毕业设计（论文）-客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计.doc

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1、毕业设计说明书 1 1 绪论 1.1 论文研究的背景 目前，随着人们对安全意识的提高，交通事故被世人所关注的程度在日益 加深。据有关部门统计，全世界每年因车祸导致 70 多万人死亡，1200 多万人 伤残，造成直接经济损失 5 亿多美元；汽车总拥有量只占世界 2左右的我国 交通事故死亡人数却占世界的 15，由此可以看出我国在汽车安全方面则更为 严重。作为主要交通运输工具的车辆，其性能的好坏是影响交通安全的重要因 素之一；在车辆因素中，由于汽车制动方面的原因造成的交通事故占总交通事 故的 1l。 汽车行驶时能在短时间内停车且方向稳定和在下长坡时能维持一定车速的 能力，称为汽车的制动性。其能直接关

2、系到行车安全，是汽车的主要性能之一。 汽车的制动性取决于其制动系统，而制动器是制动系统的关键部件，其直接影响 汽车制动系统性能的发挥，故而制动器是汽车安全行驶的重要保障，没有制动器 汽车就不能安全行驶。 客车用盘式制动器是一种应用十分广泛且成熟的制动方式，但是其制动性能无 法实现在线动态监测，因而给客车的安全行驶带来了一定隐患。随着自动化技术的 发展，可以借助于单片机构建在线动态检测系统，实现对盘式制动器制动性能的动 态在线检测，从而为制动性能的评估提供基础数据。该课题的研究内容十分丰富， 几乎囊括了机制专业、机电专业学生所学的全部专业课程知识，主要包括机械系统 功能原理方案设计，以及机电一体

3、化系统和测控单元的设计。 1.2 论文研究的目的和意义 盘式制动闸的制动性主要取决于摩擦副的摩擦性能，这里摩擦副主要是由摩擦 材料、对偶盘组成，其中摩擦材料和对偶盘之间的摩擦状况直接影响着制动器的性 能。而现实中人们对盘式制动闸的制动性能在线检测的研究却比较少，根据目前制 动闸使用的实际工作状况，利用微电子新技术，研制一种具有检测功能的制动闸装 置，对制动闸进行监测，可以提高设备的安全可靠性，对实际工程应用有很重要的 意义。特别是随着科学和社会的不断进步，对设备的要求也逐渐向自动化和人性化 方向发展，要求使用的设备安全可靠、环保、节能，这样对制动系统也提出更高的 要求。 该选题将机制专业学生所

4、学的专业课程，如机械系统运动模型设计、传感检测 电路设计、机电一体化、单片机测控系统等课程知识有机的融合在一起，同时动手 实践要求较高，对于提高本科生的理论应用于实践的能力有帮助，因而适合本科生 作为毕业设计的选题。 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 2 1.3 论文在国内外研究的现状 该课题在国内外都取得了相当部分的研究成果。部分研究成果如下： 1王永臣 陈刚 王磊 崔秀 在单片机制动器自动调节系统中给出单片机 制动器自动调节系统的结构，阐明了它的工作原理和特点。系统采用根据流过电机 电枢的电流控制电机启停的方法和多种抗干扰措施。其控制方案新颖，工作可靠， 抗干扰能力较强。 2庄光山 王

5、成国 姚永强 王海庆在制动盘对盘形制动摩擦性能的影响中 研究了惯性力矩制动试验台。对多种不同石墨形态的铸铁制动盘与混杂纤维增强酚 醛基制动器片配副时的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：制动盘对盘形制动摩 擦性能有明显影响。 3程真启 高顶 张晓光 赵番在矿井提升机制动器间隙监测仪的设计中绍 了基于 Meal6 单片机的矿井提升机器间隙监测设备的设计方法，通过对煤矿提升机 器间隙和空动时间的测量，能够实现对盘形器的监测，解决了煤矿提升的安全隐患 问题，满足了煤矿安全生产的需要。 4贾福音 李志佳 王一宾 孙晋响 在摩擦提升机滑绳安全可靠制动分析 中析了摩擦提升中绳滑动与绳静、动张力的关系。通过理

