摘 要

结合了理工科知识和实际加工以及项目管理的FSEC电动方程式大赛已经得到国内外的高度关注，目前国内的很多大学对于赛车的设计还没有达到十分成熟。

本文通过在选取合适的主缸、卡钳、制动盘直径之后进行赛车制动力匹配计算，以抱死所需的最小踏板力和制动液压力等为检验匹配合格标准，在此基础上用CATIA建立相应的制动盘和踏板总成模型，利用 ansys workbench进行应力分析处理和优化。

通过优化和分析等到比较安全可靠的赛车制动系统设计方案，对FSEC电动方程式大赛制动系统的设计有一定的指导性

关键词：赛车；制动系统；匹配计算；设计优化；

Abstract

The FSEC electric formula contest, which needs students’ abilities of engineering knowledge, practical experience and project management, has attracted many attentions from Universities at home and abroad. However, the design of motor racing is immature in many domestic universities currently.

In this paper, the matching calculation of motor racing brake force was carried out according to the appropriate selection of master cylinder, calipers and brake disc diameter. The eligibility criteria of matching test consisted of the minimum pedal force for locking, brake fluid pressure etc. On the basis of established brake disc and brake pedal assembly model via CATIA software package, the stress analysis and optimization was realized via ANSYS workbench program.

The safety and reliability of the motor racing brake system design was obtained via the optimization and analysis of corresponding numerical model, which can give a guideline for the design of the FSEC motor racing brake system in the future.

Keywords：Motor racing; Braking system; Matching calculation; Design optimization.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的和意义 1

第2章 方案论述 3

2.1制动器类型的选择 3

2.2踏板总成布置形式的选择 3

第3章 制动系统的设计计算 5

3.1.1主缸的选型 5

3.1.2卡钳的选型 6

3.2制动力设计计算 7

3.2.1赛车整车参数 7

3.2.2同步附着系数的选取 7

3.2.3制动盘直径的选取 8

3.2.4制动器制动力的计算 8

3.2.5制动踏板力的计算 9

3.3制动距离的计算 10

第4章 制动系统三维模型的建立 12

4.1 CATIA建模思想 12

4.2踏板总成的三维模型建立 12

4.3 制动盘和卡钳三维模型的建立 15

第5章 制动系统零部件分析 17

5.1 ansys workbench 介绍 17

5.2踏板总成主要受力零件强度分析 17

5.2.1材料确定 17

5.2.2网格划分 17

5.2.3制动踏板杆强度分析 18

5.2.4加速踏板杆强度分析 18

5.2.5主缸吊耳强度分析 19

5.2.6踏板总成支撑板强度分析 20

5.3制动盘分析 21

5.3.1制动盘强度分析 21

5.3.2制动盘热耦合分析 22

第6章 结论 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1研究背景

汽车行业的发展越来越快，中国汽车行业对于技术的要求也越来越高。我们都知道，正是靠着一百多的技术积累欧洲汽车工业才有今天的成就，赛车作为汽车中的一类车型，拥有专业的比赛赛道，由于其追求的高速性和安全性，所以在设计上和汽车有很大的差别。

作为赛车的主动安全系统，制动系统对于车手和赛车来说是一份十分重要的安全保障，只有在完好的制动系统下，操纵机构和动力机构才能得到完美的发挥，该系统的目的是将汽车的动能转化为热能，使车辆以最佳和安全减速^[1]。在驾驶员遇到紧急情况时，需要赛车可以提供安全，可靠的减速停车，以此来避免安全事故的发生。所以，对于赛车来说，安全可靠的制动系统如何设计师一个非常重要的问题。为此，本毕业设计以武汉理工大学汽车工程学院参加2015年中国大学生电动方程式汽车大赛的第三代电动方程式赛车为设计基础，运用其基本参数，对此赛车制动系统的进行详细的研究。中国大学生方程式汽车大赛是由中国汽车工程协会主办，目前已经有超过100所学校参加这个赛事，赛事的影响力和知名度也在稳步提高。

目前重型商用车设计了全功率液压制动系统。该系统采用一个液压泵和一个或多个蓄电池产生和储存能量供制动使用^[2]，而第三代电动方程赛车为高功率型聚合物离子电池FSEC赛车，整辆车在设计之初突出了经济型和轻量化的优势。高功率型聚合物锂离子电池以其容量密度大，寿命长安全性和经济型好的优点成为赛车电池的不二之选。

1.2研究目的和意义

目前，很多文献都是研究乘用车和商用车的制动系统的设计，前后制动力的匹配等，都是以ECE制动法规和GB12676—1999给出的制动要求为前提^[3]。然后，作为一款比较特殊的车型，FSEC电动方程式赛车设计的主要目的是为了比赛，其中所涉及到有关轮胎，悬架等与传统车辆有着很大的不同，一味地用乘用车的要求去设计是不可取的。然在此之前大连民族学院机电工程学院李栋新提出的优化制动力分配系数方案^[4]，广东工业大学机电工程学院贺绍华提出的受力分析模型^[5]，湖北汽车工业学院汽车工程学院邓召文确定的赛车四轮同时抱死时的制动力分配比^[6]，南京农业大学工学院刘攀提出制动系统整体的计算方案^[7]以及长安大学汽车学院吴祥超所设计的简单液压盘式制动系统^[8]都为方程式赛车设计提供了不少的方向和方法，但是赛车设计的制动系统方案很多，设计的形式每年也在发生不同的变化，赛组委也希望能涌现出不同的设计理念，增进整个比赛的研究技术性，因此本次设计提出了另一套适用于 FSEC方程式赛车制动系统，主要体现出赛车制动系统设计的经济型和实用性。

第2章 方案论述

2.1制动器类型的选择

制动器的作用是产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力。