FSAE制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算解析

1、1目錄1 緒論 21.1 制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 21.2 制動(dòng)系統(tǒng)組成 21.3 設(shè)計(jì)制動(dòng)系應(yīng)滿足的條件 22 制動(dòng)系統(tǒng)方案分析及選型 32.1 制動(dòng)方案 32.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 43 賽車制動(dòng)系統(tǒng)理論分析 63.1 制動(dòng)時(shí)車輪的受力 63.1.1 地面制動(dòng)力 F,6xb3.1.2 制動(dòng)器制動(dòng)力63.2 理想制動(dòng)力分配曲線 83.3 實(shí)際制動(dòng)力分配曲線 104 制動(dòng)力分配系數(shù)的優(yōu)化計(jì)算 114.1 目標(biāo)函數(shù) 114.2 約束條件 114.3 實(shí)例計(jì)算 125 制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 135.1 整車參數(shù)與同步附著系數(shù) 135.1.1 賽車主要技術(shù)參數(shù)135.1.2 同步附著系數(shù)的確定1

2、35.2 制動(dòng)器參數(shù)計(jì)算與選用 135.3 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 145.3.1 前后制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算145.3.2 輪缸直徑和管路壓力145.3.3 輪缸的工作容積計(jì)算155.3.4 制動(dòng)主缸的工作容積計(jì)算155.4 制動(dòng)踏板力和踏板行程 165.4.1 制動(dòng)踏板力165.4.2 制動(dòng)踏板工作行程166 制動(dòng)系的作用效果的評(píng)價(jià) 1726.1 制動(dòng)減速度 j176.2 制動(dòng)距離 S171 緒論1.1 制動(dòng)系統(tǒng)工作原理汽車上用以使外界（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)行一定強(qiáng)度的制動(dòng)的一系列專門裝置稱為制動(dòng)系統(tǒng)。其作用是使行駛中的汽車按照駕駛員的要求強(qiáng)制減速

3、甚至停車，和使已停止的汽車在各種道路條件下穩(wěn)定駐車，及使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。制動(dòng)系統(tǒng)的一般工作原理：利用車身（或車架）相連的非旋轉(zhuǎn)原件和與車輪（或傳動(dòng)軸）相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。1-2 制動(dòng)系統(tǒng)組成一般來說，每輛汽車的制動(dòng)系都由供能裝置，控制裝置，傳能裝置，和制動(dòng)器組成。其中制動(dòng)器是保證汽車安全行駛的最重要的安全件。目前廣泛使用的制動(dòng)器是摩擦式制動(dòng)器，即鼓式和盤式制動(dòng)器。而 F1 上通常采用的是盤式制動(dòng)器。對(duì)于制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)動(dòng)力源的不同，可分為:簡(jiǎn)單制動(dòng)，動(dòng)力制動(dòng)，以及伺服制動(dòng)三類。簡(jiǎn)單制動(dòng)又有機(jī)械式和液壓式之分，機(jī)械式靠桿系和鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

4、單，造價(jià)物廉，工作可靠，但是機(jī)械效率低。此次設(shè)計(jì)一方面由于 FSAE 規(guī)則限定不允許使用拉索，一方面由于車輛重量較輕的緣故，選用簡(jiǎn)單液壓制動(dòng)最為合適。1-3 設(shè)計(jì)制動(dòng)系應(yīng)滿足的條件賽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求；（1）應(yīng)能適應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和 FSAE 規(guī)則的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)該考慮規(guī)則的限定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（2）具有足夠的行車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)效能是由在一定的制動(dòng)初速度下及最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)價(jià)。（3）工作可靠。FSAE 規(guī)則規(guī)定，賽車應(yīng)有兩套獨(dú)立的回路以保證在一條回路失效時(shí)另一條回路能保證車輛減速停車。3(4) 制動(dòng)性能的熱穩(wěn)定性好。賽車在高速制動(dòng)及短時(shí)間內(nèi)頻繁制動(dòng)均會(huì)引起制動(dòng)

5、的溫升過快，溫度過高。這種情況下會(huì)使制動(dòng)器摩擦副摩擦系數(shù)急劇下降，使得制動(dòng)效能迅速下降發(fā)生所謂的熱衰退現(xiàn)象。(5) 制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸過水后，會(huì)因水的存在而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的水衰退現(xiàn)象。(6) 制動(dòng)時(shí)汽車的操縱穩(wěn)定性好。即以任何初速度制動(dòng)，汽車均不應(yīng)失去操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。為此，賽車前后輪制動(dòng)器的力矩應(yīng)該有適當(dāng)?shù)谋壤?；同一軸左右制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則，當(dāng)前輪先抱死而側(cè)滑時(shí)將失去操縱穩(wěn)定性，當(dāng)后輪抱死而側(cè)滑甩尾時(shí)，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左右輪的制動(dòng)力矩差值超過 15%時(shí)，會(huì)在制動(dòng)時(shí)發(fā)生汽車跑偏。(7) 制動(dòng)踏板的位置和形成應(yīng)符合人機(jī)工程學(xué)要求，即操

