【正文】 2 制動系統(tǒng)的方案分析與選擇 .......................................... 4 .............................................. 4 鼓式制動器 .................................................... 5 盤式制動器 .................................................... 5 制動管路的布置方案選擇 .......................................... 6 .............................................. 8 3制動過程力學理論研究 .............................................. 9 ................................................ 9 ........................................... 11 ，利用附著系數(shù)與同步附著系數(shù) ........................... 13 制動強度 ..................................................... 13 利用附著系數(shù) ................................................. 13 同步附著系數(shù) ................................................. 14 ................................................. 14 4制動系統(tǒng)的初步設計與計算 ......................................... 17 ......................................................... 17 法向反力計算 ................................................. 17 制動力矩預計算 ............................................... 18 制動卡鉗活塞直徑預計算 ....................................... 19 制動卡鉗的選擇 ............................................... 20 制動主缸的確定 ............................................... 21 其它制動部件的選擇 ............................................. 22 制動盤 ....................................................... 22 制動管路 ..................................................... 22 制動儲液罐 ................................................... 23 FSAE 大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計 IV 制動燈開關和超行程開關 ....................................... 24 制動踏板的設計 ............................................... 25 制動總體布置圖 ................................................. 26 5 制動設計優(yōu)化 ..................................................... 27 ............................................... 27 ................................................... 29 ................................................. 30 6制動有限元分析 ................................................... 33 ..................................................... 33 ansys 分析 ............................................. 35 ..................................................... 39 主要參考文獻 ....................................................... 40 致謝 ............................................................... 41 FSAE 大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計 1 1 緒論 FSAE 賽事介紹 Formula SAE，是由各國 SAE，即汽車工程師協(xié)會舉辦的面向在讀或畢業(yè) 7個月以內的本科生或研究生舉辦的一項學 生 方程式賽車 比賽，要求在一年的時間內制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久，能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項目業(yè)余休閑賽車。 毫無疑問，對于對汽車的了解僅限于書本和個人駕乘體驗的大學生而言，組成一個團隊設計一輛純粹而高性能的賽車并將它制造出來，是一段極具挑戰(zhàn)，同時也受益頗豐的過程。本次畢業(yè)設計題目為大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計，以設計出滿足組委會要求并且 利于提升賽車性能為目的 。