6、论分析、参数分配提出了 满足系统安全可靠制动的外力制动方式，此方式不仅可以解除滑绳事故，也可以保 证制动器失灵状态下，对系统可靠制动。这套设备的研发成功，可有效控制滑绳事 故的发生，为摩擦提升矿井安全高效生产提供保证。 5陈磊 任中全 熊双辉在矿井提升机盘式制动器空动时间测试装置设计 中针对矿井提升机盘式制动器空动时间偏长对矿井提升机事故的影响,依据煤矿 安全规程对盘式器空动时间测试方法进行了研究,采用了继电器的工作原理设计 了测试盘式器空动时间的测试装置,并使用虚拟仪器测试系统,通过 Lab VIEW 编程 语言程序对本测试装置进行了验证。 6王宏德在盘式制动器制动力矩下降原因分析与对策中通

7、过对盘式制动 器制动力矩下降原因的分析, 提出了相应的防范对策, 取得了较好的效果。系统操 作简单快捷, 能够实现真正的自动排料。可靠性进一步提高, 维护量大大减少, 整 个系统控制完全数字化, 通过操作面板上的数码管显示及几个触摸按钮, 即可完成 全部操作。 7和田雄一等(日)在新开发的制动器片和制动盘中阐述新开发的耐磨耗 制动器片和耐热裂纹制动盘的优良性能, 两者组合使用时, 经济效益颇佳。新开发 的制动器片, 与各国采用的器片相比, 其耐磨性较佳, 对制动盘也没有破坏作用。 NCM 制动盘耐热裂纹性好, 也有减低摩擦副器片磨耗的效果。新开发的制动器片与 制动盘组合使用时, 对降低车辆维修

8、成本具有很大的意义。 8. XAVER WIRTH德国在制动器片提高了盘形制动器的性能中介绍德国 铁路公司的高速列车与早期列车的四个制动盘相比, 它在每根轴上只装两个制动盘, 使用一种改善了接触模式的先进制动片, 可以降低嗓声并使能全吸收能力提高了。 9. 庄光山 王成国 王海庆 姚永强在混杂纤维增强制动器片的制动性能研究 毕业设计说明书 3 中采用改性酚醛树脂为基体, 炭纤维与钢纤维、矿物纤维等混杂材料作为增强材料, 研制了适用于提速列车盘形制动的少金属制动器片。在惯性力矩试验台上对其制动 性能进行了测试。试验结果表明, 该制动器片在各种规定试验条件下的摩擦性能均 能满足最高运行速度为 12

9、0 km/ h 160 km/ h 的提速列车的使用要求。 10. 赵建明 吴鹏在半金属基提速客车盘形制动器片摩擦特性的研究中介 绍了一种适用于制造提速客车盘形制动器片的半金属基摩擦材料的摩擦磨损特性方 法。试验表明研制的配方半金属摩擦材料具有稳定的摩擦系数和较好的耐磨性及其 抗热衰退性。实物惯性台架试验结果表明, 研制的配方器片具有较高的摩擦系数, 制动距离较短, 制动性能稳定, 完全能满足提速客车运行的制动要求。 综上所述： 以上文献中作者从多个思路对盘式制动器的工作原理及条件有详细描述，多有 从材料的角度来阐述车用盘式制动器的摩擦性能，但在检测动态性能方面少有阐述 尤其未曾涉及传感器，A

10、/D 数模转换的内容，所以众论文只是提供了盘式制动器的 感性认识和制动状态描述。 1.4 论文课题主要工作内容和本研究要解决的问题 本课题主要解决以下问题： (1) 传感器的选型设计与计算 (2) 盘式制动器制动性能模型研究 (3) 基于单片机的数据采集单元的设计，主要包括检测传感器的选型设计、 A/D 转换设计、控制单元设计、通信设计等 (4) 制动系统软件程序设计 本研究能达到的预期效果如下： 1.制动性能模型研究 主要有施闸及松闸过程中闸瓦运动学分析和制动力矩分析，此分析建立了制动 器的制动动力学模型，得到了制动性能参数之间的相互影响关系，为检测系统的设 计提供基础性理论指导，可为传感器

