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1、 制动系统设计方案一、设计背景及要求制动系统设计的基本要求是保证赛车能够抱死所有四个车轮并且不会跑偏。设计思路是安全、稳定、高效、轻量化。根据比赛规则，制动系统必须具备两套独立的液压制动回路。因此，在制动主缸方面，我们选用两个相同的单缸来并联使用；通过前后轮选用不同的摩擦块以及设计平衡杆来调节前后轮制动力的分配；零部件选型偏向大排量摩托车或沙滩车，结构布置遵循赛车设计风格。附制动系统规则如下：7.1 制动系统基本要求赛车必须安装有制动系统。制动系统必须作用于所有四个车轮上，并且通过单一的控制机构控制。7.1.1 制动系统必须有两套独立的液压制动回路，当某一条回路系统泄漏或失效时，另一条回路还可
2、以至少保证有两个车轮可以维持有效的制动力。每个液压制动回路必须有其专用的储液罐（可以使用独立的储液罐，也可以使用厂家生产的内部被分隔开的储液罐） 。7.1.2 安装有限滑式差速器的车桥，其两个车轮可以使用单个制动器制动。7.1.3 制动系统必须在后述的测试中，能够抱死所有四个车轮。7.1.4 禁止使用线控制动。7.1.5 禁止使用没有保护的塑料制动管路。7.1.6 制动系统必须被碎片护罩保护，以防传动系失效或小碰撞引起的碎片破坏制动系统。7.1.7 从侧面看，安装在赛车簧上部分上的制动系统的任何部分都不可以低于车架或者单体壳的下表面。（新内容）7.2 制动测试赛车的制动系统将被进行动态测试，测
3、试时，赛车将首先在制动检查官规定的直道上加速，在直道末端，赛车必须制动至静止，并要求四轮抱死且不跑偏。7.3 制动踏板超行程开关7.3.1 赛车必须装有制动踏板超行程开关。当制动系统失效时引起制动踏板的行程超出正常范围时，该开关必须能够使发动机熄火。该开关必须能够切断点火系统和喷油系统的电源。7.3.2 重复的作用该开关不能恢复上述系统的电源。并且该开关不能被车手重置。7.3.3 该开关必须为模拟电路元器件，不能通过可编程逻辑控制器、ECU，或有相似功能的数字控制器来替代。7.4 制动灯7.4.1 制动灯必须为红色，至少15 瓦（或等同于15 瓦），且从后方清晰可见。如果使用了LED（发光二极
4、管）制动灯，则必须在非常强的日光下也清晰可见。7.4.2 制动灯的安装高度必须在车轮中心线和车手肩膀高度之间，且接近赛车中心线。二、参数计算及理论设计（1）制动力计算基本参数 m=300kg，轴距 L=1550mm，a=852.5mm，b=697.5mm质心高 hg=283mm ， 车轮有效半径r=265mm ，取g=9.8根据动态测试的路面要求：考虑满足以上各种路面的制动性能沥青干路面：附着系数0.80.9，考虑到赛道很好，附着系数暂取0.8。沥青湿路面：附着系数0.50.7，保守暂取0.5。设计时以干路面附着系数为0.8进行计算，计算其最大制动力，以此对制动系统的结构进行设计或选型。前后车
5、轮同时抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后制动器制动力分别等于各自的附着力。由公式 ： Fu1/Fu2=（b+hg）/（a-hg）Fu1+Fu2=G湿路面时，取=0.5 : Fu1= 795.70 (N) Fu2=674.30 (N)干路面时，取=0.8 : Fu1=1401.94 (N) Fu2=950.06 (N)（此处Fu1为前两轮的制动力之和，Fu2为后两轮的制动力之和）（2）同步附着系数o =时， 四轮同时抱死；o， 前轮先抱死；o， 后轮先抱死。 由公式：o=（L-b）/hg，=Fu1/Fu 得：当=0.5时，o=0.5，此时四轮同时抱死；当=0.8时，o=
6、0.8，此时四轮同时抱死。（3）制动距离S= (t2+t2/2) max 3.6 +max 25.92abmax）说明：t2是制动器克服间隙所需时间，一般忽略不计；t2 是制动力增长时间 一般可取 0.20.9s；在此取 0.5s；abmax 是制动最大减速度 ，等于 g。=0.8 时：车速 km/h 制动距离 m 120 79.2100 56.280 37.160 21.9=0.5 时：车速 km/h 制动距离 m 80 56.060 32.540 15.4滑水胎压计算：由汽车理论上的经验公式，u=6.34 ，u 为滑水车速，p 为胎压，P 取 1.82 个大气压 ，得出 u=8589 km
