fsae賽車第六屆制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

制動(dòng)系統(tǒng)性能的好壞直接影響的可靠性和穩(wěn)定性。因前幾屆制動(dòng)系統(tǒng)在人機(jī)工程的優(yōu)化和輕量化還有可靠性方面存在不足，故本屆制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用限元707-6606-2鋁合金，并使用3D打印技術(shù)。保證了零件強(qiáng)度的同時(shí)，使制動(dòng)系統(tǒng)更為輕質(zhì)，節(jié)約了加工成本詳細(xì)論述了第六屆制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，包括布置，建模，優(yōu)化和校核的過(guò)程。完成了制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選定和參數(shù)合理性的驗(yàn)算。確定前、后制動(dòng)力分配比為0.7240.567條件，對(duì)制動(dòng)踏板底座和制動(dòng)踏板進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，重量分別較上年減少了54%和12.88%，至0.188kg和0.121g，強(qiáng)度剛度都略有提高，安全系數(shù)分別達(dá)到2.9和5.2。踏板總成總質(zhì)量較之上一屆減少31.5%至.179g10%的目標(biāo)。運(yùn)用曲柄連桿機(jī)構(gòu)完成了油門拉線布置方式的改進(jìn)，使油門踏板整體更加符合人2Cr3行了力學(xué)和熱力學(xué)校核，制動(dòng)盤安全系數(shù)達(dá)到3.536k/h情況下勻速制動(dòng)至停止過(guò)程中，制動(dòng)盤最高溫度僅為111.16C，滿足制動(dòng)盤摩擦系數(shù)對(duì)溫度的要求。完成了制動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果表明，第六屆的制動(dòng)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，即保證可靠性的同時(shí)盡可 ；制動(dòng)系統(tǒng)；拓?fù)鋬?yōu)化；人機(jī)工程；熱分IWhetherperformanceofthebrakesystemisgoodornotdeterminesthereliabilityandhandlingstabilityofaracecar.Duetoinsufficientworkontheergonomics,lightweightandreliabilityinpreviousgenerationsoftheracecar,Finiteelementysisistobeusedinthisgenerationofbrakesystem'sdesigninordertooptimizeandcheckthepartsofbrakesystem.7075-T6,6061-O2andalso3D-Printtechniqueareused,whichreducetheweightofbrakesystemaswellasensurethestrengthofparts,inaddition,it'sbeneficialtocostandmanufacturetimereductions.The6thgenerationbrakesystem'sdesignprocessisexpoundedinthispaper,whichincludethelayout,modeling,optimizationandverificationofthebrakesystem.Basicbrakesystemparameterisdetermined,whosereasonablenessisalsochecked.Brakedistributionratioisdeterminedtobe0.724,whilethepedalbalancebardistributionratiois sthatappliedonimportantpartsofbrakesystemarecalculated,andaresetastheboundaryconditionofthetopologyoptimizationofthebrakepedalanditsfoundation.Asaresultthetwosubjecthavereduce12.88%and54%oftheirweightto0.121kgand0.188kgcomparedtolastgeneration,andalsothestrengthandstiffnessisimprovedwiththeirsafetyfactorreaching5.2and2.9.Totalweightofbrakepedalboxhasdecreased31.5%to2.179kg,itachievethegoalofweightreductionofgenerallayout,whichissetthetobe10%.Usingcrankconnectingrodmachanism，newlayoutofthrottlelinesupportisoptimizedsothatitfitsergonomicsbetter.2Cr13，whichhasbettermachanicalaswellasthermalqualities,isusedinbrakerotortoensurethereliabilityofthebrakedisk.Thermalandstructuralperformancesarecheck.Thesafetyfactorofbrakerotorreaches3.5.Whenbrakingfrom36km/hto0km/hatconstantaccelaration,the umtemperatureoftherotorreaches111.16°C.Atlast,allbrakesystemdrawingarefinished.Resultsofthedesignindicatethatthebrakesystemof6thgenerationracecarfulfilltheoriginalexpectations,whichismaintainingbothreliabilityandlightweight.Keyword:FSAEracecar;Brakesystem;Topologyoptimization;Ergonomics;Thermal.............................................................................................................................................I 第一章緒 課題研究的目的和意 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r概 FSAE制動(dòng)系統(tǒng)的概 設(shè)計(jì)內(nèi)容與方 本章小 第二章參數(shù)計(jì)算以及制動(dòng)器的選 總布置參數(shù)和要 制動(dòng)器主要參數(shù)的確 制動(dòng)器選型與校 本章小 第三章制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu) 制動(dòng)踏板總成底座的設(shè)計(jì)與優(yōu) 油門踏板的設(shè) 制動(dòng)踏板總成和管路布 本章小 第四章制動(dòng)盤設(shè)計(jì)及校 制動(dòng)盤的設(shè) 制動(dòng)盤的力學(xué)和熱力學(xué)校 本章小 第五章FSAE制動(dòng)系統(tǒng)排空方法的設(shè) 乘用車排空方 FSAE排空方法的設(shè) 本章小 結(jié) 參考文 致 1第一omulaSAE是由各國(guó)的汽車工(A)面向在讀或者畢業(yè)后7個(gè)月內(nèi)的大學(xué)本科生或者舉辦的大學(xué)生方程式比賽。比賽要求在1年的時(shí)間內(nèi)通過(guò)設(shè)計(jì)、制造、裝配出一輛在性能各方面有出色的表現(xiàn)并且足夠可靠的，能夠成功完成規(guī)則中所列舉的各種動(dòng)態(tài)項(xiàng)目的業(yè)余休閑。自比賽創(chuàng)建以來(lái)，AE已發(fā)展成為每年在8個(gè)國(guó)家舉辦共9300多支來(lái)自全球各地頂級(jí)高校的車隊(duì)參與的青年工盛會(huì)。目前中國(guó)FC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1型人業(yè)休閑并SC全部或部分賽事環(huán)節(jié)[。課題研究的目的和意華南理工大學(xué)方程式隊(duì)已經(jīng)參加了5賽事的高校之一。的各系統(tǒng)每一年都在進(jìn)步，無(wú)論是從效率層面，輕量化層面，或者是人機(jī)工程方面。在2014年十月在襄陽(yáng)舉行的第五屆C中，本校的兩部克服重重，最終突破重圍，獲得電車總成績(jī)第四，油車總成績(jī)第十的成績(jī)。而這對(duì)六屆的提出更的要，求201賽季的C大賽上取得突破。制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是提供符合賽道狀況的可靠的制動(dòng)力，在滿足總布置對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)輕量化要求的同時(shí)，又符合人機(jī)工程的要求。AE制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將以機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，參照國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀車隊(duì)的設(shè)計(jì)與制造經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)第五屆制動(dòng)系的點(diǎn)與足做出應(yīng)改進(jìn)第屆如11，-2所示。圖1-12014年華南理工大學(xué)SPowerV油 1國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r概C大學(xué)生方程式大賽是一項(xiàng)方程式級(jí)別的綜合性比賽。