11、和检测系统的设计提供基础性数据。 2.检测系统总体设计 （硬件）主要有传感检测部分、数据采集部分和系统监控部分，传感器可以选 用速度传感器，压力传感器、位移传感器，数据采集器主要采集模拟量，分为信号 调理模块、A/D 转换模块、单片机、串行通讯模块和电源。A/D 转换主要考虑转换 速度和精度；本系统选用的单片机要能够控制选择 A/D 转换芯片并读取 A/D 转换数 据，同时还应有与上位工控机进行串行通信的功能。数据采集器采用 12V 供电，为 了提高系统的可靠性，在系统的硬件、软件设计上都必须采取相应的抗干扰措施。 （软件）单片机系统软件：采集速度、压力，位移传感器输出的模拟信号，并 实现单片

12、机和工控机的串行通信；组成：主程序+中断程序 主程序是完成单片机 系统初始化并采集传感器输出的信号；串行中断程序是完成单片机系统与工控机的 串行通信。 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 4 2 盘式制动闸制动模型分析 2.1 制动系统的基本性能要求 盘式制动闸是车辆系统中的一个重要部件，它的主要作用是使车辆在出现故障 或者在需要停止时，使车能在人们要求的时间内停止运动，也就是说需要把车的动 能尽快转化为其他形式的能量，达到消耗动能的目的。它的工作机理是靠两个相对 运动的表面相互摩擦时所产生的摩擦阻力来转化车动能的，将车的动能转化为热能， 从而达到停车制动的目的。盘式制动器相对于鼓式制动器具

13、有制动性能稳定(制动 因数与摩擦系数成线性关系)，力矩容量大、只承受轴向力、结构紧凑、散热性好 等突出的优点，所以在实际中被广泛应用。 近年来，随着人们对车辆的安全意识的提高、制动闸的安全可靠性能倍受重视， 对制动闸的性能提出以下几点基本要求: (1)要有足够的制动力矩，这是保证安全制动可靠的基本条件。 (2)摩擦副所产生的摩擦力矩要稳定，在受到外界条件的变化(速度、温度、湿 度、驱动力等)的条件下，它的变化也要尽量小。 (3)散热性好，避免摩擦表面温度过高。 (4)工作中噪音低、对环境的污染小。 (5)具有一定的耐磨性，要有一定的安全使用寿命。 (6)操作、维修简单方便。 2.2 制动系统工

14、作原理分析 盘式制动器又称为碟式制动器，其摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆 盘，称为制动盘，用螺钉固定在车轮的轮毅上。盘式制动器分为钳盘式与全盘式， 其中钳盘式分为固定钳式和浮动钳式，而浮动钳式又分为滑动钳式与摆动钳式。 通常制动器都是通过其固定元件对旋转元件施加逆向力矩，通过制动器摩擦副 之间的相对滑动，把动能转化为热能由此达到摩擦减速制动的作用。盘式制动器摩 擦副中的旋转元件是一个被安装在车轴的轮毅上，以端面为工作表面的金属圆盘， 称作为制动盘。制动器的固定元件称作制动块，由两到四个工作面积大概为制动盘 包角 20左右的的摩擦片镶嵌在一个质地较硬的金属背板上组成。内外制动块及其 的助

15、动装置都装在横跨制动盘两侧的一个安装在悬架上夹钳型支架中，总称为制动 钳。当驾驶人员踩下制动踏板，与之相连的推杆于是会推动制动主油缸中的活塞前 进，使得油缸中的液压升高，液压油在压力的作用下经过油管进入制动器油缸中， 再把力传递到制动器油缸中的活塞上推动其法向移动，最后活塞接触到制动盘而产 生制动力，并牢牢把制动盘加紧。 制动器结构如图 毕业设计说明书 5 图 2-1 盘式制动器结构图 钳盘式制动器的制动钳既可以固定在车桥上，也可以浮动在悬架上，因此又可 分为定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器两类。如图所示为定钳和浮钳两类盘式制动 器示意图。 图 2-2 定钳盘式制动器 在定钳盘式制动器中，跨置在

