一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置的制作方法

本实用新型涉及一种模拟制动系统制动器的装置，更确切地说，本实用新型涉及一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置。

背景技术：

汽车制动性能测试台架是比较常见的一类汽车试验台架，其中制动性能测试台架的制动负载部分一般由实车制动器构成，原理是通过制动器中制动轮缸建立背压形成制动负载。研究表明，汽车在制动过程中，制动轮缸的尺寸大小对制动系统的反应时间、制动力矩大小、制动强度具有很大影响，同时制动轮缸与制动主缸的尺寸匹配同样会对制动性能产生较大的影响，因此不同尺寸规格的制动轮缸对制动负载的响应特性影响很大。但由于不同车型制动轮缸的容积不同，相同工况下所表现的制动性能不同，因此在测试不同车型的性能时，台架需要更换为与之车型相对应规格的制动器，这对于试验台架的搭建成本、空间配置、安装调整以及实验操作都存在很多不利因素。为了避免更换制动器的操作，降低试验成本，优化台架空间配置，本实用新型提供了一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有汽车制动性能测试台架在不同车型测试过程中需要更换不同规格制动器的问题，提出一种容腔连续可调的汽车制动性能测试负载装置。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用了如下的具体技术方案：

一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置，其特征在于，包括一个底部支架，底部支架的前端通过立式支架固定安装一个单作用液压缸，底部支架中部通过滑轨安装铝型材固定有两条线性滑轨，两条线性滑轨之间有一个丝杠，丝杠通过前端轴承支座、后端轴承支座和上述两个支座内部的深沟球轴承安装在两条线性滑轨之间，丝杠和深沟球轴承之间采用过盈配合，其中，丝杠的一端是穿过后端轴承支座的后端轴承座端盖的，两条线性滑轨上分别安装有一个可沿线性滑轨滑动的滑块，两侧滑块均与滑块安装平台固定连接，滑块安装平台上表面固定有一个固定支座，液压缸活塞杆的前端与固定支座顶端采用紧固螺母连接，滑套和滑套安装板位于滑块前端，滑套依靠内螺纹与丝杠的外螺纹安装配合，使滑套能在丝杠的转动下移动的同时带动滑套安装板和滑轨安装平台移动，滑轨安装平台带动滑块沿线性滑轨滑动，丝杠穿过后端轴承支座的一端通过联轴器与固定在底部支架后端的一个斜齿齿轮减速器的输出轴连接，斜齿齿轮减速器外部通过连接护罩与驱动电机连接，斜齿齿轮减速器内部的输入轴即为驱动电机输出轴，滑块安装平台后端固定安装有一个位移传感器测量端固定 角铁，后端轴承座端盖顶部固定安装有一个拉线式位移传感器，拉线式位移传感器与位移传感器测量端固定角铁之间是拉线式位移传感器的拉线。

进一步的技术方案包括：

固定支座和滑轨安装平台通过紧固螺钉固定连接，滑套与一个滑套安装板通过紧固螺钉连接，滑套安装板和滑块安装平台前端通过紧固螺钉连接；

丝杠通过深沟球轴承、前端轴承支座、后端轴承支座和固定螺钉固定在滑轨安装铝型材中央，前端轴承支座和后端轴承支座通过固定螺钉固定在滑轨安装铝型材前后两端，深沟球轴承与后端轴承支座、前端轴承支座过盈配合；

线性滑轨安装在滑轨安装铝型材两侧上表面的轨道平面，线性滑轨一端抵靠在前端轴承支座后表面上，另一端通过紧固螺栓插入铸直角座底部的通孔与安装在轨道平面内部的滑块螺母固定连接，铸直角座前端表面抵靠在线性滑轨的一端，与前端轴承支座一同将线性滑轨固定。

所述的斜齿齿轮减速器通过一个减速器安装板固定在底部支架的后端，所述的减速器安装板是一块长190mm，宽为150mm，厚为5mm的钢板，减速器安装板四个角处设置有直径为6mm的螺纹孔，减速器安装板中间设置有四个直径为5mm的通孔，与斜齿齿轮减速器的基座底端安装孔相对应，减速器安装板平行于装置底部支架，减速器安装板通过紧固螺钉穿过四个角处的螺纹孔与滑块螺母和底部支架固定连接。

