【正文】 動(dòng)力，地面制動(dòng)力以及踏板力三者之間的關(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～之間是， 有 = ，制動(dòng)器制動(dòng)力等于地面制動(dòng)力。同時(shí)路面對(duì)車(chē)輪作用一個(gè)向后的作用了,稱(chēng)為地面制動(dòng)力，這個(gè)力由車(chē)輪經(jīng)過(guò)車(chē)軸和懸架傳達(dá)到車(chē)架和車(chē)身，迫使整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)生一定的減速度地面制動(dòng)力越大，制動(dòng)減速度越大，制動(dòng)距離就越短。制動(dòng)主缸主要分為單缸和串聯(lián)雙缸，如下圖27，28結(jié)合賽規(guī)要求必須使用兩個(gè)制動(dòng)主缸，若使用單缸制動(dòng)主缸，則相對(duì)的一組輪公用一條主管路：若使用串聯(lián)雙缸則可以一個(gè)輪對(duì)應(yīng)一條管路，顯然制動(dòng)性能上串聯(lián)雙缸要比單缸有優(yōu)勢(shì)，但雙缸的管路較多，而且體積也相對(duì)大，F(xiàn)SAE賽車(chē)本身前部空間小，布置比較緊湊，因此國(guó)內(nèi)外的車(chē)隊(duì)一至選擇單缸制動(dòng)主缸，主要購(gòu)買(mǎi)的是Wilwood等廠(chǎng)家的產(chǎn)品，其體積和性能要求都很滿(mǎn)足賽車(chē)要求。HL型單用回路，即一軸半時(shí)剩余制動(dòng)力較大，但此時(shí)與LL型一樣，在緊急制動(dòng)時(shí)后輪極易先抱死。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(duì)半個(gè)軸的分路型式4）圖26 d為L(zhǎng)L型，由兩個(gè)獨(dú)立的問(wèn)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。此時(shí)前、后各有一側(cè)車(chē)輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車(chē)輪的一側(cè)繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性。2）圖26 b稱(chēng)為X型，交叉式，這種布置后輪制動(dòng)管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車(chē)輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車(chē)輪制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路。這一分路方案總后輪制動(dòng)管路失效，則一旦前輪制動(dòng)抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。 制動(dòng)管路的布置方案選擇 圖26 常見(jiàn)制動(dòng)管路布置圖雙軸汽車(chē)的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有常見(jiàn)的幾種分路形式，如圖261)圖26 a稱(chēng)為II型，這種回路前后分開(kāi)，其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)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。按伺服系統(tǒng)能源的不同，又有真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系之分，其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能）、氣壓能和液壓能。 伺服制動(dòng)系統(tǒng) 伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套除其他能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力可兼用，即兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為制動(dòng)能源的制動(dòng)系，在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。3)全液壓動(dòng)力制動(dòng)系全液壓動(dòng)力制動(dòng)系除具有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有操作輕便、制動(dòng)反應(yīng)快、制動(dòng)能力強(qiáng)、受氣阻影響較小、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動(dòng)力轉(zhuǎn)向、液壓懸架、舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共同液壓泵和儲(chǔ)油等優(yōu)點(diǎn)。由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時(shí)間也較短。因而制動(dòng)器室的直徑達(dá)，只能置于制動(dòng)器之外，在通過(guò)桿件及凸輪或鍥塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。動(dòng)力制動(dòng)系有氣壓制動(dòng)系、氣頂液式制動(dòng)系和全液壓動(dòng)力制動(dòng)系3種。 動(dòng)力制動(dòng)系是以發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力形成的氣壓或液壓勢(shì)能作為汽車(chē)制動(dòng)的全部力源進(jìn)行制動(dòng)，司機(jī)作用于制動(dòng)踏板或手柄上的力僅用于對(duì)制動(dòng)回路中控制元件的操縱。另外，液壓管路在過(guò)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(guò)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)工作，液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng)系曾廣泛用于轎車(chē)、輕型及以下的貨車(chē)和部分中型貨車(chē)上。其優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間短（),工作壓力大（可達(dá)10MPa12MPa),缸徑尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄的張開(kāi)機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低。