汽车刹车效能检测系统的设计.doc

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1、XXXXX大学毕业设计（论文）题目：汽车刹车效能检测系统的设计学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据

2、进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 设计(论文)题目: 汽车刹车效能检测系统的设计 设计（论文）主要内容：1、研究汽车制动性能及相关检测方法与技术；2、了解汽车制动系结构，基于单片机设计一套基于制动力、制动距离分析的刹车效能测量系统。要求完成的主要任务：1、完成一篇与本课题或测控专业内容相关的英文资料翻译任务，中文字数要求5000以上。2、设计硬件电路,

3、 用Protel绘制完整电路图。3、完成相关的软件设计并调试通过。4、按武汉理工大学有关毕业设计要求完成毕业论文，字数1万以上，参考文献15篇。必读参考资料及主要参考文献1关文达.汽车构造M.北京:清华大学出版社,2009.2 李光辉，荣董安.汽车机械应用技术M.北京：国防工业出版社,2003.3 麦兆辉. 现代汽车电子控制系统M.北京：人民交通出版社，1998.4 王维，刘建农，何理光.汽车制动性能检测M.北京：人民交通出版社，20055 方泳龙. 汽车制动理论与设计M.北京：国防工业出版社，2005指导教师签名： 系主任签名： 院长签名（章）XXXXXX大学本科生毕业设计（论文）开题报告1

4、、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 当今社会，汽车已成为现代人们生活不可或缺的工具。随着汽车使用率越来越高，人们开始关注汽车的各种性能，其中制动性能就是一项重要指标。制动性能是汽车在行驶中能人为地强制降低行驶速度并根据需要停车的能力，是汽车的重要性能之一，制动性能的优良与否直接关系的汽车的性能和安全性。汽车检测技术始于20世纪50年代的发达国家，当时的检测还主要靠眼看、手摸等经验对汽车性能做出判断。进入20世纪60年代后，检测设备应用技术获得了较大的发展，设备使用率大大增加，逐渐将单项检测诊断技术联线建站，成为既能进行维持诊断，又能进行安全环保检测的综合检测技术。随着微机的发展，不仅单个检

5、测设备实现了微机控制，而且于20世纪70年代初出现了检测控制自动化、数据处理自动化、检测结果自动存储并打印的现代综合检测技术，其检测效率极高。随着电子技术与机械制造业的发展，传统检测方法逐渐演变为现代汽车诊断与检测技术。在此期间，各国相继开始研制和生产先进的检测设备，希望用更科学的手段快速准确地判断汽车技术状况是否处于规定水平。新的检测设备和检测方法的出现，不仅提高了检测的精度和工作效率，同时也促进了汽车工业的技术进步。我国的现代仪器设备诊断起步较晚。在20世纪六七十年代，国家有关部门虽然也从国外引进过少量检测设备，国内不少科研单位和企业对检测设备也组织过研制，但由于种种原因，该项目技术一直发

6、展缓慢。进入20世纪80年代以后，随着国民经济的发展，特别是随着汽车制造业、公路交通运输业的发展，和进口车辆的增多，我国的机动车保有量迅速增加。汽车增加必然带来一系列社会问题，如何保证这些车辆安全运行和降低社会公害，逐渐提到政府有关部门的议事日程上来，因而促进了汽车诊断与技术的发展，使之成为国家“六五”期间重点推广的项目，并视为推进汽车维修现代化管理的一项重要技术措施。据公安部门统计，汽车方面的交通事故，有13以上是由汽车制动方面的原因造成的。2003年，全国公安交通管理部门共受理道路交通事故667万起，造成104万人死亡、494万人受伤，直接经济损失337亿元，分别比2002年下降137、4

7、6、121和上升1.40%。这是十年来首次下降。但因机械故障导致的交通事故死亡人数略有上升，比2002年上升了9.1。机械故障类型主要是制动失效和制动不良，增长幅度分别为110和73。今年是我国实施缺陷汽车产品召回管理规定以来的第10个年头。国家质检总局缺陷产品管理中心最新统计，从2004年6月18日至2009年12月28日，我国境内共发生汽车召回事件214起。在这些召回事件中，大约30%与汽车零部件缺陷有关，其中汽车制动等关键件问题高居榜首。汽车制动性能还直接影响汽车燃料经济性和运输生产效率，因此在实际检测的基础上对在用车辆的制动性能进行分析和研究，找出其存在的问题并提出解决的方法，对确保道

