大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)資料

1、畢業(yè)論文作 者： 辛萬濤 學(xué) 號(hào)： 100305學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院系（專業(yè)）：車輛工程專業(yè)題 目：大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：張小俊 副教授（姓名）（專業(yè)技術(shù)職務(wù)）評(píng)閱者：（姓名）（專業(yè)技術(shù)職務(wù)）2014年6月8日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要題目：大學(xué)生方程式賽車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：賽車的制動(dòng)性能是整部車行駛的安全保障1,無論是前期車檢還是后 期行駛比賽，若制動(dòng)性能不能保證它的穩(wěn)定性，不僅不能完成比賽，還會(huì) 嚴(yán)重威脅到車手的安全性問題。隨著國內(nèi)技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)越來越多的車 隊(duì)運(yùn)用各種軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，嚴(yán)重影響汽車的安 全性以及操縱穩(wěn)定性20,本文由方程式大賽規(guī)

2、則，針對(duì)賽事塞規(guī)的整體要求，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，優(yōu)化，新思想的借鑒，以及最后各部分零件的確定都提出了一套自 己的方案，在設(shè)計(jì)上采用的UG建模，做出了所涉及的模型，并對(duì)其中的 一些力學(xué)性能做了有限元分析，在對(duì)比以前的基礎(chǔ)上提出了一些改進(jìn)性的 建議，并通過計(jì)算說明了其可行性，不敢說有多么建設(shè)性，但一定會(huì)對(duì)下 一屆或者說以后的賽車設(shè)計(jì)愛好者有著借鑒意義。關(guān)鍵詞 ：FSAE UG ANSYS 對(duì)比改進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文摘要Purpose: college students formula brake system optimization designAbstract :Braking perfor

3、mance of the car is the car driving safety, whether early city or driving in the late game, if the braking performance cannot ensure its stability, not only can't finished the race, will be a serious threat to the safety of the driver. With the progress of domestic technology, more and more dome

4、stic teams use all kinds of software design and analysis, system design, the serious influence the safety of the car and steering stability.Rules by the formula in this paper , in view of the overall demand for event plug gauge, the design of the braking system, optimization, new ideas of reference,

5、 and finally determine the parts of each part are put forward its own set of solutions, using UG modeling in design and made the model involved, and some of the mechanical properties of the finite element analysis, on the basis of the contrast before put forward some improvement Suggestions, and ill

6、ustrates the feasibility by calculation, dare not say how constructive, but must be on the next or car design enthusiasts have reference significance to later .Keywords : FSAE UG ANSYS and contrast improvement.目 錄1緒論41.1 摘要41.2 引言41.3 FSAE大學(xué)生方程式汽車大賽簡(jiǎn)介 61.4 賽事意義81.5 比賽規(guī)則簡(jiǎn)介91.6 賽車設(shè)計(jì)意義和宗旨 101.7 參賽者資格11

7、1.8 賽車合格性122.制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備 132.1 軟件介紹132.1.1 UG NX 的技術(shù)132.1.2 ANSYS 142.2 制動(dòng)系介紹152.2.1 布置形式的選擇 153結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1773.1 踏板設(shè)計(jì)1883.1.1 設(shè)計(jì)過程 錯(cuò)誤！未定義書簽。93.2 盤式制動(dòng)器分析243.3 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩介紹錯(cuò)誤！未定義書簽。53.4 離合器踏板的設(shè)計(jì)分析 3383.5 制動(dòng)踏板的有限元分析 303.6 剎車片的有限元分析 333.7 參考文獻(xiàn) 351緒論1.1 引言賽車制動(dòng)系統(tǒng)是用于行駛中的賽車減速或停車， 是下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn) 定以及使行駛的汽車保持在原地（包括斜坡上

8、）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。賽車制動(dòng)系統(tǒng)直接 影響賽車的安全性和停車的可靠性30在多方面查詢制動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)時(shí)，對(duì)比賽場(chǎng)實(shí)際情況，本著節(jié)約成本的原則，我發(fā) 現(xiàn)我所要設(shè)計(jì)的制動(dòng)不需要滿足其全部要求，如最大爬坡度（賽場(chǎng)坡度及其有限，幾乎以平面為主，故在此方面的關(guān)注點(diǎn)可以適當(dāng)降低），防水（因?yàn)槲覀兊谋荣惡芸赡?在雨天進(jìn)行，如13年的比賽。若是大雨會(huì)延遲比賽，所以，此方面也無需增大工作 量）其他如摩擦片壽命等等也可適當(dāng)降低工作重點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)原則4 :1.1.1 工作可靠。行駛制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車驅(qū)動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí)規(guī)定值 的百分之三十。行駛和駐車制

