FSAE方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)_設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.doc

鹽城工學(xué)院2013屆學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書fsae方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專 業(yè) 汽車服務(wù)工程 學(xué)生姓名 班 級(jí) b汽車09 學(xué) 號(hào) 091010 指導(dǎo)教師 完成日期 2013年6月10日 47fsae方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要: formula sae學(xué)生賽車比賽是由美國(guó)車輛工程師學(xué)會(huì)于1979年創(chuàng)立， 2011年在中國(guó)舉辦第一屆中國(guó)大學(xué)生方程式賽車，本次設(shè)計(jì)將依照大賽賽規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本說(shuō)明書介紹了大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)的設(shè)計(jì)，首先簡(jiǎn)述了fsae賽事，汽車制動(dòng)系的設(shè)計(jì)意義、國(guó)內(nèi)現(xiàn)在對(duì)fsae制動(dòng)的研究現(xiàn)狀以及本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)。然后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行方案選擇，主要包括制動(dòng)器油路的布置，制動(dòng)方式的選擇，然后通過(guò)賽車本身的一些參數(shù)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行初步的計(jì)算設(shè)計(jì)。在得出初步的制動(dòng)參數(shù)后進(jìn)行制動(dòng)器材的選擇，再結(jié)合實(shí)際制動(dòng)部件的詳細(xì)參數(shù)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)，利用這些數(shù)據(jù)在proe中建立模型，最后將模型導(dǎo)入ansys中，對(duì)其施加載荷，模擬實(shí)際工作時(shí)受力情況，找出受力點(diǎn)，結(jié)合軟件最終設(shè)計(jì)出符合比賽要的制動(dòng)系統(tǒng)。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 design of automobile brake system, the research status of fsae brake and the aim of design. then we will choose the scheme of brake system, mainly including layout of brake circuit, braking mode ,and then by the basic dates of car, i started to make the general design of the braking system. by caculting,i got some dates,then i would select the right components through these dates .after that i established the model in proe. at last putting the model in ansys ,i used the software to analyse the force condition. above all, the aim of designing the right braking system meeting the rules of fsae would come true. keywords :fsae; braking; ansys目錄1緒論11.1 fsae賽事介紹11.2制動(dòng)系統(tǒng)的研究意義21.3 fsae制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀21.4本次制動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)21.5大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)規(guī)則和要求31.5.1制動(dòng)系統(tǒng)概況31.5.2制動(dòng)測(cè)試31.5.3制動(dòng)踏板超行程開關(guān)31.5.4制動(dòng)燈41.6本次制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)42 制動(dòng)系統(tǒng)的方案分析與選擇42.1制動(dòng)器形式方案分析42.1.1 鼓式制動(dòng)器42.1.2盤式制動(dòng)器92.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇102.2.1簡(jiǎn)單制動(dòng)系統(tǒng)102.2.2動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)112.2.3 伺服制動(dòng)系統(tǒng)122.3 制動(dòng)管路的布置方案選擇122.4液壓制動(dòng)主缸的選擇143制動(dòng)過(guò)程力學(xué)理論研究153.1車輪上所受制動(dòng)力153.2制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度173.3制動(dòng)強(qiáng)度，利用附著系數(shù)與同步附著系數(shù)183.3.1制動(dòng)強(qiáng)度183.3.2利用附著系數(shù)193.3.3同步附著系數(shù)203.4理想制動(dòng)力分配214制動(dòng)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)與計(jì)算224.1預(yù)計(jì)算224.1.1法向反力計(jì)算224.1.2制動(dòng)力矩預(yù)計(jì)算244.1.3制動(dòng)卡鉗活塞直徑預(yù)計(jì)算244.1.4 