8、路交通安全无疑具有非常重要的意义。对此各国对轿车行车制动系统的要求（制动性还包括驻车制动器性能），制动系统的评价指标如下:1、 制动效能，即制动距离与制动减速度；2、 制动方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力；3、 制动效能的恒定性，即抗热衰退性与抗水衰退性。随着我国加入WTO，汽车的一些标准与法规逐渐与国际接轨，我国的制动法规GB126761999（汽车制动系统结构、性能和试验方法）也基本引用ECER13（欧洲经济委员会汽车制动法规）的有关条款，因此，在汽车制动检测中，按照ECER13的标准进行检测，对提高汽车制动系统的安全性具有十分重要的意义。我国交通部29号令汽车运输

9、业车辆综合性能检测站管理办法、号令道路运输行政处罚办法规定发布以后，各地相继建立了汽车安全及综合性能检测站。据市场预测，随着我国机动车保有量的高速增长，汽车维修企业今后每年将会以10-15的速度发展，各种类型的汽车安全检测站将在各地陆续建立。因此，中国汽车检测行业的发展潜力是巨大的，开发汽车制动性测控系统会得到巨大的经济效益。2、基本内容和技术方案本课题是设计一种基于单片机设计一套基于制动力、制动距离分析的刹车效能测量系统。研究并解决了该检测系统的关键技术。所做的主要研究工作包括以下内容：1）速度传感器与加速传感器的选取。2）数学模型的设计。3）信号的采集与信号处理电路的设计。4）系统软件设计

10、。5）labview仿真。6）误差分析与补偿。3、进度安排第13周：明确任务要求，查阅相关资料，撰写开题报告 第4周：翻译相关外文资料。第58周：设计硬件电路，并制作相关器件。第912周：进行软件设计及调试。第1314周：撰写毕业设计说明书。 第15周：准备答辩。 4、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 目 录1 绪论11.1 汽车制动性能检测的目的和意义11.2 汽车制动性能检测方法的国内外发展现状121.3 本文主要研究内容22 汽车制动系统结构及工作原理32.1 汽车制动系统的基本组成及工作原理32.2 汽车制动系统的结构及分类32.3 制动防抱死（ABS）和防滑转（ASR）控制系

11、统42.3.1 汽车ABS的结构及工作原理42.3.2 汽车ASR的结构及工作原理53 汽车制动性能的评价参数73.1 制动距离73.2制动减速度73.3制动力83.4 制动时间84 测试系统的设计94.1 测试系统的组成94.2测试系统的工作原理104.2.1测试原理104.2.2 车速的测量114.2.3 制动距离的测量124.2.4制动时间的测试134.2.5制动平均速度的测量134.3测试系统硬件部分134.3.1工控机的选用134.3.2 数据采集卡的选用144.3.3 传感器的选用144.3.4制动踏板开关选用174.3.5 测试信号调理电路的设计174.4LabVIEW部分设计2

12、04.4.1用户界面设计204.4.2测试软件流程204.4.3测试系统各模块225 测试结果245.1仿真示意图245.2仿真结果256 总结26参考文献27致 谢28摘 要近年来，科学技术的进步和人们生活水平的提高，汽车越来越多的融入到人们的日常生活中，给人们的工作、出行等带来的极大地便利。然而随着汽车行驶速度的提高，道路行车密度的增大，对于汽车行驶安全性能的要求也越来越高，汽车制动性能好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。 汽车制动性能检测系统的研究是一门综合性应用科学，涉及诸多学科和领域。本论文的主要目标是设计一套汽车制动性能测试系统，着重于计算机控制技术的应用

13、，使之具备功能齐全、性能良好、使用方便、高精度、高可靠性，以及“智能化”和“自动化”的特点。本论文首先阐述了汽车制动性能检测系统研究的意义、发展和现状。接着结合车辆制动性能特点和评价参数，进行测试系统的设计，包括测试系统的组成、原理、硬件配置、电路设计、测试软件开发。本设计以LabVIEW为软件开发平台，将虚拟仪器技术与检测技术相结合，构建了功能强大、性能可靠、操作便捷的车辆制动性能检测系统。关键词：汽车，LabVIEW，制动性能，检测系统AbstractWith the progress of science and technology and the improvement of peo

