大学生方程式制动系统说明设计53390550.doc

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1、盐城工学院2013届学本科生毕业设计说明书 毕业设计说明书FSAE方程式赛车制动系统设计49FSAE方程式赛车制动系统设计摘 要: Formula SAE学生赛车比赛是由美国车辆工程师学会于1979年创立， 2011年在中国举办第一届中国大学生方程式赛车，本次设计将依照大赛赛规进行设计。本说明书介绍了大学生方程式赛车制动的设计，首先简述了FSAE赛事，汽车制动系的设计意义、国内现在对FSAE制动的研究现状以及本次设计的目标。然后对制动系统进行方案选择，主要包括制动器油路的布置，制动方式的选择，然后通过赛车本身的一些参数对制动系统进行初步的计算设计。在得出初步的制动参数后进行制动器材的选择，再结

2、合实际制动部件的详细参数对制动系统进行验证，同时，利用这些数据在ProE中建立模型，最后将模型导入Ansys中，对其施加载荷，模拟实际工作时受力情况，找出受力点，结合软件最终设计出符合比赛要的制动系统。关键词：FSAE ；制动；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 Chine

3、se 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 l

4、ayout 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 a

5、nsys ,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目录1绪论11.1 FSAE赛事介绍11.2制动系统的研究意义21.3 FSAE制动系统的研究现状21.4本次制动系统的预期目标21.5大学生方程式赛车制动系统规则和要求31.5.1制动系统概况31.5.2制动测试31.5.

6、3制动踏板超行程开关41.5.4制动灯41.6本次制动系统的设计任务42 制动系统的方案分析与选择42.1制动器形式方案分析42.1.1 鼓式制动器52.1.2盘式制动器52.3 制动管路的布置方案选择62.4液压制动主缸的选择83制动过程力学理论研究93.1车轮上所受制动力93.2制动距离与制动减速度113.3制动强度，利用附着系数与同步附着系数133.3.1制动强度133.3.2利用附着系数133.3.3同步附着系数143.4理想制动力分配144制动系统的初步设计与计算174.1预计算174.1.1法向反力计算174.1.2制动力矩预计算184.1.3制动卡钳活塞直径预计算194.1.4

7、制动卡钳的选择204.1.5 制动主缸的确定214.2 其它制动部件的选择224.2.1制动盘224.2.2制动管路224.2.3制动储液罐234.2.4制动灯开关和超行程开关244.2.5制动踏板的设计254.3 制动总体布置图265 制动设计优化275.1制动力分配比优化275.2制动设计检验295.3优化函数图分析306制动有限元分析336.1有限元简介336.2制动系统ansys分析356.3分析与改进39主要参考文献40致谢41FSAE大学生方程式赛车制动系统设计1绪论1.1 FSAE赛事介绍 Formula SAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本

8、科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛，要求在一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操控性方面有优异的表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目业余休闲赛车。自1981年创办以来，FSAE已发展成为每年由7个国家举办的9场赛事所组成，并有数百支来自全球顶级高校的车队参与的青年工程师盛会。 中国大学生方程式汽车大赛是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休

9、闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。在比赛过程中，参赛队员能充分将所学的理论知识运用于实践中。同时，还学习到组织管理、市场营销、物流运输、汽车运动等多方面知识，培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神，成为符合社会需求的全面人才。毫无疑问，对于对汽车的了解仅限于书本和个人驾乘体验的大学生而言，组成一个团队设计一辆纯粹而高性能的赛车并将它制造出来，是一段极具挑战，同时也受益颇丰的过程。在天马行空的幻想、大脑一片空白的开始、兴奋的初步设计、激烈的争执、毫无方向的采购和加工、无可奈何的妥协、令人抓狂的一次次返工、绞尽

10、脑汁的解决难题之后，参与者能获得的不仅仅是CATIA ，UG ，ANSYS以及焊接、定位、机加工技能,更有汽车工程师的基本素养和丰富实践经验。 与此同时，管理和运营整个团队让未来的企业管理者接受了一次难度十足的锻炼。FSAE赛事也给了汽车厂商发现优秀人才和创意想法的机会。1.2制动系统的研究意义汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置，而制动器又是制动系统中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全部件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着经济的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对汽车