制動(dòng)卡鉗的選擇254.1.5 制動(dòng)主缸的確定264.2 其它制動(dòng)部件的選擇274.2.1制動(dòng)盤274.2.2制動(dòng)管路284.2.3制動(dòng)儲(chǔ)液罐294.2.4制動(dòng)燈開關(guān)和超行程開關(guān)304.2.5制動(dòng)踏板的設(shè)計(jì)304.3 制動(dòng)總體布置圖315 制動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化325.1制動(dòng)力分配比優(yōu)化325.2制動(dòng)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)345.3優(yōu)化函數(shù)圖分析356制動(dòng)有限元分析376.1有限元簡(jiǎn)介376.2制動(dòng)系統(tǒng)ansys分析396.3分析與改進(jìn)43主要參考文獻(xiàn)45致謝46fsae大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論1.1 fsae賽事介紹 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)，fsae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)。 中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽是中國(guó)汽車工程學(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。fsae活動(dòng)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休閑賽車，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。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。同時(shí)，還學(xué)習(xí)到組織管理、市場(chǎng)營(yíng)銷、物流運(yùn)輸、汽車運(yùn)動(dòng)等多方面知識(shí)，培養(yǎng)了良好的人際溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，成為符合社會(huì)需求的全面人才。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于對(duì)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(lái)，是一段極具挑戰(zhàn)，同時(shí)也受益頗豐的過(guò)程。在天馬行空的幻想、大腦一片空白的開始、興奮的初步設(shè)計(jì)、激烈的爭(zhēng)執(zhí)、毫無(wú)方向的采購(gòu)和加工、無(wú)可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的一次次返工、絞盡腦汁的解決難題之后，參與者能獲得的不僅僅是catia ，ug ，ansys以及焊接、定位、機(jī)加工技能,更有汽車工程師的基本素養(yǎng)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 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。fsae賽事也給了汽車廠商發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才和創(chuàng)意想法的機(jī)會(huì)。1.2制動(dòng)系統(tǒng)的研究意義汽車是現(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。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng)，它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置，而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全部件。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大，人們對(duì)汽車的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，而制動(dòng)系系統(tǒng)優(yōu)劣很大程度上決定了車輛行駛的安全性，因此為汽車配備一套十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)保證人們的安全是每個(gè)車輛設(shè)計(jì)者宗旨。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。1.3 fsae制動(dòng)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀賽車制動(dòng)時(shí)，由于車輛受到與行駛方向相反的外力，所以才導(dǎo)致汽車的速度逐步減小到0，對(duì)這一過(guò)程中車輛受力情況的分析有助于制動(dòng)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，因此制動(dòng)過(guò)程受力情況分析是車輛試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，由于這一過(guò)程較為復(fù)雜，因此一般在實(shí)際中只能建立簡(jiǎn)化模型分析通過(guò)ansys等有限元軟件來(lái)模擬實(shí)際受力情況。通常對(duì)車輛制動(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)汽車方向的穩(wěn)定性。 由于，制動(dòng)的實(shí)際情況收很多因素的影響，雖然國(guó)內(nèi)車隊(duì)在設(shè)計(jì)時(shí)都進(jìn)行了大量的理論就算和模型分析，但由于國(guó)內(nèi)fsae起步晚，而國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)啟動(dòng)部件技術(shù)相對(duì)成熟，雖然是學(xué)生賽車，但其速度也具有一定的危險(xiǎn)性，因此出于安全及性能考慮，國(guó)內(nèi)車隊(duì)大多向國(guó)外購(gòu)買制動(dòng)部件，主要向wilwood ，apracing兩家制動(dòng)車廠商購(gòu)買，這兩家廠商的制動(dòng)器，在各方面性能都很不錯(cuò)，其熱衰退性更是表現(xiàn)突出。 