6、作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。各國(guó)法律規(guī)定，制動(dòng)的最大踏板力一般為 500-700N。(8) 剎車起作用滯后的時(shí)間要盡可能短。(9) 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生過度的振動(dòng)和噪聲。(10) 與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。2 制動(dòng)系統(tǒng)方案分析及選型2.1 制動(dòng)方案在這不再介紹制動(dòng)系統(tǒng)的類型及它們的優(yōu)缺點(diǎn)。綜合體積，效能，經(jīng)濟(jì)性，匹配性,可獲得性等各方面因素，本次設(shè)計(jì)選用了固定式 4 活塞卡鉗(卡鉗活塞直徑 24mm)。四活塞卡鉗的好處是利用更多的活塞來把剎車壓力平均分配到整塊剎車片上，可令同一面積的剎車片發(fā)揮更大的制動(dòng)能力，更可避免剎車力度過分集中在剎車片的

7、某一點(diǎn)上，導(dǎo)致剎車片出現(xiàn)局部過熱，減弱了剎車效果和使用剎車片磨損不平均。根據(jù)動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)，動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類，而力的傳遞又有機(jī)械式，液壓式，氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別。4本次設(shè)計(jì)選用液壓式的簡(jiǎn)單制動(dòng)系用于行車制動(dòng)裝置， 其優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間段(0.1s-0.3s)，工作壓力大(10Mpa-12Mpa)，缸徑尺寸小， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 緊湊， 質(zhì)量小，造價(jià)低。2.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng)根據(jù) FSAE 規(guī)則規(guī)定， 每輛賽車都應(yīng)該有兩套獨(dú)立的制動(dòng)管路以保證在一條管路失效時(shí)另一條管路能保證車輛減速停車。第一種是前后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路形式。其特

8、點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)單，兩制動(dòng)器獨(dú)立制動(dòng)當(dāng)其中一套管路損壞時(shí)，另一套仍可以正常工作，保證汽車制動(dòng)系的工作可靠性。當(dāng)一套管路失效時(shí)，另一套管路仍能保持一定的制動(dòng)效能。但此時(shí)制動(dòng)效能低于正常時(shí)的 50%。第二種時(shí)前后輪制動(dòng)管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路，稱交叉型，簡(jiǎn)稱 X 型。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)一套制動(dòng)管路失效時(shí)，另一套管路使對(duì)角制動(dòng)器保持一定的制動(dòng)效能。為正常時(shí)的 50%,并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化， 保證了制動(dòng)時(shí)與政策負(fù)荷的適應(yīng)性。第三種是左、右前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與全部后路制動(dòng)器輪缸構(gòu)成一個(gè)獨(dú)力的回路，而兩前輪制動(dòng)器

9、的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路，可看成是一軸半對(duì)半個(gè)軸的分路形式。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第四種是兩個(gè)獨(dú)立的回路分別為兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器所組成，即半個(gè)軸與一輪對(duì)另半個(gè)軸與另一輪的形式。結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。第五種是另個(gè)獨(dú)立的回路均由每個(gè)錢，后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸所組成，即前、后半圖 2.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路形式。這種形式的雙回路系統(tǒng)的制動(dòng)效能最好。但其結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。由于賽車采用的是雙主缸布置且制動(dòng)力的分配要依靠平衡桿來實(shí)現(xiàn)， 故選用上圖中的（a）布置較為合適。下圖為 F1 賽車管路布置圖：(時(shí)(b)ic)id)圖 2.2 制動(dòng)管路布置63 賽車制動(dòng)系統(tǒng)理論分析3.1 制動(dòng)時(shí)

