方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析開(kāi)題報(bào)告

方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析開(kāi)題報(bào)告,方程式賽車,制動(dòng),系統(tǒng),設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),分析,開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文 關(guān)于《方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析》的開(kāi)題報(bào)告 引言： 汽車是現(xiàn)在交通工具中用的最多、最普遍、最方便的交通工具。隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的迅速發(fā)展，汽車的保有量快速增長(zhǎng)，汽車安全問(wèn)題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，而其中制動(dòng)系統(tǒng)則是有關(guān)于汽車安全的最重要的系統(tǒng)之一。同時(shí)對(duì)于賽車而言，制動(dòng)系統(tǒng)更是決定成績(jī)好壞的重要系統(tǒng)之一。根據(jù)FSAE賽車的需求，設(shè)計(jì)一套高效能的制動(dòng)系統(tǒng)，使賽車在比賽中在盡可能短的距離內(nèi)有足夠的制動(dòng)力制動(dòng)減速，擁有優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。 一． 課題背景： Formula SAE，是由各國(guó)SAE，即汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以內(nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽，要求在一年的時(shí)間內(nèi)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(xiàng)目業(yè)余休閑賽車。自1981年創(chuàng)辦以來(lái)，F(xiàn)SAE已發(fā)展成為每年由7個(gè)國(guó)家舉辦的9場(chǎng)賽事所組成，并有數(shù)百支來(lái)自全球頂級(jí)高校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會(huì)。 FSAE方程式（Formula SAE）系列賽源于1978年。第一次比賽于1979年在美國(guó)波斯頓舉行，13支隊(duì)伍中有11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺(tái)5馬力的木制賽車。SAE方程式（Formula SAE）系列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間，在整車設(shè)計(jì)方面將會(huì)限制很少。賽前車隊(duì)通常用8至12個(gè)月組的時(shí)間設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試和準(zhǔn)備賽車。在與來(lái)自世界各地的大學(xué)代表隊(duì)的比較中，賽事給了車隊(duì)證明和展示其創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。 制動(dòng)系統(tǒng)——基本要求： 賽車必須安裝有制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)系統(tǒng)必須作用于所有四個(gè)車輪上，并且通過(guò)單一的控制機(jī)構(gòu)控制。 制動(dòng)系統(tǒng)必須有兩套獨(dú)立的液壓制動(dòng)回路，當(dāng)某一條回路系統(tǒng)泄漏或失效時(shí)，另一條回路還可以至少保證有兩個(gè)車輪可以維持有效的制動(dòng)力。每個(gè)液壓制動(dòng)回路必須有其專用的儲(chǔ)液罐（可以使用獨(dú)立的儲(chǔ)液罐，也可以使用廠家生產(chǎn)的內(nèi)部被分隔開(kāi)的儲(chǔ)液罐）。安裝有限滑式差速器的車橋，其兩個(gè)車輪可以使用單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)。 制動(dòng)系統(tǒng)必須在后述的測(cè)試中，能夠抱死所有四個(gè)車輪。禁止使用線控制動(dòng)。禁止使用沒(méi)有保護(hù)的塑料制動(dòng)管路。 制動(dòng)系統(tǒng)必須被碎片護(hù)罩保護(hù)，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)。從側(cè)面看，安裝在賽車簧上部分上的制動(dòng)系統(tǒng)的任何部分都不可以低于車架或者單體殼的下表面。 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)。需要通過(guò)賽會(huì)任何裁判在正常坐姿下施加在最大踩踏力在踏板上進(jìn)行檢測(cè)。 制動(dòng)踏板必須由鋁合金，鋼或者鈦加工而成。 賽車的制動(dòng)系統(tǒng)將被進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，測(cè)試時(shí)，賽車將首先在制動(dòng)檢查官規(guī)定的直道上加速，在直道末端，賽車必須制動(dòng)至靜止，并要求四輪抱死且不跑偏。 賽車必須裝有制動(dòng)踏板超行程開(kāi)關(guān)。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)引起制動(dòng)踏板的行程超出正常范圍時(shí)，該開(kāi)關(guān)必須能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。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。重復(fù)的作用該開(kāi)關(guān)不能恢復(fù)上述系統(tǒng)的電源。并且該開(kāi)關(guān)不能被車手重置。該開(kāi)關(guān)必須為模擬電路元器件，不能通過(guò)可編程邏輯控制器、ECU，或有相似功能的數(shù)字控制器來(lái)替代。 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)。如果使用了LED（發(fā)光二極管）制動(dòng)燈，則必須在非常強(qiáng)的日光下也清晰可見(jiàn)。制動(dòng)燈的安裝高度必須在車輪中心線和車手肩膀高度之間，且接近賽車中心線。 二． 課題研究意義： 本文課題來(lái)自于近年來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)始舉辦的一項(xiàng)在國(guó)際上具有悠久歷史賽車設(shè)計(jì)大賽—大學(xué)生方程式設(shè)計(jì)大賽。2010年FSAE進(jìn)入中國(guó)，由各高等院校汽車工程或與汽車相關(guān)專業(yè)的在校學(xué)生組隊(duì)參加。FSAE要求各參賽隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，自行設(shè)計(jì)和制造方程式類型的小型單人座賽車，并攜該車參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)。比賽過(guò)程中，參賽隊(duì)不僅要闡述設(shè)計(jì)理念，還要由評(píng)審裁判對(duì)該車進(jìn)行若干項(xiàng)性能測(cè)試項(xiàng)目，賽車制動(dòng)性是檢測(cè)的重中之重，其性能的高低直接影響賽事過(guò)程的安全性。同時(shí)本課題的研究旨在熟悉賽車的制動(dòng)系設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，發(fā)揮自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。同時(shí)了解賽車制動(dòng)系與普通民用車的制動(dòng)系的區(qū)別及性能上的差異。并且在參與實(shí)際制作過(guò)程中熟悉各種各樣加工設(shè)備的使用操作方法，增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力。在制作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷不足，進(jìn)行改進(jìn)改善，調(diào)整。