【正文】 計(jì) 由于 FSAE 賽車的特殊性，制動(dòng)踏板必須自行設(shè)計(jì)，在結(jié)合賽 車手坐姿，以及其踩踏的尺寸后，通過三維設(shè)計(jì)軟件，初步設(shè)計(jì)了踏板，其杠桿放大比為 6,為了減輕重量踏板材料為鋁合金，如圖 412所示。 已知數(shù)據(jù)： （ 1）車輛滿載總重 W = 320 kg （ 2）車輛有效滾動(dòng)半徑 R = 240mm （ 3）制動(dòng)盤有效半 徑 r = 110mm （ 4）主缸活塞直徑 d = 18mm （ 5）制動(dòng)卡鉗活塞直徑 D = 34mm （ 6）軸距 l = 1600mm （ 7） 整車質(zhì)心高 h = 260mm, 距前軸的距離 lf =848 mm，據(jù)后軸的距離 lb = 752 mm 最佳制動(dòng)分配通過以下步驟計(jì)算得出 首先，需要估計(jì)出一個(gè)最大減加速度值以計(jì)算制動(dòng)時(shí)車重在前后軸上的分配。假設(shè)系 統(tǒng)是非助力的，主缸活塞面積已知，踏板力已知，用 式 （ 54） 可用于計(jì)算單個(gè)主缸所需的放大比例。 foo tm asterpe da l FApR ?? (54) 其中， pedalR 踏板放大比例，其值為 6 、masterA 主缸活塞內(nèi)部面積 fotF 踏板力，根據(jù)國家規(guī)定的要求不能大于 500N 結(jié)合第三章制動(dòng)力理想分配條件： bfWBBWBFWBBBF?????????? （ 55） 代入計(jì)算， 最后確定制動(dòng)力分配比為 ???? ??，即前軸分配 60%制動(dòng)力，后軸分配 40%的制動(dòng)力 制動(dòng)設(shè)計(jì)檢驗(yàn) 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可得 bf ??? ??? ?? 假設(shè)踏板的踩踏力為最大的 500N，則可計(jì)算出前后卡鉗的夾緊力 fkF ， bkF 為前后卡鉗夾緊力 主缸卡鉗SS535006F fk ???? = N （ 56） bkF = N FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 取卡鉗與制動(dòng)盤的摩擦因素的較小值 ，顯然卡鉗與制動(dòng)盤的摩擦力大于地面的摩擦了，因而完全符合比賽要求的抱死條件 ，故制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。下面是相關(guān)計(jì)算公式： 前軸質(zhì)量分配計(jì)算公式 ： fW = jfW ? ?? ?lhg //aW? （ 51） FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 其中， fbW ：以一定的減加速度（ a/g）制動(dòng)時(shí)分配在前軸上的重量 fjW ：以一定速度行駛無制動(dòng)但考慮空氣動(dòng)力效應(yīng)時(shí)分配 在前軸上的重量 W ：車輛總重 （ a/g）：減加速度，以 g為單位值，其大小可從處于高速病具有空氣下壓作用是的 3g 到在冰面上行駛時(shí)的 h：車輛相對于地面的質(zhì)心高 l：軸距 后軸重量分配計(jì)算公式 ? ?? ?lh /a /gWWW bjb ? （ 52） 其中 bW ：以一定的減速度（ a/g）制動(dòng)時(shí)分配在前軸上的重量 jbW：以一定的速度行駛無制動(dòng)但考慮空氣動(dòng)力效應(yīng)時(shí)分配在后軸上的重量 從 上面的公式可見，當(dāng)減加速度（當(dāng) (a / g)較小時(shí)）較低時(shí)，前后軸重 量分配幾乎與靜止時(shí)的分配比相同。通常，車輛只有在四 輪同時(shí)達(dá)到最大摩擦極限時(shí)才能達(dá)到最大制動(dòng)減加速度；相反，不合適的制動(dòng)力 分配比將導(dǎo)致車輛因前（后）輪提前抱死而發(fā)生車輛側(cè)滑、轉(zhuǎn)向失效。 m （ 42） 其中 Tmaxf為前軸最大制動(dòng)力矩 Tmaxb為后軸最大制動(dòng)力矩 q 為制動(dòng)強(qiáng)度 ，即 a/g，這里取 R 為車輪有效滾動(dòng) 半 φ 0為同步附著系數(shù) 制動(dòng)卡鉗活塞直徑預(yù)計(jì)算 再 公式 （ 43） 計(jì)算出單個(gè)制動(dòng)卡鉗 對制動(dòng)盤的壓緊力 Nf = r2 padfT? = N （ 43） Nb = N FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 其中 Tf為前后軸最大制動(dòng)力 矩 N單側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力 pad? 為制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間的摩擦因素 ，通常取 ～ 之間，這里取 r為制動(dòng)盤半徑，根據(jù) 輪輞在尺寸，設(shè)計(jì)制動(dòng)盤直徑為 220mm 根據(jù)單側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力，計(jì)算制動(dòng)卡鉗活塞直徑 ，如式（ 44） Df ≥ 2在（ 1），（ 2）情況中沒有充分利用地面提供的附著系數(shù)，所以制動(dòng)強(qiáng)度小于小于附著系數(shù)，而在第三種情況中，充分利用了路面提供的附著系數(shù)，故制動(dòng)強(qiáng)度等于利用附著系數(shù)。這些時(shí)間的總和為 1T ,取 ～ ，這段時(shí)間內(nèi)，將腳從加速踏板移開后，由發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩和汽車行駛阻力，將會(huì)出現(xiàn)一定的減速度 1a 2T 為制動(dòng) 器起作用時(shí)間，隨著駕駛員踩踏板的動(dòng)作，踏板力迅速增大，制動(dòng)力也隨之增大到最大。 制動(dòng)器的制動(dòng)力與踏板力成正比，但地面制動(dòng)力 受車輪與地面之間的附著力 ?F 的限制，如 圖 32 所示，為制動(dòng)器制動(dòng)力 uF ，地面制動(dòng)力 bF 以及踏板力 pF 三者之間的關(guān)系 圖 32 地面制動(dòng)力，制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力關(guān)系 當(dāng)踏板力在 0～ 1pF 之間是， 有 uF = bF ，制動(dòng)器制動(dòng)力等于地面制動(dòng)力。 3） 圖 26 c為 HI型，其左、右前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與全部后輪制動(dòng)器輪缸構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的回路，而兩前輪制動(dòng)器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路，可看成是一軸半對半個(gè)軸的分路型式 4）圖 26 d為 LL型，由兩個(gè)獨(dú)立的問路分別為兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器所組成。 制動(dòng)管路的布置方案選擇 圖 26 常見制動(dòng)管路布置圖 雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有 常見的幾種分路形式 ，如圖 26 FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 1)圖 26 a稱為 II 型，這種回路前后分開， 其特點(diǎn)是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸 (或單制動(dòng)氣室 )鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時(shí)間也 較短。