1.4本次制動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)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)汽車操縱穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)賽車制動(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。1.5大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)規(guī)則和要求1.5.1制動(dòng)系統(tǒng)概況 賽車必須配備有剎車系統(tǒng)。并且直接作用于所有四個(gè)車輪上，而且只被一個(gè)控制器控制。1）它必須有兩套獨(dú)立的液壓回路，以防系統(tǒng)泄漏或失效時(shí)，至少在兩輪上還保持有有效的制動(dòng)力。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）。2）單個(gè)剎車作用時(shí)，有限的滑移差是可以接受的。3）剎車系統(tǒng)必須在以下的測(cè)試中，能夠抱死所有四個(gè)輪。4）禁止使用線控制動(dòng)。5）禁止使用沒有保護(hù)的塑料制動(dòng)管路6）剎車系統(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)）。7）從側(cè)面看，安裝在賽車簧上（簧上質(zhì)量：指懸架支撐的質(zhì)量）部分上的剎車系統(tǒng)的任何部分都不可以伸到車架或者承載式車身的下表面以下。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)。通過(guò)賽會(huì)任何官員在正常坐姿下施加在踏板上的最大踩踏力檢測(cè)。9）制動(dòng)踏板必須由鋁合金，鋼或者鈦加工而成。1.5.2制動(dòng)測(cè)試 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。1.5.3制動(dòng)踏板超行程開關(guān) 1）賽車必須裝有制動(dòng)踏板超行程開關(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)，該開關(guān)必須能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。該開關(guān)必須能夠切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)的電源。2）重復(fù)的作用該開關(guān)不能恢復(fù)上述系統(tǒng)的電源。并且該開關(guān)不能被車手重置。3）該開關(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。1.5.4制動(dòng)燈 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。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。2) 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。1.6本次制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)（1） 制動(dòng)系統(tǒng)方案的分析與選擇。（2） 制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的選擇與理論計(jì)算。（3） 制動(dòng)各部件部件的選取與計(jì)算。（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)的方案分析與選擇 2.1制動(dòng)器形式方案分析 汽車制動(dòng)器幾乎均為機(jī)械摩擦式，即利用旋轉(zhuǎn)元件和固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生的制動(dòng)力矩使汽車減速或停車。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。2.1.1 鼓式制動(dòng)器 鼓式制動(dòng)器是最早形式汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類汽車上。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。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有 圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件作為制動(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪轂上。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦蹄片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。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，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)，鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為1) 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器如圖2-1所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向（制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)），則蹄1為領(lǐng)蹄，蹄2為從蹄。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(duì)調(diào)了。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正、反反向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄使制動(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，故又稱為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有減勢(shì)作用，故又稱為減勢(shì)蹄。