16、制动盘 1 上的制动钳体 5 固定安装在车桥 6 上， 它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞 2 分别位于制动盘 1 的 两侧。 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 6 图 2-3 浮钳盘式制动器 在浮钳盘式制动器中，制动钳体 2 通过导向销 6 与车桥 7 相连，可以相对 于制动盘 1 轴向移动。制动钳体只在制动盘的内测设置油缸，而外测的制动块 则附装在钳体上。 盘式制动闸的工作原理是：施闸时，减小从控制油口输入的控制油压，当控制 油压在活塞上的作用力小于碟型弹簧弹性恢复力时，碟形弹簧推动筒体向前运动， 安装在筒体上的闸瓦压向制动盘进行制动。松闸时，增大从控制油口输入的控制

17、油 压，当控制油压在活塞上的作用力大于碟形弹簧弹性恢复力时，活塞通过连接轴带 动筒体压缩碟形弹簧，闸瓦远离制动盘实现松闸。 盘式制动闸的制动力矩是靠闸瓦从两侧压向制动盘，使闸瓦与制动盘之间产生 摩擦力而产生的。为了使制动盘不产生附加变形，滚筒主轴不承受附加轴向力，制 动闸都是成对使用，每一对叫做一副盘式制动闸。根据制动力矩的大小，每辆客车 可布置多副制动闸。 2.3 制动系统的结构分析 目前盘式制动闸包括老式的碟形弹簧后置式和新式的碟形弹簧前置式两种。图 2-4（a）为碟形弹簧后置式制动闸结构图，图2-4（b）为碟形弹簧前置式制动闸结 构图。 毕业设计说明书 7 1、制动盘 2、衬板 3、活塞

18、 4、制动器体 5、液压缸 6、碟形簧后盖 7、碟簧 8、后盖 9、连接螺栓 10、控制油口 11、筒体 12、闸瓦 (a) 碟形弹簧后置式制动闸结构图 1、筒体(带衬板) 2、碟型弹簧 3、弹簧座 4、挡圈 5、油缸 6、泄漏油口 7、活塞 8、连接栓 9、后盖 10、液压缸盖 11、控制油口 12、制动器体 13、连接轴 14、压板 15、闸瓦 16、制 动盘 (b) 碟形弹簧前置式制动闸结构图 图2-4 盘式制动闸结构图 盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，轮缸的压力作用在 制动钳上，使其压靠在制动盘的端面产生制动力矩。由于结构的关系，盘式制动器 一般无摩擦助势作用，因此

19、制动器效能受摩擦因素的影响较小，效能比较稳定。 制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。除了竞赛 汽车上才装设的、通过张开活动翼板以增加空气阻力的空气动力缓速装置以外，一 般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度 降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。 凡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的制动器，都称为摩擦 制动器。盘式制动器的旋转元件为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。盘式制动 器的摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，此圆盘为制动盘。 2.4 制动过程模型分析 客车用盘式制动闸制动性

20、能检测系统设计 8 制动闸的制动过程，从能量的观点讲，可以把制动闸看成是一种能量转换装置， 它在规定的时间内将运动物体的动能转化为热能或其它形式的能量，以实现减速、 停车的目的。制动闸制动的可靠程度决定了车辆的安全可靠性。 2.4.12.4.1 制动过程分析制动过程分析 制动装置的作用在于使行驶中的车辆减速或者停车。一般的制动装置是以车辆 的动能转化成热能来确保上述的制动力。车用的制动系统一般广泛的采用液压制动。 驾驶员加在制动踏板上的力，通过踏板杠杆按一定的比例传给增力装置，增力装置 由其它的能量将力增大后，传给制动主缸。制动主缸压力转换为液压，通过制动硬 管、制动软管，传至车轮制动器的轮缸