在后期整車調(diào)試中更加能幫助了解如何才能調(diào)試出一輛性能更為優(yōu)秀的賽車。 三．課題研究方向 制動(dòng)系統(tǒng)是汽車上用以使外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置。制動(dòng)系統(tǒng)作用是：使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車；使已停駛的汽車在各種道路條件下（包括在坡道上）穩(wěn)定駐車；使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。對(duì)汽車起制動(dòng)作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛方向相反的外力，而這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可控制的，因此汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置以實(shí)現(xiàn)上述功能。 為了保證汽車行使安全，發(fā)揮高速行使的能力，制動(dòng)系必須滿足下列要求 1．制動(dòng)效能好。評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)效能的指標(biāo)有：制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)時(shí)間 2．操縱輕便，制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性好。制動(dòng)時(shí)，前后車輪制動(dòng)力分配合理，左右車輪上的制動(dòng)力應(yīng)基本相等，以免汽車制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏和側(cè)滑。 3．制動(dòng)平順性好。制動(dòng)時(shí)應(yīng)柔和、平穩(wěn)；解除時(shí)應(yīng)迅速、徹底。 4．散熱性好，調(diào)整方便。這要求制動(dòng)蹄摩擦片抗高溫能力強(qiáng)，潮濕后恢復(fù)能力快，磨損后間隙能夠調(diào)整，并能夠防塵、防油。 5．帶掛車時(shí)，能使掛車先于主車產(chǎn)生制動(dòng)，后于主車解除制動(dòng)；掛車自行脫掛時(shí)能自行進(jìn)行制動(dòng)。 為了保證汽車安全行駛，提高汽車的平均行駛車速，以提高運(yùn)輸生產(chǎn)率，在各種汽車上都設(shè)有專用制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣的一系列專門裝置即稱為制動(dòng)系統(tǒng)。 汽車制動(dòng)系統(tǒng)功用 1）保證汽車行駛中能按駕駛員要求減速停車 2）保證車輛可靠停放 四．本課題主要工作內(nèi)容： （1）熟悉中國(guó)大學(xué)生方程式的賽事規(guī)則，尤其是對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求，根據(jù)FSAE 賽車的需要，設(shè)計(jì)一套高效能的制動(dòng)系統(tǒng)，能保證在賽車的試驗(yàn)與安檢中對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的基本需求，并使賽車在比賽中能夠擁有良好的制動(dòng)性能使其在盡可能短的距離內(nèi)減速、制動(dòng)，在彎道中能有優(yōu)秀的性能表現(xiàn)，以保證賽車與賽手的安全。 （2）在設(shè)計(jì)中，當(dāng)賽車所使用的輪胎型號(hào)及性能確定后，根據(jù)整車的參數(shù)選擇合適的摩擦片材料，主缸、卡鉗、比例閥等零部件型號(hào)尺寸，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與有限元分析，取得其關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)。 （3）在賽車試驗(yàn)中，采集汽車的制動(dòng)性能數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此指導(dǎo)制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)。 五．本課題方案及設(shè)計(jì) （1）查找文獻(xiàn)，根據(jù)方程式賽事規(guī)則及汽車制動(dòng)系統(tǒng)原理，設(shè)計(jì)一套制動(dòng)系統(tǒng)。 （2）熟悉和掌握FSAE 賽車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法、制造工藝和材料選擇，完成各關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)，計(jì)算，建模和分析； （3）熟悉和掌握3D軟件的使用，并設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)的三維模型； （4）熟悉和掌握有限元軟件，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析； （5）對(duì)賽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)車裝配與試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 （6）撰寫并完成論文及其相關(guān)文件。 六．主要參考資料（外文資料至少一篇） [1] 趙迎生.汽車聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配系數(shù)優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2009. [2] 林慕義.全動(dòng)力液壓制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬與實(shí)驗(yàn)[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào).2007. [3] 余志生.汽車?yán)碚?第四版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2007. [4] 李理光.中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽規(guī)則[M].中國(guó)汽車工程協(xié)會(huì).2013. [5]王望予.汽車設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2006. [6]王國(guó)權(quán).汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社.2010. [7]蔣京等.盤式制動(dòng)器重復(fù)制動(dòng)溫度計(jì)算[J].汽車工程, 1996,18（3）：139 168-174. [8]周凡華等.盤式制動(dòng)器15次循環(huán)制動(dòng)溫度計(jì)算[J].汽車工程,2001，23（6）：411-413 418. [9]張?jiān)ツ?汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)結(jié)構(gòu)原理與維修[M].北京:中國(guó)物資出版社,1996. [10]汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能和試驗(yàn)方法.GB12676-1999. [11]機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件.GB7258-1987. [12] Jeffrey Rehkopf. Automotive brake systems[M].Pearson Prentice Hall.2008. [13] Weidong Xiang. Automobile Brake-by-Wire Control System Design and Analysis [J]. Vehicular Technology.2008. [14][美]L.魯?shù)婪?汽車制動(dòng)系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì).張蔚林,陳名智譯[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995. [15]劉惟信．汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004. 7