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

　　關鍵詞 智能科技論文發表,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，能在短距離內停車且維持行駛方向的穩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類似，檢測得到的數據更能體現車輛的制動性能。但是道路實驗法經常受到天氣狀況(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、右兩側的電機，經過減速箱的傳動，電機帶動滾筒轉動。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。在滾筒轉速稍高于設定的轉速時，關閉電機電源。駕駛員根據指令，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動的圈數、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據后通過D/A轉換器將數據呈遞給數據采集卡，數據集采集卡將數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動的圈數，直到滾筒完全停止。由此可得到制動距離：

　　其中：為滾筒轉動的圈數;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化為電信號。該位移量與制動力成正比�？捎梢韵鹿�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 檢測平臺設計

　　本文設計慣性式制動性能檢測平臺包含硬件和軟件構成。其中硬件包括相同規格的電動機(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、數據采集卡、計算機、帶輪以及配套使用的聯軸器、皮帶、軸承以及臺架等。軟件部分是人員對測量數據的讀取以及換算，并將結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 滾筒組的設計計算

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

　　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，為單個滾筒對轉軸的轉動慣量，為轉動角速度。

　　而，為單個滾筒具有的質量，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，在滾筒表面設置凹槽以增大摩擦系數。

　　4.2 檢測平臺的核心部分的作用以及選型

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

　　變頻器：變頻器通過調節電機輸入電流的工作頻率來控制電動機，以實現節能、調速等功能。此外，變頻器在本檢測臺系統中還具有過流、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，使左右兩側滾筒組獲得精準的轉速，使得制動性能的檢測更精確。

　　數據采集卡：數據采集卡將傳感器測量的電信號等模擬信號轉化為數據信號，并將這些數據傳遞給終端處理轉置以實現數據的處理，及結果的顯示。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換為電信號并呈遞給數據采集卡。根據工作方式的不同，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化為周期性的電信號，再將電信號轉成計數脈沖，以計數脈沖的個數來表示轉動圈數的多少，以實現位移的測量。在該檢測平臺中選用歐姆龍公司生產的E6A2-C增量式編碼器，該型號產品工作穩定，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，根據該試驗臺的需求選擇使用膜片式力傳感器。

　　4.3 軟件的設計

　　本試驗臺的軟件中實現了以下功能：系統初始化、主菜單管理、系數標定、參數設定、打印、通訊、測量以及硬件的調節、啟動子程序，并且為試驗者提供了友好的人機交互界面，方便數據的測量和讀取。

　　針對游樂場中的卡丁車，設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[J].工業設計，2011(08).