增勢(shì)作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而減勢(shì)作用使從蹄所受的法向反力減小。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時(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、重型載貨汽車的前、后輪制動(dòng)器及轎車的后輪制動(dòng)器。圖2-1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器2) 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器若在汽車前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，則稱為雙領(lǐng)蹄使制動(dòng)器（如圖2-2所示）。顯然，當(dāng)汽車倒車時(shí)這種制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為雙向領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如圖所示，兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓的作用的合力恰好相互平衡，故屬于平面式制動(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(jí)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。圖2-2 雙領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器3) 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動(dòng)助均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器（如圖2-3所示）。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，因此廣泛應(yīng)用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前后輪，但用作后輪制動(dòng)器時(shí)，則需另設(shè)中央制動(dòng)用于駐車制動(dòng)。圖2-3 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2-4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。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。因此，它用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動(dòng)器。圖2-4 單向增力式制動(dòng)器5）雙向增力式制動(dòng)器將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換用雙活塞式制動(dòng)輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則稱為雙向增力式制動(dòng)器(如圖2-5所示)。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)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。雙向增力式制動(dòng)器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)功用的制動(dòng)器，但行車制動(dòng)是由液壓經(jīng)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開力進(jìn)行制動(dòng)，而駐車制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過(guò)鋼索拉繩及杠桿等機(jī)械操縱系統(tǒng)進(jìn)行操縱。雙向增力式制動(dòng)器也廣泛用于汽車的中央制動(dòng)器，因?yàn)轳v車制動(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。但由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題使它在制動(dòng)過(guò)程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動(dòng)器。但由于成本低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)型車中使用，主要用于制動(dòng)負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動(dòng)。圖2-5 雙向增力式制動(dòng)器2.1.2盤式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類。1）鉗盤式鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)形式不同可分為定鉗盤式制動(dòng)器、浮鉗盤式制動(dòng)器等。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)。具有以下優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)其他滑動(dòng)件，易于保證制動(dòng)鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)鼓式制動(dòng)器到盤式制動(dòng)器的改革，能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系的要求。浮鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤得內(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；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，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)盤的制動(dòng)塊可兼用駐車制動(dòng)。