9、動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱。1.1.2 在任何速度下制動(dòng)時(shí)，賽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向性穩(wěn)定性。1.1.3 制動(dòng)能力的人穩(wěn)定性良好。1.1.4 操縱輕便，具有良好的隨動(dòng)行。1.1.5 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小。1.1.6 作用滯后行盡可能好，即制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間盡可能短。1.1.7 輕量化，選用材質(zhì)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)做到最大減輕重量。1.1.8 油路密封性良好，在長(zhǎng)期的踩踏，磨合中保證各個(gè)方位無絲毫漏油現(xiàn)象。1.1.9 制動(dòng)時(shí)有信號(hào)指示燈給予制動(dòng)信號(hào)。針對(duì)我校在中國大學(xué)生方程式汽車大賽中參賽的情況， 我這次次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要進(jìn) 行方程式賽車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)上的優(yōu)

10、化改進(jìn)， 根據(jù)“艾瑞田號(hào)”方程式賽車傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)， 以及賽場(chǎng)上參觀學(xué)習(xí)的其他學(xué)校團(tuán)隊(duì)的賽車制動(dòng)性能的先進(jìn)思路， 我確定的基本方式 是：主缸立置，且主缸、油缸、踏板三位一體。如圖1-1所示:圖1-1油缸由油管代替?zhèn)鹘y(tǒng)油缸。此思路借鑒北京理工大學(xué)賽車制動(dòng)，如圖1-2所示:圖1-21.2 FSAE大學(xué)生方程式汽車大賽簡(jiǎn)介方程式SAE是世界上各個(gè)國家SAE,即汽車工程師協(xié)會(huì)研究生或本科生或研究生 競(jìng)相設(shè)計(jì)研究和開發(fā)學(xué)生的自主，要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，他的學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作來創(chuàng)建 一個(gè)僅在每個(gè)方面具有良好的性能和足夠穩(wěn)定和耐用 ，并且能夠成功地完成規(guī)則在車 里列出的所有項(xiàng)目。下面這些細(xì)節(jié)可以在各大網(wǎng)站找到我說

11、關(guān)于信息的基本流程：1.2.1 正式注冊(cè)中國大學(xué)生方程式汽車大賽遵循官方登記的原則和接受任何中文大學(xué)注冊(cè)代表團(tuán)隊(duì)。注冊(cè)費(fèi)為3000元人民幣（500美元）。每個(gè)參與團(tuán)隊(duì)總?cè)藬?shù)（包括教師）不得超過20人。 2013年新增電動(dòng)運(yùn)動(dòng)隊(duì)評(píng)級(jí)注冊(cè)總量控制在 60左右（不得超過10個(gè)外國團(tuán)隊(duì)，電動(dòng) 車輛不得超過10個(gè)小組，包括國內(nèi)電車7）。所有的學(xué)院和大學(xué)，只允許發(fā)送一個(gè)類似 的團(tuán)隊(duì)（汽油或電）的競(jìng)爭(zhēng)。1.2.2 規(guī)則的改變中國大學(xué)生方程式汽車大賽組織者每年將根據(jù)實(shí)際發(fā)展相應(yīng)地改變游戲的規(guī)則，任何規(guī)則的變化將在官方網(wǎng)站公布。1.2.2中國大學(xué)生方程式汽車大賽的官方網(wǎng)站：（中國汽車協(xié)會(huì)的官方網(wǎng)站 www.sa

12、）1.2.3 賽事的代碼在提交的各種文件和資料以電子文檔的形式，文件名必須包含的事件代碼，代碼為特定 事件:FSC（公式學(xué)生中國）1 0官方語言中國的方程式賽車比賽規(guī)定普通話是中國大學(xué)生的官方語言。中國官方規(guī)則用于各種種族的文件提交，報(bào)告演示和討論。整體評(píng)估評(píng)分規(guī)則如下靜態(tài)項(xiàng)目營銷報(bào)告75賽車設(shè)計(jì)150制造成本分析100動(dòng)態(tài)項(xiàng)目直線加速設(shè)計(jì)758字繞環(huán)測(cè)試50高速避障測(cè)試150耐久測(cè)試300燃油經(jīng)濟(jì)性100總分10001.3 賽事意義目前，中國汽車工業(yè)已處于大國地位， 但還不是強(qiáng)國。從制造業(yè)大國邁向產(chǎn)業(yè)強(qiáng) 國已成為中國汽車人的首要目標(biāo)，而人才的培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國目標(biāo)的基礎(chǔ)

