汽车制动系统

1、第一章 绪论1.1 车辆制动性能检测发展背景 随着我国经济的发展，汽车的数量与日俱增，为了确保公路安全，行车出厂前，厂家需要对车辆进行整车安全检测。随着电子技术和机械加工工业的发展，在传统检测方法的基础上，逐步发展成现代汽车诊断与检测技术。汽车检测通常指使用现代检测技术和设备、合计算机、自动控制等高技术来检测汽车技术现状，它是一门综合性的应用科学。 汽车的制动性是汽车的主要性能之一，制动性能的检测对所有车辆都是极其重要的。汽车的制动性关系到人的安全，它是汽车安全行驶的重要保障。资料表明，因制动不良而导致的道路交通事故占事故总数的l3。汽车的制动性不仅取决于制动系的性能，还与汽车的行驶性能、轮胎

2、的机械特性、道路的附着条件以及与制动操作有关的人体工程特性有密切关系。汽车的制动性是由汽车的制动系统决定的，其制动过程是很复杂的，它与汽车总布置和制动系各参数选择有关。汽车本身又是一个复杂的系统，在运行当中，各个总成之间都在运动，随着时间的推移，各系统的技术状况都会发生变化，其技术状况将不断恶化，造成汽车的各种性能的下降，从而使其发生故障的可能性逐渐增加，造成交通安全隐患的大量聚合。随着道路质量的提高和高等级公路及高速公路的发展，汽车行驶速度愈来愈快，因此对汽车制动性能的要求也愈来愈高。1.2 车辆制动性能试验台的研究意义我们知道，路试法虽是最直观、最真实的一种检测方法。但路试法需要专业的试验

3、场地，在我国专业的试验场地并不多，国家级的汽车试验场只有四个：海南汽车试验场、襄樊汽车试验场、中国定远汽车试验场、北京通州汽车试验场。所以难以推广，并不适合我国的国情。另外路试法对汽车会产生一定的磨损，并且在进行路试时每次都须将各种传感器安装在汽车的车轮或车轴上，来采集汽车在路试的时候的制动数据，这样就很难避免每次装卸这些传感器所造成的误差。在GB72582004中规定当机动车经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。在现有的检测设备中一直都没有能够以台试的方法来代替路试的检测设备，动态制动检测系统则是以模拟路试为设计原则，找到一种能够尽可能的接近路试

4、的方法。过去曾发生过在路试时合格，而在台试时却不合格，最终按照路试的检测结果作为最终检测结果。这便体现出路试与台试存在不统一的问题，动态制动检测系统是建立在路试法的基础上，用台试的方法来进行路试的检测。这样我国的汽车检测事业将更加科学化。汽车制动器台架试验是制动器强制检定项目，它模拟汽车的制动过程，以台架试验的方式来测试制动器总成的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等各项性能，从而揭示其内在的统计规律性，找出其存在的问题并提出解决的方法，确保道路交通安全。它的优点是能迅速、准确地检测制动性能，不受气候条件限制，试验重复性较好，能定量地指示各轮的制动力或制动距离，有利于分析前后轴制动力的分配及

5、每轴制动力的平衡状态，制动协调时间等参数，给故障诊断提供可靠的依据。现在，台架试验检测已成为汽车诊断与检测最常用的方法。1.3 三种基本检测平台简介 我国 GB7258- 2004 机动车运行安全技术条件规定制动性能检测可用平板式制动试验台, 也可以使用滚筒式制动试验台。平板式制动试验台是在汽车运行状态下检测制动性能， 与汽车实际行驶中的制动相似，是一种动态检测；而反力式滚筒制动试验台是提高为测定作用在测力滚筒上车轮制动力的反力， 检测车辆制动性能的装置,是一种稳态检测方式。 1.3.1 平板式制动试验台 平板式制动试验台是由测试平板、传感器、数据采集系统等构成的集称重、制动性能测试为一体的汽