10、車輪的受力只有當(dāng)汽車受到與行駛方向相反的外力時(shí)， 汽車才會(huì)從一定的速度減低至較小的車速甚至停車。這個(gè)外力或由地面或由空氣提供。但由于空氣阻力相對(duì)較小，所以實(shí)際上這個(gè)外力主要是由地面提供的， 稱之為地面制動(dòng)力。 地面制動(dòng)力越大制動(dòng)減速度越大，制動(dòng)距離也越短，所以地面制動(dòng)力對(duì)汽車制動(dòng)性具有決定性影響。3.1.1 地面制動(dòng)力 Fxb圖 4-1 畫出了在良好路面上制動(dòng)時(shí)車輪的受力情況。圖中滾動(dòng)阻力矩和減速時(shí)的慣性力、慣性力偶矩均忽略不計(jì)。T是車輪制動(dòng)器中摩擦片與制動(dòng)盤相對(duì)滑轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩；F是地xb面制動(dòng)力； W 為車輪垂直載荷、T為車軸對(duì)車輪的推力、F為地面對(duì)車輪的法向z反作用力。顯然，從力矩平衡得

11、到TF=xbr式中，r 為車輪半徑（m）。地面制動(dòng)力是使汽車制動(dòng)而減速行駛的外力， 但是地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦副的摩擦力：一個(gè)是制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤間的摩擦力，一個(gè)是輪胎與地面間的摩擦力附著力。3.1.2 制動(dòng)器制動(dòng)力在輪胎周緣為了克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力成為制動(dòng)器制動(dòng)力，以符號(hào)仏表(3-1)圖 3.1 制動(dòng)時(shí)車輪受力情況7示，相當(dāng)于把汽車架離地面，并踩住制動(dòng)踏板，在輪胎周緣沿切線方向推動(dòng)車輪直至它能轉(zhuǎn)動(dòng)所需的力，顯然式中，二為制動(dòng)器的摩擦力矩（NM）。由式 4-2 可知，制動(dòng)器制動(dòng)力僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定，即取決于制動(dòng)器的形式、結(jié)構(gòu)尺寸、制動(dòng)器摩擦副的摩擦因數(shù)以及車輪半徑

12、，并與制動(dòng)踏板力，即制動(dòng)系的液壓或空氣壓力成正比。3.1.3地面制動(dòng)力，制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力之間的關(guān)系在制動(dòng)時(shí)，若只考慮車輪的運(yùn)動(dòng)為滾動(dòng)與抱死拖滑兩種狀況，當(dāng)制動(dòng)踏板力較小時(shí)，制動(dòng)器摩擦力矩不大，地面與輪胎之間的摩擦立即地面制動(dòng)力，足以克服制動(dòng)器摩擦力矩而使車輪滾動(dòng)。顯然，車輪滾動(dòng)時(shí)的地面制動(dòng)力就等于制動(dòng)器制動(dòng)力,且隨踏板力增長(zhǎng)成正比的增長(zhǎng)。但地面制動(dòng)力時(shí)華東摩擦的約束反力，它的值不能超過附著力，即Fp時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)力F9a卩由于制動(dòng)器摩擦力矩的增長(zhǎng)而仍按直線關(guān)系繼續(xù)上升。但是，若作用在車輪上的法向載荷為常數(shù)，地面制動(dòng)力F達(dá)到附著力F的值后就不再增加了。xb9由此可見，汽車的地面制動(dòng)力首先取決

13、于制動(dòng)器制動(dòng)力，但同時(shí)又受地面附著條件的限制，所以只有汽車具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供高的附著M-(3-2)力83.2 理想制動(dòng)力分配曲線對(duì)于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程可能出現(xiàn)如下三種情況(1)前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。(2)后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。(3)前、后輪同時(shí)抱死拖滑。我們已知，情況(1)是穩(wěn)定工況，但在制動(dòng)時(shí)汽車將喪失轉(zhuǎn)向能力，附著條件沒有得到充分利用；情況(2)中，后軸可能出現(xiàn)側(cè)滑，屬于不穩(wěn)定工況，附著利用率也不理想；情況(3)則可以避免后軸側(cè)滑，同時(shí)前轉(zhuǎn)向輪只有在最

14、大制動(dòng)強(qiáng)度下才使汽車失去轉(zhuǎn)向能力，較之前兩種工況，附著條件利用情況較好。因此，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例將影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系必須妥善處理的問題。在研究前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例以前，必須先分析汽車在制動(dòng)時(shí)地面作用于前、后車輪的法向反作用力。圖 4-3 為賽車制動(dòng)時(shí)受力示意圖，圖中忽略了汽車的滾動(dòng)阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力偶矩，其中：F為汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車輪z1的法向反力，單位為 N；F為汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車輪的法向反力，單位為 N；z2L 為汽車軸距，單位為 m；Lf為汽車質(zhì)心到前軸的距離，單位為 m；hg 為