13、保障之大學(xué)生方程式賽車活動(dòng)將以院校為單位組織學(xué)生參與，賽事組織的目的主要有：一是培養(yǎng)學(xué)生能力的設(shè)計(jì)、制造、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通與合作能力，可以幫助學(xué)生來滿足企業(yè)的需求，提供一個(gè)平臺(tái)，為企業(yè)選擇好適用人才。二是通過活動(dòng)來創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)院和大學(xué)之間提供一個(gè)交流平臺(tái)，從而促 進(jìn)學(xué)科建設(shè)，提升競(jìng)爭(zhēng)提高汽車工業(yè)大學(xué)生綜合素質(zhì)和測(cè)試，為汽車行業(yè)健康、快速和 可持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和研究三面非常廣泛的交流和相互合作。毫無疑問，汽車的了解僅限于書本，人們駕駛經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)生，組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一 個(gè)純粹和高性能汽車和制造，這是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性，同時(shí)也有利于來一個(gè)強(qiáng)大的和 天馬行空的幻想，大腦一片空白

14、，開始激動(dòng)人心的初步設(shè)計(jì)，一個(gè)激烈的爭(zhēng)論，沒有方向 的采購和加工，無奈妥協(xié)，瘋狂一次又一次返工后，絞盡腦汁來解決問題，參與者不僅可 以獲得CATIA,UG和ANSYS焊接、定位、加工技巧，更多的汽車工程師的基本知識(shí) 和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，整個(gè)團(tuán)隊(duì)的管理和操作對(duì)未來企業(yè)管理者有困難的運(yùn)動(dòng)。 FSAE事件也給汽車制造商發(fā)現(xiàn)人才和思想的機(jī)會(huì)6 o通過FSAE比賽可以學(xué)到很多書上學(xué)不到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為專業(yè)技能和能力，還可以鍛煉身體。學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和責(zé)任感。提高汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和測(cè)試 為汽車行業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和研究三面非常廣泛的交流和 相互合作。1.4 比賽規(guī)則簡(jiǎn)介7

15、制動(dòng)系統(tǒng)的要求：1.4.1 制動(dòng)系統(tǒng)必須能夠確保有兩套完整的液壓制動(dòng)電路，如果管理系統(tǒng)泄漏或故障,另一個(gè)必須能夠確保有兩個(gè)輪子可以有效地保持制動(dòng)系統(tǒng)必須有它特殊的油罐 液壓制動(dòng)電路。1.4.2 測(cè)試制動(dòng)系統(tǒng)必須能夠同時(shí)鎖。1.4.3 禁止使用線控制裝置。1.4.4 塑料制動(dòng)管禁止使用任何保護(hù)。1.4.5 制動(dòng)系統(tǒng)必須有外殼作為護(hù)壁保護(hù)，防止一些小型碰撞而引起賽車制動(dòng)系 統(tǒng)故障或損壞。1.4.6 從賽車本體上看，安裝在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的任何部分下面的彈簧制動(dòng)系統(tǒng)不 能從側(cè)面或者底盤表面看到。1.4.7 剎車踏板必須設(shè)計(jì)承受2000 n沒有損壞制動(dòng)系統(tǒng)和踏板的力量。需要任 何裁判在踏板上的正常坐姿，最

16、大考驗(yàn)的組織者。1.4.8 踏板必須由鋁合金、鋼料或者鈦合金加工制成。1.4.9 汽車必須配備制動(dòng)踏板行程開關(guān)，如果制動(dòng)系統(tǒng)故障，立即關(guān)閉引擎，它可 以保證避免事故。和開關(guān)必須能夠切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)電路。1.4.10 制動(dòng)燈的顏色必須是紅色的，至少15瓦，是在后面清晰可見。1.5 賽車設(shè)計(jì)意義和宗旨意義7:中國大學(xué)生方程式汽車大賽旨在由各大學(xué)車隊(duì)的本科生和研究生構(gòu)想、設(shè)計(jì)、 制造、開發(fā)一輛小型方程式賽車并參加比賽。為了給參賽車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)靈活性和言論自由，發(fā)揮他們的創(chuàng)造力，想象力，賽車的整體設(shè)計(jì)的要求限制只有很少的標(biāo)準(zhǔn)。團(tuán)隊(duì)的挑戰(zhàn)要求是創(chuàng)建一個(gè)車可以完成所 有項(xiàng)目的規(guī)則中所達(dá)到的賽車。游戲