6、车检测设备。 检测时, 被检车辆以 2km/h 10km/h 车速驶上测试平板, 操作员根据显示信号踩下制动踏板，使车辆在测试平板上制动直至停车。与此同时, 数据采集系统采集制动过程中的全部数据，并作分析处理，然后把制动性能的测试结果显示出来。 平板式制动试验台能检测出汽车行驶制动过程中重心前移后的制动效果。 在平板式制动试验台上检测制动性能时，汽车比较接近实际行驶状态, 具有与实际行驶制动中完全相同的受力情况，如图1所示，图 1 中忽略了汽车滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速成时产生的惯性力偶矩。 平板式制动试验台检测的是动态汽车，因而能够反映出汽车行驶制过程中轴荷重新分配的制动效果 前

7、轮制动效果因汽车惯性力的作用而提高。 如图1-1：图1-1 平板式制动试验台1.3.2 反力式滚筒制动试验台 (1) 反力式滚筒制动试验台工作原理 在滚筒式制动试验台上测量制动性能时，汽车是静止不动的，试验台滚筒转动，制动过程中没有质心前移引起轴荷的再分配问题。因此滚筒式不能检测出车辆行驶过程中的制动效果。测得的最大制动力与测试车轮的安置角、非测试车轮的制动性能、滚筒的附着系数有关。 在采用工业控制计算机为核心的多功能测试系统中，检测站检测单元及业务节点采用 Windows 2000 Server 和Microsoft Windows2000 Professional 系统平台。系统数据库采用

8、 Microsoft SQL Server 2000 标准版本。应用 TCP 协议建立网络通讯平台，实现拓扑 QS 结构网络构架。检测系统采用 Visual C+6.0 开发系统，数据库统计采用 Delphi开发语言。 FZ- 10C 型反力式滚筒制动试验台是欧洲模式的制动检验台，具有较大滚筒直径和较高测试速度，滚筒表面为新型的高性能高附着系数的粘结材料，并带有第三滚筒停机装置等特点，可对汽车左、右最大制动力、阻滞力、制动力平衡等项目进行测试。该试验台采用全自动工作方式，配备有 RS- 232 通讯接口, 方便联网。电气仪表部分带有轴重信号处理单元。FZ- 10C 型反力式滚筒制动试验台由左右

9、各一对滚筒、电动机、减速器、传动链、测力传感器和指示、控制装置等组成。检测时, 汽车一轴车轮停在滚筒上 (其余车轴的车轮支撑在地面上) ，电动机驱动滚筒带动车轮转动，达到检测车速后，驾驶员急踩制动踏板制动车轮, 电动机仍继续驱动滚筒转动，向车轮施加一个与制动力矩方向相反的力矩, 直到车轮制动才停止转动。此时，测力传感器测得的滚筒对车轮的切向摩擦力即是该检测条件下需检测的车轮制动器的制动力。由此可知滚筒直径和滚筒中心距是制动台的主要结构参数。检测车轮制动力时，在受检车轮不发生后移、滚筒表面附着系数和非受检车轮的水平推力一定的情况下，滚筒直径和中心距越小，检测的制动力就越大。其示平面示意图如下：图

10、1-2 反力式滚筒制动试验台(2) 反力式滚筒制动试验台特点分析 试验表明，不同的主从动滚筒高度差在一定范围内对示值的影响不大，主从动滚筒高度差与制动力示值成反比，主要原因是车轮所承受反力发生改变。从这个角度讲，增大滚筒高度差对于制动力的检测并无益处。 1.3.3 惯性式制动检测平台 (1) 惯性式制动检测平台简介 惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，试验台上各对滚筒分别带有、轮，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当。因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性，制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机或汽车发动机的动力)已被切断。但由于滚筒传动系统肯定

11、有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动试验台上可以模拟道路制动试验工况。这种试验台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得制动时间或减速度。 (2) 惯性式制动检测台结构及原理惯性式滚筒制动检测台按同时检测的轴数不同可分为单轴式、双轴式。双轴惯性式。滚筒制动检测台的结构简图，如图1-3所示。图1-3 惯性式制动检测平台惯性式制动检测台的滚简相当于一个移动的路面，检测台上各对滚筒分别带有飞轮，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当。因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性，制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机或汽车发动

12、机的动力)己被切断。但由于滚筒传动系统肯定有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动检测台上可以模拟道路制动试验工况。这种检测台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得制动时间或减速度。惯性式制动检测台具有可在任何车速下进行汽车制动效能检验的优点，因此，其试验条件接近汽车的实际行驶工况。但是，这种检测台旋转部分的转动馈量比较大，因而使其结构较复杂，占地面积亦大，而且检验的车型范围受到一定限制，因此其应用范围远不如测力式制动检测台普遍。另一方面，惯性制动检测台，最大制动力的调试是在被检汽车轮胎的两个点与两个滚筒相接触的情况下进行的。而实际工况是轮胎与地面一点接