2）全盤式在全盤制動(dòng)器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸，其作用原理與摩擦式離合器相同。由于這種制動(dòng)器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有鉗盤式制動(dòng)器廣泛。盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：1）制動(dòng)效能穩(wěn)定性好；2）制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)；3）易于構(gòu)成雙回路，有較高的可靠性和安全性； 4）尺寸小、質(zhì)量小、散熱好；5）制動(dòng)襯塊上壓力均勻，襯塊磨損均勻；6）更換襯塊工作簡(jiǎn)單容易。7）襯塊與制動(dòng)盤間的間隙小，縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。8）易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。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。2.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇根據(jù)動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)及伺服制動(dòng)三大類型。2.2.1簡(jiǎn)單制動(dòng)系統(tǒng) 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。而傳力方式有機(jī)械式和液壓式兩種。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、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中。液壓式的簡(jiǎn)單制動(dòng)系統(tǒng)通常稱為液壓制動(dòng)系，用于行車制動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間短（0.1-0.3s),工作壓力大（可達(dá)10mpa-12mpa),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。但其有限的力傳動(dòng)比限制了它在汽車上的適用范圍。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、輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。但由于操作較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高操作輕便性的要求，故當(dāng)前僅多用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車已經(jīng)極少采用。2.2.2動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng) 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。在簡(jiǎn)單制動(dòng)系中的踏板力與其行程間的發(fā)比例關(guān)系在動(dòng)力制動(dòng)系中便不復(fù)存在。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。1)氣壓制動(dòng)系 氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系最常見的型式，由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接和斷開均很方便，因此被廣用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車、越野汽車和客車上，但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價(jià)高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)（0.3s-0.9s),因此，當(dāng)制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)啟動(dòng)的第二控制元件-繼動(dòng)閥（即加速閥）以及快放閥；管路工作壓力較低（一半為0.5mpa-0.9mpa)。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。2)氣頂液式制動(dòng)系氣頂液式制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源的一種制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(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。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為9t-11t的中型汽車上也有所采用。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)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對(duì)系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級(jí)轎車、大型客車以及極少數(shù)的重礦用自卸汽車上。2.2.3 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。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。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。 考慮到fsae賽車在體積和質(zhì)量上都相對(duì)較小，采用簡(jiǎn)單的液壓制動(dòng)在性能上都能達(dá)到賽規(guī)的要求，最后確定本次設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單液壓制動(dòng)。