的設(shè)計(jì)是以滿足賽會(huì)規(guī)則手冊(cè)為前提的，而規(guī)則設(shè)立主要是為了保證車手的安全以及比賽的公平。國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)都是從設(shè)計(jì)流程著手的，從制動(dòng)系統(tǒng)的布置，參數(shù)的計(jì)算，建模，校核，優(yōu)化到制造，裝配和調(diào)試。所有車隊(duì)都會(huì)根據(jù)上一年的反饋對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以提AE的制動(dòng)系統(tǒng)限于規(guī)則，大多數(shù)使用傳統(tǒng)的機(jī)械式液力傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式傳動(dòng)效率與可靠性都較外制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)方法和乘用車的設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)方法有非常多相似之處，尤其是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)方面，在CD與A軟件協(xié)助下，制動(dòng)用總質(zhì)較，一制系統(tǒng)備助力統(tǒng)且為增車輛的穩(wěn)定性動(dòng)效而成的屢生，動(dòng)的熱減應(yīng)也始起諸國(guó)汽車商的相對(duì)于乘用車，的總質(zhì)量比較小，所以賽規(guī)要求并不能使用助力裝置。今內(nèi)車已在保制溫度取了較的步，用氣動(dòng)學(xué)在的前和柱上裝導(dǎo)風(fēng)置在行的過(guò)制動(dòng)與動(dòng)盤行熱，制動(dòng)器的摩擦副保持在最佳的工作溫度范圍內(nèi)，提高了制動(dòng)效能的恒定性，使車手的操控更加得心應(yīng)手，一定程度上減緩了車手長(zhǎng)距離高注意力駕駛時(shí)的疲勞。例如在201C(斯圖加特車隊(duì)和IT車隊(duì))在零部件的建模中，如制動(dòng)踏板和制動(dòng)總成的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)流程一般都是先確定零件的尺寸和參數(shù)，再建立初步模型，在有限元軟件的指導(dǎo)下進(jìn)行優(yōu)化，最后進(jìn)行校核。隨著E賽事的發(fā)展，Oprt的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化也廣泛運(yùn)用于E的上，如圖13所示。RM大學(xué)2008年制動(dòng)踏板，在進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化之后，制動(dòng)踏板的減重達(dá)到222]。在來(lái)自亞哥大學(xué)的AE隊(duì)伍在2006年的中對(duì)懸架的搖臂的優(yōu)化后其質(zhì)量減輕24.%29.7%，上拓?fù)鋬?yōu)化的應(yīng)用是高性和量化一重要發(fā)方向。2 (a)燕山大學(xué)踏板總成 (b)理工大學(xué)踏板總成圖1-3FSAE制動(dòng)系統(tǒng)踏板總成常見(jiàn)形式FSAE(1)盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與動(dòng)力源：供給調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)必須的能量，人的肌體也可以作為制動(dòng)的能量來(lái)源控制裝置：產(chǎn)生制動(dòng)效果和制動(dòng)動(dòng)作的部件傳遞裝置：把能量傳到制動(dòng)輪缸以產(chǎn)生制動(dòng)力，在中就是制動(dòng)的執(zhí)行裝置：產(chǎn)生制動(dòng)力的部件，即制動(dòng)器力源是由人的肌體提供，也就是踩踏力；控制裝置就是主缸；傳遞裝置是一般是自行設(shè)計(jì)的制動(dòng)踏板和用于調(diào)節(jié)前后自動(dòng)力的平衡桿；執(zhí)行裝置一般是盤式制動(dòng)器。且規(guī)則也禁用。乘用車常用的電子制動(dòng)力分配裝置也被規(guī)則，取而代之的是簡(jiǎn)單的平衡桿機(jī)構(gòu)。由于的輪胎一般使用熱熔胎，一般附著系數(shù)可以達(dá)到1.0以上，所以賽轎車。各類乘用車和車使用的摩擦式制動(dòng)器可基本分為分為鼓式和盤式制動(dòng)器兩種。優(yōu)越，散熱良好且摩擦均勻，易于裝拆，故本次制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用盤式制動(dòng)器。盤3定鉗盤式制動(dòng)滑動(dòng)鉗盤 (b)擺動(dòng)鉗盤圖1-4定鉗盤式制動(dòng) 圖1-5浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)按照制動(dòng)鉗不同的運(yùn)動(dòng)方式，又可以將其細(xì)分為滑動(dòng)盤式制動(dòng)器和擺動(dòng)制動(dòng)器。滑動(dòng)盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一邊裝有促動(dòng)裝置，并且制動(dòng)器可以相對(duì)與車橋做軸向1(a)15(所示。(2)制動(dòng)總成的形式與布制動(dòng)管路布局形由圖可知H型是其中最安全的，因?yàn)楫?dāng)其中一條管路破損失效之后，剩余的另一條管路可以繼續(xù)為制動(dòng)器提供管路壓力，但是機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，使制動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量大大增加，而且增加了制造成本。HL型的安全性僅次于HH型，但因其不對(duì)稱的分布，其中一條制動(dòng)管路失效瞬間車輛可能失去穩(wěn)定。XL型的管路在一邊管路失效后還能I4別與前后主缸相連，前后管路具有相同的管路壓力。如果前制動(dòng)管路損壞失效，制動(dòng)I踏板總成形踏板總成的布置方式多種多樣，一般有整體式和分體式。整體式如圖-7。其優(yōu)點(diǎn)是裝拆調(diào)整方便，輕量化空間大，但同時(shí)加工難度也比較高，提高了制造成本；分體式的布置如圖13)。這種布置方式加工簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)難度小，但是相對(duì)與整體式，其優(yōu)化的空間小，零件多，裝拆難。如今國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀車隊(duì)如德國(guó)斯圖加特車隊(duì)和魯設(shè)計(jì)內(nèi)容與方通過(guò)上述的關(guān)于SE一套滿足2015年C大賽規(guī)則的制動(dòng)系統(tǒng)。而且在此基礎(chǔ)上，還必須對(duì)上一屆的第五屆的制動(dòng)系統(tǒng)的主要問(wèn)題如下油門拉線支座位置不合理，車手容易在踩油門的時(shí)候產(chǎn)生“打腳”現(xiàn)象制動(dòng)踏板總成存在較大的輕量化空5完成制動(dòng)系統(tǒng)布置形式設(shè)計(jì)，如制動(dòng)踏板總成的布置和管路的布置等完成制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算，如制動(dòng)分配比，踏板杠桿比完成制動(dòng)盤的力學(xué)和熱力學(xué)校遵循汽車設(shè)計(jì)、構(gòu)造、理論和機(jī)械設(shè)計(jì)的要求和理符合汽車制造工藝對(duì)于零件設(shè)計(jì)的要借助如Hperoks、CTIA、ANYS等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化和校核。以設(shè)計(jì)出一套適合AE賽事，易于安裝，具有高可靠性，并兼顧輕量6第二章參數(shù)計(jì)算以及制動(dòng)器的在參考國(guó)內(nèi)外車隊(duì)的總布置參數(shù)和上一屆的性能表現(xiàn)后，第六屆的總布置參參數(shù)符單整車整備質(zhì)m車手質(zhì)m滿載重N滿載前軸載N滿載后軸載N輪L前軸至質(zhì)心后軸至質(zhì)心質(zhì)心高普速附著系1φ-極限附著系-前輪后輪胎車輪（輪輞）半R制動(dòng)塊摩擦0.3-Μ-今年總布置要求總質(zhì)量對(duì)比去年(80k)下降10kg至170kg化要求是制動(dòng)踏板總成減重10%，并在人機(jī)工程上改進(jìn)上一屆油門拉線布置不合理的情況。相對(duì)于第五屆總布置，第六屆總布置的主要區(qū)別在于質(zhì)量和質(zhì)心高度發(fā)生了變化。在利用懸吊法測(cè)量第五屆實(shí)車質(zhì)心高度后，測(cè)得第五屆質(zhì)心高度為250m，故將制動(dòng)的質(zhì)心高度的設(shè)計(jì)目標(biāo)從去年的280m降低了30mm至250m制動(dòng)器主要參數(shù)的確(1)制動(dòng)時(shí)的受力情況分為了方便計(jì)算，現(xiàn)對(duì)制動(dòng)器的符號(hào)和參數(shù)做出以下規(guī)定，見(jiàn)表2-272-2常用符號(hào)參參符單NN地面對(duì)整車的制動(dòng)N前輪地面制動(dòng)力（單輪N后輪地面制動(dòng)力（單輪N前后制動(dòng)器總制動(dòng)N前輪制動(dòng)器制動(dòng)N后輪制動(dòng)器制動(dòng)N制動(dòng)時(shí)地面對(duì)整車提供的最大附著N制動(dòng)時(shí)地面對(duì)前輪提供的最大附著力（單N制動(dòng)時(shí)地面對(duì)后輪提供的最大附著力（單N制動(dòng)加制動(dòng)強(qiáng)z-2-制動(dòng)受力分析示意(2)制動(dòng)主要參數(shù)的計(jì)地面法向?qū)η昂筝喗佑|點(diǎn)中心列平衡方程，M0FLGbmduh (2- dt8FLGamduh (2-z dt解Fz