13、触，因而常出现在制动台上测试制动力并非理想，而在实际使用中存在被检汽车的制动力反映良好的现实差异。为较好的解决这一问题，一些发达国家选用钢带式制动检测台、平板式制动检测台。由于被检汽车轮胎的一点接触制动台传感器，与实际工况更接近，所以测试到的制动力更接近于实际工况。1.4 本课题的研究任务与内容1.4.1 研究任务及要求本课题要求按照给定的有关卡丁车参数，来设计一个制动检测试验台并测量卡丁车的制动距离和跑偏量，在了解现有的制动检测试验台检测原理的基础上，给出自己的设计方案，包括具体的机械设计部分、硬件检测部分和软件设计部分。关于卡丁车的一些参数和检测要求如下：卡丁车质量车轮直径系统测量精度为：

14、1.4.2 本报告研究内容介绍根据课题的要求，本文设计了一个滚筒惯性式制动检测试验台，报告的主要内容包括以下几个方面：1对车轮在滚筒惯性式制动试验台上的运动及受力情况进行分析，对制动试验台进行整体方案研究和进行结构设计。2根据各已知参数推导出该滚筒惯性式制动试验台各硬件装置设计规格。3制动试验台控制检测系统硬件设计，包括编码器选型、数据采集卡选型和数据采集系统设计等。4制动试验台控制系统软件设计，包括离合器串口通信子程序，滚筒转速检测程序，动态链接库的创建，制动信号采集子程序等各个模块的程序设计等。第二章 滚筒惯性式制动检测试验台设计方案2.1 采用滚筒惯性式制动检测平台原因简述 按测试原理不

15、同，制动试验台可分为惯性式、反力式和平板式三类，目前应用比较广泛的是滚筒惯性式汽车制动试验台，因为其测试条件固定、重复性好、结构简单、操作安全性能好。而本次研究采用滚筒惯性式制动试验台是在符合课题要求下，基于其简单和操作性好的特点进行设计的。 汽车惯性式制动检测试验系统通过模拟汽车制动过程，大体由电动机、传动机构、主动轴及从动轴、连接法兰、控制与测试系统等组成。汽车惯性式制动器试验系统中，惯性式汽车制动器试验台是主体。目前常用的惯性式汽车制动器试验台有单轮、双轮和四轮等形式，本文研究的是双轮惯性式制动器试验台。、2.2 滚筒惯性式制动试验台总体结构设计图2-1 滚筒惯性式制动试验台总体结构图1

16、、链轮 2、滚筒 3、圆编码器 4、电机 5、减速箱 6、离合器 7、链条2.3 机械结构特点分析(1)采用离合器实现滚筒与电机的断开，操作方便；(2)用同一个电机控制，且离合器、减速器与参与链传动的齿轮位于同一轴上，并且使对应齿轮齿数相等，大小参数相同可实现左右车轮的转速相等；(3)用链传动的方法使传动不会打滑，且过程稳定，减少实验过程的冲击，有益于实验结果的准确性；(4)本装置采用单电机驱动，与双电机驱动相比，一方面减少经济支出，另一方面不需要采用变频器或PID控制使两个电机的转速相同，降低技术要求；但是需要增加两个离合器使两边的制动检测过程分别进行。2.4 滚筒惯性式制动试验台组成及装置

17、选取滚筒惯性式制动试验台主要由框架、驱动装置、滚筒装置、测量装置和指示与控制装置等组成。2.4.1 滚筒装置：图2-2 稳定状态下车轮受力分析图注： -前轮筒中心 -后轮筒中心 -车轮中心滚筒组相当于一个活动的路面，来承载被检的车辆，承受和传递制动力。车轮制动力测试单元由一对直径相同的主、从动滚筒组成。每个滚筒的两端分别用滚动轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒轴线平行。为防止车轮在滚筒上打滑，可以提高滚筒表面的附着系数。附着系数与滚筒表面的材质和形状有关，滚筒采用高硅合金铸铁、金属网石英颗粒涂塑等材质和先进的粘砂工艺，附着系数可以达到0.7，从而避免车轮打滑现象提高试验台测力能力。（1）圆

