fsae賽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 抗顫振中良中對(duì)偶性?xún)?yōu)良中良差差價(jià)格中高低中中良高高制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有較好的耐磨性，較低吸水率、壓縮率、熱傳導(dǎo)率和熱膨脹率以及高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)應(yīng)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕叮瑧?yīng)盡量采用低污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。考慮到制動(dòng)過(guò)程中摩擦副可能產(chǎn)生熱變形和機(jī)械變形，因此制動(dòng)器在冷態(tài)下的間隙應(yīng)有試驗(yàn)確定。第六章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將司機(jī)或其他動(dòng)力源的制動(dòng)作用力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。在簡(jiǎn)單制動(dòng)系中的踏板力與其行程間的反比例關(guān)系在動(dòng)力制動(dòng)系中便不復(fù)存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭Ｓ虚_(kāi)式(常流式)和閉式(常壓式)兩種。各種型式的動(dòng)力制動(dòng)系在其動(dòng)力系統(tǒng)失效使回路中的氣壓或液壓達(dá)不到正常壓力時(shí)，制動(dòng)作用即會(huì)全部喪失。且在雙回路制動(dòng)系中，如果伺服系統(tǒng)也是分立式的，則氣壓伺服比真空伺服更適宜，因此后者難于使各回路真空度均衡。伺服氣室的推動(dòng)力也作用于輔助缸活塞，使后者產(chǎn)生高于主缸壓力的工作油液并輸往制動(dòng)輪缸。 圖 液壓雙回路系統(tǒng)的五種分路方案1—雙腔制動(dòng)主缸；2—雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分路；3—雙回路系統(tǒng)的另一個(gè)分路。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。各種結(jié)構(gòu)中，HI、LL、HH型的結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜，綜合以上各個(gè)管路的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)最終選用X型回路系統(tǒng)。壓力愈高輪缸直徑就愈小，但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)軟管的耐壓性、強(qiáng)度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。 根據(jù)上式得：所以需要加裝助力器式中： I——真空助力比，取2。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓，分別經(jīng)各自得出油閥和各自的管路傳到前、后制動(dòng)器的輪缸。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動(dòng)所需的值。制動(dòng)距離越小，制動(dòng)減速度越大，汽車(chē)的制動(dòng)效能就越好。因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程實(shí)際上是把汽車(chē)行駛的動(dòng)能通過(guò)制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動(dòng)器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能，已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，此次設(shè)計(jì)對(duì)我四年的學(xué)習(xí)進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)與檢驗(yàn)，也為我以后的學(xué)習(xí)和工作起到了一定的鋪墊作用。最后感謝我的學(xué)校安徽工業(yè)大學(xué)，是安徽工業(yè)大學(xué)給了我這個(gè)優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境。在此對(duì)張老師的幫助表示最誠(chéng)摯的謝意。總體來(lái)看，該FSAE方程式賽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)理論驗(yàn)證基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。 制動(dòng)效能的恒定性制動(dòng)效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。 制動(dòng)效能制動(dòng)效能是指在良好路面上，汽車(chē)以一定初速度制動(dòng)到停車(chē)的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的減速度。若與前腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則踩下制動(dòng)踏板時(shí)，只有后腔中能建立液壓，前腔中無(wú)壓力。，該主缸相當(dāng)于兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)在一起而構(gòu)成。 ——制動(dòng)軟管在液壓下變形而引起的容積增量。求得前軸 ， 后軸，帶入公式（）則, 。(e)的兩個(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，簡(jiǎn)稱(chēng)HH型。(b)為前、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)器同屬一個(gè)回路，稱(chēng)交叉型，簡(jiǎn)稱(chēng)X型。本設(shè)計(jì)中采用簡(jiǎn)單雙回路液壓制動(dòng)系統(tǒng)。由真空伺服氣室、制動(dòng)主缸和控制閥組成的總成稱(chēng)為真空助力器。氣壓伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，～。