方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析開題報(bào)告
方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析開題報(bào)告,方程式賽車,制動(dòng),系統(tǒng),設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),分析,開題,報(bào)告,講演,呈文
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引言:
汽車是現(xiàn)在交通工具中用的最多、最普遍、最方便的交通工具。隨著國內(nèi)汽車市場的迅速發(fā)展,汽車的保有量快速增長,汽車安全問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),而其中制動(dòng)系統(tǒng)則是有關(guān)于汽車安全的最重要的系統(tǒng)之一。同時(shí)對(duì)于賽車而言,制動(dòng)系統(tǒng)更是決定成績好壞的重要系統(tǒng)之一。根據(jù)FSAE賽車的需求,設(shè)計(jì)一套高效能的制動(dòng)系統(tǒng),使賽車在比賽中在盡可能短的距離內(nèi)有足夠的制動(dòng)力制動(dòng)減速,擁有優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。
一. 課題背景:
Formula SAE,是由各國SAE,即汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以內(nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽,要求在一年的時(shí)間內(nèi)制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久,能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項(xiàng)目業(yè)余休閑賽車。自1981年創(chuàng)辦以來,F(xiàn)SAE已發(fā)展成為每年由7個(gè)國家舉辦的9場賽事所組成,并有數(shù)百支來自全球頂級(jí)高校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會(huì)。
FSAE方程式(Formula SAE)系列賽源于1978年。第一次比賽于1979年在美國波斯頓舉行,13支隊(duì)伍中有11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺(tái)5馬力的木制賽車。SAE方程式(Formula SAE)系列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間,在整車設(shè)計(jì)方面將會(huì)限制很少。賽前車隊(duì)通常用8至12個(gè)月組的時(shí)間設(shè)計(jì)、建造、測試和準(zhǔn)備賽車。在與來自世界各地的大學(xué)代表隊(duì)的比較中,賽事給了車隊(duì)證明和展示其創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。
制動(dòng)系統(tǒng)——基本要求:
賽車必須安裝有制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)系統(tǒng)必須作用于所有四個(gè)車輪上,并且通過單一的控制機(jī)構(gòu)控制。
制動(dòng)系統(tǒng)必須有兩套獨(dú)立的液壓制動(dòng)回路,當(dāng)某一條回路系統(tǒng)泄漏或失效時(shí),另一條回路還可以至少保證有兩個(gè)車輪可以維持有效的制動(dòng)力。每個(gè)液壓制動(dòng)回路必須有其專用的儲(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)部被分隔開的儲(chǔ)液罐)。安裝有限滑式差速器的車橋,其兩個(gè)車輪可以使用單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)。
制動(dòng)系統(tǒng)必須在后述的測試中,能夠抱死所有四個(gè)車輪。禁止使用線控制動(dòng)。禁止使用沒有保護(hù)的塑料制動(dòng)管路。
制動(dòng)系統(tǒng)必須被碎片護(hù)罩保護(hù),以防傳動(dòng)系失效或小碰撞引起的碎片破壞制動(dòng)系統(tǒng)。從側(cè)面看,安裝在賽車簧上部分上的制動(dòng)系統(tǒng)的任何部分都不可以低于車架或者單體殼的下表面。
制動(dòng)踏板必須設(shè)計(jì)能承受2000N 的力而不損壞制動(dòng)系統(tǒng)和踏板機(jī)構(gòu)。需要通過賽會(huì)任何裁判在正常坐姿下施加在最大踩踏力在踏板上進(jìn)行檢測。
制動(dòng)踏板必須由鋁合金,鋼或者鈦加工而成。
賽車的制動(dòng)系統(tǒng)將被進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試,測試時(shí),賽車將首先在制動(dòng)檢查官規(guī)定的直道上加速,在直道末端,賽車必須制動(dòng)至靜止,并要求四輪抱死且不跑偏。
賽車必須裝有制動(dòng)踏板超行程開關(guān)。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)引起制動(dòng)踏板的行程超出正常范圍時(shí),該開關(guān)必須能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。該開關(guān)必須能夠切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)的電源。重復(fù)的作用該開關(guān)不能恢復(fù)上述系統(tǒng)的電源。并且該開關(guān)不能被車手重置。該開關(guān)必須為模擬電路元器件,不能通過可編程邏輯控制器、ECU,或有相似功能的數(shù)字控制器來替代。
制動(dòng)燈必須為紅色,至少15 瓦(或等同于15 瓦),且從后方清晰可見。如果使用了LED(發(fā)光二極管)制動(dòng)燈,則必須在非常強(qiáng)的日光下也清晰可見。制動(dòng)燈的安裝高度必須在車輪中心線和車手肩膀高度之間,且接近賽車中心線。
二. 課題研究意義:
