大学生方程式赛车制动系统设计和优化

毕业论文作者：辛万涛学号： ******学院：机械工程学院系(专业)：车辆工程专业题目：大学生方程式赛车制动系统优化设计指导者：张小俊副教授(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2014 年 6月 8日目录1 绪论 (4)1.1摘要 (4)1.2引言 (4)1.2 FSAE大学生方程式汽车大赛简介 (6)1.3赛事意义 (8)1.4比赛规则简介 (9)1.5赛车设计意义和宗旨 (10)1.6参赛者资格 (11)1.7赛车合格性 (12)2. 制动系统设计前期准备 (13)2.1软件介绍 (13)2.1.1 UG NX的技术 (13)2.1.2 ANSYS (14)2.2制动系介绍 (15)2.2.1布置形式的选择 (15)3 结构设计 (177)3.1踏板设计 (188)3.1.1设计过程......................................................................................... 错误!未定义书签。

93.2盘式制动器分析 (24)3.3盘式制动器制动力矩介绍 ........................................................................ 错误!未定义书签。

53.4离合器踏板的设计分析 (338)3.5 制动踏板的有限元分析 (30)3.6 刹车片的有限元分析 (33)3.5 参考文献 (35)1 绪论1.1引言赛车制动系统是用于行驶中的赛车减速或停车，是下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使行驶的汽车保持在原地（包括斜坡上）驻留不动的机构。

赛车制动系统直接影响赛车的安全性和停车的可靠性[3]。

在多方面查询制动设计手册时，对比赛场实际情况，本着节约成本的原则，我发现我所要设计的制动不需要满足其全部要求，如最大爬坡度（赛场坡度及其有限，几乎以平面为主，故在此方面的关注点可以适当降低），防水（因为我们的比赛很可能在雨天进行，如13年的比赛。

10.16638/ki.1671-7988.2020.09.042大学生方程式赛车制动踏板拓扑优化设计薛科叙，李未*，龚成义（长春大学机械与车辆工程学院，吉林长春130022）摘要：为了更好实现赛车的轻量化设计目标，针对制动踏板，利用拓扑优化的方法对制动踏板进行结构优化并重建模型，并与原始制动踏板做强度分析与疲劳分析的结果对比。

结果表明，拓扑优化设计后的制动踏板，其变形量、应力分布均好于原始制动踏板，并且质量降低了22.1%，实现了轻量化设计目标，对赛车零部件设计思路具有一定的指导作用。

关键词：拓扑优化；轻量化；制动踏板中图分类号：U469.6+96 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)09-138-03The Topological Optimization Design of the Brake Pedal of the Formula SAEXue Kexu, Li Wei*, Gong Chengyi（College of mechanical and vehicle engineering, Changchun University, Jilin Changchun 130022）Abstract:In order to achieve the lightweight design goal of racing car better, For the brake pedal, the topological optimization method is used to optimize the structure of the brake pedal, then rebuild the model. At the meanwhile, the results of strength analysis and fatigue analysis are compared with the original brake pedal. The result shows that the deformation and stress distribution of the brake after topology optimization design are better than that of the original brake pedal, and the quality is reduced by 22.1%, achieving the goal of lightweight design. The paper has a certain guiding effect on the design of racing car parts.Keywords: Topology optimization; Lightweight; Brake pedalCLC NO.: U469.6+96 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)09-138-031 前言中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSC”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。