21、。车轮制动器由轮缸液压推动盘式制动器摩 擦块或鼓式制动器的制动蹄压紧制动盘或制动鼓，使其之间产生摩擦力，即为制动 器制动力。 如图2-4所示的盘式液压制动闸从结构上讲，这种制动器的制动是靠摩擦片和摩 擦盘之间的摩擦力矩产生，摩擦片在工作中很容易磨损，而其中的摩擦片磨损程度 检测现在是靠人工来完成，通过后盖上的测量孔对制动器进行定期检查。由于这种 制动器制动力矩大，这些设备的工作环境恶劣，使人工检测不容易进行或容易产生 误差，无法真实反映出摩擦材料的磨损情况，更不能反映出由于摩擦热而引起的破 坏程度或潜在的热疲劳程度。 现在是凭借经验数据，规定摩擦片的使用时间，使用期限达到，不论实际的摩 擦材料

22、的磨损情况，一律更换以保证机器设备的安全性。这样的操作有两个缺陷: (1)会出现在摩擦材料仍然可以安全使用的情况下提前换掉，造成摩擦材料的浪费 (2)还会出现由于某种原因没有及时更换、或者测量失误等，使摩擦片没有及时更 换会出现不安全的潜在危险，所以对制动器的在线检测动态监测是很必要的。 2.4.22.4.2 制动过程建模制动过程建模 2.4.2.1 施闸及松闸过程中闸瓦运动学分析 x P 0 D 1 D 1234 o x o F N fm 1、碟形弹簧 2、活塞 3、闸瓦 4、制动盘 图2-5 盘式制动闸制动力学模型 毕业设计说明书 9 以活塞为研究对象，活塞在运动过程中，根据质心运动定理得

23、到： 为活塞有效作用面积； P A 为第 个制动闸内碟形弹簧的正压力； i N i 将式(2-6)、(2-7)代入式(2-5)得到制动力矩： 以轴心为质点的力矩方程为: (2-13)rFxMfMbdtdJ/ 式中: 车轮总成的转动惯量(kgm );J 车轮的旋转角速度(rad/s); 制动器对车轮的制动力矩(Nm);Mb 车轮受到的滚动阻力矩(Nm)。Mf 汽车制动时，由于路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩都很小， 可以忽略其影响。因此上式可简化为力矩平衡方程， (2-14) rFxMb 同时制动器的制动力矩必须满足 (2-15)rFxrFxMbmax 2.4.2.5 动力学模拟参

24、数的计算 1.单轮的等效转动惯量 制动器的制动过程是把汽车的机械能转化为热能的过程，根据能量守恒定律可 以确定制动器单轮的等效转动惯量: 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 10 = (2-16) 1 2mv 1 2 I 式中:质量(kg);m 行驶速度(m/s);v 整体的等效转动惯量(kgm);I 车轮的转动角速度(rad/s)。 制动过程中，假设车轮只有纯滚动，有 = (2-17)vr 式中: 车轮滚动半径(m)。r 把公式(2-17)代入公式(2-16) = (2-18)Imr 制动过程中汽车具有惯性，使得前后车轮承受了一个法向惯性力，惯性力促使 汽车前后车轮的摩擦功、制动力矩及等效

25、转动惯量都发生了改变。 2.车轮的角速度 根据制动开始时汽车的初始速度，可以得到 = （3.6 ） (2-19)00vr = (2-20)dtd/IfMb/ =-=- (2-21)0t0IfMb/t 其中: 车轮的初始角速度(rad/s);0 汽车的初始速度(km/h)。0v 车轮角减速度(rad/s ); 车轮的瞬态角速度(rad/s); 时间。t 2.5 本章小结 本章详细介绍了盘式制动闸的结构和工作原理，在此基础上总结了国内外在此 方面的研究现状。建立了汽车制动闸的制动动力学模型，得到了制动性能参数之间 的相互影响关系，为检测系统的设计提供基础性理论指导。阐述了制动闸需要满足 的基本性能