15、汽車質(zhì)心高度，單位為 m；G 為汽車所受重力，單位為 N；F為前輪地面制動(dòng)力，單位為 N；Fblb2為后輪地面制動(dòng)力，單位為 N；圖 3.3 賽車制動(dòng)時(shí)受力示意圖9由力矩平衡可得:FL=GL+M(du/dt)hg(33)z12FL=GL-M(du/dt)hg(34)z21令 du/dt=Zg，其中 Z 稱為制動(dòng)強(qiáng)度，代入以上二式得，地面對(duì)前、后輪的法向反力方程：F=G(L+Zhg)/L(35)z12F=G(L-Zhg)/L(36)z21當(dāng)在不同附著系數(shù)路面上行駛時(shí)，若前、后輪都抱死，則F 二 F 二申G，此時(shí)地面xb申對(duì)前后輪法向反力方程為：F=G(L+申hg)/L(37)z12F=G(L申h

16、g)/L(38)z21制動(dòng)時(shí)前、后輪同時(shí)抱死， 對(duì)附著條件的利用、制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性均較為有利。此時(shí)前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力 Ful 和 Fu2 的關(guān)系曲線，常稱之為理想的前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線。在任何附著系數(shù)的路面上，前、后輪同時(shí)抱死的條件是：前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于附著力；并且前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力，即同時(shí)滿足下列三個(gè)式子：F+F 二申G(39)|11卩2F 二申F(310)屮z1F 二申F(311)卩2z2或滿足下列二式：F+F 二申G(312)|11卩2F/F 二 F/F(313)M卩2z1z2將F、F帶入上式，可得：F/F二(L+phg)/(L-phg)(31

17、4)z1z2|11卩221消去變量申，則可得到前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的關(guān)系式為：F2二2氐L22+警仏-先+2F丿(3由此式畫成的曲線即為前、后輪同時(shí)抱死時(shí)前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的關(guān)系曲線一理想制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱 I 曲線。如下圖10工曲線（満載）應(yīng)當(dāng)指出的是，I 曲線是踏板力增加到前、后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配曲線。車輪同時(shí)抱死時(shí)，F(xiàn) 二 F 二 F，F(xiàn)二 F 二 F，所以 I 曲線|11xb19I卩2xb292也是車輪同時(shí)抱死時(shí)F和F的關(guān)系曲線。9192還應(yīng)進(jìn)一步指出，汽車前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力常不能按 I 曲線的要求來分配。制動(dòng)過程中常是一根軸先抱死， 隨著踏板制動(dòng)力的進(jìn)

18、一步增加， 接著另外一根軸抱死。顯然 I 曲線還是前、后輪都抱死后的地面制動(dòng)力F與F，即F和F的關(guān)系xb1xb29I92曲線。3.3 實(shí)際制動(dòng)力分配曲線方程式賽車的前后制動(dòng)器制動(dòng)力之比常為一定值。常用前制動(dòng)器制動(dòng)力與總制動(dòng)器制動(dòng)力之比來表明分配的比例，稱為制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)（常用0表示）。F即：0二亠（316）FF0由上式可知：亠二七（317）F10卩2由此可知F=(1P)F/p 為一直線，通過坐標(biāo)原點(diǎn)，且其斜率為：卩2|11tg6=(1p)/p。這條直線為實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱p線，如圖所示。圖中 p 線與 I 曲線(滿載)交于某一點(diǎn)，此時(shí)的附著系數(shù)等于申 0。p 線與 I 曲

19、線交點(diǎn)處的11附著系數(shù)為同步附著系數(shù)。它是由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，反映汽車制動(dòng)性能的一個(gè)參數(shù)。同步附著系數(shù)說明，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車，只有在一種附著系數(shù)，即同步附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)才能使前后輪同時(shí)抱死。同步附著系數(shù)可以用解析法求得。設(shè)汽車在同步附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，此時(shí)前、后輪同時(shí)抱死,綜合上面公式可以得到下式：p二(LpL)/hg(3-18)024 制動(dòng)力分配系數(shù)的優(yōu)化計(jì)算FSAE 賽車的前后軸制動(dòng)力分配比是定值(一般為 0.7 左右)， 而軸間制動(dòng)力分配系數(shù)的確定直接影響到制動(dòng)性能的好壞，制動(dòng)系的好壞又直接影響到車手的安全,所以有必要對(duì)賽車的軸間制動(dòng)力分配進(jìn)行優(yōu)化。4.1 目標(biāo)