14、ples living standard, automobiles have increasingly penetrated into peoples daily life, bringing great convenience to their daily activities. With the improvement of vehicle driving speed, road traffic density increases, for automobile driving safety performance requirements are increasingly high, a

15、utomobile braking performance is safe driving, is one of the most important factors and therefore are automobile detection and diagnosis of focus.The research of the automotive braking performance measurement and control system is an all-around using science including many subjects and fields. The m

16、ain objective of this paper is to design a set of vehicle braking performance test system and lay stress on the application of the computer controlling technology to improve the intelligence and automation speciality of the system which make it more multifunctional, good-performance, easy-used and w

17、ith high precision and reliability. The contents about the significance, development and situation of the research of the automotive braking performance measurement and control system.Then combine with the braking performance characteristics of vehicle and evaluation parameters, for test system desi

18、gn, including the composition of test system, the principle, hardware configuration, the circuit design, test software development. This design is based on the LabVIEW platform, combining the virtual instrument technology with the technology of testing, constructing a braking performance testing sys

19、tem which is powerful, with reliable performance and with convenient operation.Key word: Car，LabVIEW，The braking performance，Testing system1 绪论1.1 汽车制动性能检测的目的和意义当今社会，汽车已成为现代人们生活不可或缺的工具。随着汽车使用率越来越高，人们开始关注汽车的各种性能，其中制动性能就是一项重要指标。制动性能是汽车在行驶中能人为地强制降低行驶速度并根据需要停车的能力，是汽车的重要性能之一，制动性能的优良与否直接关系的汽车的性能和安全性。据公安部门

20、统计，汽车方面的交通事故，有13以上是由汽车制动方面的原因造成的。2003年，全国公安交通管理部门共受理道路交通事故667万起，造成104万人死亡、494万人受伤，直接经济损失337亿元，分别比2002年下降137、46、121和上升1.40%。这是十年来首次下降。但因机械故障导致的交通事故死亡人数略有上升，比2002年上升了9.1。机械故障类型主要是制动失效和制动不良，增长幅度分别为110和73。今年是我国实施缺陷汽车产品召回管理规定以来的第10个年头。国家质检总局缺陷产品管理中心最新统计，从2004年6月18日至2009年12月28日，我国境内共发生汽车召回事件214起。在这些召回事件中，

21、大约30%与汽车零部件缺陷有关，其中汽车制动等关键件问题高居榜首。汽车制动性能还直接影响汽车燃料经济性和运输生产效率，因此在实际检测的基础上对在用车辆的制动性能进行分析和研究，找出其存在的问题并提出解决的方法，对确保道路交通安全无疑具有非常重要的意义。对此各国对轿车行车制动系统的要求（制动性还包括驻车制动器性能），制动系统的评价指标如下:4、 制动效能，即制动距离与制动减速度；5、 制动方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力；6、 制动效能的恒定性，即抗热衰退性与抗水衰退性。随着我国加入WTO，汽车的一些标准与法规逐渐与国际接轨，我国的制动法规GB126761999（汽车制动

22、系统结构、性能和试验方法）也基本引用ECER13（欧洲经济委员会汽车制动法规）的有关条款，因此，在汽车制动检测中，按照ECER13的标准进行检测，对提高汽车制动系统的安全性具有十分重要的意义。我国交通部29号令汽车运输业车辆综合性能检测站管理办法、号令道路运输行政处罚办法规定发布以后，各地相继建立了汽车安全及综合性能检测站。据市场预测，随着我国机动车保有量的高速增长，汽车维修企业今后每年将会以10-15的速度发展，各种类型的汽车安全检测站将在各地陆续建立。因此，中国汽车检测行业的发展潜力是巨大的，开发汽车制动性测控系统会得到巨大的经济效益。1.2 汽车制动性能检测方法的国内外发展现状1汽车检测