17、本身的大學(xué)的團(tuán)隊(duì)在游戲中團(tuán)隊(duì)的資格和機(jī)會(huì)，展示和證明自己的創(chuàng)造力，和工程技術(shù)水平。宗旨叫1.5.1 賽車加速，剎車和處理必須是一個(gè)非常好的性能，同時(shí)必須有足夠的耐久性已 經(jīng)能夠成功地完成所有的項(xiàng)目和游戲規(guī)則可以被稱為。1.5.2 賽車必須適合我的5姒性和95峭駛車手，同時(shí)滿足中國大學(xué)生方程式汽車大 賽的要求規(guī)定。1.5.3 附加校正更正設(shè)計(jì)還需要考慮因素：美學(xué)、成本、可靠性、可維護(hù)性、公共福 利和人體工程學(xué)。1.5.4 團(tuán)隊(duì)，最大的挑戰(zhàn)是創(chuàng)建一個(gè)滿足中國 FSC汽車設(shè)計(jì)目標(biāo)和樣本的市場(chǎng)價(jià)值和 發(fā)展前景。1.5.5 每輛車設(shè)計(jì)與其他車隊(duì)相比賽車設(shè)計(jì)、評(píng)估和選擇出最好的設(shè)計(jì)。1.6 參賽者資格1.

18、6.1 資格 7，9+匕.小白：以確保中國大學(xué)生工程活動(dòng)，而不是純粹的俱樂部競(jìng)爭(zhēng)，只有在學(xué)校全日制本科 生和研究生。1.6.2 學(xué)生身份團(tuán)隊(duì)成員必須注冊(cè)全日制本科生和研究生在學(xué)校本科院校，若是畢業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生進(jìn)入資格為畢業(yè)前7個(gè)月。每個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究生數(shù)量不得超過三個(gè)，三個(gè)，三個(gè)以下本 科人數(shù)不得少于三人。提交日期將根據(jù)登記的學(xué)生。1.6.3 社會(huì)成員所有的團(tuán)隊(duì)成員屬于高校必須是中國汽車工程學(xué)會(huì)團(tuán)體會(huì)員單位或注冊(cè)兩個(gè)月 后成為中國汽車工程學(xué)會(huì)團(tuán)體會(huì)員單位。1.6.4 年齡團(tuán)隊(duì)成員必須是18歲。1.6.5 駕照玩家的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開車，在游戲中任何時(shí)候都必須有一個(gè)有效的駕照在中國。1.6.6 免責(zé)聲明所有

19、的參與者，包括學(xué)生、教師和志愿者被要求簽署一份事故現(xiàn)場(chǎng)注冊(cè)時(shí)安全例 外。1.6.7 醫(yī)療保險(xiǎn)個(gè)人醫(yī)療保險(xiǎn)參與者。組織者提供保險(xiǎn)營銷單位。1.6.8 現(xiàn)場(chǎng)注冊(cè)要求所有組織和老師需要注冊(cè)的網(wǎng)站(1)駕照或護(hù)照(2)政府健康保險(xiǎn)卡片或文檔現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)。1.7 賽車合格性7,91.7.1 上研究工作的學(xué)生大學(xué)生必須參與競(jìng)爭(zhēng)的公式是由學(xué)生自己，團(tuán)隊(duì)成員設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)過程不能有專業(yè)的機(jī)械工程師，汽車工程師、賽車手、人員直接參與機(jī)械工程或相關(guān)專業(yè)。1.7.2 來源學(xué)生團(tuán)隊(duì)可以查閱和引用或汽車設(shè)計(jì)知識(shí)、制造手冊(cè) （如設(shè)計(jì)公式，參數(shù)），從專業(yè)或 學(xué)術(shù)和任何信息，只要這些信息發(fā)布者的目的是談?wù)搶W(xué)習(xí)很好。1.7.3

20、 專家援助專業(yè)人員不得參與設(shè)計(jì)決策和制圖學(xué)，教師必須簽署聲明的約束。1.7.4 學(xué)生中國大學(xué)生方程式系列旨在為學(xué)生提供第一手的經(jīng)驗(yàn)。所以，只要有可能，學(xué)生必須完成所有的生產(chǎn)任務(wù)。1.7.5 “汽車”的第一年區(qū)分第一年第二年和第三年賽車，第一輛車的“經(jīng)典”計(jì)算 12個(gè)月在任何游戲，等 一系列的活動(dòng)。中國大學(xué)生方程式SAE密歇根SAE加州SAE弗吉尼亞等等這樣的事件。例如，一個(gè)汽車SAE密歇根游戲，所以他的下一個(gè)密歇根 SAE游戲 將被視為“汽車”的第一年。2.制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備2.1 軟件介紹2.1.1 UG NX的技術(shù)網(wǎng)UG是集和了 CAD、CAM CA尊項(xiàng)技術(shù)為一體的設(shè)計(jì)的一個(gè)平臺(tái)，他也是