G(bhg?du gG(ahg?du g

（2-(2-z定義 的制動(dòng)強(qiáng)度，z與du的關(guān)系是zgdu，式(2-3)、(2-4)可簡(jiǎn)化 FG(bzh (2- FG(azh (2-z 當(dāng)在直線行駛時(shí)，在踏板上施加適當(dāng)?shù)牧?，四輪將抱死，此時(shí)將獲得最力b近與動(dòng)時(shí)面供給前態(tài)下的Fxb (2-又因

(Mm)

(2-F(Mm)解

(2-g

(2-9FG(bh (2- G(ah (2-z 由式(2-5)、(2-6)可以計(jì)算得出，在不同制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)的地面對(duì)前后輪的法向作用2-3動(dòng)態(tài)軸荷分制動(dòng)強(qiáng)制動(dòng)加速度前輪法向反作用力后輪法向反作用力軸荷001制動(dòng)強(qiáng)度地面支持力制動(dòng)強(qiáng)度地面支持力從往年的數(shù)采可知常用的制動(dòng)強(qiáng)度是1.1-1.g，由上表可看出，當(dāng)制動(dòng)加速度為1.1g軸荷比67.63%.4g時(shí)為72.4%。通常制動(dòng)工況時(shí)軸荷發(fā)生較大轉(zhuǎn)-5直觀地表現(xiàn)出這個(gè)現(xiàn)象。劇烈的軸荷轉(zhuǎn)移并不是理想的現(xiàn)象，它會(huì)增加制動(dòng)時(shí)的前軸的負(fù)載，這對(duì)于懸架以及制動(dòng)踏板總成的強(qiáng)度要求都有提高，減小了的輕量化空間。但而從另一方面看，對(duì)于為了加快進(jìn)入彎道的速度，車手通常會(huì)采用大加速度制在車入彎時(shí)遲踩剎車將會(huì)使圈速提高，而這就要求以更大的加速度制動(dòng)5]。所以為了能讓以最大加速度制動(dòng)，同時(shí)保證制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，我們就必須設(shè)計(jì)合理的后動(dòng)力配，使制動(dòng)率高。心的下降。由此可見(jiàn)的質(zhì)心越低，制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移越小。制動(dòng)分配理想曲在一定的路面附著系數(shù)的情況下，使前后輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力分配比，稱為理想制動(dòng)力分配比6]。在制動(dòng)過(guò)，車輪抱死往往會(huì)出現(xiàn)三種情況：前輪先抱死；后輪對(duì)的。前軸先抱死時(shí)，此時(shí)前輪失去轉(zhuǎn)向能力，若有一側(cè)向輸入作用于后輪，作用于質(zhì)心的離心力將會(huì)與輸入力形成一個(gè)與車輛橫擺角速度相反力矩，使車輛可以保持穩(wěn)定26態(tài)；但若后輪先抱死，則離心力與側(cè)向力產(chǎn)生的力矩與橫擺角速度方向相同，容易使27所示。圖2-6前輪抱死拖滑示意 圖2-7后輪抱死拖滑示意因此一輛必須具有合理的制動(dòng)力分配系統(tǒng)以滿足不同的路面狀況時(shí)制動(dòng)力的此的制動(dòng)系統(tǒng)不允許在行過(guò)隨著路面狀況和車況的改變而改變。所以我們選擇了一個(gè)折中的方案，即選擇一個(gè)合適的固定制動(dòng)力分配比，使在比賽過(guò)能達(dá)到前輪先抱死或前后輪同時(shí)抱隨著制動(dòng)強(qiáng)度的變化，前后載荷會(huì)隨之變化。因此理想制動(dòng)力分配比是不斷變化的，此時(shí)的前、后輪的制動(dòng)器制動(dòng)力uf和r的關(guān)系曲線我們稱之為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，也稱為“I曲線”與制動(dòng)時(shí)地面對(duì)前、后輪的最大附著力FfFr分別相等。即 (2- 根據(jù)受力分析，可FxbFxbf (2- （2-FxbrFz通過(guò)式(2-11)、(2-12)、(2-13)、(2-14)、(2-15)、(2-16)可