FSAE方程式赛车制动系统设计FSAE是一种由学生组成的赛车设计团队，致力于设计、制造和竞争一辆性能卓越且符合国际赛车设计规范的方程式赛车。

在设计一辆完整的方程式赛车时，制动系统是其中一个非常重要的组成部分。

本文将探讨FSAE方程式赛车制动系统设计的一些关键方面。

首先，制动系统的主要目标是确保车辆能够安全、稳定地减速和停止。

为了达到这个目标，设计团队需要考虑以下几个因素：1.制动系统的选择：FSAE赛车通常采用盘式制动系统。

这种制动系统由刹车盘、刹车卡钳和刹车片组成。

团队需要选择适合方程式赛车的轻量化、高性能的刹车组件。

2.制动盘和刹车卡钳的选材：制动盘和刹车卡钳的选材是关键。

由于方程式赛车需要具有优异的强度和耐热性能，通常会选择轻量化的铝合金材料。

同时，刹车卡钳的结构设计也需要考虑到刹车片的更换和调整。

3.刹车液的选择：刹车液的选择对制动系统的性能有着重要影响。

团队需要选择具有较高沸点和低压缩性的刹车液，以提高系统的热稳定性和刹车响应。

4.刹车片的选材和设计：刹车片的选材和设计也非常重要。

团队可以选择高性能的碳陶瓷复合材料刹车片，从而提高刹车性能和耐磨性能。

5.动力分配：制动系统不仅仅是减速和停车的工具，还可以用来调整赛车的动力分配。

通过设计不同直径的刹车盘和刹车卡钳，可以实现更好的动力分配和转向性能。

除了上述因素外1.刹车平衡：为了确保车辆能够稳定地减速，制动系统需要具有适当的刹车平衡。

团队需要通过改变刹车盘和刹车卡钳的尺寸和比例来实现最佳的刹车平衡。

2.刹车系统调校：团队需要对制动系统进行细致的调校，以确保能够在各种条件下提供稳定、可控的刹车性能。

这包括调整刹车盘和刹车卡钳的位置、刹车卡钳的垫片和刹车片的厚度等。

3.刹车冷却：在高强度的赛车比赛中，刹车系统往往会发热。

为了保持制动系统的稳定性，团队需要设计适当的冷却系统，如通风道和散热片，以有效散去热量。

总结起来，FSAE方程式赛车制动系统设计需要考虑多种因素，包括制动系统的选择、刹车盘和刹车卡钳的选材、刹车液的选择、刹车片的选材和设计、动力分配等。

大学生电动方程式赛车制动踏板总成设计及分析
邵俊;倪文鹏
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2024(49)7
【摘要】在近几年中国大学生电动方程式赛车(FSEC)的比赛中,随着各所高校车队技术的不断更迭进步,比赛的成绩也在逐步攀升。

在追求极致速度的同时,赛车的安全性能也成了不可忽视的问题,故赛车的制动系统设计非常重要。

而整个制动系统的控制是通过车手踩制动踏板完成的,故文章主要对制动系统中制动踏板总成进行设计与分析。

在满足大赛规则要求及所需的速度性能提升和轻量化设计理念等前提下,根据校车队2022赛季E39赛车整车参数,对制动踏板总成进行设计、建模,并运用Workbench进行仿真分析校核。

【总页数】4页(P64-67)
【作者】邵俊;倪文鹏
【作者单位】盐城工学院汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.5
【相关文献】
1.基于大学生电动方程式赛车设计过程分析
2.大学生电动方程式赛车车架设计
3.大学生电动方程式赛车电控安全系统的设计
4.大学生电动方程式赛车转向梯形设计及总布置
5.大学生电动方程式赛车车架优化设计
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车辆工程技术37车辆技术赛车制动系统的设计与分析王　凯,杭超飞（黄河交通学院,河南 焦作 454950）摘　要：本文以大学生方程式比赛中制动系统的设计规则为准，并且知道了赛车部分的参数，然后在理论上通过各个公式计算出赛车的关键参数，并且根据各个参数分析出对赛车制动系统的关键零部件的选择和匹配，完成一次合格的赛车制动系统设计。

此次设计并没有很多的创新，而是在理论的基础上，对更改过规格尺寸的赛车进行制动系统设计，丰富了赛车制动方面的内容，也为大学生们的相关设计提供了一定的经验。

关键词：方程式赛车；制动系统；赛车制动0　前言 大学生方程式赛车大赛，不是一个人的比赛，而是热爱赛车的学生们组成一个个队伍间的较量。

团队里的人员是有严格要求的，必须是以汽车专业为主，也可为汽车相关方面专业的在校学生，不得是社会人员。

学生们组织成一个团队，团队里分工协作，创作一台赛车参加比赛。

比赛不仅仅是为了成绩和荣誉，更多的是利用赛事机会学习到关于汽车多方面的知识，培养个人的动手操作实践能力，良好的人际交往沟通能力和团队协作能力，为社会培养更多的人才。