2.3 制動(dòng)管路的布置方案選擇 圖2-6 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2-61)圖2-6 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(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。這種分路布置方案在各類汽車上均有采用，但在貨車上用得最廣泛。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。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過(guò)大的踏板力會(huì)使后輪抱死而導(dǎo)致汽車甩尾。2）圖2-6 b稱為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)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，一回路失效時(shí)仍能保持50的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時(shí)前、后各有一側(cè)車輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種布置方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值(至20 mm)，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。3）圖2-6 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2-6 d為ll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。5）圖2-6 e為hh型，由兩個(gè)獨(dú)立的回路均由每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路型式，由于hi ,ll，hh型的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，ll型與hh型在任一回路失效時(shí)，前、后制動(dòng)力的比值均與正常情況下相同，且剩余的總制動(dòng)力可達(dá)到正常值的50左占。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。綜合上述管路布置特點(diǎn)，結(jié)合fsae賽車本身在體積和質(zhì)量以及實(shí)際操作性最終選擇x型回路布置。2.4液壓制動(dòng)主缸的選擇制動(dòng)主缸主要分為單缸和串聯(lián)雙缸，如下圖2-7，2-8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，fsae賽車本身前部空間小，布置比較緊湊，因此國(guó)內(nèi)外的車隊(duì)一至選擇單缸制動(dòng)主缸，主要購(gòu)買的是wilwood等廠家的產(chǎn)品，其體積和性能要求都很滿足賽車要求。圖2-7單缸制動(dòng)主缸 圖2-8串聯(lián)雙缸制動(dòng)主缸3制動(dòng)過(guò)程力學(xué)理論研究 3.1車輪上所受制動(dòng)力 如圖3-1所示在良好的硬路面上制動(dòng)時(shí)車輪的受力情況 圖3-1 制動(dòng)車輪受力分析當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板上的力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)到各車輪的制動(dòng)卡鉗，使得卡鉗內(nèi)活塞推動(dòng)摩擦墊片，形成摩擦力矩阻止車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，稱這種作用在車輪上的摩擦力矩為制動(dòng)器制動(dòng)力矩，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對(duì)路面間有附著作用，車輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的圓周力，稱為制動(dòng)器制動(dòng)力其大小為公式（3-1） = (3-1)式中 ：制動(dòng)器制動(dòng)力矩； r：車輪半徑由上式可知，制動(dòng)器的制動(dòng)力取決于卡鉗與制動(dòng)盤的間的摩擦力。同時(shí)路面對(duì)車輪作用一個(gè)向后的作用了,稱為地面制動(dòng)力，這個(gè)力由車輪經(jīng)過(guò)車軸和懸架傳達(dá)到車架和車身，迫使整個(gè)汽車產(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。如忽略滾動(dòng)阻力矩和減速時(shí)的慣性，則地面制動(dòng)力與制動(dòng)力矩應(yīng)有以下關(guān)系,如公式（3-2） = （3-2）地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦副的摩擦力，一個(gè)是卡鉗和制動(dòng)盤的摩擦力，一個(gè)是地面和輪胎間的摩擦力。 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的限制，如圖3-2所示，為制動(dòng)器制動(dòng)力，地面制動(dòng)力以及踏板力三者之間的關(guān)系 圖3-2 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。當(dāng)大于踏板力時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)力隨踏板力成成正比例繼續(xù)增長(zhǎng)，而地面制動(dòng)力由于受地面附著力限制不再增長(zhǎng)，固有公式（3-3）關(guān)系 = （3-3） 即可得到最大的地面制動(dòng)力為 = （3-4）式中，為作用在輪胎上的地面垂直反作用力之和 為附著系數(shù)此時(shí)，車輪即抱死不轉(zhuǎn)。出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象3.2制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度制動(dòng)距離是與行駛安全直接有關(guān)的一項(xiàng)制動(dòng)效能指標(biāo)，制動(dòng)減速度是反映地面制動(dòng)力的大小，是決定制動(dòng)距離的一項(xiàng)重要因素。通常制動(dòng)距離是駕駛員開始踩踏板到完全停車的距離。