11、的安全性、可靠性的要求越来越高，而制动系系统优劣很大程度上决定了车辆行驶的安全性，因此为汽车配备一套十分可靠的制动系统保证人们的安全是每个车辆设计者宗旨。本次毕业设计题目为大学生方程式赛车制动系统设计，以设计出满足组委会要求并且利于提升赛车性能为目的。1.3 FSAE制动系统的研究现状赛车制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐步减小到0，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析通过ansys等有限元软件来模拟实际受力情况。通常对车辆制动系统进行分

12、析和评价的指标为：1）制动效能：即制动距离与制动减速度；2）制动效能的恒定性：即热衰退性；3）制动时汽车方向的稳定性。 由于，制动的实际情况收很多因素的影响，虽然国内车队在设计时都进行了大量的理论就算和模型分析，但由于国内FSAE起步晚，而国外专业生产启动部件技术相对成熟，虽然是学生赛车，但其速度也具有一定的危险性，因此出于安全及性能考虑，国内车队大多向国外购买制动部件，主要向Wilwood ，APracing两家制动车厂商购买，这两家厂商的制动器，在各方面性能都很不错，其热衰退性更是表现突出。 1.4本次制动系统的预期目标1)具有良好的制动效能，制动响应灵敏，在预期的距离实现赛车的制动；2）

13、具有良好的制动效能稳定性，避免制动时出现跑偏 ；3）制动时汽车操纵稳定性好，实现转弯时赛车制动依旧灵敏，并且不影响转向机构；4)制动效能热稳性好，尽量降低温度度制动效能的影响。1.5大学生方程式赛车制动系统规则和要求1.5.1制动系统概况 赛车必须配备有刹车系统。并且直接作用于所有四个车轮上，而且只被一个控制器控制。 FSAE赛规要求：1、它必须有两套独立的液压回路，以防系统泄漏或失效时，至少在两轮上还保持有有效的制动力。每个液压回路必须有其专属的储液罐（可用独立储液罐或用原厂的储液罐）。2、单个刹车作用时，有限的滑移差是可以接受的。3、刹车系统必须在以下的测试中，能够抱死所有四个轮。4、禁止

14、使用线控制动。5、禁止使用没有保护的塑料制动管路。6、刹车系统必须装有碎片护罩，以防传动系失效或小碰撞（引起的碎片破坏制动系统）。7、从侧面看，安装在赛车簧上（簧上质量：指悬架支撑的质量）部分上的刹车系统的任何部分都不可以伸到车架或者承载式车身的下表面以下。8、制动踏板必须设计能承受2000N 的力而不损坏制动系统和踏板机构。通过赛会任何官员在正常坐姿下施加在踏板上的最大踩踏力检测。9、制动踏板必须由铝合金，钢或者钛加工而成。1.5.2制动测试 赛车的制动系统将被进行动态测试，测试时，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。1.5.3制动

15、踏板超行程开关 FSAE大赛对超行程开关的要求： 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。2、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。3、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。1.5.4制动灯 本次大赛对制动灯的要求如下： 1、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（发光二极管）制动灯，则必须在非常强的日光下也清晰可见。 2、制动灯高度必须在车轮中心线和车

16、手肩膀高度之间，且接近赛车中心线。1.6本次制动系统的设计任务（1） 制动系统方案的分析与选择;（2） 制动系统相关参数的选择与理论计算;（3） 制动各部件部件的选取与计算;（4） 制动各项效能的分析;（5） 制动系统零部件有限元分析。2 制动系统的方案分析与选择 2.1制动器形式方案分析 汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件和固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。一般摩擦式制动器按旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。2.1.1 鼓式制动器 鼓式制动器是最早形式汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛应用于各类汽车上。鼓式制动器分为内张型鼓式制动器和外束型鼓