本文課題來自于近年來國內(nèi)開始舉辦的一項(xiàng)在國際上具有悠久歷史賽車設(shè)計(jì)大賽—大學(xué)生方程式設(shè)計(jì)大賽。2010年FSAE進(jìn)入中國,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)生組隊(duì)參加。FSAE要求各參賽隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn),自行設(shè)計(jì)和制造方程式類型的小型單人座賽車,并攜該車參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)。比賽過程中,參賽隊(duì)不僅要闡述設(shè)計(jì)理念,還要由評(píng)審裁判對(duì)該車進(jìn)行若干項(xiàng)性能測試項(xiàng)目,賽車制動(dòng)性是檢測的重中之重,其性能的高低直接影響賽事過程的安全性。同時(shí)本課題的研究旨在熟悉賽車的制動(dòng)系設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),發(fā)揮自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。同時(shí)了解賽車制動(dòng)系與普通民用車的制動(dòng)系的區(qū)別及性能上的差異。并且在參與實(shí)際制作過程中熟悉各種各樣加工設(shè)備的使用操作方法,增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力。在制作過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷不足,進(jìn)行改進(jìn)改善,調(diào)整。在后期整車調(diào)試中更加能幫助了解如何才能調(diào)試出一輛性能更為優(yōu)秀的賽車。
三.課題研究方向
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力,從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置。制動(dòng)系統(tǒng)作用是:使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車;使已停駛的汽車在各種道路條件下(包括在坡道上)穩(wěn)定駐車;使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。對(duì)汽車起制動(dòng)作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛方向相反的外力,而這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可控制的,因此汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置以實(shí)現(xiàn)上述功能。
為了保證汽車行使安全,發(fā)揮高速行使的能力,制動(dòng)系必須滿足下列要求
1.制動(dòng)效能好。評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)效能的指標(biāo)有:制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)時(shí)間
2.操縱輕便,制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性好。制動(dòng)時(shí),前后車輪制動(dòng)力分配合理,左右車輪上的制動(dòng)力應(yīng)基本相等,以免汽車制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏和側(cè)滑。
3.制動(dòng)平順性好。制動(dòng)時(shí)應(yīng)柔和、平穩(wěn);解除時(shí)應(yīng)迅速、徹底。
4.散熱性好,調(diào)整方便。這要求制動(dòng)蹄摩擦片抗高溫能力強(qiáng),潮濕后恢復(fù)能力快,磨損后間隙能夠調(diào)整,并能夠防塵、防油。
5.帶掛車時(shí),能使掛車先于主車產(chǎn)生制動(dòng),后于主車解除制動(dòng);掛車自行脫掛時(shí)能自行進(jìn)行制動(dòng)。
為了保證汽車安全行駛,提高汽車的平均行駛車速,以提高運(yùn)輸生產(chǎn)率,在各種汽車上都設(shè)有專用制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣的一系列專門裝置即稱為制動(dòng)系統(tǒng)。
汽車制動(dòng)系統(tǒng)功用
1)保證汽車行駛中能按駕駛員要求減速停車
2)保證車輛可靠停放
四.本課題主要工作內(nèi)容:
(1)熟悉中國大學(xué)生方程式的賽事規(guī)則,尤其是對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求,根據(jù)FSAE 賽車的需要,設(shè)計(jì)一套高效能的制動(dòng)系統(tǒng),能保證在賽車的試驗(yàn)與安檢中對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的基本需求,并使賽車在比賽中能夠擁有良好的制動(dòng)性能使其在盡可能短的距離內(nèi)減速、制動(dòng),在彎道中能有優(yōu)秀的性能表現(xiàn),以保證賽車與賽手的安全。
(2)在設(shè)計(jì)中,當(dāng)賽車所使用的輪胎型號(hào)及性能確定后,根據(jù)整車的參數(shù)選擇合適的摩擦片材料,主缸、卡鉗、比例閥等零部件型號(hào)尺寸,對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與有限元分析,取得其關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)。
(3)在賽車試驗(yàn)中,采集汽車的制動(dòng)性能數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以此指導(dǎo)制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)。
五.本課題方案及設(shè)計(jì)
(1)查找文獻(xiàn),根據(jù)方程式賽事規(guī)則及汽車制動(dòng)系統(tǒng)原理,設(shè)計(jì)一套制動(dòng)系統(tǒng)。
(2)熟悉和掌握FSAE 賽車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法、制造工藝和材料選擇,完成各關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì),計(jì)算,建模和分析;
(3)熟悉和掌握3D軟件的使用,并設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)的三維模型;
(4)熟悉和掌握有限元軟件,對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析;
(5)對(duì)賽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)車裝配與試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
(6)撰寫并完成論文及其相關(guān)文件。
六.主要參考資料(外文資料至少一篇)
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