圖3-3為汽車減速度a，行駛速度v，和行駛距離s的時(shí)間歷程。a為經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的制動(dòng)減速度曲線，對(duì)這一加速度求其時(shí)間的積分，即可得到圖b速度時(shí)間歷程圖，再積分得到圖c制動(dòng)過(guò)程所走的路程圖。制動(dòng)時(shí)間格為、，由四段路程組成、 圖3-3 制動(dòng)減速度，制動(dòng)速度，距離與時(shí)間關(guān)系是駕駛員接到制動(dòng)停車信號(hào)后的反應(yīng)時(shí)間，一般需要0.4s1.5s，這與駕駛員反應(yīng)快慢和不同處境有關(guān)，這段時(shí)間內(nèi)汽車仍以原來(lái)的初速度行駛。實(shí)在反應(yīng)時(shí)間后從加速踏板移動(dòng)到制動(dòng)踏板所需要的換位時(shí)間，以及消除制動(dòng)裝置間隙和克服彈簧變形所需的結(jié)合時(shí)間，然后才開始制動(dòng)壓力的增長(zhǎng)。這些時(shí)間的總和為,取0.20.45s，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)器增力時(shí)間大約為0.2s。減速度增大到，速度減到。為制動(dòng)持續(xù)時(shí)間，此時(shí)減速度保持，速度由減到零。駕駛員松開踏板，但制動(dòng)力消除還需要一段時(shí)間。從以上分析可見，制動(dòng)距離是停車距離中的一部分 制動(dòng)距離： （3-5） 停車距離： （3-6） = 通常，發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩引起的減速度和式中最后三項(xiàng)可忽略不計(jì)，簡(jiǎn)化后的 停車距離為式（3-7） （3-7）3.3制動(dòng)強(qiáng)度，利用附著系數(shù)與同步附著系數(shù)3.3.1制動(dòng)強(qiáng)度 汽車制動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的制動(dòng)減速度，可表示為式（3-8） = （3-8） 其中z為制動(dòng)強(qiáng)度，制動(dòng)強(qiáng)度z可以評(píng)價(jià)制動(dòng)減速度大小，是無(wú)量綱的值。 上面一提到地面制動(dòng)力由于受到附著力限制，其最大值為式（3-9） （3-9） 所以最大制動(dòng)強(qiáng)度 3.3.2利用附著系數(shù) 上式中路面提供的附著系數(shù)可稱為利用附著系數(shù)，利用附著系數(shù)就是汽車制動(dòng)時(shí)路面提供的要利用的附著系數(shù) 汽車制動(dòng)過(guò)程中，一般出現(xiàn)三種情況（1） 前輪先抱死拖滑。然后后輪抱死拖滑：z （2） 后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑：z （3） 前后輪同時(shí)抱死拖滑：z = 從以上3種情況可知，制動(dòng)強(qiáng)度總是小于等于利附著系數(shù)。，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)。 顯然，制動(dòng)強(qiáng)度越接近于利用附著系數(shù)，地面的附著條件發(fā)揮的越充分，汽車的制動(dòng)力分配的合理程度越高。通常以利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度關(guān)系曲線來(lái)描述制動(dòng)力分配的合理。如圖3-4 圖3-4 最理想的情況是利用附著系數(shù)總是等于制動(dòng)強(qiáng)度這一關(guān)系，即圖中的對(duì)角線 利用附著系數(shù)可以分為為前后軸： 前軸的利用附著系數(shù)： （3-10） bf是前軸的地面制動(dòng)力 wf，是前軸的動(dòng)載荷 后軸同理3.3.3同步附著系數(shù) 同步附著系數(shù)是汽車制動(dòng)時(shí)前后輪同時(shí)抱死是路面的附著系數(shù)，可用0表示，前后制動(dòng)力為固定比值的汽車，只有一個(gè)或者兩個(gè)同步附著系數(shù)，但前后制動(dòng)力變比值的汽車，至少有兩個(gè)以上的同步附著系數(shù)。對(duì)于前后制動(dòng)力為固定比值的汽車來(lái)說(shuō)，其同步附著系數(shù)取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其表達(dá)式為式（3-11） （3-11） 式中，l為軸距 為制動(dòng)力分配系數(shù)， fu1前輪制動(dòng)力之和，fu前后制動(dòng)器制動(dòng)力之和 b質(zhì)心到后軸距離 h質(zhì)心高度3.4理想制動(dòng)力分配 定義一下參數(shù)： wf,，wb制動(dòng)時(shí)前后輪法向反作用力 wfj ，wbj靜止時(shí)前后輪法向作用力 w 汽車總重 l 軸距，la質(zhì)心距前軸的距離，lb質(zhì)心距后軸的距離 a 汽車減速度 br、bb 前，后地面制動(dòng)力 h質(zhì)心高度 當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，前后軸載荷為式（3-12），（3-13） （3-12） （3-13） 從這里可以得出制動(dòng)時(shí)載荷的轉(zhuǎn)移量，式（3-14） （3-14） 從中可以看出，載荷偏移量是 車輛出現(xiàn)點(diǎn)頭的原因，要去除或者減輕這一現(xiàn)象在于質(zhì)心的布置以及軸距的設(shè)定，因此制動(dòng)性能的優(yōu)劣一由汽車本身的總體布置決定。地面總制動(dòng)力為式（3-15） （3-15）又結(jié)合附著條件 （3-16）故充分制動(dòng)時(shí) （3-17）所以當(dāng)汽車在任何附著系數(shù)的路面上，前后輪同時(shí)抱死的條件是式（3-18） （3-18）代入計(jì)算可得式（3-19） （3-19）4制動(dòng)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1預(yù)計(jì)算根據(jù)已參數(shù)以及一些參考文獻(xiàn)中獲得的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，獲得理論上的數(shù)據(jù)為零部件的選購(gòu)提供依據(jù)。