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1、-毕业设计（论文）开题报告-方程式赛车制动系统设计与实验分析-第 8 页关于方程式赛车制动系统设计与实验分析的开题报告引言：汽车是现在交通工具中用的最多、最普遍、最方便的交通工具。随着国内汽车市场的迅速发展，汽车的保有量快速增长，汽车安全问题也成为人们关注的焦点，而其中制动系统则是有关于汽车安全的最重要的系统之一。同时对于赛车而言，制动系统更是决定成绩好坏的重要系统之一。根据FSAE赛车的需求，设计一套高效能的制动系统，使赛车在比赛中在尽可能短的距离内有足够的制动力制动减速，拥有优秀的性能表现。一 课题背景：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
2、的本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。FSAE方程式（Formula SAE）系列赛源于1978年。第一次比赛于1979年在美国波斯顿举行，13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车。SAE方程式（Formula SAE）系列赛将挑战本科生、研究生团队构思、设计与制造小型具有越野性能的方程式赛车的能力。为给车队最
3、大的设计弹性和自我表达创意和想象力的空间，在整车设计方面将会限制很少。赛前车队通常用8至12个月组的时间设计、建造、测试和准备赛车。在与来自世界各地的大学代表队的比较中，赛事给了车队证明和展示其创造力和工程技术能力的机会。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。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）。安装有限滑式差速器的车桥，其两个车轮可以使用单
4、个制动器制动。制动系统必须在后述的测试中，能够抱死所有四个车轮。禁止使用线控制动。禁止使用没有保护的塑料制动管路。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。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。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。需要通过赛会任何裁判在正常坐姿下施加在最大踩踏力在踏板上进行检测。制动踏板必须由铝合金，钢或者钛加工而成。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。赛车必须装有制动踏
5、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。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。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。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（发光二极管）制动灯，则必须在非常强的日光下也清晰可见。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 课题研究意义：本文课题来自于近年来国内开始举办的一项在国际上具有悠久历史赛车设计大赛大学
6、生方程式设计大赛。2010年FSAE进入中国，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，赛车制动性是检测的重中之重，其性能的高低直接影响赛事过程的安全性。同时本课题的研究旨在熟悉赛车的制动系设计环节，发挥自主创新设计能力。同时了解赛车制动系与普通民用车的制动系的区别及性能上的差异。并且在参与实际制作过程中熟悉各种各样加工设备的使用操作方法，增强实践动手能力。在制作过程中发现设计中
7、的缺陷不足，进行改进改善，调整。在后期整车调试中更加能帮助了解如何才能调试出一辆性能更为优秀的赛车。三课题研究方向制动系统是汽车上用以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。制动系统作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。为了保证汽车行使安全，发挥高速行使的能力，制动
8、系必须满足下列要求1制动效能好。评价汽车制动效能的指标有：制动距离、制动减速度、制动时间2操纵轻便，制动时的方向稳定性好。制动时，前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力应基本相等，以免汽车制动时发生跑偏和侧滑。3制动平顺性好。制动时应柔和、平稳；解除时应迅速、彻底。4散热性好，调整方便。这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强，潮湿后恢复能力快，磨损后间隙能够调整，并能够防尘、防油。5带挂车时，能使挂车先于主车产生制动，后于主车解除制动；挂车自行脱挂时能自行进行制动。为了保证汽车安全行驶，提高汽车的平均行驶车速，以提高运输生产率，在各种汽车上都设有专用制动机构。这样的一系列专门装置即称为制动系统。汽
9、车制动系统功用1）保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车2）保证车辆可靠停放四本课题主要工作内容：（1）熟悉中国大学生方程式的赛事规则，尤其是对制动系统的要求，根据FSAE 赛车的需要，设计一套高效能的制动系统，能保证在赛车的试验与安检中对制动系统的基本需求，并使赛车在比赛中能够拥有良好的制动性能使其在尽可能短的距离内减速、制动，在弯道中能有优秀的性能表现，以保证赛车与赛手的安全。（2）在设计中，当赛车所使用的轮胎型号及性能确定后，根据整车的参数选择合适的摩擦片材料，主缸、卡钳、比例阀等零部件型号尺寸，对关键部件进行设计与有限元分析，取得其关键性能数据。（3）在赛车试验中，采集汽车的制动性能数据
10、，并对数据进行分析，以此指导制动系统的改进。五本课题方案及设计（1）查找文献，根据方程式赛事规则及汽车制动系统原理，设计一套制动系统。（2）熟悉和掌握FSAE 赛车制动系统的结构及设计方法、制造工艺和材料选择，完成各关键零部件的设计，计算，建模和分析；（3）熟悉和掌握3D软件的使用，并设计制动系统的三维模型；（4）熟悉和掌握有限元软件，对制动系统关键部件进行有限元分析；（5）对赛车制动系统进行实车装配与试验，对试验数据进行分析。（6）撰写并完成论文及其相关文件。六主要参考资料（外文资料至少一篇）1 赵迎生.汽车联合制动系统制动力分配系数优化J.农业机械学报.2009.2 林慕义.全动力液压制动
11、系统的动态模拟与实验J.北京科技大学学报.2007.3 余志生.汽车理论(第四版)M.机械工业出版社.2007.4 李理光.中国大学生方程式汽车大赛规则M.中国汽车工程协会.2013.5王望予.汽车设计.机械工业出版社.2006.6王国权.汽车设计课程设计指导书.机械工业出版社.2010.7蒋京等.盘式制动器重复制动温度计算J.汽车工程, 1996,18（3）：139 168-174.8周凡华等.盘式制动器15次循环制动温度计算J.汽车工程,2001，23（6）：411-413 418.9张豫南.汽车防抱死制动系统(ABS)结构原理与维修M.北京:中国物资出版社,1996.10汽车制动系统结构
12、性能和试验方法.GB12676-1999.11机动车运行安全技术条件.GB7258-1987.12 Jeffrey Rehkopf. Automotive brake systemsM.Pearson Prentice Hall.2008.13 Weidong Xiang. Automobile Brake-by-Wire Control System Design and Analysis J. Vehicular Technology.2008.14美L.鲁道夫.汽车制动系统的分析设计.张蔚林,陈名智译M.北京:机械工业出版社,1995.15刘惟信汽车制动系的结构分析与设计计算M.北京:清华大学出版社,2004.