18、筒尺寸的确定当质量为的卡丁车在车速时刹车时，系统总能量表达是为：总能量=人和车的平动动能+两个轮子的转动动能即: 其中 ，如果忽略两个车轮转动动能，最后得到卡丁车运动时的总能量为： 又因为 因为所用的圆筒为实心圆柱，假定一个滚筒质量为，则转动惯量可近似为：则 化简求得一个滚筒的质量： 假定用合金钢材料制作滚筒，密度为 ，在此规定滚筒的长度 则根据公式可确定滚筒半径为：（2）滚筒中心间距的确定由此以上图示位置关系可得安置角公式，由此可看出滚筒直径、车轮直径和滚筒中心距是制动台结构的主要参数。车轮在滚筒上的安置角是指车轮与滚筒接触点的切线方向与水平方向的夹角，经查阅资料及由经验值可知道，当安置角为

19、滚筒的最佳安放位置，故带入上式中得到，滚筒中心距。其中，车轮半径。（3）试验台滚筒设计尺寸参数名称参数值滚筒半径滚筒长度滚筒中心距滚筒安置角2.4.2 驱动装置滚筒惯性式制动试验台驱动装置由电动机、减速器和链传动机构组成，下面将对这些机构进行参数确定。 （1）电机型号的选取驱动滚筒的电机功率是根据车轮对滚筒的最大制动力和滚筒的线速度选择的，因而要选取合适的电机，就要对制动试验台进行力学分析。当汽车作行车制动时，各轴车轮都产生制动效应。受检轴车轮将对滚筒产生制动阻力，滚筒则对车轮作用反作用力与（如图2-2所示）。驱动滚筒的电机功率是根据车轮对滚筒的最大制动力和滚筒的线速度选择的，它足以克服车轮制

20、动时的阻力。在整个制动过程中，滚筒对车轮的反作用力与车轮的制动力相平衡。因此，通过驱动滚筒的扭力箱、传感器及显示仪表，测量滚筒制动力矩的反力与的代数和，即为受检轮的制动力。车轮与前、后滚筒都保持接触是制动测试的初始状态，称为稳定状态。故稳定状态检测时，平衡方程为 （1）式中， 、-前、后滚筒作用于车轮的法向力 、-前、后滚筒作用于车轮的切向力-非测试轴（其轮与地面附着）对测试车轮的水平作用力-轮载质量的重力载荷 -车轮所受制动力矩-车轮半径 -滚筒中心距-滚筒半径 -安置角若车轮与滚筒间的附着系数得到充分利用，且均为，则、的最大值分别为、，代入式（1）解得 （2） 车轮所受最大制动力为 （3）

21、 又有卡丁车和人总质量，则轮载质量的重力载荷，车轮与滚筒间的附着系数为，代入公式（3）中可求得车轮所受最大制动力，再可由电机功率计算公式，其中滚筒线速度等于车速km/h，可以得到选用电机的功率大约为，因而试验台选用的三相异步电机，同时选用继电器来用于三相异步电机的控制。所选电机具体参数如下：型号Type Y132S1-2 功率Output（kW） 5.5 马力（hp） 7.5电流Current（A） 11转速Speed（r/min） 2900效率 Efficiency （%） 85.5功率因数Power Factor （） 0.88堵转转矩LRT (额定转矩RLT) 2.0堵转电流LRA (额

22、定电流RLA) 7.0 图2-3 Y132S1-2三相异步电机重量Weight（kg） 68图2-4 Y132S1-2型三相异步电机安装形式图（2）减速箱的传动比确定由于滚筒线速度等于车轮线速度也等于车速，故可求得滚筒角速度为，即滚筒转速为。因而可得减速箱的传动比为 。2.5 滚筒惯性式制动试验台三维结构设计图2-5 滚筒惯性式制动实验台实物图图2-6 滚筒惯性式制动实验台后轮装配体机械结构图滚筒传动链条图2-7 滚筒惯性式制动系统后轮装配体机械结构俯视图2.6 滚筒惯性式制动系统的工作原理惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当，因此滚筒传动系统具有相当