(2-消去

ba

(2- 1[ b24Lhg (Gb2 (2- 2h 前軸制動(dòng)力后軸制動(dòng)力通過(guò)式-17)可以得出I曲線，如圖-8所示。由圖可知理想的前后制動(dòng)力分配曲線不是線性的，所以固定的制動(dòng)比不能滿足在所有路面附著力情況下都能前后輪同時(shí)抱死，所以只有合理的制動(dòng)力分配比才能保證制動(dòng)時(shí)前后輪同時(shí)或者前輪先抱死前軸制動(dòng)力后軸制動(dòng)力同步附著2-8I通過(guò)線與I曲線的對(duì)比可以看出不同的制動(dòng)力分配比定性關(guān)系，前輪制動(dòng)力與地面對(duì)總制動(dòng)力Fxb的比值，定義為制動(dòng)力分配系數(shù)[6]，=

(2-Fxbf作為自變量，F(xiàn)xbr作為因變量，那么曲線將是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，其斜率tan為tan

1- (2-沒(méi)有倒檔，故制動(dòng)過(guò)，前輪的制動(dòng)力總大于后輪制動(dòng)力，0.5，故tan1。因此，I曲線必有兩個(gè)交點(diǎn)，一個(gè)是在原點(diǎn)，而另一個(gè)交點(diǎn)的狀態(tài)下的附著系數(shù)定義為同步附著系數(shù)0。當(dāng)?shù)孛娴母街禂?shù)等于同步附著系數(shù)時(shí)，汽車制我們可以通過(guò)解析法求同步附著0L0

(2-則=0hg

(2-I曲I曲由式2-22取地面附著系數(shù)1.00.525；當(dāng)1.4時(shí)0.724。由此得到第六屆的I曲線和線，如圖2-9所示。為了降低前輪發(fā)生抱死的而失去轉(zhuǎn)向能力的情況發(fā)生的概率，I曲線和線應(yīng)該離得越近越好。由圖中可以看出，當(dāng)以地面附著系數(shù)為1.0時(shí)計(jì)算得到的I曲線比1.4時(shí)候的跟接近線，但是當(dāng)附著系數(shù)大于1.0時(shí)后輪將據(jù)往年數(shù)采得到的數(shù)據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度最大達(dá)到1.6g，但這種大加速度制動(dòng)的情況只出1.1-.4制動(dòng)力分配比取得過(guò)高。而且隨著比賽的進(jìn)行，輪胎的溫度不斷發(fā)生改變，每一段路面先抱死，后輪后抱死即可。在1.1-1.4g制動(dòng)強(qiáng)度之間I曲線和線相對(duì)接近，接下來(lái)將用利用附著系數(shù)和制動(dòng)效i (2-i利用附著系數(shù)i與趨近于制動(dòng)強(qiáng)度，則附著條件利用越充分。第六屆 2-10利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系曲由圖2-101.4的時(shí)候前后輪同時(shí)抱死，而在制動(dòng)響度小于1.4g時(shí)前輪將先抱死，這與我們最初的設(shè)計(jì)是吻合的。但當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度小于1.4g時(shí)，前后輪為了達(dá)到一定的制動(dòng)力，后輪的利用附著系數(shù)必定小于前輪的利用附著系數(shù)，即后輪對(duì)地面附著系數(shù)的利用不夠充分，這就涉及到了制動(dòng)效制動(dòng)效Ez b/ (2- h/ f則前軸制動(dòng)效率

Erz(1-β)a/

(2- h/ r則可得前后制動(dòng)效率圖，如圖2-11所示。由圖可知，當(dāng)在 =1.4之前制動(dòng)效率在60%以上，且都是前輪先抱死。在直線行駛時(shí)，當(dāng)剛踩下制動(dòng)踏板后制動(dòng)69%，在i≤1.4時(shí)制動(dòng)效率隨著附著系數(shù)的增加而增加，當(dāng)附著系數(shù)到達(dá)1.4g的時(shí)候，制動(dòng)效率達(dá)到100%，輪胎的附著力全部用于制動(dòng)，輪胎接近抱死。若制動(dòng)的度繼續(xù)增加，則會(huì)導(dǎo)致的制動(dòng)效率急劇下降。因此，設(shè)計(jì)的制動(dòng)力分配比較為合理若車手可以控制制動(dòng)強(qiáng)度在1.4附著系數(shù)附著系數(shù)2-11前、后制動(dòng)效率通過(guò)以上計(jì)算可以得出前后制動(dòng)分配比0.724為合理的設(shè)計(jì)。故確定本屆制動(dòng)分配比為0.724。與上一屆制動(dòng)分配比對(duì)比(0.754)，有明顯減少，小強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)制通過(guò)受力分析可得，前、后主缸的受力分別前主缸：FmfFpU (2- (2-管路壓力

前管f

FmfFpU (2- Rmf 后管路：PFmrFpUp(1Ub (2- 前后卡鉗壓力 nFUUR前卡鉗：F f ppb (2- nFU(1U)R后卡鉗：F r p (2-前后卡鉗產(chǎn)生的制動(dòng)力

cr

22前卡鉗：T2μFRnμFpUpUbRdf

2(2-2R RnμFU(1-U)RR后卡鉗：T2μFR=

p dr (2-R cr R地面前后輪制動(dòng)力前輪:TFRR(bzh) (2- g后輪:TFRR(azh) (2- xbr g根據(jù)上一節(jié)提到，要使制動(dòng)器的制動(dòng)效率達(dá)到最大化，并充分利用輪胎的附著系數(shù)，在1.4g的制動(dòng)強(qiáng)度下，前后卡鉗所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩必須不小于地面對(duì)前后輪的制動(dòng)力矩，因此前輪：Tf (2-后輪：Tr (2-參量 活塞直重