20、函數(shù)附著系數(shù)P在制動(dòng)強(qiáng)度 Z=0.5-1.4 的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能接近防止車輪抱死所需的附著系數(shù)，此時(shí)地面的附著條件發(fā)揮的越充分，汽車軸間制動(dòng)力分配為最佳。由于賽車為單人駕駛，且駕駛員重量較固定，整車重心位置在各工況下變化很小，故只考慮單一滿載工況即可。所以當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度 Z=0.5-1.4 范圍變化時(shí)，根據(jù)汽車滿載前、后軸實(shí)際附著系數(shù)，以實(shí)際利用曲線和理想曲線間差值的平方和為最小來建立目標(biāo)函數(shù)。即：MinF)=丈4(申z)2+(pz)2(4-1)frz=0.54.2 約束條件汽車在任何載荷下都要滿足 ECE 制動(dòng)法規(guī)要求。賽車為單人駕駛可劃入 Ml 類車12輛。ECE 制動(dòng)法規(guī)和 GB12676-

21、1999 對(duì) Ml 類汽車前后制動(dòng)力分配做了如下要求制動(dòng)強(qiáng)度Z=0.1-0.8之間時(shí)，前軸利用附著系數(shù)曲線 Pf應(yīng)在后軸利用附（2）當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度 Z=0.3-0.8 之間時(shí)，車輛處于各種載荷時(shí)，前軸利用附著系數(shù)曲線 p 應(yīng)在后軸利用附著系數(shù)曲線 P 之上；若后軸利用附著曲線不fr超過直線P二z+0.05，允許后軸利用附著系數(shù)曲線 P 在前后利用附著曲r線P的上方。但是本次設(shè)計(jì)的為賽車，車速高，安全起見不允許后輪先f抱死。綜上所述，可得數(shù)學(xué)約束條件為:z+0.070.85丿0.2z1.44.3 實(shí)例計(jì)算以 FSAE 賽車制動(dòng)系為例進(jìn)行仿真計(jì)算總重 G（車重260kg 駕駛員重 70Kg）質(zhì)心高h(yuǎn)g

22、質(zhì)心距前軸距離質(zhì)心距后軸距離軸距前后軸荷分配3234N280mm880mm7201600mm45:55表 4.1 整車參數(shù)根據(jù)之前建立的制動(dòng)系優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，對(duì)應(yīng)為數(shù)學(xué)上的有約束非線性優(yōu)化問題,使用 MATLAB7.0 優(yōu)化工具箱中的 fmincon 函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。運(yùn)行程序，求解可得優(yōu)化后制動(dòng)力分配系數(shù)0為 0.704(1)著系數(shù)曲線 P 的上方，且兩軸都應(yīng)滿足Prz+0.070.85(42)z+0.07、0.85丿-Pf)0.2z1.40.2z1.4p 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度q9，故所需的后軸和前軸的0最大制動(dòng)力矩為：G3234T二(Lphg)pr二*(0.88-1.45*0.28)*1.45

23、*0.26二361.2N-mrL1e1.6一個(gè)車輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為按上列公式所計(jì)算結(jié)果的半值每個(gè)后車輪所提供的制動(dòng)力矩為 180.6Nm每個(gè)前車輪所提供的制動(dòng)力矩為 429.5Nm5.3.2 輪缸直徑和管路壓力賽車所用卡鉗由市面上購得，輪缸直徑已定，假設(shè)此次購買的卡鉗為對(duì) 4 活塞,單活塞直徑 24mm，下面校核管路壓力。根據(jù)每個(gè)車輪所要提供的制動(dòng)力矩可計(jì)算出單個(gè)活塞要對(duì)摩擦片的作用力大小根據(jù)公式：T 二2fNR(此處取摩擦片作用半徑R為 100mm)得mmT1卩r匸而4*361.2=859Nm15T4295N二f二二4295Nf2fR2*0.5*0.1mzT180.65“N=r=1

24、806Nr2fR2*0.5*0.1m因?yàn)閱蝹?cè)有 2 活塞，2PS=NNP=ff2*兀d244295=4.75MPa“3.14*2422*1806P=Nr2*兀d22*34*24245.3.3 輪缸的工作容積計(jì)算根據(jù)公式V=-nd25m4wd=1二2.00MPa(51)式中：d一個(gè)輪缸活塞的直徑;wn輪缸活塞的數(shù)目；5一個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)行程，5取 0.3mm；314得一個(gè)活塞的工作容積V=*242*0.3=135.6mm3m4左右輪卡鉗內(nèi)的輪缸總工作容積V=hV=4*135.6=l,rmm=15.3.4 制動(dòng)主缸的工作容積計(jì)算V =V+V=1085.2mm3lr制動(dòng)管路選用鋼喉，變形量小，液壓損失較小，乘上 1V=1085.2*1.1=2170.4mm3主缸直徑d和主缸行程Smm542.6mm3.1 的安全系數(shù)即可。16根據(jù)公式V二上d2S4mm一般S=(0.8-1.1)