23、于汽车在道路行驶的惯性。制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机)已被切断，但由于滚筒传动系统肯定有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动试验台上可以模拟道路制动试验工况。这种试验台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得车的跑偏量等其它参数。工作过程如下：电机经主轴、变速箱5以及离合器6带动按被检车辆行驶时的惯性等效质量配置的滚筒及汽车后轮一起旋转，同时主动滚筒还通过链传动带动从动滚筒同步转动，当达到试验转速时，断开连接各滚筒的电磁离合器，同时作紧急制动，车轮制动后，滚筒依靠惯性继续转动，滚筒能转动的圈数相当于车轮的制动距

24、离。在规定试验车速下，滚筒转动圈数由装在滚筒端部的圆编码器3转变为电脉冲送入计数器记录，滚筒继续转动圈数取决于车轮制动器和整个制动系的技术状况。2.7 滚筒惯性式制动系统检测平台特点分析 这种动态检验制动性能的使用方法的试验条件接近汽车实际行驶条件，具有在任何车速下进行制动测试的优点。但这种试验台旋转部分分转动惯量较大，因此其结构较复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制，所以应用范围不如反力式来得广泛。第三章 制动试验台检测系统硬件设计3.1 滚筒惯性式制动试验台检测系统总体结构设计3.1.1 制动试验台检测系统功能及组成卡丁车的制动过程是，当卡丁车以规定的初速度在试验台上行驶，驾驶员

25、一脚将制动器踩到底自到卡丁车停止。制动性能检测仪利用传感器感应传输制动过程参数，并经数据采集和处理，直观地将制动性能显示在计算机显示屏上同时也完成对制动距离和制动时间的检测。该检测系统完成检测主要包括3个过程：制动开始的判断和数据的采集过程；数据的处理和分析过程；制动距离和制动时间的显示过程。因而，要做到对制动过程时时检测，就要采用传感器不断地向计算机传输计算机能够识别的信息，因此制动检测系统的主要硬件应包括传感器（圆编码器）、数据采集卡等。检测系统硬件平台结构图如下：图3-1 制动检测系统硬件平台结构图3.1.2 数据采集系统的工作原理和构成数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测

26、单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理的过程。 数据采集功能包括采集安装在滚筒端部的圆编码器输出的脉冲信号和采集车辆制动踏板踏下时发出的制动信号。数据采集通过数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡。制动信号由操作者踩踏制动踏板产生。制动踏板和行程开关相连，当制动踏板被踏下时，开关闭合。由此发出一个制动信号。数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，因此可将行程开关与地相连。当开关闭合时，输出低电平信号。采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。数据采集系统的基本组成如图3-2所示。由计算机作为数据采集系统前端处

27、理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。同时，以圆编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。数据采集过程及系统构成如下图：图3-2 数据采集系统基本组成3.2 编码器选择3.2.1 编码器工作原理及特点编码器（Encoder）为传感器(Sensor)类的一种，一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，主要用来监测机械运动角速度。编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（

28、相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。根据编码器刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器，本测试系统选用增量式编码器。图3-3 增量式编码器工作原理图增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码

29、器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。 一般地，信号连接编码器的脉冲信号连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。3.2.2 光电编码器工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器， 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如下图所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的

30、个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90度的两路脉冲信号。图3-4 光电编码器结构原理图3.2.3 光电编码器的选取编码器的分辨率，是指以每旋转360度提供多少的通或暗刻线或可读取并输出的最小角度变化，其对应的参数有：每转刻线数（line）、每转脉冲数（PPR）、最小步距（Step）、位（Bit）等，线数一般在每转分度510000线。分辨率的确定：测量过程中，需要通过光电编码器测量滚筒从制动开始到停止转动为止，滚筒所转过的圈数，由于实际测试中要求测量误差近似为即可，所以要求的传感器的精度为：，其中为线数，为滚筒半径且值为， 则可得得出光电编码器每圈输出脉冲数

31、应大于6，但是这只是理论推算值，根据实际情况为了提高系统的测量精确度肯定不能选用分辨率如此小的编码器。故需要选择编码器线数大于6的编码器，而市面上大多数编码器都能满足这一要求。所以根据经济性、实用性原则选择了IHA8030型号的编码器，此编码器是增量式光电编码器，且2500脉冲DC5-24V空心旋转编码。图3-5 IHA8030型号编码器图3-6 IHA8030型号编码器安装尺寸IHA8030型号的编码器技术参数如下：电气参数输出波形方 波消耗电流180mA响应频率0100KHz相位差90°±45°电源电压DC 5V、DC5-12V、 DC 12-24V、DC 5