活塞直 活塞數(shù) 重 量量活塞直 活塞數(shù)4重活塞直 活塞數(shù)2重出于方面和輕量化方面的考慮，最終確定使用ISR22-048作為前輪卡鉗，ISR22-049作為后卡鉗，前、后主缸則都選擇ISR22-010。接下來(lái)則要驗(yàn)證這款主缸是否符合于第六屆的制動(dòng)系統(tǒng)的要求。經(jīng)過(guò)對(duì)前幾屆制動(dòng)系統(tǒng)的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)杠桿比為序參符單數(shù)1踩踏N2踏板-53平衡桿分配-4前軸主缸半m5后軸主缸半m6前軸主缸面積（單邊7后軸主缸面積（單邊8前軸主缸受N9后軸主缸受N前軸管路壓后軸管路壓前卡鉗活塞m后卡鉗活塞m前卡鉗活塞 后卡鉗活塞 前卡鉗單邊 后卡鉗單邊 前卡鉗(單邊)前卡鉗(單邊)后卡鉗(單邊)地面對(duì)前輪胎的力矩（單邊地面對(duì)后輪胎的力矩（單邊前制動(dòng)盤有效半m后制動(dòng)盤有效半m制動(dòng)盤摩擦μ- 263.91Nm，后輪制動(dòng)力矩為Tr100.43Nm。而當(dāng)踩踏力是238N時(shí)前卡鉗可產(chǎn)生的力矩為Tcf264.55Nm，后卡鉗為Tcr100.56N 計(jì)算了制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)并對(duì)其合理性進(jìn)行了論證，通過(guò)對(duì)地面常用制動(dòng)強(qiáng)度4數(shù)在1.4g以下時(shí)始終高于65%1.4g時(shí)達(dá)到100%IR2-010前卡則分IR2-0482-04當(dāng)1.4加速度 在比賽過(guò)可靠高效地工作。第三章制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)在完成制動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算和校核后，將進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最重要的就是制動(dòng)踏板總成的設(shè)計(jì)。踏板總成設(shè)計(jì)涉及比較多的知識(shí)，包括人機(jī)工程，有限元優(yōu)化和制動(dòng)踏總成底座的布下面先介紹制動(dòng)踏板底座的設(shè)計(jì)。踏板總成底座作為踏板和主缸以及腳支座的載體，需要承受來(lái)自車手腳的踩踏力，并承受制動(dòng)主缸產(chǎn)生的相應(yīng)的反力，受力較為惡劣。制動(dòng)踏板總成底座需滿足以下條件：可靠地傳遞踩踏力；能合理地安裝主缸；保證可靠性的前提下完成輕量化的目標(biāo)；具有良好的安裝性能；在范圍內(nèi)要滿足強(qiáng)度，剛度的要求，不產(chǎn)生過(guò)大的變形，以保證車手的腳感和制動(dòng)系統(tǒng)零部件的安全。在參考了許多國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀車隊(duì)的制動(dòng)踏板總成后，發(fā)現(xiàn)在總布置參數(shù)與我們相近的幾只車隊(duì)的踏板總成中踏板底座和踏板都運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化，使輕量化程度大大提高。但是第五屆制動(dòng)踏板總成并沒(méi)有太大的減重空間，如圖31所示。原因是第五屆的制動(dòng)踏板總成底座的結(jié)構(gòu)的設(shè)置不合理，人為地去除了制動(dòng)主缸制動(dòng)踏板安裝孔之間的材料，無(wú)法做受力路徑的優(yōu)化。且地面螺栓固定孔的位置布置不合理，距離荷載大的制動(dòng)踏2014制動(dòng)踏板總成底 3-12014制動(dòng)踏板總成底座優(yōu)第六屆的制動(dòng)踏板總成底座的布置方式將改為下圖，如圖-2)所示。由圖可見(jiàn)，這種布置方式以一塊平板作為底座的優(yōu)化的設(shè)計(jì)空間，如此布置在拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)可以通拓?fù)鋬?yōu)化利用有限元分析法和最優(yōu)化設(shè)計(jì)理論對(duì)零件的傳力路徑進(jìn)行優(yōu)化[7]，以座總成受力。為了計(jì)算的簡(jiǎn)便，先做出以下假只考慮穩(wěn)態(tài)工況，即踩剎車時(shí)平穩(wěn)踩下，平穩(wěn)釋假設(shè)踩踏力方向始終恒定系統(tǒng)線性踏板只受x方向(縱向)不受y方向(側(cè)向)的力3-1制動(dòng)踏板總成底座受力方前主缸前主缸后主缸前后主踏板安xy-z00000在確定踏板總成底座的布置方式并建立模型后，就可以把模型導(dǎo)入Hypmesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并按照設(shè)計(jì)要求劃分設(shè)計(jì)區(qū)域，然后以上表中的數(shù)據(jù)作為邊界條件施加在模32b所示。a)踏板總成底座建模 圖3-2制動(dòng)踏板總成建模與設(shè)計(jì)空間的確立往屆使用7075鋁合金制造制動(dòng)踏板總成底座，可兼顧可靠性與輕量化。第六屆制動(dòng)系統(tǒng)將繼續(xù)使用7075來(lái)制造制動(dòng)系統(tǒng)的重要部件。其彈性模量E為72.0GPaλ為0.33，密度ρ為.81k/m3。由于對(duì)于底座上的點(diǎn)無(wú)法確定其最大位移的極限，故只能將我們的優(yōu)化目標(biāo)定位剛度最大，即柔度最小。并設(shè)置每次迭代減少的體積不小于總0.3%33所示。 a)底座拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果外廓圖 b)底座拓?fù)鋬?yōu)化分層應(yīng)力云圖圖3-32015制動(dòng)踏板總成底座拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果圖觀察圖3-3的現(xiàn)象，可以作為底座優(yōu)化的參考。導(dǎo)出此模型后，在CTIA中根據(jù)加工的工藝性要求將模型的多余材料的切除和校核。利用CATA依照拓?fù)鋬?yōu)化應(yīng)力云圖建模，如34所示。a)制動(dòng)踏板總成底座位移云圖 圖3-52015制動(dòng)踏板總成底座有限元校核 a)2014制動(dòng)踏板總成底座等效應(yīng)力云圖b)20143-62014由上圖可以得出結(jié)論，制動(dòng)踏板應(yīng)力最大只有174Mpa，低于7075鋁合金的屈服強(qiáng)度505pa2.9。而與上一屆制動(dòng)底座(如圖3-6所示)相比，第六屆的底座()32所示。3-2第五屆、第六屆制動(dòng)踏板總成底座第五第六改變改變重量-最大形變-最大應(yīng)力-踏板的設(shè)計(jì)與優(yōu)件，然后進(jìn)行優(yōu)化，在進(jìn)行校核后確定踏板的原始設(shè)計(jì)空間，如圖3-7所示。 圖3-72015制動(dòng)踏板設(shè)計(jì)空 圖3-82015制動(dòng)踏板等效應(yīng)力云因?yàn)橹苿?dòng)踏板的工況單一，而且是靜態(tài)加載，故約束的條件相對(duì)簡(jiǎn)單。在將模型導(dǎo)Hperesh劃分完設(shè)計(jì)區(qū)域后，以2000N作為邊界條件施加在制動(dòng)踏板腳踏中心處。運(yùn)用yperork的Otrcue-8連續(xù)性好，云圖連貫沒(méi)有出現(xiàn)材料的現(xiàn)象，可以作為制動(dòng)踏板優(yōu)化的參CTI進(jìn)行建模。 2015制動(dòng)踏板等效應(yīng)力云 3-92015a)2014制動(dòng)踏板等效應(yīng)力云 3-102014制動(dòng)踏板位移云由圖可知制動(dòng)踏板的最大應(yīng)力為9.83a，遠(yuǎn)低于7075鋁合金的的屈服強(qiáng)度05pa5.21.2mm(如圖10所示)相比沒(méi)有太大變化。且可以看出第五屆的減重是沒(méi)有用拓?fù)鋬?yōu)化作為參考的，導(dǎo)致第五屆制動(dòng)踏板受力相對(duì)集中。以下為本屆的制動(dòng)踏板與第五屆制動(dòng)踏板的33。3-3第五屆、第六屆制動(dòng)踏板對(duì)第五第六改變改變重量--最大形變最大應(yīng)力--油門踏板的設(shè)油門拉線的布第五屆的制動(dòng)油門拉線(如圖311所示)都存在一定的不足，在車手踩油門的時(shí)候腳容易與油門拉線支座發(fā)的2014年C大賽上，這種不合理的布置對(duì)車手開(kāi)車時(shí)的狀態(tài)造成很大的干擾，很多時(shí)候車手踩油門都會(huì)受到阻礙，造成加速的延遲，甚至出現(xiàn)過(guò)因車手開(kāi)車時(shí)精神高度緊張而踩斷油門拉線支座的現(xiàn)象。對(duì)踏板總成的可靠性造成了很大影響。因此本屆的油門拉線將做出改進(jìn)，使油門拉線的布置更加合理，解決車手踩油門時(shí)“打腳”的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)9油門踏板的運(yùn)動(dòng)范圍有限，僅為90°至117°,共