丝杠的输入端和斜齿齿轮减速器的输出端使用联轴器连接，联轴器采用的是梅花联轴器，联轴器由两个联轴器凸爪和一个弹性元件组成，两弹性凸爪在凸爪方向相互咬合，径向咬合间隙位置由梅花弹性元件填充，丝杠一端和联轴器凸爪与丝杠输入端采用平键固定连接，斜齿齿轮减速器一端的凸爪与斜齿齿轮减速器的输出轴同样采用平键固定连接。

与现有技术相比本实用新型的优点是:

1)本实用新型以电机驱动，经传动机构带动活塞杆移动以改变模拟制动轮缸容腔大小来模拟不同车型的制动轮缸容积大小，达到模拟不同规格轮缸制动负载的目的；

2)容积连续可调的模拟制动轮缸可以模拟不同容积规格的制动器以模拟制动负载，因此测试不同车型制动性能时不必频繁更换制动器；有利于简化台架试验操作；

3)容积连续可调的模拟制动轮缸可以模拟不同容积规格的制动器以模拟制动负载，不需要准备不同规格的制动器，可降低试验台架成本；

4)由前述优点可知，试验台架无需频繁更换制动器，因此规划台架的空间布置时，不需要为更换制动器而预留空间，有利于优化试验台架布置；

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进行详细的描述：

图1是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置结构组成示意图；

图2是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置结构组成俯视图；

图3是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置单作用液压缸示意图；

图4是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置驱动电机、斜齿齿轮减速器和联轴器安装示意图；

图5是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置传动机构示意图；

图6是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置固定支座固定方式示意图；

图7是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置前端轴承端盖固定方式示意图；

图8是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置滑套安装固定方式示意图；

图9是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置拉线式位移传感器固定方式示意图；

图10是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置拉线式位移传感器测量端固定方式示意图；

图11是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置联轴器示意图；

图12是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置联轴器弹性元件示意图；

图13是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置联轴器凸爪；

图14是本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置驱动电机的控制原理图。

图中：1.单作用液压缸，2.液压缸固定杆，3.液压缸活塞杆，4.滑套，5.固定支座，6.滑块安装平台，7.位移传感器测量端固定角铁，8.丝杠，9.拉线式位移传感器，10.后端轴承座端盖，11.联轴器，12.斜齿齿轮减速器，13.驱动电机，14.底部支架，15.前端轴承支座，16.滑轨安装铝型材，17.滑块，18.线性滑轨，19.拉线式位移传感器固定角铁，20.后端轴承支座，21.减速器安装板，22.前端轴承支座端盖，23.放气螺钉，24.固定螺钉，25.固定螺丝， 26.紧固螺母，27.传感器拉线，28.滑套安装板，29.深沟球轴承。30紧固螺栓，31铸直角座，32.滑块螺母，33.连接护罩。

具体实施方式:

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1与图2，本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置包括单作用液压缸1、液压缸固定杆2、液压缸活塞杆3、滑套4、固定支座5、滑块安装平台6、丝杠8、拉线式位移传感器9、联轴器11、斜齿齿轮减速器12、驱动电机13、底部支架14、前端轴承支座15、滑轨安装铝型材16、滑块17、线性滑轨18、后端轴承支座20、减速器安装板21、前端轴承支座端盖22、滑套安装板28、深沟球轴承29、连接护罩33组成。

一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置，包括一个底部支架14，底部支架前端通过立式支架固定安装一个单作用液压缸1，底部支架14中部通过滑轨安装铝型材16固定有两条线性滑轨18，两条线性滑轨18之间有一个丝杠8，丝杠8通过前端轴承支座15、后端轴承支座20和对应支座内部的深沟球轴承29安装在两条线性滑轨18之间，丝杠8和深沟球轴承29之间采用过盈配合，两条线性滑轨18上安装有一个可沿线性滑轨18滑动的滑块17，两侧滑块17均与滑块安装平台6固定连接，滑块安装平台6上表面固定有一个固定支座5，液压缸活塞杆3的前端与固定支座5顶端采用紧固螺母26连接，滑套4和滑套安装板28位于滑块17前端，滑套4依靠内螺纹向丝杠8旋入安装，使滑套4能在丝杠8的转动下移动，同时带动滑套安装板28和滑轨安装平台6，滑轨安装平台6带动滑块4沿线性滑轨18滑动，丝杠8凸出后端轴承支座20的一端通过联轴器11与固定在底部支架14后端的一个斜齿齿轮减速器12的输出轴连接，斜齿齿轮减速器12外部通过连接护罩33与驱动电机连接，斜齿齿轮减速器12内部的输入轴即为驱动电机13输出轴，滑块安装平台6后端固定安装有一个位移传感器测量端固定角铁7，后端轴承座端盖10顶部固定安装有一个拉线式位移传感器27，拉线式位移传感器27与位移传感器测量端固定角铁7之间是拉线式位移传感器27的拉线。