另外，液壓管路在過渡受熱時(shí)會(huì)形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“氣阻”使制動(dòng)效能降低甚 至失效；而當(dāng)氣溫過低時(shí)（ 25 攝氏度和更低時(shí)），由于制動(dòng)液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時(shí)，使整個(gè)系統(tǒng)都不能繼續(xù)工FSAE 大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 作，液壓式簡單制動(dòng)系曾廣泛用于轎車、輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。 綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定本次設(shè)計(jì)采用前后盤式制動(dòng)器，且均為浮鉗盤式制動(dòng)器。 ?定鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤與車輪相連并在制動(dòng)鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。對雙向增力式制動(dòng)器來說不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降，這種結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于中級轎車的前輪制動(dòng)器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，前軸的動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應(yīng)得使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對調(diào)了。一般摩擦式制動(dòng)器按旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。 1） 制動(dòng)燈必須為紅色，至少 15 瓦（或等同于 15 瓦），且從后方清晰可見。 9） 制動(dòng)踏板必須由鋁合金，鋼或者鈦加工而成。每個(gè)液壓回路必須有其專屬的儲(chǔ)液罐（可用獨(dú)立儲(chǔ)液罐或用原廠的儲(chǔ)液罐）。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)出滿足組委會(huì)要求并且 利于提升賽車性能為目的 。 毫無疑問，對于對汽車的了解僅限于書本和個(gè)人駕乘體驗(yàn)的大學(xué)生而言，組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(shí)也受益頗豐的過程。 Ansys 鹽城工學(xué)院 2020 屆學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 III 目錄 1緒論 ............................................................................................................................. 1 FSAE 賽事介紹 .................................................................................................. 1 制動(dòng)系統(tǒng)的研究意義 ......................................................................................... 2 FSAE 制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 ................................................................................ 2 本次制動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo) ................................................................................. 2 大學(xué)生方程式賽車 制動(dòng)系統(tǒng)規(guī)則和要求 ............................................................ 3 制動(dòng)系統(tǒng)概況 ......................................................................................... 3 制動(dòng)測試 ................................................................................................ 3 制動(dòng)踏板超行程開關(guān) .............................................................................. 3 制動(dòng)燈 .................................................................................................... 4 本次制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù) ................................................................................. 4 2 制動(dòng)系統(tǒng)的方案分析與選擇 .................................................................................... 4 制動(dòng)器形式方案分析 ......................................................................................... 4 鼓式制動(dòng)器 ............................................................................................ 4 盤式制動(dòng)器 ............................................................................................. 9 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇 ............................................................................... 10 簡單制動(dòng)系統(tǒng) ....................................................................................... 10 動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng) ....................................................................................... 11 伺服制動(dòng)系統(tǒng) ....