圖3-112014油門拉線支座布節(jié)氣門形成范圍要求油門拉線的運(yùn)動(dòng)行程至少為36.5mm這兩者是的，要使油門拉線的行程達(dá)到36.5mm就必須把油門拉線支座中心距離油門踏板轉(zhuǎn)動(dòng)中心的高度保證在81.4mm。顯然如果繼續(xù)保持如第五屆的油門拉線布置方式是無(wú)法達(dá)到節(jié)氣門行程要求的同時(shí)，又解決“打腳”問(wèn)題的。所以油門拉線的布置方式必須做出改變。進(jìn)過(guò)參考國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀車隊(duì)的油門拉線布置方式后（如圖-13所示10]），發(fā)現(xiàn)這些車隊(duì)都是通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)解決上述傳動(dòng)比的問(wèn)題，以將油門拉 圖3-13國(guó)外車隊(duì)油門拉線布置形式根據(jù)踏板的尺寸，初定a65mme=6mm。利用機(jī)械原理知識(shí)對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)求解可得b72.3mm時(shí)，滑塊的形成36.5mmb65mms395m。以此畫出踏板轉(zhuǎn)角和滑塊行程的關(guān)系圖，如圖315所示。從圖中可以看出，兩者間的關(guān)系接近線性變，合車對(duì)加特的要。油門拉線位移油門拉線位移 踏板角度3-15油門拉線與踏板角度關(guān)系油門踏板的建由于油門踏板承受的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于制動(dòng)踏板，油門踏板的建模相對(duì)簡(jiǎn)單，只需滿足油門角度限位要求即可。油門拉線的曲柄連桿機(jī)構(gòu)為了兼顧輕量化和剛度決定使用3?2316所示。3-16連桿實(shí)而在滑塊導(dǎo)軌方面則用到了國(guó)產(chǎn)精密微型直線導(dǎo)軌滑塊滑軌MGN7，如圖3-17所示3-17國(guó)產(chǎn)精密微型直線導(dǎo)軌滑塊滑軌最終對(duì)油門踏板進(jìn)行建模，得出油門踏板的模型如圖3-18，3-19所示圖3-18油門踏 圖3-19油門踏板裝配的體驗(yàn)。在參考了國(guó)內(nèi)外制動(dòng)總成腳支撐的布置形式，并征詢了車手的意見(jiàn)后，決定使用階梯式的支撐，如圖320所示。制動(dòng)踏板總成的腳支撐使用了3D打印的技術(shù)。3D打印技術(shù)是近幾年新興的快速成型技術(shù)之一，是一種以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的運(yùn)用可粘合材料通過(guò)逐層搭造的方式構(gòu)造物體的新技術(shù)。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)土木工程、以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。不同于使用車床銑床等加工的零件，運(yùn)用· 圖3-21急停快關(guān)支也是選用了3D打印的方法進(jìn)行加工，如圖21所示。過(guò)去使用鈑金工藝進(jìn)行加工加工3使unetoi》5]的3-2364m，后管路長(zhǎng)度為3884mm。前、后左右管路長(zhǎng)度分別相等。經(jīng)過(guò)前幾節(jié)的建模以及優(yōu)化和布置，再經(jīng)過(guò)裝配制動(dòng)踏板總成的模型就完成了，如圖-24所示。最終用CTIA計(jì)算得出第六屆制動(dòng)系統(tǒng)踏板總成質(zhì)量為2.179kg3.181kg減少了31.5% 圖3-23制動(dòng)踏板總成模 圖3-24制動(dòng)管路布Hperwoks的ptistrc功能對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的踏板底座和制動(dòng)踏板進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，相對(duì)于上一屆的制動(dòng)踏板總成底座質(zhì)量減少54%至0.188kg，并提高了底座的強(qiáng)度，安全系數(shù)從上一屆的2.3上升到2.9，踏板總成底座的最大應(yīng)力降至174.6pa.67m12.88%至0.121kg，同時(shí)保證了強(qiáng)度和剛度較上一屆無(wú)太大變化，安全系數(shù)達(dá)到5.2。完成了油門踏板建模，利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，改善了上一屆油門拉線支座容易被腳踩到的缺陷。完成了管路的布置，運(yùn)用3D打印技術(shù)完成腳支撐的設(shè)計(jì)與加工。制動(dòng)踏板總成的總質(zhì)量較上年下降了31.5%至2.179kg10%屆第四章制動(dòng)盤設(shè)計(jì)及校制動(dòng)系統(tǒng)除了制動(dòng)踏板總成以外，還有包括制動(dòng)盤。