所述的装置底部支架14是一个矩形平面的框架式结构件，由2根纵梁、6根横梁和4根竖梁组成。两根纵梁间均匀排布四根横梁，通过铸直角座31和紧固螺钉24和滑块螺母连接固定。纵梁均由型号为4040型材制成，这是一种截面是边长40mm的正方形，每个侧面有一个T型凹槽的型材，实施例中纵梁长度为1000mm。所述的装置底部支架中固定安装使用到的紧固螺栓30是型号为HOU6x12-6的专用半圆头螺栓，铸直角座31是型号为HOU3030的欧标连接件，滑块螺母32是型号为HOU5-8-30的欧标连接件。底部支座前端是由四根竖梁和两根横梁组成，所所有的梁均由型号为3030的型材制成。所述铸直角座31是型号为HOU3030的欧标连接件，滑块螺母32是型号为HOU5-8-30的欧标连接件。

参阅图3，模拟汽车制动轮缸负载装置采用的是单作用液压缸1，通过改变液压缸1的容 积来模拟制动轮缸的大小，使制动负载的响应特性发生变化，以满足模拟不同车型制动负载的要求，同时活塞杆的移动导致拉线式位移传感器9的位置变化，拉线式位移传感器9位移示数会显示在传感器液晶屏上，通过计算转化成为轮缸容积信息。

所述的单作用液压缸1选取的是型号为MOB-FA30*80的单作用液压缸1，液压缸固定杆2具有螺纹一端穿过两侧的固定角铁固定孔和缸体支座纵向固定孔，内六角圆柱螺母旋入液压缸固定杆2螺纹将油缸和固定角铁固定。缸体上端紧邻进油口一侧设置有直径为6mm的螺纹孔，放气螺钉23通过螺纹孔安装在缸体上端。液压缸活塞杆3尾端具有螺纹，可通过紧固螺母26与固定支座5固定连接。

参阅图4，图中分别是驱动电机13、连接护罩33、斜齿齿轮减速器12、减速器安装板21。减速器安装板21是一块长190mm，宽为150mm，厚为5mm的钢板，四角处设置有直径为6mm的螺纹孔，减速器安装板21中间设置有四个直径为5mm的通孔，与减速器基座底端安装孔相对应。减速器安装板21平行于装置底部支架14，减速器安装板21通过紧固螺栓30穿过四个角处的螺纹孔与滑块螺母32和底部支架14固定连接。

参阅图5、图6、图7、图8，图中机构由滑轨安装铝型材16、线性滑轨18、前端轴承支座端盖22、后端轴承支座端盖10、丝杠8、滑套安装板28、滑块安装平台6、线性滑轨18、深沟球轴承29、前端轴承支座15、后端轴承座20、紧固螺栓30若干组成。

所述的滑轨安装铝型材16采用的是型号为HK120的型材，材料型号为6023T5。紧固螺栓30插入铸直角座31底部的通孔与安装在装置底部支架14内部的滑块螺母32固定连接，铸直角座31抵靠在滑轨安装铝型材16两端，将滑轨安装铝型材16固定在底部支架14的固定位置。

所述的线性滑轨18选用的是型号为HGW4CC的线性滑轨，线性滑轨18经特殊的束制结构设计，可同时承受上下左右的载荷。两套导轨分别安装在滑轨安装铝型材16两侧上表面的轨道平面，线性滑轨18一端抵靠在前端的前端轴承支座15的后表面上，线性滑轨18另一端固定的方法是：紧固螺栓30插入铸直角座31底部的通孔与安装在轨道平面内部的滑块螺母32固定连接，铸直角座30前端表面抵靠在线性滑轨18的一端，与前端轴承支座15一同将线性滑轨18固定。线性滑轨18上的滑块17具有自锁螺母，当调节至目标位置时，可以拧紧自锁螺母，使滑块17固定在指定位置，防止滑块17松动。

