ABS检测试验台机械系统设计

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1.3 本章小结

本章首先进行了汽车ABS系统的概述，根据ABS系统的工作原理对ABS的工作原理进行分析，并且提出设计过程中的主要要求。通过对现在常用的制动力检测台（滚筒反力式制动力检测台和平板式制动力检测台）的分析确定滚筒式惯性检测实验台的设计方案，并且根据实验台的方案确定滚筒以及飞轮的设计方案。

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第2章 实验台部件的选择

2.1电机的选择

2.1.1 电机功率的计算

由于ABS系统在汽车速度达到10km/h时才会工作，因此实验台提供的转速必须使车轮的线速度达到10km/h。这里设汽车的速度是60km/h，由于汽车车轮的线速度与滚筒的线速度相同，则实验台运转工作时，滚筒的线速度为60km/h。由于车轮的直径一般在600~700mm，这里先设滚筒的直径为300mm，则滚筒的转速根据v?2?rn可以计算出，n?530r/min，由于实验台的工作转矩比较大，设转矩为40Nm，

P?M?n/9550?350?40/9550?2.2kW，电机的选择要根据以上数据选择。

2.1.2 驱动元器件的选择

根据计算出来的电机的功率，以及需要达到的转速选择电机。这里选用松下伺服电机。松下伺服电机具有高性能的实时自动调整增益，它可以根据负载惯量的变化，与自适应滤波器配合，从低刚性到高刚性都可以自动地调整增益，正好适应实验台不同车型时的转动惯量，并且还具备一场速度检测功能，可以将增益调整过程中产生的异常速度调整到正常，通过面板的操作可以在监控实时调整情况的同时，进行设定和确认；松下伺服电机还具有高速高响应特性，它内置瞬时速度观测器，可以快速、高分辨率地检测出电机转速，而且能实现高速定位；而且松下伺服电机还具有振动抑制控制，是一个高性能的电机，如图2.1所示，为松下电机。

图2.1 松下伺服电机

松下伺服电机有多种型号，分别为超小惯量系列（MAMA型）、小惯量系列（MSMD型、MQMA型、MSMA型）、中惯量系列（MDMA型、MGMA型、MFMA型）、大惯量系列（MHMD型、MHMA型），由于转台转矩较高并且转速不大，因此

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选用MGMA型伺服电机，它是一种低速大转矩的电机，额定输出功率为4.5kW，额定转速为1000r/min，最大转矩为107Nm，满足需求。

驱动部分还有一个离合器，在该设计方案中采用了磁粉离合器这一自动控制元件．磁粉离合器是以磁粉为工作介质，以激磁电流为控制手段，达到控制制动或传递转矩的目的。其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系而与转速或滑差无关，并具有响应速度快，结构简单的优点。磁粉类器件所传递的转矩值与激磁电流大小大致上呈线性关系。一般而言，在5％ ～95％的额定转矩内，激磁电流与转矩成正比例线性关系。当激磁电流保持不变时，转矩将会稳定的传递，不受滑差的影响。因此，只要控制电流，即能控制转矩的大小，因此可以将其用于其测量转矩的实验中。

2.2 联轴器的选择

联轴器是用来实现轴与轴之间的连接，进行运动和动力的传递的。用联轴器连接的两轴轴线在理论上应该是严格对中的，但在制造、安装和环境的影响下，也会有一定的误差。联轴器的类型有很多，可以划分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类，刚性联轴器要求被连接两轴轴线严格对中，因为它不能补偿两轴的相对位移，常用类型有：套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器。

a) b)

图2.2 凸缘联轴器

在本设计中，实验台要传递比较大的扭矩，因此应该选用刚性联轴器，因为刚性联轴器的刚度比较好，能够传递比较大的扭矩。常用的联轴器主要有三种，这里选用了凸缘联轴器，如图2.2所示为凸缘联轴器。由于凸缘联轴器属于固定式刚性联轴器，对所连接两轴间的位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。但由于其结构简单、成本低、传递转矩大，因此在固定式刚性联轴器中应用最广。凸缘联轴器是把两

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个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。螺栓可以用半精制的普通螺栓（图2.2a），亦可以用铰制孔用螺栓（图2.2b）。采用普通螺栓连接时，联轴器用一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中，转矩靠半联轴器结合面间的摩擦力矩来传递。采用铰制孔用螺栓连接时，靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中，靠螺栓杆承受剪切及螺栓杆与孔壁承受挤压来传递。本设计中主要采用第一种形式的凸缘联轴器。由于凸缘联轴器也是标准件，因此在选择时，可以根据连接轴的尺寸选择相应的型号，联轴器具体的尺寸就可以确定了。

2.3 轴承的选择

2.3.1 轴承载荷的计算

一般家用汽车的重量是1~4t，在轴承载荷计算时，滚筒上轴承所承担的载荷根据汽车的重量来计算。

由于实验台主要承受的是汽车的重力，因此轴承主要承受径向载荷，轴承的支撑相当一个简支梁，每个滚筒上都支撑一个车轮，因此每个轴承要支撑1/4汽车的重量，如图2.3所示。

Fr1/4mFr

图2.3 轴承支撑简图

因此可以计算出轴承的支撑力是1/8汽车的重量，汽车最大是4t，则轴承所受到的支撑力最大为0.5t（500kg），都是径向力，所以轴承所受的当量静载荷为P0?Fr，查得有关资料，轴承当量动载荷与当量静载荷的就算公式如式(2-1)所示：

P?XFr?YFa (2-1)

式中 Fr、Fa——轴承的径向载荷和轴向载荷；

X、Y ——动载荷径向系数和动载荷轴向系数。

查表可得X=1，因此当量动载荷P?Fr，Fr=500?9.8=4.9kN。

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