23、技术始于20世纪50年代的发达国家，当时的检测还主要靠眼看、手摸等经验对汽车性能做出判断。进入20世纪60年代后，检测设备应用技术获得了较大的发展，设备使用率大大增加，逐渐将单项检测诊断技术联线建站，成为既能进行维持诊断，又能进行安全环保检测的综合检测技术。随着微机的发展，不仅单个检测设备实现了微机控制，而且于20世纪70年代初出现了检测控制自动化、数据处理自动化、检测结果自动存储并打印的现代综合检测技术，其检测效率极高。随着电子技术与机械制造业的发展，传统检测方法逐渐演变为现代汽车诊断与检测技术。在此期间，各国相继开始研制和生产先进的检测设备，希望用更科学的手段快速准确地判断汽车技术状况是否

24、处于规定水平。新的检测设备和检测方法的出现，不仅提高了检测的精度和工作效率，同时也促进了汽车工业的技术进步。我国的现代仪器设备诊断起步较晚。在20世纪六七十年代，国家有关部门虽然也从国外引进过少量检测设备，国内不少科研单位和企业对检测设备也组织过研制，但由于种种原因，该项目技术一直发展缓慢。进入20世纪80年代以后，随着国民经济的发展，特别是随着汽车制造业、公路交通运输业的发展，和进口车辆的增多，我国的机动车保有量迅速增加。汽车增加必然带来一系列社会问题，如何保证这些车辆安全运行和降低社会公害，逐渐提到政府有关部门的议事日程上来，因而促进了汽车诊断与技术的发展，使之成为国家“六五”期间重点推广

25、的项目，并视为推进汽车维修现代化管理的一项重要技术措施。1.3 本文主要研究内容本文介绍了汽车制动性能检测方法的目的和意义以及现在国内外的发展状况，设计一种基于单片机设计一套基于制动力、制动距离分析的刹车效能测量系统。研究并解决了该检测系统的关键技术。2 汽车制动系统结构及工作原理2.1 汽车制动系统的基本组成及工作原理汽车的制动系统具有以下四个基本组成部分：(1) 供能装置：供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体可作为制动能源。(2) 控制装置：产生制动动作和控制制动效果的部件。(3) 传动装置：将制动能量传输到制动器的各个部件。(4)

26、 制动器：产生阻碍车辆运动或运动趋势的力(制动力)的部件。制动器也包括辅助制动系统中的缓速装置。较为完善的制动系统还应具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。汽车制动系统的工作原理制动系统的一般工作原理是，利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。1)制动系不工作时蹄鼓间有间隙，车轮和制动鼓可自由旋转2)制动时要汽车减速，脚踏下制动器踏板通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦

27、力矩，从而产生制动力3）解除制动当放开制动踏板时回位弹簧即将制动蹄拉回原位，制动力消失。2.2 汽车制动系统的结构及分类动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成：(1) 制动操纵机构产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器的各个部件。 (2) 制动器产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件。汽车上常用的制动器都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩，称为摩擦制动器。它有鼓式制动器和盘式制动器两种结构型式。汽车制动系统的分类：(1) 按制动系统的作用制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降 低速度甚至停车

28、的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实 现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上 述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。(2)按制动操纵能源制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制 动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动

29、系统 称为伺服制动系统或助力制动系统。(3)按制动能量的传输方式制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。汽车制动力与制动性能汽车的制动就是刹车，制动力就是可达到的最大滚动摩擦力，因为由滚动变滑动时摩擦力会突降，也就是最大滚动摩擦力比滑动摩擦力大，这就是为什么汽车有防抱死系统。判断制动性能是否好用，我们有一个最基本的性能指标制动力的大小，也就是说各个车轮的制动力是不是能够达到它的规定标准值。第二，制动系统四个轮子的制动力是不是均匀地同时分别都是加在四个车轮上的，也就是说制动的时效性。第三，制动存不存在制动系统的拖滞现象。比如有一个车轮无

30、论是不是排除制动踏板，制动力始终在车轮上，车轮会产生持续的制动力，造成热量急剧增加，最后造成车轮制动失效。2.3 制动防抱死（ABS）和防滑转（ASR）控制系统2.3.1 汽车ABS的结构及工作原理通常，ABS是在普通制动系统的基础上加装车轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置及制动控制电路等组成的。制动过程中，ABS电控单元（ECU）不断地从传感器获取车轮速度信号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置不参与工作，制动主缸和各制动轮缸相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即ABS制动过程中的增压状态。如果电控单元判断出某个车轮（假设为左前轮）即