但其結(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，目前僅用于一些高級(jí)汽車(chē)和大型客車(chē)及少數(shù)重型礦用自卸車(chē)上。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高，故主要用于重型和部分中型汽車(chē)。但其有限的力傳動(dòng)比限制了它在汽車(chē)上的使用范圍。活塞與密封圈之間這一不可恢復(fù)的相對(duì)位移便補(bǔ)償了這一過(guò)量間隙。（）。許多盤(pán)式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯片。制動(dòng)鉗位于車(chē)軸前可避免輪胎甩出來(lái)的泥，水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車(chē)軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。可做成整體的，也可做成兩半并由螺栓連接。但當(dāng)m過(guò)小，即扇形的徑向?qū)挾冗^(guò)大時(shí)，襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計(jì)算方法失效。為前后制動(dòng)器摩擦襯片面積。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。不可單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)。通常，實(shí)心制動(dòng)盤(pán)厚度可取10mm20mm；具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤(pán)的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤(pán)的厚度取為20mm50mm,但多采用20mm30mm。當(dāng)時(shí),（設(shè)所遇到最大的值為1）相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，可求得其最大總制動(dòng)力而車(chē)輪半徑，最大制動(dòng)力矩為：故前軸最大制動(dòng)力矩為： 一個(gè)前輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩： 后輪最大制動(dòng)力矩為：一個(gè)后輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為： 制動(dòng)器因數(shù) 制動(dòng)器因數(shù)BF，它表示制動(dòng)器的效能，因而又稱(chēng)為制動(dòng)器效能因數(shù)。在的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度q，這表明只有在=的路面上，地面的附著條件才能得到充分利用。它汽車(chē)制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車(chē)結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。汽車(chē)的地面走馬那個(gè)制動(dòng)力為 （38） 式中：q——制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱(chēng)比減速度或比制動(dòng)力； ——前后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力。當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力和地面制動(dòng)力達(dá)到附著力值時(shí)，車(chē)輪即被抱死并在地面上滑移。之后再根據(jù)各項(xiàng)演算和比較的結(jié)果，對(duì)初選的參數(shù)進(jìn)行必要的修改，直到基本性能參數(shù)能滿(mǎn)足使用要求為止；最后進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。在FSAE賽車(chē)在比賽過(guò)程中為了保證賽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中具有穩(wěn)定的制動(dòng)性能，根據(jù)上述敘述，前后輪均采用浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器。越是跑得快的汽車(chē)，制動(dòng)起來(lái)所產(chǎn)生的熱量越大，對(duì)制動(dòng)性能的影響也越大。，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。（前進(jìn)或后退）無(wú)關(guān)。在使用過(guò)程中，摩擦襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻(一般約為l mm)后即應(yīng)更換。2) 浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的。用得較多的是多片全盤(pán)式制動(dòng)器，以便獲得較大的制動(dòng)力。兩塊制動(dòng)塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動(dòng)盤(pán)，制動(dòng)盤(pán)用螺栓固定于輪轂上。第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇汽車(chē)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(chē)減速或停車(chē)。分析FSAE方程式賽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)比較、計(jì)算以及查閱相關(guān)資料，選出適合的結(jié)構(gòu)方案。每個(gè)液壓制動(dòng)回路必須有其專(zhuān)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）。 目前國(guó)內(nèi)多以半金屬纖維增強(qiáng)復(fù)合摩擦材料應(yīng)用最為普遍。當(dāng)然，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的性能更優(yōu)越，內(nèi)襯的使用壽命更長(zhǎng)，維修間隔和保養(yǎng)技術(shù)也進(jìn)一步提升。這兩個(gè)制動(dòng)系是每輛汽車(chē)必須具備的。比賽分為靜態(tài)賽和動(dòng)態(tài)賽兩項(xiàng)。目前，很多文獻(xiàn)都是研究乘用車(chē)和商用車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，前后制動(dòng)力的匹配等，都是以ECE制動(dòng)法規(guī)和GB12676—1999給出的制動(dòng)要求為前提。　　