FSAE赛车制动系统结构设计毕业设计论文.docVIP

FSAE赛车制动系统结构设计毕业设计论文 第一章 绪论 1.1 前言 由美国车辆工程师学会于1979年开办的FSAE（Formula SAE）国际学生方程式赛车，在国际上被视为是“学界的F1方程式赛车”。比赛过程要求各参赛队伍按照赛事规则和赛车制造标准，在1年的时间内自行设计和制造出1辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。比赛分为静态赛和动态赛两项。静态项目包括制造成本报告、营销报告和技术设计报告；动态项目包括直线加速、8字环绕、高速避障、耐久赛和燃油经济性测试。FSAE在2010年才正式进入中国，但短短两年已得到众多高校的关注。目前，很多文献都是研究乘用车和商用车的制动系统的设计，前后制动力的匹配等，都是以ECE制动法规和GB12676—1999给出的制动要求为前提。然而FSAE 方程式赛车是一种比较特殊的车型，因为车的设计目的是参赛，以及涉及到轮胎等与传统车辆的不同因素，所以不能一味地以乘用车的标准去设计。因此本文提出了一套适用于FSAE方程式赛车制动系统设计的方法。 1.2 制动系统的基本概念 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。 这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。由于本次设计FSAE赛车主要是针对竞赛，所以仅进行行车制动系统的设计。 任何制动系都具有以下四个基本组成部分： 　　供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。 　　控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。 　　传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件 制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。 按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。 1.3 制动系统研究现状 目前，在一般车辆上主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。　　摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。 在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年代就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上第三代摩擦材料诞生——无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。  目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。 1.4 FSAE赛车对制动系统的基本要求 对于FSAE方程式赛车，根据中国FSC大赛规定对赛车