摘 要

制动部分作为汽车的关键安全部分，同时也是车桥总成的重要组成部分。承担着汽车制动的重要任务。制动器的产品一致性以及制动器在车桥总成上的装配质量对制动性能产生影响，这将会导致车辆使用过程中两轮制动力分配不均匀，这将导致汽车甩尾、侧翻以及翻车。

本次毕业设计为了解决此制动安全性问题，设计研究出车桥总成制动力矩快速在线检测设备。本次毕业设计小组共有3个人，将在线检测设备分为3个部分，本论文负责设计车桥总成制动力矩快速在线检测设备的车桥夹具部分。借助solidworks绘图软件对车桥夹具部分进行绘图模拟，来进行设计夹具的选型及设计，计算夹具的疲劳、耐久、强度、刚度以及夹具的校核还有框架结构的设计。意在设计出能够适用于多种车桥类型，价格低廉，方便更换的车桥夹具组。

关键词：多工位；夹具；加工精度；车桥

目录

第1章绪论…………………………………………………………………………………………….6

1.1选题背景…………………………………………………………………………………………..6

1.2选题的目的及意义……………………………………………………………………………..6

1.3设计方案的选定…………………………………………………………………………………7

1.4设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施……………………………….8

1.4.1设计的基本内容………………………………………………………………………8

1.4.2设计的目标…………………………………………………………………………….8

1.4.3设计拟采用的技术方案及措施…………………………………………………..9

第2章夹具概述……………………………………………………………………………………..9

2.1夹具的作用……………………………………………………………………………………9

2.2夹具的分类及选型……………………………………………………………………………10

2.3液压夹具详细介绍………………………………………………………………………….11

2.4液压夹具设计………………………………………………………………………….………12

2.4.1液压夹具装夹对象…………………………………………………………………………12

2.4.2工作流程及夹具作用……………………………………………………………………..12

2.4.3车桥夹具（第一套夹具）设计…………………………………………………………12

2.4.3.1夹紧部分……………………………………………………………………………………12

2.4.3.2夹紧工作面板…………………………………………………………………………..13

2.4.3.3支撑夹具底板…………………………………………………………………………..13

2.4.3.4夹具的基础元件………………………………………………………………………14

2.4.3.5基础的液压系统……………………………………………………………………..15

2.4.3.6夹具各项参数设计…………………………………………………………………16

2.4.4压紧托板水平移动的夹具（第二套夹具）…………………………….……19

第三章液压加载机构设计…………………………………………………………….………..20

3.1采用液压加载机构的目的…………………………………………………….…………..20

3.2液压缸分类…………………………………………………………………………………....21

3.2.1液压缸供油方式选型……………………………………………………………………..21

3.2.2液压缸结构选型………………………………………………………………..………….21

3.3液压缸选型……………………………………………………………………………………..22

3.4液压控制阀选型………………………………………………………………………….……24

3.4.1方向控制阀选型………………………………………………………………….………..25

3.4.2压力控制阀选型……………………………………………………………….…………..26

3.4.2.1溢流阀选型…………………………………………………….…………………….…..26

3.4.2.2减压阀选型…………………………………………………………….………………..27

3.4.2.3顺序阀选型………………………………………………………………………………..27

3.4.2.4压力继电器选型…………………………………………………….…………………..27

3.4.3流量控制阀选型……………………………………………………………..…………..27

4致谢………………………………………………………………………………………………..27

第1章 绪论

1.1选题背景

随着世界汽车工业的高速发展，人们对于汽车的稳定性，舒适性及安全性有了更大的需求。而汽车行驶速度的不断提高和道路行驶车辆密度的快速增加，更对对汽车安全性能的提出了越来越高的要求。制动性能已经为人们所重视，与百公里加速一起出现在了汽车的宣传单上。而制动性能检测，作为机动车安全监测中最重要的项目之一，越来越频繁的出现在人们眼前，成为整个社会有待解决的重要问题。而传统制动性检测需要实车在专用场地上进行实验，这会耗费大量人力物力，所以制动性能检测台架由于占地小，投入少，受到了青睐。越来越多的公司投入精力，采用新的制动性能检测台，来检测制动性能。

但是国内采用的制动性能检测设备基本都是从日本和欧洲引进。虽然在2002年山东交通学院的冯晋祥等人研制了一种制动性能试验台。成都弥荣科技发展有限公司研制了BT-150ABS制动检测台，可检测装有ABS车辆的制动性能。但是与国外相比，我国的制动性能检测技术仍然非常薄弱。