31、将抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力不再增大，此即ABS制动过程中的保压状态2。若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器的通道，使左前制动轮缸中的油压降低，此即ABS制动过程中的减压状态。ABS液压控制总成是在普通制动系统的液压装置基础上经设计后加装ABS制动压力调节器而形成的。普通制动系统的液压装置一般包括制动助力器、双腔式制动主缸、储液室、制动轮缸和双液压管路等。除了普通制动系统的液压部件外，ABS制动压力调节器通常由 电动泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀和一些控

32、制开关等组成。实质上，ABS系统就是通过电磁控制阀体上的控制阀控制分泵上的油压迅速变大或变小，从而实 现了防抱死制动功能。（1）电动泵电动泵是一个高压泵，它可在短时间内将制动液加压（在储能器中）到1518MPa，并给整个液压系统提供高压制动液体。电动泵能在汽车起动一分钟内完成上述工作。电动泵的工作独立于ABS电脑，如果电脑出现故障或接线有问题，电动泵仍能正常工作。 （2）储能器储能器的结构形式多种多样。用得较多的为活塞-弹簧式储能器，该储能器位于电磁阀与回油泵之间，由轮缸来的液压油进入储能器，进而压缩弹簧使储能器液压腔容积变大，以暂时储存制动液。（3）电磁控制阀电磁控制阀是液压调节器的重要部件

33、，由它完成对ABS的控制。ABS系统中都有一个或两个电磁阀体，其中有若干对电磁控制阀，分别控制前、后轮的制动。常用的电磁阀有三位三通阀和二位二通阀等多种形式。（4）压力控制、压力警告和液位指示开关压力控制开关（PCS）独立于ABS电脑而工作，监视着储能器下腔的压力。压力报警开关（PWS）和液位指示开关（FLI）的功能是，当压力下降到一定值 （14MPa以下）时或制动液面下降到一定程度时，点亮制动系统故障指示灯和ABS故障指示灯，同时让ABS电脑停止防抱死制动工作。2.3.2 汽车ASR的结构及工作原理ASR是驱动防滑系统的简称，其作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称

34、路面或转弯时驱动轮空转，并将滑移率控制在10% 20%范围内。由于ASR多是通过调节驱动轮的驱动力实现控制的，因而又叫驱动力控制系统，简称TCS，在日本等地还称之为TRC或TRAC。ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，因而常将两者组合在一起使用，构成具有制动防抱死和驱动轮防滑转控制(ABS/ASR)系统。该系统主要由轮速传感器、ABS/ASR ECU、ABS执行器、ASR执行器、副节气门控制步进电机和主、副节气门位置传感器等组成。在汽车起步、加速及运行过程中，ECU根据轮速传感器输入的信号，判定驱动轮的滑移率超过门限值时，就进入防滑转过程：首先ECU通过副节气门步进电机使副节气门开度减

35、小，以减少进气量，使发动机输出转矩减小3。 ECU判定需要对驱动轮进行制动介入时，会将信号传送到ASR执行器，独立地对驱动轮进行控制，以防止驱动轮滑转，并使驱动轮的滑移率保持在规定范围内。3 汽车制动性能的评价参数3.1 制动距离制动距离是指机动车在规定的初速度下急踩制动踏板时，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机动车驶过的距离13。制动距离是一种动态检测参数，检测只能在室外进行，一般需要有专用的试验场地。设t1为制动系统响应时间、t2为制动力增长时间、v为制动初速、a为制动减速度、制动器起作用阶段车辆行驶距离S1、持续制动阶段汽车驶过的距离为S2。则汽车在制动两阶段内驶过

36、距离的和便是制动距离S，即4 （3-1）由式3-1可见，决定汽车制动距离的主要因素是:制动系作用时间、制动器的最大制动力以及制动初速，其中制动初速和制动位移是平方的关系，其对制动距离的影响尤为显著。制动距离的长短直观地体现了汽车制动效能的高低，是表征汽车制动性最基本的参数，系统运用五轮仪和光电速度传感器进行制动距离检测。3.2制动减速度制动减速度的大小是汽车降低行驶速度能力强弱的量化体现，也是表征汽车制动效能的重要特征参数，在其他条件一定时制动减速度的大小是制动系外表显示，在很大程度上反映了制动系的总体状况5。测试系统运用加速度传感器检测汽车制动减速度，并在测试软件中开发减速度示波器动态显示其