17、式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有 圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件作为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮毂上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦蹄片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，通常所说

18、的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构， 2.1.2盘式制动器盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类。1）钳盘式钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器、浮钳盘式制动器等。定钳盘式制动器：这种制动器中的制动钳固定不动，制动盘与车轮相连并在制动钳体开口槽中旋转。具有以下优点：除活塞和制动块外无其他滑动件，易于保证制动钳的刚度；结构及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多，容易实现鼓式制动器到盘式制动器的改革，能很好地适应多回路制动系的要求。浮钳盘式制动器：这种制动器具有以下优点：仅在盘得内侧具有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油

19、管，液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小；成本低；浮动盘的制动块可兼用驻车制动。2）全盘式在全盘制动器中，摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触，其作用原理与摩擦式离合器相同。由于这种制动器散热条件较差，其应用远远没有钳盘式制动器广泛。盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：1、制动效能稳定性好；2、制动力矩与汽车运动方向无关；3、易于构成双回路，有较高的可靠性和安全性； 4、尺寸小、质量小、散热好；5、制动衬块上压力均匀，衬块磨损均匀；6、更换衬块工作简单容易；7、衬块与制动盘间的间隙小，缩短了制动协调时间；8、易于实现间隙自动调整。综合以上优缺点最终确定本次

20、设计采用前后盘式制动器，且均为浮钳盘式制动器。2.3 制动管路的布置方案选择 图2-1 常见制动管路布置图双轴汽车的双回路制动系统有常见的几种分路形式，如图2-61)图2-1 a称为II型，这种回路前后分开，其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路布置方案在各类汽车上均有采用，但在货车上用得最广泛。这一分路方案总后轮制动管路失效，则一旦前轮制动抱死就会失去转弯制动能力。对于前轮驱动的轿车，当前轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将明显降低并小于正常情况下的一半，另外，由于后桥负荷小于前轴，则过大的踏板力会使后轮抱死而导致汽车甩尾。2）图2-

21、1 b称为X型，交叉式，这种布置后轮制动管路呈对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路。其特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持50的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。因此，采用这种布置方案的汽车，其主销偏移距应取负值(至20 mm)，这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定性。3）图2-1 c为HI型，其左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立

22、的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路型式4）图2-1 d为LL型，由两个独立的问路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成。5）图2- e为HH型，由两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后半个轴对前、后半个轴的分路型式，由于HI ,LL，HH型的机构比较复杂，LL型与HH型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的50左占。HL型单用回路，即一轴半时剩余制动力较大，但此时与LL型一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。综合上述管路布置特点，结合FSAE赛车本身在体积和质量以及实际操作性

23、最终选择X型回路布置。2.4液压制动主缸的选择制动主缸主要分为单缸和串联双缸，如下图2-7，2-8结合赛规要求必须使用两个制动主缸，若使用单缸制动主缸，则相对的一组轮公用一条主管路：若使用串联双缸则可以一个轮对应一条管路，显然制动性能上串联双缸要比单缸有优势，但双缸的管路较多，而且体积也相对大，FSAE赛车本身前部空间小，布置比较紧凑，因此国内外的车队一至选择单缸制动主缸，主要购买的是Wilwood等厂家的产品，其体积和性能要求都很满足赛车要求。图2-2单缸制动主缸 图2-3串联双缸制动主缸3制动过程力学理论研究 3.1车轮上所受制动力 如图3-1所示在良好的硬路面上制动时车轮的受力情况 图3

24、-1 制动车轮受力分析当驾驶员踩下制动踏板时，踏板上的力通过传动机构到各车轮的制动卡钳，使得卡钳内活塞推动摩擦垫片，形成摩擦力矩阻止车轮的转动，称这种作用在车轮上的摩擦力矩为制动器制动力矩，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的圆周力，称为制动器制动力其大小为公式（3-1） = (3-1)式中 ：制动器制动力矩； r：车轮半径由上式可知，制动器的制动力取决于卡钳与制动盘的间的摩擦力。同时路面对车轮作用一个向后的作用了,称为地面制动力，这个力由车轮经过车轴和悬架传达到车架和车身，迫使整个汽车产生一定的减速度地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离就越短。如忽