本文涉及的是赛车制动系统的设计，目的是根据赛车某些已知参数，设计出一套最佳的制动系统，能够满足比赛时的测试要求。

1　赛车制动系统的要求 根据大赛规则[1]：（1）赛车制动系统有着非常关键的作用，在任何时候都不能失效，为了安全，统一采用两条含有独立储液罐的独立回路。

其中一条回路作为备用，防止意外发生。

（2）赛车制动系统仅能由一个制动踏板控制，作用在所有的车轮上，并且制动踏板的力学性能能满足最高测试要求。

（3）制动系统测试时能保证四个车轮同时抱死。

（4）赛车的制动系统的驱动机构要采用液压式，禁止使用钢线控制，同时在赛车的周围要有保护液压管路的保护罩。

2　制动系统关键参数计算 （1）赛车已知参数见表1。

表1　赛车已知参数参数数值符号质量（含人）3234N M 有效滚动半径260mm R 前后轴距离1600mm L 质心距前轴长度848mm a 质心距后轴长度752mm b 质心的高度260mmh （2）赛车前后轴法向作用力计算。

技术创新31大学生方程式赛车车架设tt与优化◊常熟理工学院汽车工程学院冯弊张萌罗仕豪李彤王巍许晓怡对于大学生方程式赛车而言，赛车最终成绩评定的各项性能要求中，主要涉及重量和结构。

车架重量影响燃油经济性与动力性，结构影响其强度、可靠性及人机工程配合度，因此需要对方程式车架进行设计及优化。

随着有限元分析法的普及和计算机技术的迅猛发展，有限元分析法也广泛应用在赛车车架的设计中。

有限元技术可以贯穿在车架设计中，拓扑优化设计在设计初期阶段采用，优化材料布局，获得合理的结构方案。

这对于提高赛车的动力性、燃油经济性以及赛车的人机工程性都具有重要意义。

1引言Formula SAE比赛于1979^由美国车辆工程师协会(SAE)开创举办，参加比赛的大学生需要在一年内开发一辆排量为610cc以下的休闲赛车，该赛车同时需要满足装配简单紧凑这一要求，并且该赛车能够满足小工厂每天至少可以生产4辆这一条件。

这项比赛的重点是创造一种更具竞争力的车辆，比现有车辆更疑，更强大，更臨Formula SAE制h战本科生和研究生设计和制造微型方程赛车的能力。

它对整车的设计有一个相对较小的限制，以便为汽车的高弹性设计和自我表达提供创造力和想象空间。

比赛前的每辆车通常用于设计，制造，测试和赛车只有8至12个月。

在与来自世界各地的大学团队的交流和谈判中，比赛让每辆赛车和他们的车队都有机会展示他们的创造力和公平性。

2建模设计2.1车架的基本结构主环：它是位于驾驶员旁边或后面的滚动停止结构。

前环：一个滚动挡块位于驾驶员的脚上，靠近手柄。

防滚架：主环和前环防止侧翻。

防滚架斜撑支撑：用于从主环底部和前环支撑件拉出到主环和前环的结构。

侧边防撞区域：从座板表面到驾驶舱内框架的最低点为240mn逢320mm,车辆从前环到主环的侧面区域。

2.2车架类型的选择依据赛事规则要求，并通过査阅相关文献，总结出以下方案以供选择。

(1)单体壳一底盘结构由外部平板负载。

即车架与车身合为一体，车身就属于车架的一部分的结构。

FSC赛车制动系统设计作者：王漠齐林芳缪秉宏来源：《时代汽车》2017年第14期摘要：大学生方程式汽车大赛是一项激烈的赛车运动，对赛车的制动性提出了较高的要求，对此设计了一款不同于乘用车的踏板总成，利用可电动调节的丝杠滑轨进行踏板总成位置的前后调节，采用matlab软件对不同赛车——路面情况下的前后制动力分配进行计算，得到适合从湿滑到干燥范围的地面情况下的对应最佳制动力分配比，在前置主缸和平衡杆的配合下实现制动力可在较大范围内进行调节，提高了赛车适应路面的能力。

关键词：大学生方程式汽车大赛；踏板总成；电动丝杠滑轨；制动力1引言中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛，是大学生中的“FI”。

在这项激烈的赛车运动中，作为汽车的重要组成部分，制动和加速踏板是车手的主要操纵部件。

制动踏板主要用于减速，是使用频率极高、用以保证汽车行驶安全性的操纵件；加速踏板通过油门拉线和节气门相连，通过踩下加速踏板使节气门有不同的开度，从而控制发动机的动力输出。