通常的制動(dòng)盤SE占總賽道比例較多，制動(dòng)較為頻繁，制動(dòng)盤的溫度比較高，容易產(chǎn)生熱衰減的現(xiàn)象。為了保證制動(dòng)效能的恒定性，就要在制動(dòng)盤上打孔，已達(dá)到通風(fēng)散熱的目的，但密集，制動(dòng)盤的強(qiáng)度就越低。所以為了滿足強(qiáng)度和溫度的要求，要對(duì)制動(dòng)盤進(jìn)行制動(dòng)盤屬于簧下質(zhì)量，簧下質(zhì)量對(duì)穩(wěn)定性的影響較大，降低簧下質(zhì)量可以增大的車輪固有頻率和阻尼比，使車輪部分的動(dòng)載荷下降，繼而減少轉(zhuǎn)向瞬間的輪荷轉(zhuǎn)移的超調(diào)量，對(duì)增大抓地力等有非常重要的意義。這也是為什么懸架系統(tǒng)每年都會(huì)對(duì)立柱進(jìn)行非常細(xì)致的拓?fù)鋬?yōu)化，使用碳纖維懸架，鋁合金輪輞等，目的就是制動(dòng)盤摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，取決于制動(dòng)盤溫度，長(zhǎng)距離的制動(dòng)或者頻繁制動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)盤過(guò)熱，使制動(dòng)盤出現(xiàn)熱衰減現(xiàn)象。若出現(xiàn)這種情況，將對(duì)比賽過(guò)精神高度緊張的車手有很大影響。甚至制動(dòng)盤溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器溫度升高，當(dāng)溫度不斷升高與國(guó)內(nèi)外同樣使用十寸輪輞的相比(如圖-10)（如圖-2所示散熱孔的分布相對(duì)稀疏，這樣不利于制動(dòng)盤的散熱和制動(dòng)盤的輕量化，故決定增加制動(dòng)盤的打孔密度。在參考了國(guó)外相似總布置配置的的制動(dòng)盤打孔密度后，發(fā)現(xiàn)基本所有的制動(dòng)盤都是打20排左右6到7孔的數(shù)量為20排，每排4個(gè)孔，建立第六屆的盤模型，如圖4-3所示。制動(dòng)盤的熱容量與制動(dòng)盤體積是成正比的，通風(fēng)盤多散熱效果越好且質(zhì)4-1量越小，但同時(shí)強(qiáng)度降低且熱容量也就越小，則溫度升高則越快12]。制動(dòng)盤的打孔數(shù)存在上限，故制動(dòng)盤需要通過(guò)熱力學(xué)校核來(lái)驗(yàn)證其打孔數(shù)的合理性。制動(dòng)盤的材料決定使用具有較高屈服強(qiáng)度和熱力學(xué)性能的2Cr113]，成分為馬氏體時(shí)效鋼，俗稱不銹鋼。 根據(jù)制動(dòng)卡鉗的對(duì)制動(dòng)盤的要求(2-4)，取制動(dòng)盤的5mm，工作面寬度為31，建模如圖4-3所示。具體參數(shù)見(jiàn)最后圖紙。制動(dòng)盤的力學(xué)和熱力學(xué)校制動(dòng)盤的力學(xué)校項(xiàng)符單·數(shù)前卡鉗單邊N后卡鉗單邊N制動(dòng)盤摩擦μ-前卡鉗單邊摩擦N后卡鉗單邊摩擦N4-2項(xiàng) 參型 048活塞直 25mm摩擦片型 摩擦片掃掠面 14掃掠高 27適用制動(dòng)盤半 150-250使用制動(dòng)盤厚 4.6-5.0 a)2015制動(dòng)盤等效應(yīng)力云 4-4制動(dòng)盤有限元校核由圖中可知第六屆制動(dòng)盤的最大應(yīng)力為178.1pa134.21Ma雖然有增加，但遠(yuǎn)低于2Cr13熱處理后的屈服強(qiáng)度635Mpa，安全系數(shù)達(dá)到3.5。最大位移只有0.25mm0.594k降至0.550減少了7.4。制動(dòng)盤熱力學(xué)分制動(dòng)盤的熱分析已經(jīng)成為了近幾年必不可少的一項(xiàng)制動(dòng)盤校核。隨著比賽的賽道彎道的增多，制動(dòng)的工況在每圈中的權(quán)重越來(lái)越大。頻繁的制動(dòng)使制動(dòng)盤的熱載荷越來(lái)越大，致使制動(dòng)盤產(chǎn)生熱衰減12]，即制動(dòng)盤與摩擦片間的摩擦系數(shù)由于溫度過(guò)高而下降。這種情況的出現(xiàn)非常，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)效率下降甚至制動(dòng)失效。所以對(duì)制動(dòng)盤的熱力學(xué)校核也非常重要。由于制動(dòng)過(guò)制動(dòng)盤和摩擦片的產(chǎn)熱過(guò)程[3]非(1)在制動(dòng)的過(guò)加速度是恒定的，即制動(dòng)盤處于穩(wěn)定工況的在溫度低于170°C時(shí)，摩擦片和制動(dòng)盤間的摩擦系數(shù)保持不變制動(dòng)盤與摩擦片間的壓力分布均制動(dòng)盤材料的性質(zhì)為各向同接觸面平均溫度相等且熱流連設(shè)T1和T2分別為制動(dòng)盤接觸面和摩擦片接觸片的特征溫度，q1和q2為其熱流密度q為總的摩擦熱流密度，則可得出熱流分配系