25、略滚动阻力矩和减速时的惯性，则地面制动力与制动力矩应有以下关系,如公式（3-2） = （3-2）地面制动力取决于两个摩擦副的摩擦力，一个是卡钳和制动盘的摩擦力，一个是地面和轮胎间的摩擦力。 制动器的制动力与踏板力成正比，但地面制动力受车轮与地面之间的附着力的限制，如图3-2所示，为制动器制动力，地面制动力以及踏板力三者之间的关系 图3-2 地面制动力，制动器制动力与附着力关系当踏板力在0之间是， 有 = ，制动器制动力等于地面制动力。当大于踏板力时，制动器制动力随踏板力成成正比例继续增长，而地面制动力由于受地面附着力限制不再增长，固有公式（3-3）关系 = （3-3） 即可得到最大的地面制动力

26、为 = （3-4）式中，为作用在轮胎上的地面垂直反作用力之和 为附着系数此时，车轮即抱死不转。出现拖滑现象3.2制动距离与制动减速度制动距离是与行驶安全直接有关的一项制动效能指标，制动减速度是反映地面制动力的大小，是决定制动距离的一项重要因素。通常制动距离是驾驶员开始踩踏板到完全停车的距离。图3-3为汽车减速度a，行驶速度v，和行驶距离S的时间历程。a为经过简化后的制动减速度曲线，对这一加速度求其时间的积分，即可得到图b速度时间历程图，再积分得到图c制动过程所走的路程图。制动时间格为、，由四段路程组成、 图3-3 制动减速度，制动速度，距离与时间关系是驾驶员接到制动停车信号后的反应时间，一般需

27、要0.4s1.5s，这与驾驶员反应快慢和不同处境有关，这段时间内汽车仍以原来的初速度行驶。实在反应时间后从加速踏板移动到制动踏板所需要的换位时间，以及消除制动装置间隙和克服弹簧变形所需的结合时间，然后才开始制动压力的增长。这些时间的总和为,取0.20.45s，这段时间内，将脚从加速踏板移开后，由发动机阻力矩和汽车行驶阻力，将会出现一定的减速度为制动器起作用时间，随着驾驶员踩踏板的动作，踏板力迅速增大，制动力也随之增大到最大。制动器增力时间大约为0.2s。减速度增大到，速度减到。为制动持续时间，此时减速度保持，速度由减到零。驾驶员松开踏板，但制动力消除还需要一段时间。从以上分析可见，制动距离是停

28、车距离中的一部分 制动距离： （3-5） 停车距离： （3-6） = 通常，发动机阻力矩引起的减速度和式中最后三项可忽略不计，简化后的 停车距离为式（3-7） （3-7）3.3制动强度，利用附着系数与同步附着系数3.3.1制动强度 汽车制动过程中所产生的制动减速度，可表示为式（3-8） = （3-8） 其中Z为制动强度，制动强度Z可以评价制动减速度大小，是无量纲的值。 上面一提到地面制动力由于受到附着力限制，其最大值为式（3-9） （3-9） 所以最大制动强度 3.3.2利用附着系数 上式中路面提供的附着系数可称为利用附着系数，利用附着系数就是汽车制动时路面提供的要利用的附着系数 汽车制动过程

29、中，一般出现三种情况：（1） 前轮先抱死拖滑。然后后轮抱死拖滑：Z （2） 后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑：Z （3） 前后轮同时抱死拖滑：Z = 从以上3种情况可知，制动强度总是小于等于利附着系数。，在（1），（2）情况中没有充分利用地面提供的附着系数，所以制动强度小于小于附着系数，而在第三种情况中，充分利用了路面提供的附着系数，故制动强度等于利用附着系数。 显然，制动强度越接近于利用附着系数，地面的附着条件发挥的越充分，汽车的制动力分配的合理程度越高。 最理想的情况是利用附着系数总是等于制动强度这一关系，即图中的对角线 利用附着系数可以分为为前后轴： 前轴的利用附着系数： （3-10）