機(jī)械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造假低廉，工作可靠，但機(jī)械效率低，因此僅用于中、小型汽車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)裝置中。 簡(jiǎn)單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系，是靠四級(jí)作用于制動(dòng)踏板上或手柄上的力作為制動(dòng)力源。綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定本次設(shè)計(jì)采用前后盤(pán)式制動(dòng)器，且均為浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器。7）襯塊與制動(dòng)盤(pán)間的間隙小，縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。由于這種制動(dòng)器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有鉗盤(pán)式制動(dòng)器廣泛。?浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤(pán)得內(nèi)側(cè)具有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油道或油管，液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性?。怀杀镜?；浮動(dòng)盤(pán)的制動(dòng)塊可兼用駐車(chē)制動(dòng)。?定鉗盤(pán)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(pán)與車(chē)輪相連并在制動(dòng)鉗體開(kāi)口槽中旋轉(zhuǎn)。圖25 雙向增力式制動(dòng)器盤(pán)式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式兩大類(lèi)。因此，在轎車(chē)領(lǐng)域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤(pán)式制動(dòng)器。雙向增力式制動(dòng)器也廣泛用于汽車(chē)的中央制動(dòng)器，因?yàn)轳v車(chē)制動(dòng)要求制動(dòng)器正向、反向的制動(dòng)效能都很高，而且駐車(chē)制動(dòng)若不用于應(yīng)急制動(dòng)時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問(wèn)題并不突出。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)不論汽車(chē)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。因此，它用于少數(shù)輕、中型貨車(chē)和轎車(chē)上作為前輪制動(dòng)器。圖23 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 4) 單向增力式制動(dòng)器單向增力式制動(dòng)器如圖24所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)地板上的支承銷(xiāo)上，由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非平衡式的制動(dòng)器。它也屬于平衡式制動(dòng)器。雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車(chē)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(jí)轎車(chē)的前輪制動(dòng)器，這是因?yàn)檫@類(lèi)汽車(chē)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(chē)時(shí)則相反。顯然，當(dāng)汽車(chē)倒車(chē)時(shí)這種制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q(chēng)為雙向領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車(chē)前進(jìn)與倒車(chē)時(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于駐車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車(chē)的前、后輪制動(dòng)器及轎車(chē)的后輪制動(dòng)器。領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有增勢(shì)作用，故又稱(chēng)為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開(kāi)制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有減勢(shì)作用，故又稱(chēng)為減勢(shì)蹄。汽車(chē)倒車(chē)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(duì)調(diào)了。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面與制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱(chēng)為帶式制動(dòng)器。車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪轂上。鼓式制動(dòng)器分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。一般摩擦式制動(dòng)器按旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。（4） 制動(dòng)各項(xiàng)效能的分析（5） 制動(dòng)系統(tǒng)零部件有限元分析。（2） 制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的選擇與理論計(jì)算。2) 制動(dòng)燈的安裝高度必須在車(chē)輪中心線(xiàn)和車(chē)手肩膀高度之間，且接近賽車(chē)中心線(xiàn)。 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(jiàn)。并且該開(kāi)關(guān)不能被車(chē)手重置。該開(kāi)關(guān)必須能夠切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)的電源。 1）賽車(chē)必須裝有制動(dòng)踏板超行程開(kāi)關(guān)。9）制動(dòng)踏板必須由鋁合金，鋼或者鈦加工而成。