每個液壓回路必須有其專屬的儲液罐（可用獨立儲液罐或用原廠的儲液罐）。通過賽會任何官員在正常坐姿下施加在踏板上的最大踩踏力檢測。 開關必須為模擬電路元器件，不能通過可編程邏輯控制器、 ECU，或有相似功能的數(shù)字控制器來替代。 （ 5） 制動系統(tǒng)零部件有限元分析。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面與制動帶摩擦片的內圓弧作為一對摩擦表面，產生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。 盤式制動器與鼓式制動器相比，有以下優(yōu)點： 制動效能穩(wěn)定性好； 制動力矩與汽車運動方向無關； 易于構成雙回路，有較高的可靠性和安全性； 尺寸小、質量小、散熱好； 制動襯塊上壓力均勻，襯塊磨損均勻； 更換襯塊工作簡單容易； 襯塊與制動盤間的間隙小，縮短了 制動協(xié)調時間； 易于實現(xiàn)間隙自動調整。 此時前、后各有一側車輪有制動作用，使制動力不對稱，導致前輪將朝制動起作用 車輪的一側繞主銷轉動，使汽車失去方向穩(wěn)定性。同時路面對車輪作用一個向后的作用了 bF ,稱 為地面制動力，這個力由車輪經過車軸和懸架傳達到車架和車身，迫使整個汽車 產生一定的減速度地面制動力越大，制動減鹽城工學院 2020 本科畢業(yè)設計 10 速度越大，制動距離就越短。制動時間格為 0T 、 1T 、 2T 、 3T ， 由四段路程組 成 0S 、 1S 、 2S 、 3S 圖 33 制動減速度，制動速度，距離與時間關系 鹽城工學院 2020 本科畢業(yè)設計 12 0T 是駕駛員接到制動停車信號后的反應時間，一般需 要 ～ ，這與駕駛員反應快慢和不同處境有關，這段時間內汽車仍以原來的初速度 0V 行駛。 上面一提到地面制動力由于受到附著力限制，其最大值為 式（ 39） zbmax FF ??? （ 39） 所以最大制動強度 ??maxZ 利用附著系數(shù) 上式中路面提供的附著系數(shù) Ф可稱為利用附著系數(shù)，利用附著系數(shù)就是汽車制動時路面提供的要利用的附著系數(shù) 汽車制動過程中，一般出現(xiàn)三種情況 ： （ 1） 前輪先抱死拖滑。 m ? ?qhllwbbT m a x ?φ 0R = N 圖 412 制動踏板 鹽城工學院 2020 本科畢業(yè)設計 26 制動總體布置圖 在結合以上的初步計算和選取材料后，在 PROE 中設計了制動的總體布置 ，如圖 413 圖 413 制動布置總圖 FSAE 大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計 27 5 制動設計優(yōu)化 合適的制動力分配比對制動效果的影響是極其重要的。對于既要在干路面又要在濕路面行走的車輛，這樣的計算要進行兩次以找到最佳制動力分配比的調節(jié)范圍。對于雙主缸系統(tǒng)，平衡桿的比例也應加以考慮。這些計算數(shù)據(jù)對平衡桿的設計制作具有指導性的意義；同時，根據(jù)計算數(shù)據(jù)，還可以對踏板的放大比例進行優(yōu)化以便于駕駛員的操作，以在滿足的比賽要求的基礎上充分發(fā)揮制動效能。大多數(shù)有限元程序都是以結點位移作為基本變量，求出結點位移后再計算單元內的應力，這種方法稱為位移法。對于工程中遇到的實際問題，有限元法的使用取決于如下條件 :產品實驗或制做樣機成本太高，實驗無法實現(xiàn)，而有限元計算能夠有效地模擬出實驗效果、達到實驗目的，計算成本也遠低于實驗成本時，有限元法才成為一種有效的選擇。對協(xié)調單元應滿足相容性和完備性要求。 如圖 62，從圖中可以看到，當施加 200N 力時，受力穩(wěn)定，無任何明顯變形 鹽城工學院 2020 本科畢業(yè)設計 36 圖 62 200N時受力分析 （ 3） 由于此次設計，設定最大的踏板力為 500N，雖然實際制動不需 要這么大的力，但為防止意外，這里主要測試當踩踏力為 500N 時，是否符合要求 圖 63 未施加時狀態(tài) FSAE 大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計 37 圖 64 500N受力分析圖 圖 65 500N，受力變形圖 如圖 63 到 65，施加 500N 的 踩踏力之后， 制動系統(tǒng)的受力變化，從上圖可知，制動系統(tǒng)的主要受力部位為平衡桿和推桿， 平衡桿的最大受力點 在平衡桿上 為， 推桿的最大受力部位為調節(jié)部 位，為 結合 圖 64 的 材料屈服極限 ，此次使用的是普通碳素鋼，其最小的屈服強度為213Mpa，由此可見，本次設計的制動系統(tǒng)在材料的的受力上滿足要求。另外，還要感謝之前參與中期答辯及預答辯的 孫寧老師，李書偉老師 等，他們 以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 鹽城工學院 2020 本科畢業(yè)設計 44 導師簽名： 日期： 年 月 日 FSAE 大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計 4。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。 同時還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下良好的汽車專業(yè)知識的基礎；為我們以后的工作實踐做好了鋪墊。 雖然在要求上已經達到了 FSAE 組委會的得要求，但在設計體積上還是相對大了一些，由于受到 制動主缸等實際材料的的限制，通過之前的計算，這種大型的主缸以遠遠滿足制動的要求，對于 FSAE 賽車來說還是有些多余，因此下屆的設計首先要找到合適的主缸。 FSAE 大學生方程式賽車制動系統(tǒng)設計 35 Ansys 分析 通過前一章的計算， 本次設計的制動系統(tǒng)在賽車制動系能上達到了要求，但在材料性能上，由于受力點復雜，很難通過普通計算得出結論，因此，必須借助軟件進行受力分析，以檢測強度是否滿足要求。在這些大大小小的有限元軟件中，其基本的、核心的算法都是一樣的，沒有太大的不同，