32、-24V 输出电压高电平VH85%Vcc，低电平VL0.3V脉冲数240电路特征F-互补、L-长线驱动器机械参数最大转速4000r/min转动惯量410-5kgm2起动力矩510-2Nm(+25)轴最大负载径向40N；轴向30N抗冲击980/S2，6ms,XYZ方向各2次抗震动50m/S2,10-200HZ,XYZ方向各2h工作寿命MTBF30000h（+25,2000rpm）重量约0.6kg（标准矩形插座侧出）物理参数外形尺寸58mm34mm孔径14mm环境参数储存温度-30-85工作温度-10-70防护防尘IP50价格 ：555.00元/个3.3 数据采集卡选择3.3.1 数据采集卡简介数

33、据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析、处理。 数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡，可以通过USB等总线接入个人计算机。运行时的数据由数据采集卡并送给PC机，通过运行在PC机上的特定软件对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施。当前常用的数据采集装置，在其系统软件设计中，多采用单任务顺序机制。3.3.2 数据采集卡选取我们知道，安装在滚筒端部的圆编码器输出的是脉冲信号，即为模拟

34、信号，然而直接的脉冲信号是无法被计算机识别的，所以在测试过程中要先将模拟量转化为数字量才能被计算机识别，故需要数据采集控制卡采集到脉冲信号后进行AD转换，进而传给计算机进行识别处理。首先在满足满足实际需要基础上选取了几款数据采集卡，再从节约成本方面考虑，最后选定了研华PCI-1711总线数据采集卡，它是是一款12位的低损耗且功能强大的低成本多功能PCI总线数据采集卡，具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能，支持即插即用，具有16通道单端模数输入、16通道数字I0和2通道数模输出，采集速率可达100kHz，可编程的计数计时器可作为AD转换的速度触发。内部结构主要有单端模拟输入通道、模拟输出

35、通道和触发源连接三部分。具体规格简介如下：图3-7 研华 PCI-1711数据采集卡PCI-1711数据采集卡规格I/O接口类型68针 SCS-II孔型接口尺寸175100 mm （6.9"3.9"）功耗典型PCI-1711+5 V ，850mA最大+5V ，1.0mA温度工作060（32140）存储-2070（-4158）相对湿度5%95% RH，无凝结模拟量输入l 通道 16路单端l 分辨率 12位精度 DC INLE：0.5LSB 单调性：12位 补偿误差：可调零 增益误差：0.0005% FSR（增益=1） AC SNR：68 dB ENOB：11位 l FIFO大

36、小 1K采样l 采样速率 100KS/s maxl 最大输入过载电压 20Vl 输入保护 30Vp-pl 输入阻抗 2/5pFl 触发模式 软件触发，可编程定时器触发或外部触发、模拟量输出l 通道 2l 分辨率 12位输出范围（内部和外部参考电压）内部参考电压0+5V，0+10V外部参考电压0+x V或x V（-10x10）精度相对1/2 LSB差分非线性1/2 LSBl 增益误差 可调零l 零漂 40 ppm/l 驱动能力 3 mAl 吞吐量 依赖于PC，软件更新速率（Direct AO）l 输出阻抗 0.81l 参考电压 内部 -5或-10V 外部 -10或+10V第四章 制动试验台测控系

37、统软件设计上一章介绍了检测系统的硬件设计，本章将介绍检测系统的软件设计。软件系统既要保证整个系统的功能的实现，又要保证实现的准确性。因此，本章将根据制动试验台的检测方法在Windows 环境下，采用Visual C+6.0 进行编程，通过各级控制系统的软件配合来实现对汽车制动性能的检测。4.1 软件平台Visual C+简介 Microsoft Visual C+是Microsoft公司推出的开发Win32环境程序，面向对象的可视化集成编程系统。它不但具有程序框架自动生成、灵活方便的类管理、代码编写和界面设计集成交互操作、可开发多种程序等优点，而且通过简单的设置就可使其生成的程序框架支持数据库

