the push board (with sensors on one side of the), check the value of two pieces of BaiFenBiao, can read the stand or fall of synchronicity. In the only a piece of BaiFenBiao, will BaiFenBiao into the driven plate, and direct contact with the initiative of the sensor board displacement can be through the measurement instrument to display. The causes of error