比赛过程中制动距离太长、紧急制动发生侧滑等情况的发生是由于前后的制动力分配比不恰当所导致的，而制动力分配比是由附着系数直接计算得出。

传统的车队往往采用Excel表格的方式进行计算，虽然较为方便，但在比赛时由于天气状况、路面状况以及轮胎磨损情况难以确定，使得设计时所用的附着系数与真实的附着系数之间存在偏差，以至于所得到的制动力分配比范围并不能良好地应对各种赛车——路面状况。

所以导致许多车队在赛前测试时难以抱死。

由于车手的体型和驾驶习惯不同，通常需要对踏板总成位置进行前后调节，但在传统的踏板总成设计中，通过机械方式实现前后可调的装置不仅档位有限，而且调节起来复杂费时。

2制动力匹配计算2.1受力分析对赛车制动工况进行如下规定与简化：假设赛车同轴上轮边受到的载荷相同，且忽略汽车的滚动阻力，忽略轮边、飞轮的惯性力矩，忽略空气阻力对制动性能的影响。

大学生方程式赛车设计（制动与行走系统设计）摘要Formula SAE赛事1980年在美国举办第一次比赛，现在已经是为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。

中国大学生方程式赛车比赛的组织与开展始于2010年，至今已成功举办了三届。

本文主要阐述了在中国大学生方程式汽车大赛组委会制定的规则下，如何设计一辆Formula SAE 赛车的制动系统。

设计采用的是前盘后盘的液压双回路制动系方案。

它的工作原理是利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动趋势，亦即由制动踏板的踏板力通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过轮缸活塞推使制动衬片夹紧制动盘产生摩擦力矩，从而产生制动力，使车轮减速直至停车。

由于赛车本身质量较小，很多地方不能按常规的设计方法进行设计，我主要采用了市场调研的方法，先选取一些类似的车型，依据它们的制动系统结合赛车的实际情况反复验证，通过极限算法计算出完全制动时制动盘的最小尺寸。

同时在极限工况下对几个危险截面的零件的强度进行了校核，使其满足要求。

同时利用UG软件进行了建模，以辅助后续工作的顺利进行。

关键词：Formula SAE，赛车，制动，校核FORMULA RACING BRAKE AND WALKINGSYSTEM DESIGNABSTRACTFormula-SAE launched in the USA in 1980, Formula-SAE is now an international competition for Society of Automotive Engineers student members to form teams for the purpose of designing, building and competing in a small high-performance race car.The article discusses how to design a Formula SAE car's braking system。

Interna l Combustion Engine &Parts 0引言赛事简介：中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSC ”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。

各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。

而制动系统是底盘上一个重要的部分，直接影响行驶的安全及驾驶员的操纵感。

本文旨在设计并优化一套在符合大赛规则的基础上具有满足制动性能、强度、轻量化、人机工程等方面的制动系统。

1制动系统布置形式根据大赛规则[1]：①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。

②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露或失效时，另一条回路至少还可以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储液罐）。

③在动态测试时，赛车制动至静止，要求四轮抱死且不跑偏。

因此，采取II 型双回路（如图1），既满足规则，布置形式简单操作，又容易调节前后制动力之比。

2制动系统的参数计算2.1受力分析对赛车进行制动受力分析，如图2。

图中忽略了赛车的滚动阻力力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速时产生的惯性力偶矩[2]。

F N 1，F N 2———地面对前轮和后轮的法向反作用力；du/dt赛车减速度。

分别对前后车轮接地点取力矩，得（1）（2）2.2制动器制动力计算如图3，在良好硬路面上制动时车轮的受力情况[3]，F b ———地面制动力，T u ———摩擦块对车轮的摩擦力矩，F u ———制动器制动力，F N地面对车轮的法向反作用力，r ———车轮半径。

（3）2.3制动力分配系数优化制动器制动力分配系数β，前制动器制动力F u 1，后制动器制动力F u 2即FSC 赛车制动系统设计及其优化王俊恬；黄云强（温州大学机电工程学院，温州325006）摘要：根据FS C 赛车赛事规则对制动性能的要求，采用II 型双回路制动系统的布置形式，制定了一套最佳的赛车制动系统方案。