30、BF是前轴的地面制动力 wf，是前轴的动载荷 后轴同理3.3.3同步附着系数 同步附着系数是汽车制动时前后轮同时抱死是路面的附着系数，可用0表示，前后制动力为固定比值的汽车，只有一个或者两个同步附着系数，但前后制动力变比值的汽车，至少有两个以上的同步附着系数。对于前后制动力为固定比值的汽车来说，其同步附着系数取决于汽车的结构参数，其表达式为式（3-11） （3-11） 式中，L为轴距 为制动力分配系数， Fu1前轮制动力之和，Fu前后制动器制动力之和 b质心到后轴距离 h质心高度3.4理想制动力分配 定义一下参数： Wf,，Wb制动时前后轮法向反作用力 Wfj ，Wbj静止时前后轮法向作用力

31、W 汽车总重 l 轴距，la质心距前轴的距离，lb质心距后轴的距离 a 汽车减速度 BR、BB 前，后地面制动力 h质心高度 当汽车制动时，前后轴载荷为式（3-12），（3-13） （3-12） （3-13） 从这里可以得出制动时载荷的转移量，式（3-14） （3-14） 从中可以看出，载荷偏移量是 车辆出现点头的原因，要去除或者减轻这一现象在于质心的布置以及轴距的设定，因此制动性能的优劣一由汽车本身的总体布置决定。地面总制动力为式（3-15） （3-15）又结合附着条件 （3-16）故充分制动时 （3-17）所以当汽车在任何附着系数的路面上，前后轮同时抱死的条件是式（3-18） （3-18）

32、代入计算可得式（3-19） （3-19）4制动系统的初步设计与计算4.1预计算根据已参数以及一些参考文献中获得的经验参数进行计算，获得理论上的数据为零部件的选购提供依据。已知数据：（1）车辆满载总重W = 3136N （2）车辆有效滚动半径R = 240mm （3）轴距l=1600mm （4）质心位置：质心高h = 260mm,距前轴距离lf = 848mm，距后轴距离lb = 752mm4.1.1法向反力计算法向反力计算原理与相关公式； 当减速度为8m/s2 时，地面对前后轴的法向反力为式（4-1），（4-2） = 1881.6N （4-1） =1254.4N （4-2）其中，Wf以一定的速

33、度行驶无制动但考虑到空气动力效应时分配在前轴的重量 Wb一一定速度行驶无制动，但考同样考虑空气动力效应时分配在后轴上的重量 （a/g）减加速度以“g”为单位值，其大小可取从出于高速并具有下压作用是的3g到冰面上行驶的0.1g，这取a/g的值为0.8，即制动减速度为8m/s2 假定赛车制动力分配系数，用式（3-22）计算 = =0.6 （4-3） 结合图4-1与计算结果，可知当制动减速度在8m/s2时，前后轴的轴荷分配分别为60%，40% 图4-1 前后轴载荷与制动强度关系4.1.2制动力矩预计算同步附着系数0的计算，同步附着系数的大小取决于汽车的结构参数，其式为（4-1） 0 = =0.8 （

34、4-1）制动器最大制动力矩 对选取较大0的赛车，应从保证制动时的稳定性出发，来确定各轴的最大制动力矩，计算如式 0R = 1881.60.80.24= 361.27 Nm 0R = 240.8 Nm （4-2） 其中为前轴最大制动力矩 为后轴最大制动力矩 q为制动强度，即a/g，这里取0.8 R为车轮有效滚动半 0为同步附着系数4.1.3制动卡钳活塞直径预计算 再由公式（4-3）计算出单个制动卡钳对制动盘的压紧力Nf = = 4105.34 N （4-3）Nb = 2736.36 N其中Tf为前后轴最大制动力矩 N单侧制动块对制动盘的压紧力为制动块与制动盘之间的摩擦因素，通常取0.350.40