7、/h。三、制动器总成部件的选型计算：考虑到汽车的制动总成体积、质量较大，故采用大排量摩托车或沙滩车的制动器零部件。（1）制动盘直径 D13 英寸的轮胎，其轮辋直径为 330mm, 根据经验值：制动盘直径约为轮辋直径的 7079，又考虑到制动钳安装需要的空间，故在200，210，220，230 中选取。（2）制动盘的厚度摩托车的制动盘厚度都是统一规格的 l=4mm（3）摩擦衬块外半径 R2 与内半径 R1摩擦衬块外半径 R2 与内半径 R1 的比值不大于 1.5。若比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终将导致制动力变化大。(4）制动衬块工作面积 A根据制
8、动衬块单位面积占有的汽车质量，推荐在 1.63.5kg/cm 我们的车质量为 300kg，前轮 135kg，后轮 165 kg前轮的制动衬块工作面积要求在 9.64 A 21.092cm2c后轮的制动衬块工作面积要求在 11.79 A 25.78而我们选用的卡钳上的摩擦块的面积为 18 以上，所以满足设计要求。2c（5）制动轮缸直径 d 的确定一个制动钳上的制动力矩 T=2 f Fn Ref：摩擦块的摩擦系数，一般为 0.250.7 取 f=0.4Fn：单侧制动衬块对制动盘的压紧力（N）Re：摩擦块的有效半径（m ）当 D=220mm Re=95.78mmD=230mm Re=100.75mm
9、D=240mm Re=105.7mm当前后轮抱死时，制动器制动力等于地面制动力，即制动器的制动力矩等于地面的制动力矩。T= Fu1r/2=1336.80.265/2=177 N/m前轮制动力大于后轮，故演算时可只计算前轮。当 D=220mm Fn=177/（2*0.4*95.78 ）=2310N又由公式 Fn=dP/4 d 为轮缸直径当 d=25mm P=4.7 P。=2.35MPd=30mm P=3.3 P。=1.65MP（6）制动踏板力和行程验算1.制动踏板力对于人力制动系，制动踏板力按下式计算Fp=PD4i式中：p产生最大制动作用时的管压，paD制动主缸直径， m 取 15mmi制动踏板
10、传动比，汽车上 i=37，取 4 或者 5制动踏板和主缸传动效率，一级杠杆传动和串联列双腔制动主缸可取0.8代入计算 Fp=91N 9.1 Kg2.踏板行程 轮缸间隙取 1mm，根据液量相等，取 i=4 采用的双回路液压系统， II 型布置当 D=15mm d=25mm 时，d4214=D 4 =22mm S=4=88mmD=15mm d=30mm 时，d4214=D 4 =32mm S=4=128mmD=13mm d=25mm 时，d4214=D 4 =29mm S=4=118mmD=13mm d=30mm 时，d4214=D 4 =42mm S=4=170mm 制动轮缸直径 d（mm）的选
11、择：一个制动钳上的制动力矩等于 T=2f Fn Re，其中 f：摩擦块的摩擦系数，一般取0.250.7；Fn ：单侧制动衬块对制动盘的压紧力（N） ；Re：摩擦块的有效半径（m） 。当前后轮抱死时，制动器制动力等于地面制动力，即制动器的制动力矩等于地面的制动力矩。T= Fu1r/2=1401.940.265/2=185.76 N/m。由于前轮的制动力大于后轮，故演算时可只计算前轮。当 D=220mm，前轮摩擦块的单侧夹紧力Fn=1000185.76/（20.495.78）=2424（N） 。又由公式 Fn=dP/4 ， ,n 为轮缸活塞的个数，di 为第 i 个轮缸活塞的直径，P 为制动液压力
12、（Mpa） 。根据所选择的轮缸的活塞 d1=30mm d2=34mm，计算得 P=1.5 （Mpa） 。制动踏板力（N）和行程（mm）验算：对于人力制动系统，制动踏板力按 Fp=PD（4i） 计算。式中：p 产生最大制动作用时的制动管路的液压力，Mpa；D制动主缸直径，mm；i 制动踏板传动比，汽车上 i=37，一般取 4 或者 5； 制动踏板和主缸传动效率，一级杠杆传动和并联单缸制动主缸可取0.8左右；根据实际的参数 D=18mm， i=5， 代入上面的公式计算可得： Fp=160 (N) 16（Kg） 。对于踏板行程的计算，根据经验值，摩擦块与制动盘的间隙值一般为 0.050.15mm，考虑到挤压变形，故轮缸活塞行程取0.8mm，根据液量相等，取 i=5 采用的双回路液压系统，II 型布置。当主缸缸径 D=18mm ，轮缸缸径 d=45.34mm 时，踏板行程为101.52mm ，符合踏板行程经验值 75108mm 的要求。