安徽工业大学毕业设计任务书课题名称FSAE赛车设计专题：制动系设计与计算学院机械工程学院专业班级车辆工程姓名学号毕业设计的主要内容及要求：一、说明书总论部分：本课题的应用领域，产品设计、研究和使用状况（文献综述），分析薄弱环节和存在问题，提出改进措施。

制动系总体方案设计与分析制动系和驱动机构的结构型式及选择制动系的主要参数及其选择专题部分：制动器和驱动机构的设计计算主要零件的强度、刚度分析主要零、部件的CAD图设计赛车三围造型和实物模拟二、图纸内容总装配图1张部件装配图1张主要零件图若干张指导教师签字：毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。

保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

河南科技大学毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（总体设计）大学生方程式赛车设计（总体设计）摘要本次毕业设计为期二个多月，进行了方程式赛车的总体设计。

在设计中，主要运用了对比分析的方法，各项参数通过优化设计和UG、MATLAB等进行优化。

初期阶段，我们根据2011年大学生方程式汽车大赛规则确定了赛车整体布置方案，并进行论证与分析，初步确定赛车主要参数。

通过计算与对比，确定发动机型号，初选传动系最大传动比、最小传动比。

中期阶段，我们设计中使用UG6.0三维软件对各个零部件总成进行建模和整体装配，并进行悬架、转向的运动干涉分析。

利用发动机动力特性曲线特点，用MATLAB软件绘制出赛车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度曲线图等，并详细计算赛车燃油经济性。

最后阶段，利用UG7.5进行导出赛车总体布置二维工程图，并制成总体参数表，并将第一代赛车与第二代赛车进行对比分析。

对于考虑到的实际生产中可能发生变化的悬架、车架和转向部件，预留方案。

通过本次毕业设计，了解和掌握了对汽车进行总体设计的步骤和方法，巩固了本专业的所学的专业知识，增强了搜集资料、整合资料的能力，这些将为我毕业以后从事汽车设计工作打下良好的基础。

关键词：FSAE，总体参数，参数确定，总布置、赛车动力性、燃油经济性ABSTRACTFor two months, My graduation design is the overall design of the formula racing. we used the contrast analysis method mainly in the design, through optimizing the parameters optimization design and optimization of UG MATLAB, etc.Initial stage, we according to 2011 auto contest rules determine college equation overall layout of the car, and the demonstration and analysis, the main parameter is determined primarily racing. Through calculation and comparison, sure engine type, primaries drivetrain maximum transmission ratio, minimum transmission.The intermediate stage, we design UG6.0 3d software used in various parts of assembly for modeling and whole assembly, and suspension, steering movement interference analysis. Use of engine power characteristic curve characteristic, MATLAB software mapped drive car driving forces - resistance balance figure, acceleration curve, and etc, and detailed calculation racing fuel economy.The final stages UG7.5 are derived by car, general layout, and two-dimensional engineering graphics overall parameter table, and made the first generation and the second generation racing cars are compared and analyzed. For considering the actual production of may change suspension, frame and steering parts, obligate scheme.Through the graduation design, I understand and master the overall design of car of the steps and method, the professional knowledge of professional knowledge, enhance the data collection and integration of information, these ability after my graduation will be engaged in car design lay a good foundation for the job.KEY WORDS:FSAE, general parameters, parameter identification, general arrangement,the car power, fuel economy特殊符号m a 汽车总质量kgV 最高车速km/hL 轴距 mmB1 前轮距 mmB2 后轮距 mmR 最小转弯半径mmhg 满载时质心高度mmhgˊ空载时质心高度mmD 轮胎直径mmB 轮胎宽度mmP 轮胎气压MPA 汽车迎风面积F 滚动阻力系数C空气阻力系数Do i驱动桥主减速比g i变速器传动比F汽车行驶使的空气阻力w1g i变速器Ⅰ挡传动比F车轮与路面的附着力ϕm汽车总质量au汽车行驶速度aP发动机最大功率emaxT发动机转矩eP为克服滚动阻力所消耗的功率fϕ轮胎与路面的附着系数η传动系效率tQ是百公里油耗s目录第一章FSAE赛车总体概况 (1)§1.1 FSAE赛车起源 (1)§1.2 FSAE赛车现状 (2)§1.2.1国际赛车概况 (2)§1.2.2国内赛车概况 (2)§1.2.3我校赛车概况 (2)§1.3 FSAE赛车总体设计概述 (3)§1.3.1汽车设计的规律、决策与设计过程 (3)§1.3.2 FSAE赛车主要技术要求 (3)§1.3.3 第二代赛车设计目标 (4)§1.3.4 FSAE赛车项目意义 (5)第二章FSAE赛车总体设计 (7)§2.1 总体设计目标 (7)§2.2 赛车目标参数的初步确定 (8)§2.2.1 发动机选择 (9)§2.2.2 轮胎的选择 (10)§2.2.3 传动系最小传动比的确定 (11)§2.2.4 传动系最大传动比的确定 (11)§2.3 赛车发动机选型 (12)§2.4 赛车主要设计参数的确定 (13)§2.4.1 尺寸参数 (13)§2.4.2 质量参数 (14)§2.4.3 性能参数 (15)§2.5 赛车各系统设计 (17)§2.5.1 悬架系统设计 (18)§2.5.2 转向系统设计 (19)§2.5.3 制动系统设计 (19)§2.5.4 电器系统设计 (21)§2.5.5 车身设计 (23)§2.5.6 车架设计 (23)第三章赛车动力性与燃油经济性 (25)§3.1 汽车的动力性 (25)§3.1.1 动力性的评价指标 (25)§3.1.2驱动力—行驶阻力图 (25)§3.1.3 汽车的加速能力 (28)§3.1.4 动力特性图 (29)§3.1.5 功率平衡 (31)§3.2 燃油经济性 (32)第四章赛车总体布置 (34)§4.1整车布置的基准线（面）-零线的确定 (34)§4.2各部件的布置 (34)§4.3总体设计参数表 (37)第五章结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)第一章FSAE赛车总体概况Formula SAE 赛事1980年在美国举办第一次比赛以来，现在已经成为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。