21、現(xiàn)在 世界上特別普及廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)、分析和制造的軟件之一，已經(jīng)被廣泛用在各個(gè)領(lǐng)域，像：汽車領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域，機(jī)械、醫(yī)療器械、造船行業(yè)等等。其實(shí)，UG產(chǎn)生后最早應(yīng)用的是一個(gè)美國的飛機(jī)公司，開始的時(shí)候他是進(jìn)行二維 繪圖，后來又有了像數(shù)控加工編程、曲線造型等等眾多的功能，慢慢的發(fā)展成為了現(xiàn) 在世界上各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一款多功能軟件。到了二十世紀(jì)九十年代出的時(shí)候，UGFF始進(jìn)入了汽車公司的事業(yè)一被美國通用 汽車公司選中并且作為了在公司多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的主導(dǎo)系統(tǒng)。從此，UG的發(fā)展開始了進(jìn)一步的飛躍。UG的優(yōu)點(diǎn)有：1) 是一款完全的參數(shù)化的軟件，在機(jī)械建模、設(shè)計(jì)以及電路設(shè)計(jì)等方面能提供一個(gè)完整

22、的方案。2) 在零部件設(shè)計(jì)方面，對(duì)其一系列的設(shè)計(jì)建模、裝配分析等方面能提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。3) UG在管理數(shù)據(jù)，像CAD勺在設(shè)計(jì)研發(fā)等周期系統(tǒng)的乙烯利爾相關(guān)數(shù)據(jù)等，都可以實(shí)現(xiàn)一些現(xiàn)金及in設(shè)計(jì)的方案。4) UG在設(shè)計(jì)上可以獨(dú)立完成多種復(fù)雜的模型創(chuàng)建， 像曲面、三維立體等等，同時(shí)在處理圖形方面管理的方式合理，節(jié)約資源。5) 裝配功能非常強(qiáng)大，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我用的是UG6.0O這是一個(gè)交互式CAD/CAMt算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì) 算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能非常的強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)， 所以我選擇UG6.0來為我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)繪制三維圖。它在誕生之初主要適用于工作 站，而且隨著時(shí)間的推移

23、以及PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用 取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前的市場(chǎng)是已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用，我們 自己的電腦上也都安裝了相應(yīng)學(xué)生版的軟件。UG的開發(fā)始于1969年，它是基于C語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了很方便 的模塊化，也非常便于我們的操作。UGNX是一個(gè)在二和三維空間上使用自適應(yīng)多重 網(wǎng)格方法開發(fā)的一個(gè)靈活的軟件工具， 再設(shè)計(jì)過程中非常好用。它的設(shè)計(jì)思想足夠靈 活地支持多種離散方案非常方便我們隨時(shí)的進(jìn)行修改。因此軟件可對(duì)許多不同的利用 以及在開發(fā)和修改。這也是我畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇 UG的重要原因。2.1.2 ANSYS在這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我不僅需要設(shè)計(jì)合適的部分

24、，還需要的部分的受力分析是我 使用ANSY漱件設(shè)計(jì)的。ANSY馱件是一個(gè)全面的結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分 析復(fù)雜的大型通用有限元分析軟件，特別是使用過程與易用性。有限元分析的世界上 最大的軟件公司之一，ANSYS&美國的發(fā)展。它可以和大多數(shù)CADB件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 共享和交換，例如，我們經(jīng)常使用Pro /工程師,NASTRANC件，AutoCAD,等，是一種先 進(jìn)的CAE：具在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)。和ANSY公司和中國大學(xué)生方程式汽車大賽也有合作， 我們有相關(guān)的便利的條件讓學(xué)生版本的軟件和相關(guān)的培訓(xùn)材料10 oANSY於司通過約翰。Swanson正式成立于1970年，原名“Swanso的析

25、系統(tǒng)” （Swanson分析系統(tǒng)）。ANSY公司總部位于美國賓夕法尼亞州匹茲堡市，美國目前在世 界各地40多個(gè)代理和分支機(jī)構(gòu)。ANSY或其子公司在1600多名員工，并在40多個(gè)國 家銷售其產(chǎn)品。通常我們?cè)谘芯浚瑢?shí)驗(yàn)也有更多的接觸。仿真軟件ANSYS司致力于工程技術(shù)研究和開發(fā)，主要產(chǎn)品的ANSYSft全球許 多行業(yè)被工程師和設(shè)計(jì)師廣泛使用。我畢業(yè)所做的這個(gè)設(shè)計(jì)主要用于零件分析部分。ANSY鏤司重點(diǎn)開發(fā)開放、靈活、準(zhǔn)確、易于使用的設(shè)計(jì)直接仿真解決方案，提供從概念設(shè)計(jì)過程到最后的測(cè)試產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程的統(tǒng)一平臺(tái)，和追求快速、高效、易于使用和產(chǎn)品開發(fā)的成本意識(shí)。公司提供綜合服務(wù)的銷售、培訓(xùn)和技術(shù)支持。