k1c11k2c2

(4-其中k為熱傳導(dǎo)系數(shù)，c為比熱容，ρ為密度0vQm )2(0v

)2

(4- 則可得單邊前輪的熱量（其中s為車輪的滑移率Q'm[(v0)2(vt)2](1s) (4- 將制動(dòng)盤模型導(dǎo)入ANSYS中，利用前處理模塊畫好網(wǎng)格,如圖4-5接下來(lái)，需要確定制動(dòng)盤熱力學(xué)校核的邊界條件。首先是熱流密度計(jì)算，由于熱分配系數(shù)的數(shù)值不好確定，摩擦片的成分非常復(fù)雜，制動(dòng)過(guò)，一般制動(dòng)盤吸收090的熱量13，故取=8543得，Q'3014W/s。接下來(lái)要進(jìn)行制動(dòng)盤的熱交換系數(shù)的計(jì)算，如下0.04(/d)Re0 R (4-a

0 0.7(/d)

R雷諾計(jì)

計(jì)算需要的參數(shù)見(jiàn)表4-1

Reuaad/ (4-名符單數(shù)密制動(dòng)盤空氣黏μ-空氣導(dǎo)熱系 制動(dòng)盤直 在完成了前期工作，就可以進(jìn)行制動(dòng)盤的熱校核，制動(dòng)工況設(shè)置為制動(dòng)以初速度為6k5]1.6AYS仿真得出的制動(dòng)盤溫度變化圖(如圖-7所示)。 c)1.4秒溫度云 4-7由圖可知，隨著時(shí)間，制動(dòng)盤溫度先升高，后降低，這是因?yàn)樵谥苿?dòng)過(guò)，車速越來(lái)越慢，單位時(shí)間的產(chǎn)熱也隨之減小，所以在制動(dòng)開(kāi)初始階段，制動(dòng)盤溫度不斷111.16C，參照2Cr3作為材料的制動(dòng)盤的摩擦系數(shù)隨溫度變化表(見(jiàn)表-15)溫彈性模量熱膨脹系數(shù)（K-摩擦系對(duì)制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)以及力學(xué)和熱力學(xué)的校核。最大應(yīng)力為178.1Mpa，雖然相對(duì)于上一年的134pa略有提高，但是采用具有更好散熱性能且屈服強(qiáng)度達(dá)到635Mpa的2Cr3作為制動(dòng)盤的材料后，安全系數(shù)達(dá)到3.5，最大位移為0.25m滿足剛度要求。通過(guò)打孔7.4%至.551k析得出，在以初速度36km/h的速度勻速制動(dòng)直至停止的過(guò)，制動(dòng)盤最高溫度為111C第五章FSAE制動(dòng)系統(tǒng)排空方法的設(shè)制動(dòng)系統(tǒng)工作是依靠系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橐后w是不能壓縮的，所以它能夠切實(shí)地傳遞制動(dòng)力。由于氣體可以被壓縮，那么當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中含有氣體的時(shí)候，那么當(dāng)駕駛者踩下踏板的時(shí)候，這些氣體就會(huì)被壓縮而，管路里產(chǎn)生的壓力就非常小，這時(shí)所。的制動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)與乘用車的制動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，過(guò)去五屆比賽，本校的制動(dòng)系統(tǒng)的排空都是使用人力踩踏板將制動(dòng)液通過(guò)主缸泵入制動(dòng)管路直至制動(dòng)器，以將制動(dòng)系統(tǒng)管路里的空氣排出。這樣的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且排空效果不好。通常暑車期間，都要花費(fèi)2-40天，對(duì)于車手來(lái)說(shuō)由于練車時(shí)間短暫，每一天都非常重要，所以設(shè)計(jì)一種高效的排空法為新代的動(dòng)統(tǒng)的標(biāo)一。乘用車排空方許多FSAE賽事的先進(jìn)技術(shù)和方法都是來(lái)自乘用車或者其他等級(jí)的方程式，故乘外加儲(chǔ)液 b)真空乘用車的制動(dòng)系統(tǒng)利用真空泵作為動(dòng)力源在制動(dòng)器的排氣孔產(chǎn)生負(fù)壓，如圖51b)所示。另一方面在在制動(dòng)主缸的外加儲(chǔ)液罐(如圖-1a)所示)里加入制動(dòng)液。沿著真空泵，制動(dòng)卡鉗，制動(dòng)管路，主缸，外加儲(chǔ)液罐的順序產(chǎn)生負(fù)壓，使制動(dòng)液不斷的AE為制動(dòng)管路的排空提供動(dòng)力。制動(dòng)主缸在不工作時(shí)，閥體打開(kāi)，儲(chǔ)液罐和制動(dòng)管路是5-2和3所示。5-2制動(dòng)主缸結(jié)構(gòu)示意a）制動(dòng)主缸工作第一階 b）制動(dòng)主缸工作第二階5-3圖5-4針筒式排空裝 圖5-5制動(dòng)管路簡(jiǎn)FSAEFSAE制動(dòng)系統(tǒng)排空原FSAE的制動(dòng)系統(tǒng)管路圖如圖5-5所示。在主缸連接儲(chǔ)液瓶(提供制動(dòng)液)，并在制動(dòng)卡鉗放氣螺釘后依次連接儲(chǔ)液瓶1，儲(chǔ)液瓶2，溢流瓶和真空泵后，得出FSAE制動(dòng)系統(tǒng)的排空原理圖如圖5-6所示。圖5-6FSAE制動(dòng)排空原理1中的制動(dòng)液壓入制動(dòng)管路中，同時(shí)將制動(dòng)管路中多余的空氣帶出，通過(guò)卡鉗后連接的儲(chǔ)液瓶2，溢212有證在空過(guò)套路是全封的能證排的率和果所以用了“蛇膠”5-75-7排空裝置的選在完成完成排空系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)后，接下來(lái)將進(jìn)行零部件的選真空真空泵作為整個(gè)排空裝置的動(dòng)力源，其作用非常重要。通常制動(dòng)系統(tǒng)的沿程阻力為0307pa18]，。根據(jù)此數(shù)據(jù)，在市面上尋找，最終選定：1HN真空泵(如圖-8所示)51。5-1真空泵基本參項(xiàng) 參額定電 氣速 3.6極限壓 2電機(jī)功 150進(jìn)氣口連接螺 1/4"加油 150外形尺 重 4 真空管路的選制動(dòng)液的顏 黃干沸 濕沸 第五屆排空實(shí)為了驗(yàn)證新的排空裝置的可靠性和實(shí)用性，決定在第五屆上做排空實(shí)驗(yàn)時(shí)間 年月參與實(shí)驗(yàn)人員：、黃增地點(diǎn)：中山卡丁車連接好排空裝置，打開(kāi)放氣螺釘。在儲(chǔ)液罐中加滿新鮮制動(dòng)液并將儲(chǔ)液瓶的進(jìn)氣孔堵住，開(kāi)啟真空泵，至真空泵滿負(fù)荷工作0秒后，打開(kāi)儲(chǔ)液罐進(jìn)氣孔。直至從制動(dòng)卡鉗排氣孔出來(lái)的制動(dòng)液不再有氣泡，關(guān)閉制動(dòng)卡鉗上的放氣螺釘，關(guān)閉真空泵。并將卡鉗上放氣螺釘后的左右排空裝置拆卸下來(lái)，安裝到另外一側(cè)的卡鉗上。重復(fù)上述步驟,屆總時(shí)間為41分鐘。排空完成后進(jìn)行制動(dòng)抱死，抱死情況良好，未出現(xiàn)左右輪抱死不同時(shí)的現(xiàn)象，表明左右輪的空氣都已完全排空。相對(duì)于以往需要2-30小時(shí)的人力排空，參照乘用車的排空方法和排空原理，設(shè)計(jì)出了一套適用于的排空方法，利用真空泵在制動(dòng)管路中產(chǎn)生的負(fù)壓和大氣壓將主缸外加儲(chǔ)液瓶中的制動(dòng)入制動(dòng)管入大氣。在第五屆上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成排空的時(shí)間為41分鐘，效率較上一屆的人力排結(jié)進(jìn)行了2015年華工第六屆制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，校核和制造工作。以輕量化為目標(biāo)，可靠性為前提，利用Hperoks和AYS完成了對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)零部件的優(yōu)化和選定制動(dòng)系統(tǒng)踏板總成的布置形式為整體式；確定管路布置形式為II型度的對(duì)比和對(duì)制動(dòng)效率的校核，確定了制動(dòng)力分配比為0.724。制動(dòng)效率當(dāng)?shù)孛娓街鞲拙x取ISR22-010，前后卡鉗則分別選ISR22-048和22-049，選定平衡桿杠桿比為0.57，踏板杠桿比為5。當(dāng)以1.4g加速度制動(dòng)時(shí)需要238N的踩踏力即可抱死，制2.9174.6Mpa0.46712.8至0.1215.23D打印技術(shù)完成腳支撐的設(shè)計(jì)與加工。制動(dòng)踏板總成的總質(zhì)量較上年下降了3.5%至2.179k，10的目標(biāo)。對(duì)制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)以及力學(xué)和熱力學(xué)的校核。最大應(yīng)力為178.1pa，遠(yuǎn)低于2Cr3的屈服強(qiáng)度635pa，安全系數(shù)達(dá)到3.5，最大位移為0.25mm，滿足剛度要求。相對(duì)于上一屆制動(dòng)盤，質(zhì)