所述的前端轴承支座15选用的型号为WBK17DF-WBK40DFF的轴承支座，固定螺钉24穿过轴承支座两端共四个螺纹孔与滑轨安装铝型材16上的螺纹孔固定连接，前端轴承支座15内部安装的深沟球轴承29，所述的深沟球轴承29选取的是型号为RQZC30200的高碳铬轴承钢轴承，紧固螺栓30经过前端轴承支座端盖22的螺纹孔与前端轴承支座15的螺纹孔固定连接。后端轴承支座20选用型号、安装方式与前端轴承支座15一致，区别是后端轴承支座端盖10 中间设置有直径为20mm的通孔，为丝杆8提供空间。

所述的丝杠8选取的是型号为XSVR01520的高速静音丝杠，丝杠8前端与深沟球轴承29采用过盈配合，丝杠8后端与后端深沟球轴承29内圈采用过盈配合。固定螺钉24通过滑套4前端表面和滑套安装板28的螺纹孔，将滑套4与的滑套安装板28紧固连接。固定螺钉24通过滑套安装板28前端表面和滑块安装平台6前端的螺纹孔，将滑套安装板28与滑块滑块安装平台6紧固连接。固定螺钉24穿过滑块安装平台6上表面的沉孔，旋入滑块17上相对应直径为2mm的螺纹孔，将滑块安装平台6与两侧滑块17固定连接。紧固螺栓30穿过固定支座5的安装孔并且旋入滑块安装平台6上表面直径为2mm的螺纹孔，将固定支座5与滑块安装平台6固定连接。将固定支座5与液压缸活塞杆3固定连接，具体方法是:紧固螺母26旋入液压缸活塞杆3上的螺纹，此时将液压缸活塞杆3一端穿过固定支座5上端的安装孔，将紧固螺母26的一侧紧贴固定支座5前端表面，此时将另一枚紧固螺母26旋入液压缸活塞杆3的螺纹，使紧固螺母26紧贴固定支座5后端表面。

丝杠8输入轴与斜齿齿轮减速器12输出轴连接采用联轴器11，所述的联轴器11采用的是型号为KH8-20的高强度梅花型联轴器，固定方式为键槽型固定。将丝杠8输入轴与斜齿齿轮减速器12输出轴分别插入联轴器11的两端，使斜齿齿轮减速器12输出轴与丝杠8输入轴固定连接。

所述的驱动电机13选用的是型号为YVP250M-2三相变频调速驱动电机。所述的齿轮减速器12选用的是型号为R47-Y11.5KW-4P-12.54斜齿齿轮减速器12，安装方式为卧式安装。

所述的驱动电机13在动力输出端壳体上圆周阵列布置4个直径为6mm的螺纹孔，所述的连接护罩33朝向电机一端同样圆周整列布置4个直径为6mm的螺纹孔，固定螺钉24通过驱动电机13与连接护罩33的螺纹孔将两部分固定连接。连接护罩33在斜齿齿轮减速器12一端圆周整理布置4个直径为6mm的螺纹孔，在斜齿齿轮减速器12的输入轴周围同样圆周阵列布置4个直径为6mm的螺纹孔，固定螺钉24通过斜齿齿轮减速器12与连接护罩33的螺纹孔将两部分固定连接。固定螺钉24选取的是型号为HOU-6x12-6的专用半圆头螺钉。斜齿齿轮减速器12底座每个角落都设置有直径为6mm的通孔，通孔的布置位置与加速器安装板21的通孔布置一致，紧固螺栓30穿过底座和减速器安装板21的通孔与紧贴减速器安装板21下表面的紧固螺母26固定连接。

所述的三相变频调速驱动电机的正反转控制电路，线路图如图13所示，SB1为正转启动按钮，SB2为反转启动按钮，另有停止按钮SB3，Q1和Q2为继电器，M为三相交流电动机。其工作原理是：正转时，按下按钮SB1，继电器Q1得吸电并自锁，其常开触点闭合，电动机正常运行；停止时，按下按钮SB3，K1失电释放，电动机停止。反转时，按下按钮SB2，继电器K2得电吸和并自锁，，其常开触点闭合，电机反转运行；停止时，按下按钮SB3，K2失 电释放，电动机停止。控制线路串联于变频器内部热继电器常闭辅助触点，提高电路保护性能。