控制裝置：包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的各種部件。在材料選擇方面：80年代之前，國(guó)內(nèi)外都主要采用有石棉樹(shù)脂型摩擦材料用于汽車(chē)制動(dòng)，但因石棉摩擦產(chǎn)生有毒粉塵吸入人體后對(duì)肺產(chǎn)生影響，以及產(chǎn)生環(huán)境污染，同時(shí)在高速、高溫下，石棉材料的強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、耐磨性能等均下降，因此，汽車(chē)制動(dòng)系無(wú)石棉化已是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。不同的纖維有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因此研制一種比較符合各種要求的摩擦材料也就成為人們的追求。5. 禁止使用線控制動(dòng)。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器（又稱(chēng)蹄式制動(dòng)器）和外束型鼓式制動(dòng)器（又稱(chēng)帶式制動(dòng)器）兩種結(jié)構(gòu)型式。所以這種盤(pán)式制動(dòng)器又稱(chēng)為點(diǎn)盤(pán)式制動(dòng)器。1) 固定鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 所示，在制動(dòng)鉗體上有兩個(gè)液壓油缸，其中各裝有一個(gè)活塞。但它們的制動(dòng)油缸均為單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總成是活動(dòng)的，而另一側(cè)的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長(zhǎng)，也增大了油缸的散熱面積，因此制動(dòng)油液溫度比固定鉗式的低30℃～50℃，汽化的可能性較小。，質(zhì)量小，散熱良好。當(dāng)然，盤(pán)式制動(dòng)器也有自己的缺陷。通風(fēng)盤(pán)式就是空心的，顧名思義具有通風(fēng)功效，指的是汽車(chē)在行使當(dāng)中產(chǎn)生的離心力能使空氣對(duì)流，達(dá)到散熱的目的，這是由盤(pán)式碟片的特殊構(gòu)造決定的。令 (32)并稱(chēng)之為制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力，又稱(chēng)為制動(dòng)周緣力。 圖 制動(dòng)器制動(dòng)力、滌棉制動(dòng)力與踏板力的關(guān)系。在上述3種情況中，顯然是第3種情況的附著條件利用的最好。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。根據(jù)有關(guān)資料推薦，取賽車(chē)=，則= 制動(dòng)強(qiáng)度、地面制動(dòng)力和附著系數(shù)利用率前面的式子（38）和（314）已給出了制動(dòng)強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率的定義式，下面再討論一下當(dāng)=、和時(shí)的q和。由式（）可知，雙軸汽車(chē)前、后車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為=式中：，——質(zhì)心離前、后軸距離。對(duì)于鉗盤(pán)式制動(dòng)器，兩側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力均為P，則制動(dòng)盤(pán)在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2P（為盤(pán)與制動(dòng)襯塊間的摩擦系數(shù)），于是鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 (324) 式中：f為摩擦系數(shù).在本次賽車(chē)設(shè)計(jì)中取f=；則BF= 盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 制動(dòng)盤(pán)直徑D制動(dòng)盤(pán)直徑D應(yīng)盡可能取大些，這是制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度，受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤(pán)的直徑通常選擇為70％～79％。所以，取。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料，故選用粉末冶金材料。比能量耗散率又稱(chēng)為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為。其中， 制動(dòng)器的熱容量和溫升核算應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿(mǎn)足如下條件： （44）式中：——各制動(dòng)盤(pán)的總質(zhì)量，為已知2Kg ——與各制動(dòng)盤(pán)相連的金屬（如輪轂、輪輻、制動(dòng)鉗體等）總質(zhì)量，為4kg ——制動(dòng)盤(pán)材料的比容熱，對(duì)鑄鐵C=482J/(kgK)；對(duì)于鋁合金C=880 J/(kgK) ——與制動(dòng)盤(pán)相連的受熱金屬件的比容熱； ——制動(dòng)盤(pán)的溫升（一次由到完全停車(chē)的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過(guò)15 ）； ——滿(mǎn)載汽車(chē)制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后制動(dòng)力的分配比率分配給前后、制動(dòng)器，即 （46）求得： 所以： 式中 ——賽車(chē)滿(mǎn)載總質(zhì)量，為345Kg ——賽車(chē)制動(dòng)時(shí)的初速度 ——賽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，核算： 故，滿(mǎn)足以下條件： 盤(pán)式制動(dòng)器有效半徑的計(jì)算盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖 ，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤(pán)接觸良好，且