38、接口、OLE2，WinSock网络、3D控制界面。 它以拥有“语法高亮”，IntelliSense（自动编译功能）以及高级除错功能而著称。比如，它允许用户进行远程调试，单步执行等。还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码，而不必重新启动正在调试的程序。其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。这些特征明显缩短程式编辑、编译及连结的时间花费，极大的提高了检测效率。4.2 制动性能检测功能软件模块组成首先，车辆制动性能检测系统是一个完整的测控平台，它具有数据采集，自动控制，数据处理等功能。其中，数据采集功能包括采集安装在滚筒端部的圆编码器输出的脉冲信号和采集车辆制动踏板踏下时发

39、出的制动信号。自动控制功能体现在对滚筒转速的精确控制。数据处理功能包括控制曲线图的显示，制动距离的计算，车辆跑偏量的计算，数据保存等。因此该系统的软件部分由以下功能模块组成：离合器闭合/断开命令子程序，离合器串口通信子程序，制动信号采集子程序，制动距离检测子程序。4.3 制动性能参数的数据处理制动性能的检测对所有车辆都极其重要，它关系到人的安全，是车辆安全行驶的重要保障。制动性能的好坏体现在轮的制动距离是否合格，是否有跑偏量等。4.3.1 制动距离的计算制动距离是指机动车在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板(或手触动制动手柄)时起至机动车停住时止机动车驶过的距离。它是评价汽车制动性能最

40、直观的一个参数，与汽车实际运行的制动情况最接近。且用制动距离来评价汽车的制动性能具有一定的准确度，而且重复性较好。车轮制动后，滚筒飞轮依靠惯性继续转动，滚筒转动的圈数，与滚筒圆周长之积相当于车轮的制动距离。其中编码器发出的脉冲信号送入PCI17ll数据采集卡输入到计算机里，计算机可采集该信号，并通过调用正弦波信号子函数，将信号显示出主界面上，并记录转过的圈数及记录编码器的所传送给计算机的脉冲个数。4.3.2 跑偏量的计算车轮从开始制动到完全制动过程中，可以得到两个车轮的制动距离，将两个制动距离相减即可得到跑偏量。制动跑偏量必须和制动距离一起作为检验制动性能的参数。4.4 Visual C+编程

41、实现以上数据处理均要通过计算机进行处理，因需编程控制并输出制动过程的参数。测试开始之前打开计算机，点击“试验平台”进入主界面，界面上分左右两个部分，分别显示两个滚筒的状态，下方有两个按钮，分别为“启动”和“停止”，点击。启动按钮”后，软件调用C+驱动函数开始开动电动机给滚筒加速，当滚筒的转速达到模拟实际输入时，断开离合器，并在同一时刻踩刹车，进行测试。由于圆编码器所测角位移经过PCI17ll采集卡输入到计算机里，计算机可采集该信号，并通过调用正弦波信号子函数，将信号显示出主界面上，并记录转过的圈数，及记录编码器的所传送给计算机的脉冲个数。程序检测具体流程如下：图4-1 检测程序流程框图在Vis

42、ual C+的环境下实现PCI17l1数据采集的一段程序，程序提纲罗列如下：void CStable2View：0nCtrstart()TODO：添加命令句柄代码Step l：注册设备Step 2：配置设备Step 3：采集数据step 4：处理数据(发送)Step 5：释放设备DRVDeviceClose(&DriverHandle)；4.5 离合器串口通信程序 1、串行通信的基本原理串行端口的本质功能是作为CPU 和串行设备间的编码转换器。当数据从CPU 经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。在Windows 环境（Windows

43、NT、Win98、Windows2000）下，串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。2、串行通信的实现串行通信需要保证双方按RS-232 标准通信协议准确地进行数据交换。在Windows 环境下，采用Visual C+6.0 开发串行通信程序，利用ActiveX MSComm 控件MSComm 控件实现通信，具体步骤如下：（1） 工程对话框中插入MSComm 控件： 在对话框中创建通信控件时， 若Control 工具栏中缺少该控件， 可通过菜单Project -> Add toProj