已知數(shù)據(jù)：（1）車輛滿載總重w = 3136n （2）車輛有效滾動(dòng)半徑r = 240mm （3）軸距l(xiāng)=1600mm （4）質(zhì)心位置：質(zhì)心高h(yuǎn) = 260mm,距前軸距離lf = 848mm，距后軸距離lb = 752mm4.1.1法向反力計(jì)算法向反力計(jì)算原理與相關(guān)公式； 當(dāng)減速度為8m/s2 時(shí)，地面對(duì)前后軸的法向反力為式（4-1），（4-2） = 1881.6n （4-1） =1254.4n （4-2）其中，wf以一定的速度行駛無(wú)制動(dòng)但考慮到空氣動(dòng)力效應(yīng)時(shí)分配在前軸的重量 wb一一定速度行駛無(wú)制動(dòng)，但考同樣考慮空氣動(dòng)力效應(yīng)時(shí)分配在后軸上的重量 （a/g）減加速度以“g”為單位值，其大小可取從出于高速并具有下壓作用是的3g到冰面上行駛的0.1g，這取a/g的值為0.8，即制動(dòng)減速度為8m/s2 假定賽車制動(dòng)力分配系數(shù)，用式（3-22）計(jì)算 = =0.6 （4-3） 結(jié)合圖4-1與計(jì)算結(jié)果，可知當(dāng)制動(dòng)減速度在8m/s2時(shí)，前后軸的軸荷分配分別為60%，40% 圖4-1 前后軸載荷與制動(dòng)強(qiáng)度關(guān)系4.1.2制動(dòng)力矩預(yù)計(jì)算同步附著系數(shù)0的計(jì)算，同步附著系數(shù)的大小取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其式為（4-1） 0 = =0.8 （4-1）制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 對(duì)選取較大0的賽車，應(yīng)從保證制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)確定各軸的最大制動(dòng)力矩，計(jì)算如式 0r = 1881.60.80.24= 361.27 nm 0r = 240.8 nm （4-2） 其中為前軸最大制動(dòng)力矩 為后軸最大制動(dòng)力矩 q為制動(dòng)強(qiáng)度，即a/g，這里取0.8 r為車輪有效滾動(dòng)半 0為同步附著系數(shù)4.1.3制動(dòng)卡鉗活塞直徑預(yù)計(jì)算 再公式（4-3）計(jì)算出單個(gè)制動(dòng)卡鉗對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力nf = = 4105.34 n （4-3）nb = 2736.36 n其中tf為前后軸最大制動(dòng)力矩 n單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力為制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間的摩擦因素，通常取0.350.40之間，這里取0.4 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(duì)制動(dòng)盤的壓緊力，計(jì)算制動(dòng)卡鉗活塞直徑，如式（4-4） df 2 = 0.0289m = 32.2 mm （4-4） db 26.4 mm 其中，d為制動(dòng)卡鉗活塞直徑 p為制動(dòng)軟路所承受的壓力，通常不能超過(guò)10mpa12mpa，這里取5 mpa通過(guò)以上計(jì)算，可得出所選擇的制動(dòng)卡鉗活塞直,即前制動(dòng)卡鉗活塞直徑要大于32.2mm，后制動(dòng)卡鉗直徑要大于26.4 mm。4.1.4 制動(dòng)卡鉗的選擇 根據(jù)以上計(jì)算，選購(gòu)了圖4-2的制動(dòng)卡鉗，其活塞直徑為34 mm，內(nèi)部直徑為28mm 圖4-2 制動(dòng)卡鉗 圖4-3 卡鉗摩擦片 4.1.5 制動(dòng)主缸的確定 已知條件： （1）制動(dòng)卡鉗為雙活塞，活塞內(nèi)部直徑為28mm （2）制動(dòng)卡鉗與制動(dòng)盤間隙一般取0.1mm0.3mm，這里取0.2mm (3) 制動(dòng)主缸的行程s通常取5mm10mm，這里取5mm 制動(dòng)時(shí)，卡鉗所需要的制動(dòng)液體積v(d)，如式（4-4）v(d)= = 123.08 m3 （4-4）制動(dòng)主缸一個(gè)行程所需要的體積v（d），式（4-5） v（d）= （4-5） 由于 v（d v(d) 計(jì)算得 d 11.2 mm 結(jié)合設(shè)計(jì)計(jì)算，我們選擇了圖4-4所示的制動(dòng)主缸，其內(nèi)徑為18mm這種單缸制動(dòng)主缸在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足賽車制動(dòng)性能的要求 圖4-4 制動(dòng)主缸4.2 其它制動(dòng)部件的選擇 4.2.1制動(dòng)盤 由于，賽車輪輞不同于汽車輪輞的尺寸，所以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)找不到符合我們要求的制動(dòng)盤，而向國(guó)外購(gòu)買費(fèi)用又較高，制動(dòng)盤可以自行設(shè)計(jì)，結(jié)合輪輞直徑以及制動(dòng)卡鉗的布置位置，最后定制動(dòng)盤的直徑為220mm，厚度為4mm，對(duì)于制動(dòng)盤來(lái)講，散熱問(wèn)題是一個(gè)不得不考慮的問(wèn)題，雖然盤式制動(dòng)器由于本身散熱性能比較好，但為提高制動(dòng)性，我們?cè)谥苿?dòng)盤上設(shè)計(jì)了散熱孔，如圖4-5所示 圖4-4 制動(dòng)盤4.2.2制動(dòng)管路 制動(dòng)系統(tǒng)的管路主要分三類，制動(dòng)軟管，制動(dòng)銅管，以及連接儲(chǔ)液罐和制動(dòng)主缸的橡膠軟管，這里主要對(duì)，制動(dòng)銅管和制動(dòng)軟管的要求比較高，制動(dòng)銅管要能夠承受至少10mpa的液壓，制動(dòng)軟管連接制動(dòng)卡鉗和分流裝置，如圖4-5,4-6,4-7所示 圖4-5 橡膠軟管 圖4-6 制動(dòng)銅管 圖4-7 制動(dòng)軟管4.2.3制動(dòng)儲(chǔ)液罐 對(duì)于制動(dòng)儲(chǔ)液罐，起初的設(shè)計(jì)選取的是如圖4-8的相對(duì)較大的儲(chǔ)液罐，考慮要排空氣來(lái)測(cè)試制動(dòng)系統(tǒng)安全性，但實(shí)際使用過(guò)程中，較大的制動(dòng)液罐比較笨拙，也沒有必要裝很多的制動(dòng)液，在賽車高速行駛