大学生方程赛车控制系统毕业设计目录第一章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2研究的容、意义及现状 (3)1.3控制系统的发展过程及方向 (4)第二章电控系统方案拟定 (6)2.1FSAE电控系统功能及工作过程 (6)2.2 FSAE电控系统方案确定 (7)2.3FSAE方程赛车电控系统框架设计 (10)2.3.1 FSAE赛车主要电器部件布置匹配设计 (10)2.3.2 电控系统框图设计 (12)第三章 FSAE赛车数字仪表电路设计 (13)3.1硬件电路框架设计 (13)3.1.1 单片机选型 (13)3.1.2 仪表硬件电路原理 (13)3.2仪表硬件主要模块化设计与实现 (14)3.2.1车速传感器及信号处理电路 (14)3.2.2油量传感器及信号处理电路 (15)3.2.3 LED显示电路设计 (15)3.2.4电源电路设计 (15)3.2.5车速、转速表控制系统流程 (16)3.3FSAE赛车仪表测量原理与软件设计 (17)3.3.1转速测量原理 (17)3.3.2 误差分析 (17)3.3.3 车速测量原理 (18)3.3.4 车速误差分析 (18)3.3.5软件算法 (18)3.4FSAE赛车仪表电控原理图 (19)第四章 FSAE赛车刹车防抱制动系统电控设计 (20)4.1刹车防抱制动系统（ABS）概述 (20)4.1.1 ABS基本原理 (20)4.1.2 ABS的功用 (21)4.1.3 ABS组成 (21)4.2 FSAE赛车ABS电控系统设计 (23)4.2.1 FSAE赛车ABS系统框架设计 (23)4.2.2 FSAE赛车ABS电控系统设计 (23)4.3汽车车辆仿真模块 (26)4.3.1 车轮受力仿真模块 (26)4.3.2液压制动系统的仿真模块 (26)4.3.3 滑移率计算仿真模块 (27)4.3.4 1/4车辆仿真模块 (28)4.4基于PID控制的ABS系统仿真分析 (28)4.4.1 PID控制方式 (28)4.4.2 PID调节器参数的整定 (30)4.4.3 PID控制算法仿真 (31)第五章发动机电控设计 (33)5.1发动机简介 (33)5.2发动机电控系统设计 (34)5.2.1电控系统组成 (34)5.2.2传感器与主控芯片的选型 (35)5.2.3电控系统原理图设计 (39)5.2.4发动机电控系统的关键代码的编写 (39)总结 (42)致 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1引言Formula SAE（简称FSAE），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。

毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（制动与行走系统设计）2013年5月30日大学生方程式赛车制动与行走系统设计摘要Formula SAE自1978年在美国第一次举办以来，现已成为一项顶尖的国际赛事。

按比赛规定，赛车必须在加速，制动和操控性能方面表现出色。

其中，为保障车辆和驾驶人员的安全，赛车的制动与行走系统设计显得尤为重要。

本文主要阐述了Formula SAE赛车的制动与行走系统设计过程。

本次设计参照上代及其他参赛团体的赛车，进行了整体优化。

本文在分析大赛规则及往届成型赛车的基础上，通过计算分析设计出制动与行走系统的总体方案。

其中，制动系统以制动器为核心，设计出制动操纵机构（踏板装置）及制动操纵驱动机构（II型液压双回路）。

行走系统以轮胎为核心，依次进行轮辋、轮毂、立柱的设计。

本次设计在分析研究国外经典赛车基础上，参照实物及经典模型，利用UG对各零件进行三维建模和装配，利用CAD、CAXA等软件建立模型进行运动干涉分析，保证设计的合理性及优良性。

最后，本次设计运用UG等软件，对制动系统中的连接件、紧固件、制动盘、制动踏板、制动油路等和行走系统中的立柱、轮毂、轮辋进行了仿真及有限元分析，并制造出样件，对样件装车试验，取得良好效果。

最终本设计的结果，确保了本赛车具有出色的制动性和在极限工况下的安全性。

关键词：赛车，制动及行走系统，优化，仿真，有限元分析COLLEGE STUDENTS'FORMULA RACINGBRAKE AND WALKING SYSTEM DESIGNABSTRACTFormula SAE held in the United States for the first time since 1978, has now become a top international event. The car's design must be in acceleration, braking and handling performance. Among them, in order to guarantee the safety of the vehicle and driver, braking and walking system design is especially important.This article mainly elaborated the Formula SAE racing car brake and walking system design process. Design with reference to the parent group and other participants of the car, on the whole optimization. Based on the analysis of the competition rules and past molding car, on the basis of analysis by calculation braking and walking system overall scheme are given. Among them, the braking system to brake as the core, designed the brake operating mechanism and brake control driving mechanism. Walking system to tire as the core, in turn to carry on the rim, hub, pillar design. Refer to physical objects and the classic case in design process, the parts to make use of UG three-dimensional modeling and assembly, optimize the braking control drive mechanism, using CAD, CAXA, such as motion interference analysis, to ensure the rationality of the design and the optimal benign.Using software such as UG, the design of the braking system of the fittings, fasteners, brake pedal, brake disc and walking system such as columns, in the hub, rim has carried on the simulation and finite element analysis, to ensure that this car has good brake and safety under limit conditions.KEY WORDS:car, brake and walking system, optimization, simulation, finite element analysis符号说明d轮缸活塞直径,mmwD主缸活塞直径,mmmF地面制动力,NBF制动踏板力,NpF车轮与地面的附着力,NϕG汽车前轴静负荷,N1G汽车后轴静负荷,N2h质心高度,mmgL轴距,mmL汽车质心离前轴的水平距离,mm1L汽车质心离后轴的水平距离,mm2m汽车总质量,kgaR车轮有效半径,mmer车轮滚动半径,mmeT制动器对车轮的制动力矩,N·mfp管路液压,MPaV主缸工作容积,mm3mV单个轮缸工作容积,mm3wv汽车行驶速度m/sx制动踏板行程,mmpZ地面对前轴的法向反力,N1Z地面对后轴的法向反力,N2β制动力分配系数ϕ同步附着系数δ制动轮缸的活塞行程,mmη踏板机构及制动主缸的机械效率目录第一章概述 (1)§1.1 大学生方程式赛车简介 (1)§1.2 制动系统的重要性 (1)§1.3 行走系统的功用 (1)第二章制动系设计 (3)§2.1 制动系应满足的主要要求 (3)§2.2 制动器的结构型式及选择 (3)§2.2.1 鼓式制动器 (4)§2.2.2 盘式制动器 (5)§2.3 制动系的主要参数及其选择 (7)§2.3.1 制动力与制动力分配系数 (7)§2.3.2 同步附着系数 (10)§2.3.3 制动器最大制动力矩 (10)§2.3.4 制动器因数 (11)§2.3.5 制动器的机构参数与摩擦系数 (11)第三章制动器的设计计算 (13)§3.1 摩擦衬块磨损特性的计算 (13)§3.2 制动器的热容量和温升的核算 (14)§3.3 盘式制动器制动力矩的计算 (16)§3.4 驻车制动计算 (17)第四章制动器主要零件的结构设计 (19)§4.1 制动盘 (19)§4.2 制动钳 (19)§4.3 制动块 (20)§4.4 摩擦材料 (21)§4.5 制动轮缸 (21)§4.6 制动器间隙的调整方法及相应机构 (21)第五章制动驱动机构的结构型式选择及设计计算 (23)§5.1 制动驱动机构的结构型式选择 (23)§5.2 制动管路的分路系统 (25)§5.3 液压制动驱动机构的设计计算 (26)§5.3.1 制动轮缸直径与工作容积 (26)§5.3.2 制动主缸直径与工作容积 (27)§5.3.3 制动踏板力与踏板行程 (28)§5.3.4 制动主缸的形式 (29)第六章行走系统的设计 (30)§6.1 汽车行驶系统概述 (30)§6.1.1 轮胎 (31)§6.1.2 轮辋 (31)§6.1.3 轮毂 (32)§6.1.4 立柱 (33)§6.2 强度校核 (34)§6.2.1 制动盘紧固螺栓的校核 (34)§6.2.2 轮毂螺栓的校核 (35)第七章结论 (37)参考文献 (38)致谢 (40)附录 (41)第一章概述§1.1 大学生方程式赛车简介目前，中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。