8）制動(dòng)踏板必須設(shè)計(jì)能承受2000N 的力而不損壞制動(dòng)系統(tǒng)和踏板機(jī)構(gòu)。5）禁止使用沒(méi)有保護(hù)的塑料制動(dòng)管路6）剎車(chē)系統(tǒng)必須裝有碎片護(hù)罩，以防傳動(dòng)系失效或小碰撞（引起的碎片破壞制動(dòng)系統(tǒng)）。3）剎車(chē)系統(tǒng)必須在以下的測(cè)試中，能夠抱死所有四個(gè)輪。每個(gè)液壓回路必須有其專(zhuān)屬的儲(chǔ)液罐（可用獨(dú)立儲(chǔ)液罐或用原廠(chǎng)的儲(chǔ)液罐）。并且直接作用于所有四個(gè)車(chē)輪上，而且只被一個(gè)控制器控制。 1)具有良好的制動(dòng)效能，制動(dòng)響應(yīng)靈敏，在預(yù)期的距離實(shí)現(xiàn)賽車(chē)的制動(dòng)；2）具有良好的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，避免制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)跑偏 ；3）制動(dòng)時(shí)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)賽車(chē)制動(dòng)依舊靈敏，并且不影響轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；4)制動(dòng)效能熱穩(wěn)性好，盡量降低溫度度制動(dòng)效能的影響。通常對(duì)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)的指標(biāo)為：1）制動(dòng)效能：即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度；2）制動(dòng)效能的恒定性：即熱衰退性；3）制動(dòng)時(shí)汽車(chē)方向的穩(wěn)定性。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為大學(xué)生方程式賽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足組委會(huì)要求并且利于提升賽車(chē)性能為目的。汽車(chē)的制動(dòng)性能直接影響汽車(chē)的行駛安全性。汽車(chē)是現(xiàn)代交通工具中用得最多、最普遍、也是運(yùn)用得最方便的交通工具。 與此同時(shí)，管理和運(yùn)營(yíng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)讓未來(lái)的企業(yè)管理者接受了一次難度十足的鍛煉。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于對(duì)汽車(chē)的了解僅限于書(shū)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(chē)并將它制造出來(lái)，是一段極具挑戰(zhàn)，同時(shí)也受益頗豐的過(guò)程。在比賽過(guò)程中，參賽隊(duì)員能充分將所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中。FSAE要求各參賽隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車(chē)制造標(biāo)準(zhǔn)，自行設(shè)計(jì)和制造方程式類(lèi)型的小型單人座休閑賽車(chē)，并攜該車(chē)參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)。 中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽是中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)及其合作會(huì)員單位，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國(guó)家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，精心打造的一項(xiàng)全新賽事。 Ansys目錄1緒論 1 FSAE賽事介紹 1 2 FSAE制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 2 2 3 3 3 3 4 42 制動(dòng)系統(tǒng)的方案分析與選擇 4 4 鼓式制動(dòng)器 4 9 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇 10 10 11 伺服制動(dòng)系統(tǒng) 12 制動(dòng)管路的布置方案選擇 12 143制動(dòng)過(guò)程力學(xué)理論研究 15 15 17，利用附著系數(shù)與同步附著系數(shù) 18 18 19 20 214制動(dòng)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 22 22 24 24 制動(dòng)卡鉗的選擇 25 制動(dòng)主缸的確定 26 其它制動(dòng)部件的選擇 27 27 28 29 30 30 制動(dòng)總體布置圖 315 制動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化 32 32 34 356制動(dòng)有限元分析 37 37 39 43主要參考文獻(xiàn) 45致謝 46FSAE大學(xué)生方程式賽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論 FSAE賽事介紹 Formula SAE，是由各國(guó)SAE，即汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以?xún)?nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車(chē)比賽，要求在一年的時(shí)間內(nèi)制造出一輛在加速、剎車(chē)、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(xiàng)目業(yè)余休閑賽車(chē)。關(guān)鍵詞：FSAE ；制動(dòng)；AnsysDesign of Braking System for FSAE CarAbstract: Formula SAE race was founded in 1979 by the American cars institute of Engineers. In 2011 , China held the first Formula one for Chinese college students, the design would be for design of the provisions of the Chinese calendar. This paper will introduce the FSAE events, the desi