26、ANSYS是重要的公司和中國大學(xué)生方程式汽車大賽也有合作 ，我們可以得到一個(gè)條件學(xué)生版 本的軟件和相關(guān)的設(shè)計(jì)材料，方便畢業(yè)設(shè)計(jì)11o2.2 制動(dòng)系介紹2.2. 1布置形式的選擇：關(guān)于本次制動(dòng)系的設(shè)計(jì)，其思路還是源于一號(hào)二號(hào)車的優(yōu)缺點(diǎn)分析及賽場(chǎng)上的其 它車隊(duì)的設(shè)計(jì)思路，以前我們的方案是這樣的，如圖 2-1所示：圖2-1即最早是前置主缸，這樣的設(shè)計(jì)最大的缺點(diǎn)是前部空間無利用率，太過浪費(fèi)空 間，材料，緊湊性不夠，在3號(hào)車上，我們大膽的首次采用了立置主缸的設(shè)計(jì)，如下 圖2-2所示：圖2-2設(shè) 這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是，在保證性能良好的同時(shí)，充分的利用了空間，減少了 前部重量及材料，現(xiàn)在這種設(shè)計(jì)已是方程式大賽

27、上的主流， 我們由于第一次設(shè)計(jì)，準(zhǔn) 備不夠充分，雖然保證了性能，但是在結(jié)構(gòu)，安置，搭配等方面還是不夠成熟，下圖 為賽場(chǎng)上其他車隊(duì)設(shè)計(jì)的立置主缸，如圖 2-3所示：3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-1賽車整體分析賽車的整體分析圖如3-1所示13:制動(dòng)系統(tǒng)的整體分析圖如 3-2所示14:支架簡(jiǎn)單的系統(tǒng)回路如圖 3-3所示15:3.1踏板設(shè)計(jì)3.1.1設(shè)計(jì)過程12在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中，我需要用到的參數(shù)有:L-汽車軸距；M1-汽車空載時(shí)總質(zhì)量；M1-汽車滿載時(shí)總質(zhì)量；G1、G1-前軸空滿載負(fù)荷；G2、 G2-后軸空滿載負(fù)荷；空滿載時(shí)質(zhì)心位置：質(zhì)心高度hg。質(zhì)心距前軸距離L1、L1 ;質(zhì)心距后軸距離L2、L2 ;車輪滾動(dòng)半徑R

28、ro對(duì)賽車制動(dòng)性能有較大影響的制動(dòng)參數(shù)有：1制動(dòng)力及其分配系數(shù)。2同步附著系數(shù)。3制動(dòng)強(qiáng)度。4附著系數(shù)利用率。5最大制動(dòng)力矩與制動(dòng)器因數(shù)。3.1制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)我所用到的公式：前后軸車輪法向反作用力：Z產(chǎn)G/L(L2+6 hg )；(3-1)Z2=G/L(L i-少 hg );(3-2)汽車總地面制動(dòng)力：FB= FB1+FB2=G q;(3-3)前后軸車輪附著力：F1= G/L(L 2+qhg )少；(3-4)F2= G/L(L i-qhg )少；(3-5)其中：Z1 一賽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車輪的法向反力；Z2一賽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車輪的法向反力；L一賽車軸距L1 一賽車質(zhì)心離前

29、軸距離L2 一賽車質(zhì)心離后軸距離hg一賽車質(zhì)心高度G一賽車所受重力m一賽車質(zhì)量q制動(dòng)強(qiáng)度F1前軸車輪地面制動(dòng)力F2后軸車輪地面制動(dòng)力山一附著系數(shù)在賽車制動(dòng)設(shè)計(jì)上，我需要設(shè)計(jì)成前后輪同時(shí)抱死拖滑的情況，而在任何附著系數(shù)少的路面上，前后輪同時(shí)抱死即前后軸附著力能夠被充分利用的條件是16 :Ff1+Ff2=G;(3-6)Ff1/Ff2=(L2+ 少 hg)/(L1-少 hg) ;(3-7)Ff1 一前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力。Ff2 后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力。F1 前軸車輪的地面制動(dòng)力。F2 后軸車輪的地面制動(dòng)力。G 一汽車重力。L1 L2 汽車質(zhì)心離前后軸的距離。Hg 一汽車質(zhì)心圖度。由上面兩個(gè)條件公式