37、变化趋势。汽车制动过程中，制动减速度是变量，因此只有其均值才能准确的反映汽车的制动性，所以，通常都是用平均制动减速度表征汽车的制动性。虽然计算减速度值的上下限取值区间均在持续制动阶段的范围内，但同一制动过程计算所得的平均减速度值也将伴随取值区间而异。为此，联合国欧洲经济委员会(ECE)第十三号法规对计算平均减速度的取值区间作了规定，并将计算得到的平均减速度冠名“充分发出的平均减速度( Mean Full Developed Deceleration, MFDD)即1314 （m/s2） (3-2)上式中 0.8的汽车制动车速，m/s 0.1的汽车制动车速，m/s 汽车制动车速从到的行驶距离，m

38、 车制动车速从到的行驶距离，m3.3制动力制动力是制动过程的基本输出参数，通常所说的制动力都是指路面制动力，它是制动器的摩擦力矩(即制动力矩)在具体道路条件的体现，其主要取决于两个摩擦副的摩擦力:制动器内制动摩擦片与制动鼓(盘)间的摩擦力和轮胎与地面间的摩擦力5。汽车的制动器制动力的大、小完全取决于制动系的状况，制动系结构参数的变量最终都体现为制动器制动力的变化，所以制动器制动力是最重要的表征制动系技术状况的参数6。制动力利用制动试验台进行检测，道路试验中制动减速度、制动距离和时间能够对车辆制动过程的状况进行完整的描述，另外制动力和制动减速度之间存在一定的线性函数关系，考虑到方便系统维护、软件

39、开发简单化以及节省投入成本，没有在测试系统中开发制动力测试、分析模块。3.4 制动时间制动时间是指制动过程所经历的时间，是表征制动过程的重要参数，为便于分析制动过程的各个阶段，常将制动时间按制动阶段分成制动响应(滞后)时间、制动力增长时间、持续制动时间和制动放松时间4。驾驶员响应时间完全取决于驾驶员的素质，在车辆状况、车辆运行条件完全一致的条件下，驾驶员响应时间的长、短因人而异，与车辆技术状况无关，故而至今对驾驶员制动响应时间尚无法检测4。由于制动器各铰链和轴承之间存在间隙，制动蹄片与制动鼓(盘)间存在间隙，以及要克服蹄片复位弹簧的拉力，要消除制动踏板的自由行程等原因，制动踏板力出现一段时间后

40、才出现制动减速度，制动力不随踏板力同步出现的时间差称为制动系响应时间7。另外，制动力由零增大到最大值也需要一定的时间。持续制动时间是指制动过程中制动力(或制动减速度)基本保持稳定值的时域。其他条件一定时，持续时间的长、短，首先取决于稳定的制动力值的高、低;当制动力值相同时，持续制动时间的长、短就取决于制动初速，制动初速越高，持续制动时间就越长6。制动放松时间是指从驾驶员放松制动踏板时刻起至制动力消失所经过的时间4。4 测试系统的设计4.1 测试系统的组成测试系统主要由计算机、数据采集卡、传感器、五轮仪、五轮仪调节机构、电路集成盒、电源(蓄电池)及一些辅助设备构成。系统总体结构如下图4-1所示。

41、计算机在测试系统中起着数据运算分析、数据显示、数据存储的作用，是用户与测试系统的对话平台，用户通过安装在计算机内的测试软件控制测试系统的开始与停止。数据采集卡接收从信号调理电路输出的信号，并对信号进行A/D转换后输入计算机。测试系统的传感器包括加速度传感器和光电速度传感器，加速度传感器用于感受制动测试过程中试验车辆的制动减速度，并将感受到的减速度转换为电压信号。光电速度传感器在制动测试过程中产生和车辆制动距离成正比例关系的脉冲信号，间接反映制动距离和平均速度，其产生脉冲的频率和即时速度存在直接对应关系。 五轮仪安装在试验车辆尾部，同车辆保持一致运动状态，五轮仪行驶距离和车辆的行驶距离相同。安装

