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自行车碟刹刹车检测系统研发

陈梦群  
【摘要】:经过近200年的发展,自行车从最初是奢侈品,到代步工具,再到现在成为多品种的交通工具,俨然在人们的生活中起到了重要作用。人们对它的要求也越来越高,从最初的有就满足,到要求好用,再到现在要求它有精确的性能。作为自行车重要性能之一的自行车车闸也从钢圈上的V刹、轴上的涨闸,发展到现在的碟刹。在国内和欧洲的自行车标准中对自行车的刹车性能有严格的要求,并针对刹车性能测试提出了道路试验和试验机试验两种测试方法。通过调查发现,国内生产和设计碟刹的厂家,在对产品进行测试时一般都会采用道路试验的方法,但测试时并未按照欧洲标准中的要求进行。在用来测试的自行车上,并没有安装速度表,记录距离的装置等,对刹车性能的评判全凭测试人员的主观判断。这种方法不仅随机性大,而且在产品不成熟时直接进行道路测试,测试人员很容易发生摔伤等事故。 针对这一问题,本文研发了一套针对自行车碟刹的刹车测试系统,不仅能够更准确的测试碟刹的刹车性能,而且能减少测试人员在测试过程的安全问题。该系统的主要功能是能够测量碟刹的刹车片之间的刹车力和自行车的制动距离。主要内容如下: 首先介绍了自行车碟刹的组成和分类,分析了刹车性能检测的技术要求。根据这些要求,给出了碟刹刹车测试系统的整体框架,分为刹车力检测和制动距离测试两个部分。 第一部分,刹车力检测系统设计。包括刹车线拉力的测量、刹车片之间的压力测量、系统软件的设计等。这部分的关键问题是测量刹车片之间的压力值。由于刹车片之间的间隙不到3毫米,所以采用薄膜传感器对其进行测量。在使用薄膜传感器之前,需要对其进行标定。标定装置的设计,标定算法的选择和算法的实现是这部分的核心。 第二部分,制动距离检测系统设计。包括惯性盘模拟自行车运行的等效分析,驱动系统和检测系统的设计,上位机软件设计等。关键技术包括速度的控制、制动点的确定以及制动距离的计算。上位机软件控制整个制动距离检测过程,并在界面上显示实时的速度值,制动后的制动距离,刹车时间等。 最后在某生产自行车碟刹的工厂进行了试验验证。刹车力检测系统对薄膜传感器的标定结果显示,薄膜传感器的测量误差在10%以内。用标定过的薄膜传感器进行刹车力测试,可以稳定的测量出碟刹的放大倍数,达到了预期的设计要求。制动距离测试系统能够长时间稳定运行,并能稳定的测量出碟刹的制动距离,测量误差在12%以内,达到了预期目标。研究结果表明,整个碟刹刹车测试系统性能稳定,简单易操作,实用性强,具有良好的实际应用价值。


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