26、要求，介绍了各种不同类型制动闸的发展现状和应用场合;介绍了盘式 制动闸的组成、工作原理和结构特点。分析了盘式制动闸存在的主要问题，指出研 制制动闸摩擦在线检测系统的必要性。在线检测系统是现代设备的必然要求和发展 趋势，它能有效的保障人身和设备安全、提高设备工作的可靠性和自动化程度，使 得设备管理更加合理化、科学化。 毕业设计说明书 11 3 盘式制动闸制动性能检测系统总体方案 3.1 总体方案 3.2 系统的主要功能与技术指标 3.2.13.2.1 主要功能主要功能 1、对客车用制动系统盘形闸参数进行实时监测; 采用基于单片机开发的数据 采集器采集制动力矩、闸间隙和制动减速度传感器输出的模拟量

27、信号； 2、盘形闸工作间隙位置校准; 通过对串口接收检测数据的分析处理与融合，得 到制动性能参数，对盘式制动闸制动性能进行评判； 3、静态数据断电后可以长期保存； 4、具有自恢复功能，可以避免干扰引起的系统“死机”现象。 根据现场的实际情况，面对所需要解决的实际问题，确定方案的原则: 1、系统适应持续工作; 2、准确实时测量; 3、可实现远距离观测和控制; 4、系统可靠性高; 5、具备较好的性价比。 基于以上原则设计出了系统方案，系统由两部分组成:上位机和下位机。上位机 由计算机和通信接口组成，计算机安装有专门的监测软件，监测软件借用计算机的 强大功能实现远程实时观测和控制，通信接口则完成通信

28、电平的转换和数据通信。 下位机则以微控制器为核心，辅以相关外围电路完成盘形闸工作参数实时监测，进 行数据采集处理和通信。 3.2.23.2.2 主要技术指标主要技术指标 1、工作间隙测量范围:0 一 3mm 2、测量误差:士 10% 3、转换精度: 0 Then Ado1.Recordset.MoveFirst While Not Ado1.Recordset.EOF Ado1.Recordset.Delete Ado1.Recordset.MoveNext Wend End If 最后，对数据记录进行操作，包括增加、修改、删除记录，以下是增加新记录 的程序代码： With Ado1.Reco

29、rdset .AddNew 新增加一条记录 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 34 .Fields(1).Value = Date 数据采集日期 .Fields(2).Value = Time 数据采集时间 For i=3 to 54 .Fields(i).Value = DataCom(i-2) 将采集到的数据值赋给相应的字段 Next i .MoveNext End with 工控机系统软件在完成串口数据采集的同时，将数据存入预先设好文件名的数 据库，即完成了数据的保存，克服了通常数据采集系统完成数据采集后忘记保存数 据的缺点。通过调用 Visual Basic 的 ADO 控件，结合

30、文件操作命令，即可方便的实 现对数据的访问，为后续的数据分析和输出工作带来极大的便利。 5.7 报表生成模块 VB 中进行报表打印生成的方法有好几种，第一类为调用 VB 的方法 Print form 进行窗口的打印操作，该方法能够使用默认打印机打印当前 Form 中的可视区域， 所以只需要设计一个合适的 Form，就可以非常容易地打印出理想的效果。这种方 法的人机交互能力不强，普通用户不会操作，难达到理想的效果；另一种方法采用 Printer 对象，Printer 对象是一个与设备无关的图片空间,支持用 Print、Pest、Line、Paint Picture 的 Circle 方法在 Pr

31、inter 对象上创建文本和图形。并 能设置输出文本的字体,当完成在 Printer 对象中放置信息后,可用 EndDoc 方法将输 出传送到打印机。每次应用程序结束时，它们会自动使用 EndDoc 方法，将打印机 对象中任何未确定的信息送到打印机。这种方法最大的缺点是编程量大，需要编程 人员计算和控制打印位置，在 Printer 对象中打印位图也需要花费较多的时间，降低 了应用程序的性能。 对于广大的普通用户，都习惯了使用 Word 进行文字、图标的打印工作，因此， 如果能在 Word 中自动生成报表并在用户的参与下完成报表的打印将使操作更加简 单。本系统基于面向对象的思想，应用微软提供的