参阅图9、图10，所述的拉线式位移传感器9选用的型号为MPS-XS-4-20mA的小量程拉线式位移传感器，拉线式位移传感器9的两侧分别设置有直径为4mm的安装螺纹孔，同时在后端轴承支座20上端设置有2个直径为4mm的安装螺纹孔，将拉线式位移传感器9安装在后端轴承支座20的方法是：每侧通过拉线式位移传感器固定角铁19和2个固定螺钉24将拉线式位移传感器9紧固连接在后端轴承支座20上，拉线式位移传感器9的测量端由位移传感器测量端固定角铁7和紧固螺母26固定在滑块安装平台6，测量端与拉线式位移传感器9将依靠丝线连接，滑块安装平台6中轴位置安装有拉线式位移传感器12位移位移传感器测量端固定角铁7，拉测量端固定垫片紧贴位移位移传感器测量端固定角铁7前端表面，紧固螺母26在固定角铁7的另一侧与螺纹接头旋紧，将位移传感器测量端固定在滑块安装平台6处，当滑块安装平台6移动时，滑块安装平台6移动带动传感器测量端移动，此时拉线式位移传感器9在其显示屏输出位移信息，通过计算转化成模拟轮缸的容积信息。

一种容腔连续可调的模拟汽车轮缸制动负载装置工作原理如下：

参阅图1和图2，图中给出的容腔可调的模拟汽车制动轮缸负载装置。

可变容积式模拟制动轮缸负载装置是利用可变容积液压缸代替原有的实车制动轮缸，通过控制轮缸容积大小来增减制回路中轮缸制动液容积的增减，从而控制制动压力的变化。这种调节的方式叫作可变容积式压力调节。其原理根据的可参考文献：汽车ABS制动压力变化速率模型试验(公开于2007年9月第38卷第9期的《农业机械学报》，作者：李志远，刘昭度，崔海峰，王仁广)：

文中对汽车制动时增压和保压阶段时的动态方程分别是：

汽车制动时增压阶段的动态方程：

汽车制动时保压阶段的冬天方程：

其中V₀为轮缸的容积，p_c为轮缸压力，K_c为轮缸等效体积弹性模量，R_e为增压过程等效液阻，R_e'为减压过程中等效液阻，p_v为轮缸入口压力，h₁和h₂为节流阀指数。从中可以看出，轮缸容积会影响汽车制动系统的增压减压过程性能，因此通过改变的制动轮缸容积模拟各车型制动轮缸负载。

具体使用过程如下：

本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置在台架试验前，需要将单作用液压缸1的输入口通过制动管路接入台架的制动主缸输出口，确保输出管路的密封，保证输出管路的制动液压油可以无损耗的输入到模拟制动轮缸负载装置的单作用液压缸1， 驱动电机部分需要接入供电电路保证驱动电机13的正常工作，拉线式位移传感器9同样也需要通电，并且保证单作用活塞缸1的液压缸活塞杆2在零工作容积位置的同时，确定将初始位置的拉线式位移传感器的示数调零，通过获取模拟目标制动轮缸的容积信息，计算为获得目标模拟容积时的活塞杆移动位移，将计算得出的位移作为目标位移，控制驱动电机13的正反转使单作用液压缸容积的以达到模拟制动轮缸容积的目的。

本实用新型所述的一种容腔连续可调的模拟汽车制动轮缸负载装置工作初始时，单作用液压缸活塞杆3位于初始位置，即单作用液压缸1的工作空间为零，记录此时的拉线式位移传感器9的示数W₁，将单作用液压缸1的进油口端接入从制动主缸分出的制动管路，同时装置驱动电机13通电，按下开关电机正转，驱动电机13工作带动斜齿齿轮减速器12转动，斜齿齿轮减速器12输出轴通过联轴器11带动丝杠8转动，丝杠8转动带动滑套4、滑套安装板28、滑块安装平台6、滑块17和固定支座5同时向装置后端移动，固定支座5的移动带动液压缸活塞杆3的移动，此时单作用液压缸1的工作容积会变大。按下驱动电机13的反转开关，丝杠8反向转动，滑套4带动滑套安装板28、滑块安装平台6、固定支座5向前端移动，单作用液压缸活塞杆3在固定支座5的带动下反向移动，单作用液压缸1工作容积也随之变小。按下驱动电机13的停止工作按键，液压缸活塞杆3会因为丝杆8的自锁固定在当前位置，拉线式位移传感器9测量端随滑块安装平台6的移动位置发生变化，记录此时的拉线式位移传感器9示数W₂，根据前后位移传感器的示数变化可计算出模拟制动轮缸的容积信息，具体计算公式如下：

V＝(W₁-W₂)×S

V为轮缸容积，W₁是拉线式位移传感器的电机工作前的位移示数，W₂是拉线式位移传感器的电机工作后的位移示数，S是单作用液压缸的容腔截面面积。