30、 消除也可得：Ff2=1/2G/hg(L 22+(4hgLFf1/G) 1/2-(GL2/hg+2Ff1)(3-8)若是將上式畫成坐標(biāo)曲線，即為理想狀態(tài)的前后輪制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱I曲線, 如圖3-6所示：圖3-6由上圖中可以看到，在B點(diǎn)出的附著系數(shù)少二巾0,則此焦點(diǎn)出的附著系數(shù)為同步 附著系數(shù)。同步附著系數(shù)是汽車制動(dòng)性能一個(gè)重要參數(shù)，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù) 的時(shí)候，汽車前后輪才能同時(shí)抱死。最后用UG建模得到的踏板如圖3-7所示：圖3-7本次設(shè)計(jì)參數(shù)：滿載總重 W =300kg (240+60)車輪有效滾動(dòng)半徑Re=0.207m軸距 L=1400mm質(zhì)心高h(yuǎn)g=0.3m靜態(tài)前后軸的力的

31、分配比45:55輪物直徑：10"輪胎直徑：414mm同步附著系數(shù)：=1.3由上面公式3-1到3-8聯(lián)立求解，最后的計(jì)算結(jié)果：圖3-8是我在計(jì)算制動(dòng)時(shí)抱死過程畫出的簡(jiǎn)易分析圖,圖3-8過程是這樣的，由于巾=0.9我所用的巾0=1.3那么當(dāng)制動(dòng)力矩達(dá)到A點(diǎn)的時(shí)候是 后輪先抱死再增加踏板力矩后，當(dāng)達(dá)到B點(diǎn)的時(shí)候，前輪再抱死。其中，由圖像讀出來的前后制動(dòng)力大小為：F1=3500.NF2=1800 N由前后力矩計(jì)算前后制動(dòng)主缸直徑的算法是：(3-9)(3-10)(3-11)F1 = 4FbR;Fb = u F2；F2 =兀 d2P /4;其中：我所求得的有效半徑Re=207mmu=0.4查表得

32、到油壓P一股不超過10MP我取得P是P=6MP 帶入公式3-9、3-10、3-11后最后求得的制動(dòng)主缸活塞直徑： D=30.56mmD2=23.12mm我取直徑為d=32mm又有17:V=其中：V是輪崗的整體容積，d=32mm 6是活塞制動(dòng)時(shí)的行程，一般取 2mm帶 入公式3-12則有V=1638.4mrm因?yàn)橹苿?dòng)主缸，在工作的時(shí)候是兩個(gè)一起的，所以計(jì)算時(shí)M=1.1* 2* V 得到3V0=3604.48mm又有Vo= TT dojSa 0(3-13)&一般為0.8到1.2的d0所以取&=%,再帶入公式3-13則得至U：主缸直徑為d0=16.618mm如圖3-9所示，我們所選用

33、的主缸是 Tilton 77-875雖然直徑與理論不太一致但是在性能上完全符合要求，而且由于國內(nèi)對(duì)這種零件的加工精度與強(qiáng)度不如國外設(shè)計(jì)，依照安全可靠的原則，我們選用的這款美國產(chǎn)的 Tilton 77-875 制作精良而且輕量化，去年北京理工也是這款。3. 2盤式制動(dòng)器的分析盤式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于汽車，但除了一些高性能汽車輪子，大多數(shù)只做前輪剎車， 后輪鼓式制動(dòng)器配合，為了讓汽車在高速公路上制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性。汽車盤式制動(dòng)系 統(tǒng)，制動(dòng)踏板和制動(dòng)盤部件設(shè)計(jì)、選購其他部分根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成本高?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)與UG建模和ANSYS分析軟件，可以縮短設(shè)計(jì)周期，降 低成本，產(chǎn)品的優(yōu)

34、化設(shè)計(jì)。因此,汽車制動(dòng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)軟件開發(fā)和提高設(shè)計(jì)效率，縮短 新產(chǎn)品開發(fā)周期，特別是改善制動(dòng)性能具有非常重要的意義同我用到的制動(dòng)器都是盤式的，制動(dòng)器的樣式是有鼓式和盤式兩種， 而現(xiàn)在，幾 乎大多數(shù)汽車制造都選用盤式制動(dòng)器，關(guān)于盤式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)我簡(jiǎn)單說一下：1）制動(dòng)性能良好，盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩與其制動(dòng)油缸的活塞推力及摩擦系數(shù)成線性關(guān)系并且沒有自行增長(zhǎng)的趨勢(shì)作作用，因此在只懂得過程中制動(dòng)力矩增長(zhǎng)交換和，與鼓式制動(dòng)器相比更能確保比較高的制動(dòng)穩(wěn)定性。2）熱穩(wěn)定性較好，在制動(dòng)過程中，制動(dòng)盤對(duì)卡鉗的摩擦塊在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生額外的 摩擦增加力，多以降低了其負(fù)面作用。其次，卡鉗摩擦部分的摩擦面積尺寸不是 很