32、Word 对象，在 VB 中调用 Word 对象，从而实现报表的自动生成与打印工作。 5.8 软件抗干扰设计 系统运行过程中，干扰对系统软件的冲击，将直接导致数据采集的可靠性降低、 控制失灵和数据出错等一系列后果，因此在本系统的开发过程中，不仅对硬件系统 进行了抗干扰设计，还采取了软件冗余设计，以保证所采信号的可靠性。 当单片机测试系统受干扰出现错误时，程序便脱离正常轨道乱飞。在本系统软 件的开发过程中，加入了空操作指令 NOP，避免了后面的指令被当作操作数执行， 程序自动纳入正轨。此外，在 RET、LJMP 对系统流向起作用的指令之前插入两条 NOP 指令，也可确保这些重要指令的正确执行。

33、在工控机软件的通讯模块设计中附加若干抗干扰措施，如上电或正式通信之前， 毕业设计说明书 35 对串行端口做几次空操作，清除端口的非法数据和命令。系统分析软件完成某种功 能是需要用户操作的，这种操作具有一定的顺序性。若用户不知道这个特点，那么 就会导致系统崩溃或死机，这降低了软件的可靠性。 为了解决这个问题，Visual Basic 提供了专门的 On Error 语句来设置错误陷阱。 “On Error Resume Next” 语句实现当发生错误时，忽略错误行，继续执行下一语 句，这种情况适合文件操作情况，比如当打开驱动器 A 上的文件，而驱动器中并没 有插入磁盘时可以采用此语句重试；“On

34、 Error Go to 标号”实现当发生错误时， 使程序跳转到标号所指示的程序块。通常情况下，在程序块中根据捕获的错误类型 进行处理。 如果在每个函数或者过程中都加上错误处理模块，一是将导致程序太长，大量 重复的错误处理代码使得程序可读性降低；二是错误处理机制实际上破坏了程序的 顺序性，使程序的结构性变差。实际上，在某个应用程序中，能出现的错误类型是 有限的，只要按其性质将其分类，用一个或几个公用的程序处理这些错误。这种集 中式错误处理方法解决了程序的可靠性问题，同时也提高了程序的可移植性。 在本系统中，将错误处理程序分为两类，一类是文件操作类型错误，一类是信 号处理类型错误，分别编写错误处

35、理函数 File Error()及 Process Error()，File Error() 函数根据文件操作的错误类型进行文件的重新打开、保存等工作；而 Process Error() 则把用户操作过程引发的错误捕获，并在状态栏中显示错误发生的原因，并提示如 何操作。这两个函数及定义的公共变量存于公用模块（Module.Bas）中。 5.9 本章小结 下位机软件开发应与硬件设计相结合，使硬件功能实现最大化。开发的上位机 软件要具有友好的人机界面、高可靠性和智能分析的功能。基于这两点，本章完成 了单片机的下位机软件以及工控机智能分析软件的开发。软件开发过程中采用的关 键技术包括：（1）基于 R

36、S-485 总线，单片机采用串口中断的方式，工控机应用 VB 提供的 MSComm 控件，实现了工控机与单片机在 RS-485 总线上的通信；（2） 单片机软件开发中，采用 SPI 通信的方式，实现了单片机与 A/D 转换芯片的高速同 步串行通信；（3）采用 VB 与组态王控件相结合的方法完成智能分析软件的开发， 提高了软件的整体性能，不仅能获得友好的人机界面，而且信号的显示分析功能十 分强大。 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 36 6 结论 本课题以盘式制动闸的制动性能研究为目的。分析了盘式制动闸的工作原理后， 结合相关标准和要求，建立了制动闸制动性能的参数模型，设计了能够在线完成制

37、动闸相关参数的检测系统。在此基础上，借助助于一系列的传感器和控制设备采集 相关运行参数，控制相关部分工作。本测控系统集中运用计算机技术、电子技术， 对运行过程的多种操作自动进行数据采样、传输存储、处理加工、动态显示等智能 控制，而无须人工干预，从而实现了高精度的自动化检测。 下面是本课题获得的主要成果和结论。 (l)在综合分析汽车制动系统的结构组成和工作原理，尤其是制动器的组成和 工作原理的基础上，设计了客车盘式制动闸制动器性能检测系统,用AutoCad2004进 行了机械部分的开发。 (2)根据被测量的精度要求和控制台架成本的原则，笔者选择相应的压力传感 器、位移传感器和转速传感器，用Pro