35、之间，这里取0.4 r为制动盘半径，根据轮辋在尺寸，设计制动盘直径为220mm根据单侧制动块对制动盘的压紧力，计算制动卡钳活塞直径，如式（4-4） Df 2 = 0.0289m = 32.2 mm （4-4） Db 26.4 mm 其中，D为制动卡钳活塞直径 P为制动软路所承受的压力，通常不能超过10MPa12MPa，这里取5 MPa通过以上计算，可得出所选择的制动卡钳活塞直,即前制动卡钳活塞直径要大于32.2mm，后制动卡钳直径要大于26.4 mm。4.1.4 制动卡钳的选择 根据以上计算，选购了图4-2的制动卡钳，其活塞直径为34 mm，内部直径为28mm 图4-2 制动卡钳 图4-3 卡

36、钳摩擦片 4.1.5 制动主缸的确定 已知条件： （1）制动卡钳为双活塞，活塞内部直径为28mm （2）制动卡钳与制动盘间隙一般取0.1mm0.3mm，这里取0.2mm (3) 制动主缸的行程s通常取5mm10mm，这里取5mm 制动时，卡钳所需要的制动液体积V(D)，如式（4-4）V(D)= = 123.08 m3 （4-4）制动主缸一个行程所需要的体积V（d），式（4-5） V（d）= （4-5） 由于 V（d V(D) 计算得 d 11.2 mm 结合设计计算，我们选择了图4-4所示的制动主缸，其内径为18mm这种单缸制动主缸在性能上远远满足赛车制动性能的要求 图4-4 制动主缸4.2

37、其它制动部件的选择 4.2.1制动盘 由于，赛车轮辋不同于汽车轮辋的尺寸，所以国内市场找不到符合我们要求的制动盘，而向国外购买费用又较高，制动盘可以自行设计，结合轮辋直径以及制动卡钳的布置位置，最后定制动盘的直径为220mm，厚度为4mm，对于制动盘来讲，散热问题是一个不得不考虑的问题，虽然盘式制动器由于本身散热性能比较好，但为提高制动性，我们在制动盘上设计了散热孔，如图4-5所示 图4-4 制动盘4.2.2制动管路 制动系统的管路主要分三类，制动软管，制动铜管，以及连接储液罐和制动主缸的橡胶软管，这里主要对，制动铜管和制动软管的要求比较高，制动铜管要能够承受至少10MPa的液压，制动软管连接

38、制动卡钳和分流装置，如图4-5,4-6,4-7所示 图4-5 橡胶软管 图4-6 制动铜管 图4-7 制动软管4.2.3制动储液罐 对于制动储液罐，起初的设计选取的是如图4-8的相对较大的储液罐，考虑要排空气来测试制动系统安全性，但实际使用过程中，较大的制动液罐比较笨拙，也没有必要装很多的制动液，在赛车高速行驶时，其惯性较大，若固定不牢，则存在安全隐患，所以采用了图4-9较小的储液罐，但需要经常检查储液情况，防止制动系统出问题。 图4-8 制动储液罐 图4-9 制动储液罐 4.2.4制动灯开关和超行程开关 根据赛规要求赛车在制动系统中必须具备两大开关。首先，在赛车制动时必须让后方车手清楚的看到

39、前方制动的信号，一次，这个开关必须在车手一才下制动踏板就被触发，而在而在平时则一直处于闭合状态，由此在经过研究后，选用了微动开关，在功能上完全符合我们的要求。对于超行程开关，组委会的要求是，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，并且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。 图4-10 微动开关 图4-11 超行程开关4.2.5制动踏板的设计 由于FSAE赛车的特殊性，制动踏板必须自行设计，在结合赛车手坐姿，以及其踩踏的尺寸后，通过三维设计软件，初步设计了踏板，其杠杆放大比为6,为了减轻重量踏板材料为7075高强度铝合金，如图4-12所示。 图4-12 制动踏板4.3 制动总体布置图 在结合