1.2选题的目的和意义 

汽车的制动性能一般有三个评价指标：制动效能（含制动距离和制动减速度），制动效能的恒定性（指抗热衰退和抗冷衰退），制动时汽车的方向稳定性（包括抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的性能）。三个评价指标决定了汽车制动性能的优良，不论在哪一项上出现了问题，都会严重影响汽车的制动性能，对驾驶者的生命安全造成巨大的影响。在工厂生产过程中，由于我国整车厂商的零件由很多零部件厂商提供，每个零部件厂商的生产标准不同，最后在装配后将会导致制动器存在差异，制动器的产品一致性以及制动器在车桥总成上的装配质量会对制动性能产生影响，直接导致车辆在使用中由于两轮制动力分配不均匀导致的甩尾、侧滑、翻车等现象，大大威胁了使用汽车者的生命安全。而整车厂无法一件一件的排除不合格的零件，每辆汽车装配好后都进行制动性能试验费时费力， 本文从这个方向着手，基于国内制动性能检测设备的发展现状，在以保证能够保证汽车的制动性能完好的前提下，尽可能的减少时间成本，占地成本以及生产成本，设计出一套能够快速线上检测制动性能的试验台，为中国汽车行业及乘客的安全贡献一份力。

1.3设计方案的选定

制动试验台常见的分类方法多种，按照测试原理不同可分为反力式和惯性式两种；按照试验台支撑车轮形式不同可分为滚筒式和平板式两类。目前国内外应用较广泛的是滚筒反力式制动检测台，前者将被测车轮放置在两个滚筒上，滚筒由电机驱动，带动车轮旋转。当给车轮施加制动时，车轮给滚筒一个与驱动方向相反的作用力，此力与制动力大小相等、方向相反。用传感器将此力测出，即可反映车轮能够产生的制动力的大小。后者是在汽车行驶制动状态下进行检测的，通过力传感器将汽车的水平制动力和垂直力测量下来，可以完全如实的把汽车制动过程（力系及变化）检测出来，并能同时对4个轮子进行检测。后者的缺点是检测技术尚不成熟，适用车型少，且适用于低速测量。所以本文选择滚筒反力式制动检测台。

滚筒反力式制动检测台主要由驱动装置、滚筒装置、测量装置、举升装置和指示与控制装置等组成。由于本次设计暂不考虑指示与控制装置，并将举升装置换位液压加载装置。笔者负责液压加载装置以及车桥夹具的设计。

夹具：由于工厂生产车桥类型繁多，而更换夹具以及定位夹具需要很久的时间，所以快速更换型夹具为本文重点。

液压加载装置：液压加载装置内部开始建立液压，通过压力传感器检测压力值，直至达到中控机输出的压力，并通过液压阀组维持该压力，同时推动车桥总成前进直至车轮与转鼓接触并压紧，维持一段时间后，车桥支撑座被夹紧锁止，支撑座锁止传感器传出信号至中控机，提示操作人员可以开始进行检测。

1．4设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1.4．1设计的基本内容

 （1）车桥制动力线上快速检测设备液压机构设计

 （2）车桥制动力线上快速检测设备车桥2个夹具的设计

 （3）车桥制动力线上快速检测设备紧固螺栓等零部件选材

（4）车桥制动力线上快速检测设备夹具结构分析

（5）车桥制动力线上快速检测设备夹具受力分析

（6）车桥制动力线上快速检测设备夹具强度校核分析

（7）车桥制动力线上快速检测设备总体放置方位计算分析与设计。

1.4.2设计的目标

设计出能够识别各类车桥并且能够夹住各类车桥的夹具，以及能够施加满足工厂要求的液压系统，并且拥有方便安装，便于维修替换，成本较低等优势的夹紧机构。具体目标如下：

（1）符合GB7258法规要求

（2）更换方便、工装重量尽量降低、通用性强、使用寿命长（10万次以上）

（3）可靠性高，不存在安全隐患。

（4）满足工厂生产要求

（5）液压制动输入压力能达到1-15MPA

1.4.3技术方案及措施:

(1)利用工厂生产时的定位销及各种定位点，将车桥定位在工装上。以保证车桥的位置与高度不偏离。

（2）按照工厂给定的液压制动输入压力要求设计出液压泵及液压机构。使该液压泵能提供足够的液压力使车桥被推向滚筒时符合要求。

（3）通过扫码获取车桥信息，设计出夹紧装置能够夹紧所有工厂生产车桥，该夹紧机构应保证足够的夹紧力，并具有良好的自锁能力，通过ANSYS有限元分析，计算出最佳施力的方向和作用点，以保证工件不发生变形。按情况分析是否需要设计辅助夹紧装置。用2-v型块定位，车桥中部加上角向定位块，便于安装拆卸。

（4）设计限制车桥在Z轴上自由度的夹具，以保证车轮在被液压机构推至滚筒时，以30-60的初速度运行进行制动减速度时，发生的Z轴方向的振动，采用V型块夹紧，并加上转角缸夹紧。

（5）使用SOLIDWORKS及CAD等进行建模，计算夹具位置参数。

（6）通过ANSYS等进行受力分析，根据工厂要求选出所需零部件及所需的传感器。对零部件、传感器等进行选材。

（7）得到总成设计的基本数据范围后，与驱动力机构设计想匹配。互相交流合作，设计出夹具总成高度，长度。

第二章夹具概述

2.1夹具的作用

夹具，即为夹住东西的器具，在本次设计中，有两处不同的夹具，分别为装夹车桥夹具，以及压紧移动托板的夹具。前者作用是将车桥固定在我们的试验台上，使我们的试验能够正常进行，该夹具将放置于一能移动的托板上，以达到设计所需要的可适用于多种车桥的要求。而后者的作用是将车桥夹具固定，即将装有车桥夹具的移动托板固定住，车桥夹具固定。夹具是机械加工之中不可缺少的一部分。而本文需研究的夹具也有与机床夹具相似作用：

1. 方便工人装夹，缩短装夹时间，提高生产速度，降低成本。
2. 提高试验的加工精度，在本试验台中表现为降低车桥震动。
3. 降低对工人的技术要求，本试验台中表现为全自动夹具，通过计算得到其转矩然后设计合适夹具，保证在最大转矩情况下夹具不会失效。同时降低了工人的劳动强度，不需要像传统夹具去扭螺栓。
4. 扩大了本试验台的试验范围，即本式验台即可检查5T的前桥，也可检查8T的前桥，并且可检查13T的驱动桥。
5. 保证每一个夹具都使用同样的夹紧力，保证了安全性。

不论车桥夹具对试验台有多少其他的功效，最基础的就是要将车桥装夹于夹具上，使其不能移动。

2.2夹具的分类以及选型

按照动力源，可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具等等。

手动夹具即用人力将工件固定住的夹具，如老虎钳，铆钉机等，适合装夹质量较小的工件。

气动夹具指将机械能转化为空气的压力，通过压缩空气将工件固定。相比于手动夹具，有能够装夹质量更大的工件、夹紧工件速度快、可长时间保持一个稳定的夹紧力来夹紧某工件等。但在现代工业中并不经常使用气动夹具，由于气动夹具的压缩空气极其容易泄漏，而空气的泄漏将直接影响气动夹具的夹紧力，所以这限制了气动夹具的气压，如果气压过大将会是容器破损，且气动夹具如若漏气，则很难进行修复充气，需要更换，这不利于工厂进行成本的调控。

液压夹具是指通过机械能将液体压缩，利用压缩后的液体在液压缸内产生压力，在液压缸中放置活塞，通过帕斯卡原理，推动活塞，使液压缸产生推力或拉力，此推力或拉力与夹具相连，则产生夹紧力，达到夹具的作用。相比于气动夹具，液压夹具具有更大的夹紧力，所以能装夹质量更大的工件，同时液压夹具的夹紧更加可靠，工作更加平稳，液压夹具由于设计夹具时有固定的形状特点，能够快速的识别工件，装夹工件，在这个过程中将不会受到工人的影响，所以可以提高工件的精度，工件的质量也非常的稳定，提高了工件的安全性，从而降低了工厂的成本，同时降低了工人的劳动强度，不需要工人去操纵液压夹具，提高了生产效率。由于装夹过程中会直接通过销定位，并且自身夹紧，不需要工人进行校正，从而减少了很多的将工件重新拆卸下来，或者然后校正工件的工作。当然，液压夹具同时也有着液压油容易泄漏，液压管道极多，结构复杂，维修不便等缺点。