44、ect -> Components and Control 插入即可， 再将该控件从工具箱中拖到对话框中。此时，你只需要关心控件提供的对Windows 通信驱动程序的API 函数的接口。换句话说，只需要设置和监视MSComm 控件的属性、方法和事件。（2） 在ClassWizard 中为新创建的通信控件定义成员对象CMSComm m_Serial；（3） 初始化并打开串口。对串口初始化要完成以下几个属性设置：以下是通过设置MSComm 控件属性对串口进行初始化的部分代码：m_Seria1SetCommPort( 1 )； /指定端口号if( ! m_Seria1GetPortOpen()

45、 )m_Seria1SetPortOpen( TRUE )； /打开串口m_Seria1SetSettings( “9600，N，8，l”)；/通信参数设置m_Seria1SetlnBufferSize( 1024 )；/指定接收缓冲区的大小m_Seria1SetOutBufferSize( 5l2 )；/指定发送缓冲区的大小m_Seria1SetInputMode( 1 )； /设置输入方式为二进制方式m_Seria1SetlnputLen( 0 )； /设置读取方式m_Seria1SetRThreshold( 1 )； /为1 表示一个字符引发一个事件4.6筒转速检测程序 滚筒转速检测程序

46、主要负责检测滚筒的转速以及车辆的制动距离，检测部分程序的思路为：创建一个定时循环，循环周期为0.5秒，当进入循环时，打开PCI-1711采集卡，读取计数器记录的脉冲个数，复位，关闭采集卡。如此反复循环，每0.5秒检测一次滚筒转动的角度，即可检测到滚筒的转速。 其检测程序框图如下： 一个周期？ 开始 初始化 打开采集卡 筒速检测 数据采集 数据存储 显示及打印 复位并关闭采集卡 下一周期继续检测? 结束 是 是 否 否 图4-2 转速检测程序框图4.7 动态链接库 4.7.1动态链接库简介 DLL是建立在客户/服务器通信的概念上，包含若干函数、类或资源的库文件，函数和数据被存储在一个DLL（服务

47、器）上并由一个或多个客户导出而使用，这些客户可以是应用程序或者是其它的DLL。DLL库不同于静态库，在静态库情况下，函数和数据被编译进一个二进制文件（通常扩展名为*.LIB），Visual C+的编译器在处理程序代码时将从静态库中恢复这些函数和数据并把他们和应用程序中的其他模块组合在一起生成可执行文件。这个过程称为"静态链接"，此时因为应用程序所需的全部内容都是从库中复制了出来，所以静态库本身并不需要与可执行文件一起发行。在动态库的情况下，有两个文件，一个是引入库（.LIB）文件，一个是DLL文件，引入库文件包含被DLL导出的函数的名称和位置，DLL包含实际的函数和数据，应

48、用程序使用LIB文件链接到所需要使用的DLL文件，库中的函数和数据并不复制到可执行文件中，因此在应用程序的可执行文件中，存放的不是被调用的函数代码，而是DLL中所要调用的函数的内存地址，这样当一个或多个应用程序运行是再把程序代码和被调用的函数代码链接起来，从而节省了内存资源。从上面的说明可以看出，DLL和.LIB文件必须随应用程序一起发行，否则应用程序将会产生错误。4.7.2 Visual C+环境下动态链接库的创建微软的Visual C+支持三种DLL，它们分别是Non-MFC Dll（非MFC动态库）、Regular Dll（常规DLL）、Extension Dll（扩展DLL）。首先，在

49、Visual C+6.0开发环境下，打开FileNewProject选项，可以选择Win32 Dynamic-Link Library或MFC AppWizarddll来以不同的方式来创建Non-MFC Dll、Regular Dll、Extension Dll等不同种类的动态链接库。以Win32 Dynamic-Link Library方式创建Non-MFC DLL动态链接库为例。 每一个DLL必须有一个入口点，这就象我们用C编写的应用程序一样，必须有一个WINMAIN函数一样。在Non-MFC DLL中DllMain是一个缺省的入口函数，你不需要编写自己的DLL入口函数，用这个缺省的入口函数就能使动态链接库被调用时得到正确的初始化。如果应用程序的DLL需要分配额外的内存或资源时，或者说需要对每个进程或线程初始化和清除操作时，需要在相应的DLL工程的.CPP文件中对DllMain()函数按照下面的格式书写。BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule,DWORD ul_reason_for_call,LPVOID lpReserved)switch(