42、在五轮仪旋转轴上的信号盘控制光电传感器的通断，其转速决定光电传感器产生脉冲的频率。调节机构具有固定和调节的双重作用，将五轮仪固定在车辆尾部和车辆运动一致，同时，调节机构的调整弹簧能够保证五轮仪始终在一定压紧力下和试验道路接触。稳压电源电路、减速度信号调理电路、数字隔离电路集成在电路集成盒内。稳压电源电路将车辆蓄电池供电电压转换为稳定电压，保证测试系统供电安全。减速度信号调理电路对加速度传感器产生的减速度信号进行滤波和线性光电隔离，数字隔离电路对光电速度传感器产生的信号进行数字光电隔离。试验车辆蓄电池提供测试系统工作电源，保证测试试验的长时间连续进行，并节省了额外电源成本。除上述设备，一些辅助设

43、备在测试系统的连接、固定和装配中起着重要作用。计算机台架固定在车厢内(和车辆无相对运动)供测试中计算机、采集卡和电路集成盒摆放;数据线在测试系统中起着数据传输和连接硬件接口的作用。测试系统按测试功能可分为减速度测试系统和制动距离测试系统，减速度测试系统由加速度传感器、减速度信号调理电路、数据采集卡以及计算机构成。制动距离测试系统由统由五轮仪、光电速度传感器、数字隔离电路、数据采集卡以及计算机构成。图4-1 系统总体结构图4.2测试系统的工作原理4.2.1测试原理制动试验过程中，加速度传感器固定在车厢内，和待测车辆保持一致运动状态，五轮仪采用专用的调节机构悬挂在车辆后桥上，跟随车辆运动，制动踏板

44、上布置一脚踏式微动控制开关，状态为常开，开关输入端接到光电速度传感器信号输出端口，开关输出端和光电速度传感器信号调理电路的输入端连接。车辆制动开始，踏板控制开关接通电路，五轮仪上的光电速度传感器则产生和制动距离成正比关系的脉冲信号，经数字隔离后成标准的TTL电平输入到数据采集卡，数据采集卡计数器统计数字信号周期，并通过USB数据线将其输入计算机中，制动距离采集模块从设置的对应通道中读出数据，测试软件触发采集模块保证加速度传感器和光电速度传感器采集同步性以及数据的准确对应，当计数器捕捉到TTL电平的第一个上升边沿，立即触发加速度传感器进行采集，由于采集卡的响应速度非常快，触发时间很短，从而基本上

45、保证了采集同步性。加速度传感器产生和制动减速度成一定比例关系的电压信号，此时的电压信号是模拟信号，电压值非常低，且其中混有干扰信号，如果直接进行A/D转换和分析，则信号很容易失真，且整个测试系统安全性和稳定性极差，必须经过信号调理电路预处理后才能输入采集卡进行A/D转换，利用LabVIEW开发的测试软件对信号进行分析和运算，得出加速度极值、信号幅频特性、制动时间、制动距离、平均减速度等制动参数。1. 制动距离2. 制动时间3. 平均减速度4. 瞬时速度测试软件数据采集卡调理及线性隔离电路加速度传感器同步控制开关车辆制动调理及数字隔离电路速度传感器图4-2 系统工作流程图4.2.2 车速的测量车

46、辆制动试验的初速度按照国标设定，制动过程中的瞬时车速通过车速与频率的关系计算，即运用频率计数法进行测量。频率计数法是目前转速测量中应用较多的一种方法，它是将待测转速通过转速传感器转化成为与转速成正比的电脉冲信号，再由电子计数器测出该电脉冲信号的频率或周期，从而求得待测转速，这就是通常所说的测频法测量转速和测周法测量转速。测频法适用较高转速，当被测量转速较低时，应用测频法测量转速会带来较大的误差，此时宜选用测周法测量转速8。机动车运行安全技术条件(GB7258-2004)规定制动试验的初速度最高为50km/h，所以制动过程中五轮仪转速并不高，综合考虑，在此系统中选用频率计数法中的测周法测量五轮仪的转速。测周法是以标准时钟脉冲填充待测脉冲，计数器累计一个待测脉冲信号周期内的标准时钟脉冲数，从而求得待测转速。下图4