35、大，其工作表面的面積僅僅是制動(dòng)盤的百分之十二到十六之間，所以散熱空間 很足，使得散熱性能較好。而且制動(dòng)盤在設(shè)計(jì)時(shí)多方開口，除了減輕其重量外， 也是大大增加其散熱能力。3）水穩(wěn)性較好，因?yàn)橘愂驴赡茉谟晏爝M(jìn)行，故制動(dòng)器上沾水是必須要考慮的一種情 況，而盤式制動(dòng)器中，卡鉗與制動(dòng)盤的契合間隙非常小，容易將水?dāng)D出去，而且 由于制動(dòng)盤圍繞中心轉(zhuǎn)，其離心力也會(huì)將制動(dòng)盤表面的水分摔出去。4）制動(dòng)力矩非常穩(wěn)定，與汽車的行駛狀態(tài)無關(guān)，不管是前行、停止、轉(zhuǎn)向、后退等 等，都可以保證制動(dòng)力矩的正常傳遞。5）盤式制動(dòng)器在同等性能的情況下會(huì)在尺寸、質(zhì)量等方面都比鼓式的要好，本次比 賽有著輕量化的要求指標(biāo)，故顯而易見盤式的

36、是首先。6）盤式的制動(dòng)器在具備用件替換時(shí)簡(jiǎn)單，如果在突發(fā)情況下需要換制動(dòng)系統(tǒng)的某一 部件，盤式的可以很快的達(dá)成目標(biāo)，而鼓式的做不到。7）盤式制動(dòng)器卡鉗的布置可以在車軸之前或之后都可以，我們還是一般選用的將制動(dòng)鉗固定在車軸之前，因?yàn)檫@樣可以避免輪胎向前內(nèi)濺射泥水等污染物，因?yàn)樵?雨天行駛時(shí)難免會(huì)有泥水。圖3-10是制動(dòng)鉗的位置對(duì)輪轂軸承在和的影響。3. 3盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩介紹首先，盤式制動(dòng)器的計(jì)算過程圖如下圖3-11所示，如果卡鉗的表面摩擦與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，那么盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的計(jì)算公式為：(3-14)Tf = 2fNR式中：f摩擦系數(shù)。N單側(cè)卡鉗摩擦塊對(duì)制動(dòng)盤的

37、壓緊力，具體如圖 2R作用半徑。如果設(shè)平均半徑為Rm,有效半徑為 Re,則有：Rm= (R1+R2) /2(3-15)聯(lián)立公式3-14和3-15后由積分公式算得：Re= 4/31 RiR2/(Ri+R2)(Ri+R2)/2(3-16)圖 3-11計(jì)算過程如圖3-12所示，通過公式3-16,帶入我們應(yīng)用的實(shí)際數(shù)據(jù)，我最后求得的Re 是 207mm。其中，前后制動(dòng)力分配曲線如圖 3-13所示：圖 3-13這個(gè)圖上我畫了兩條直線，他們交點(diǎn)的意義是：如果我選擇制動(dòng)的附著系數(shù)是 0.7的時(shí)候，那么我所計(jì)算的制動(dòng)力矩，或者制動(dòng)加速度之類的數(shù)據(jù)，需要乘上這一 刻的制動(dòng)效率，才是理論上的計(jì)算值。3.4離合器踏

38、板的設(shè)計(jì)及分析關(guān)于在創(chuàng)新的設(shè)計(jì)上，主要是剎車踏板和制動(dòng)盤進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，制動(dòng)主缸的設(shè)計(jì)安排，通過比較不同油電路布局的選擇最佳的安排。使用的車輛數(shù)據(jù)計(jì)算理想汽車制 動(dòng)鉗和制動(dòng)主缸的大小，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行比較，選擇國內(nèi)外最好的一部分。制動(dòng)力分配比， 在許多文獻(xiàn)只研究汽車或商業(yè)車，沒有特殊的工具分析。參考設(shè)計(jì)方法的汽車，所以我 需要從新檢查汽車制動(dòng)比設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分布，得出最優(yōu)的解決方案。而對(duì)于離合器踏板要求的比較小一些， 當(dāng)然，對(duì)前部的空間利用率是肯定還是要 保證的，主要是：(1)輕量化的要求，我用的是6061鋁的材料，在保證性能的基礎(chǔ)上大大減輕了質(zhì) 量。(2)空間利用率，我設(shè)計(jì)的強(qiáng)度都集中在支撐桿上，故下部固定時(shí)利用的空間較小。 用UG建模后，得到的圖形如圖3-14所示：# Q- Q 漏 3L圖 3-14它的尺寸如下:孔徑D=8mm 腳踩部位30X50 mm厚度3mm支撐部位16X160 mm厚度8mm力學(xué)分析過程如圖3-15所示：圖 3-15結(jié)果圖如圖3-16所示