大学生方程式赛车总布置设计及优化大学生方程式赛车总布置设计及优化一、引言方程式赛车是一项非常具有挑战性和刺激性的赛车运动，它要求赛车设计师们在有限的资源下，构建出高性能的赛车，以在赛场上取得优异的成绩。

本文将探讨大学生方程式赛车的总布置设计及优化策略。

二、总布置设计总布置设计是指整个方程式赛车的整体结构和各个系统的选择、位置等方面的设计。

设计师们首先需要确定动力系统（发动机、传动系统）、悬挂系统、底盘构架和车身的总体结构。

1. 动力系统动力系统是赛车的“心脏”，直接影响整车的性能表现。

大学生方程式赛车常常采用内燃机作为动力系统，选择适当的发动机并进行优化调校非常重要。

此外，传动系统的设计也需要考虑到合理的齿轮比、传动效率等因素。

2. 悬挂系统悬挂系统对于大学生方程式赛车的操控性和稳定性具有重要影响。

在总布置设计中，设计师们需要选择适当的悬挂类型（如双横臂悬挂、麦弗逊悬挂等）和悬挂参数（如减振器硬度、悬挂角度等），以满足赛车在高速弯道、减震等方面的要求。

3. 底盘构架底盘构架的设计需要考虑到赛车的刚性、轻量化和用材成本等因素。

设计师们可以采用碳纤维复合材料等轻量化材料，结合适当的构架形式（如单壳体、铝合金悬臂等）来实现平衡的设计。

4. 车身车身设计需要综合考虑空气动力学性能和安全性。

设计师们需要根据方程式赛车的要求，对车头、侧面和尾部的气流进行优化，以提高赛车的下压力和降低风阻系数。

此外，也需要合理设置车身的保护结构，以确保驾驶员的安全。

三、优化策略在进行总布置设计之后，设计师们需要通过一系列优化策略来改进赛车的性能。

以下是几种常见的优化策略：1. 材料优化通过优化材料的选择和使用，可以降低赛车的整体重量，提高强度和刚性。

如采用轻量化材料、优化材料厚度等手段来实现。

2. 空气动力学优化通过车身造型的改进和空气动力学模拟，可以提高赛车的下压力和降低风阻系数，提高赛车在高速行驶和弯道加速时的稳定性和性能。