38、telSe99进行了试验台信号采集、调理以及控 制电路的设计， (3)测试软件系统能够完成对采集到的所有信号的实时处理，按照我们的要求 以数值和曲线的形式显示相关参数。该软件操作方便，显示直观明了。 由于自身水平和时间的限制，论文课题中还存在一些问题有待进一步的研究， 主要有: (1)为了测控系统长期工作的稳定性和试验结果的准确性，可以考虑采用性能 更好的硬件模块，如步进电机驱动系统。 (2)制动系统硬件部分导致的测量系统误差可以通过软件补偿减小甚至消除， 故有必要对软件补偿的方法作进一步深入研究。 （3)由于时间和篇幅有限，本论文只对制动器检测设备中的关于制动闸性能进 行了分析和研制。 毕业

39、设计说明书 37 参考文献 1 王永臣等.单片机制动闸自动调节系统M沈阳工业学院学报,2008. 2 庄光山等.制动盘对盘形制动摩擦性能的影响J. 铁道车辆,2007. 3 赵田臣等.高速列车金属陶瓷复合材料制动闸片研制J. 石家庄铁道学院学报,2007. 4 程真启等. 矿井提升机制动闸间隙监测仪的设计J. 煤矿机电,2007. 5 贾福音等.摩擦提升机滑绳安全可靠制动分析J. 煤炭工程,2008. 6 德国 XAVER WIRTH. 制动闸片提高了盘形制动器的性能J.Heat Treatment of Materials,2007. 7 赵建明等.半金属基提速客车盘形制动闸片摩擦特性的研究

40、J. 机械设计与制造工程,2006. 8 陈磊等.矿井提升机盘式制动闸空动时间测试装置设计M煤矿机械,2008. 9 王宏德.盘式制动闸制动力矩下降原因分析与对策J. 中州煤炭,2006. 10 和田 雄一等(日) 新开发的制动闸片和制动盘J. 车辆工程,2009. 11 李洪山.乘用车制动器试验装置及试验规范的研究M. 合肥工业大学学报,2009. 12 王智深.汽车气动制动系统制动性能及控制电磁阀动态特性的研究J. 汽车工程学,2008. 13 杨莉玲.液压盘式制动器建模与仿真分析J. 机械与电子,2007. 14 呼靳宏.采煤机液压盘式制动器试验台的研制J. 西安科技大学学报,2009.

41、 15 游登科.制动器特性建模及参数测试方法研究J. 吉林大学学报,2008. 16 Mylar Swift. Analysis on Break System. Mechanical Vibration, 2009. 17 W Osterle. A microscopic study of formation between a brake pad and brake disc. Wear, 2009. 客车用盘式制动闸制动性能检测系统设计 38 致 谢 本次毕业设计是对我大学四年所学知识的一次全面考验，它也是对即将走向社 会的我进行的一次有效的训练。回顾这场毕业设计，我觉得我获益菲浅。我的课题 是一个研究类的课题，它让我体会到做研究的艰难，从苦心建出数学模型，到机械 结构部分的分析与综合，然后又要考虑的对数据进行分析研究，进行传感器的选型 和设计，最后对硬件电路进行分模块化处理，软件的编写与调试，这对像我这样基 础不扎实的学生是多么困难，只有本人经历过才知道。所以我认为这次毕业设计锻 炼了我很多方面的能力，它使我面对困难不退缩，勇于克服困难。 在本次毕业设计的开始到结束一直得到卢倩老师的指导和帮助，使我能得以顺 利完成并学到了很多知识，我想这对我以后走上社会工作岗位会有很大帮助，没有 您的悉心指导，我也不可能完成本次的课题设计，在此我谨表示我最衷心的感谢。