开题报告-梦想4.0号赛车制动系设计.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计题目：中北大学“梦想4.0号”赛车制动系设计指导教师:2017年3月6日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据1 研究背景 1.1FSAE赛事介绍 由美国车辆工程师学会于 1979 年开办的 FSAE（Formula SAE）国际学生方程式赛车，在国际上被视为是“学界的 F1 方程式赛车”。同时中国大学生方程式赛车在国际潮流的冲击之下，秉承着自己的发展理念，致力于将FSAE发展成为中国汽车工程师的摇篮，为中国汽车企业培养更多的汽车专业人才1。 而比赛过程要求各参赛队伍按照赛事规则和赛车制造标准，在 1年的时间内自行设计和制造出 1 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。比赛又分为静态赛和动态赛两项。静态项目包括制造成本报告、营销报告和技术设计报告；动态项目包括直线加速、8 字环绕、高速避障、耐久赛和燃油经济性测试。 毫无疑问通过这样中国方程式汽车大赛定义和要求，国内必将涌现一批又一批的方程式赛车制造团队，他们秉承着大赛的理念和要求积极的面对这次挑战，从开始的大脑空白到艰难的初步设计，从毫无方向的采购和加工到绞尽脑汁以后的解决难题。这些过程不仅让他们学会了CATIA和UG等专业软件，还让他们积累了焊接，定位和机加工等实际操作的技巧，让他们在汽车工程师的技能方面更进一步，所以说中国汽车方程式大赛简直是“汽车工程师的摇篮”。1.2制动系的研究意义 现在社会人们用得最多的交通工具就是汽车5，所以汽车的安全性能对于人们的人身安全尤为的重要，而制动性能与汽车的安全性能息息相关。制动系是汽车底盘的一个重要的系统，它直接决定着汽车运动性能，是汽车一个重要的安全系统。在汽车的行驶过程中良好的制动性能保障驾驶员平稳安全的制动减速也可保证汽车安全停放，不仅提高了汽车的平均行驶车速而且提高运输生产率，所以汽车制动系统的设计和研发尤为的重要。而对于本次中北大学“梦想4号”而言，制动性能在大赛的前提规则之下，它的好坏不仅关系到了车队成绩的好坏而且还关乎到了车手的安全。所以本次毕业设计中北大学“梦想4号”赛车制动系设计必须以大赛规则为原则，车手安全为前提，提高制动性能为目的进行一系列的设计研究。1.3FSAE制动系统研究现状 方程式赛车在比赛的过程中，需要制动时制动系统给赛车一个相反的方向外力，让汽车的速度逐渐的减小为0，在这个过程中就有助于汽车制动系统的设计和分析，同时也是汽车实验和设计的基础，因为这个过程比较复杂所以需要建立有限元软件来进行分析，从而模拟赛车制动时的受力情况。 当然了对于一辆汽车的制动系统的好坏是有评价指标的，1）制动效能：制动距离和制动减速度2)制动效能的稳定性：热衰退性3）制动时制动方向的稳定性。除了这些只懂得实际过程中还收到了环境路况等影响，这些都是国内外一直模拟研究的领域。国内的车队也是做了大量的模拟实验，但是因为起步比较晚，再加上学生赛车具有一定的危险性，特别是关于汽车制动系这个重要的系统。所以国内车队在参加FSAE时处于安全性的考虑都是向国外购买制动部件的。1.3.1中北大学 在制动方面就是可圈可点，一些重要的制动部件由于不是用的国外的，再加上技术不是很成熟所以在以往比赛车检的时候老是因为四个轮胎不能同时抱死而过不了车检，再加上一些制动液的外漏等等毛病导致了“梦想号”的制动系统不能达到预期，所以解决这些问题时时刻刻都是迫在眉睫。但是中北大学“行知”赛车队虽然在条件艰苦同时也是刚参加FSAE不久，但是自2014年参加中国大学生方程式汽车大赛以来，连续参加三届比赛,都是取得了较为理想的成绩。1.3.2太原理工大学 成绩太原理工大学的晋翔车队在12年组建，前身经过了多次的易名，车队最早组建在09年，相对于我们学校来说资历稍微要高一些，车队实力可圈可点。曾经参加过多次的技能，车队大赛也拿过一定的奖项。在FSAE这块去年变现还算可以，但成果往往与他们所花的经费不成正比，差强人意。在制动系统这块，也是由于起步比较晚，制动系有比较复杂，很多方面都是需要完善的。1.3.3湖南大学 湖南大学的FSAE车队本名就叫湖南大学FSAE赛车队，它成立于2006年10月，是中国大陆第一支大学生方程式赛车队。在国内的赛车队来说湖南大学FSAE赛车队起步很早，所以积累的经验也是很多，加上学校的极度扶持。湖南大学FSAE赛车队成立10年以来，自主研发了 9 代性能卓越的方程式赛车，也曾于2007年2008年赴美参加国际大学生方程式赛车比赛，2015年赴德参加德国大学生方程式汽车大赛，是中国内地最早参加国际比赛的FSAE赛车队，值得我们学校学习的方面很多。1.3.4哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学FSAE方程式赛车队名叫HRT车队，它成立于09年，在国内的车队里面哈工大车队走在了很多学校的前沿，不仅与国外有一定的结果在最近今年的FSAE中也是表现优秀，今年又以FSAE第五，巴哈大赛冠军与电动车方程式赛车冠军成就了“双冠王”，在FSAE当面值得我校学习和参考的东西很多。 1.4制动系统发展趋势车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。总之现代制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。但是，汽车制动控制技术的发展受整个重卡工业发展的制约。有一个巨大的重卡现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子、生物、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来4。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到轿车的批量生产中。而对于赛车而言，本就是服务于汽车人才的培养，所以“梦想4号”制动系的研究方向可以借鉴与车辆制动的发展趋势的。 毕 业 设 计 开 题 报 告2.研究方案：1、 研究内容1.1理论研究 按照FSAE大赛的基本原则，结合历年“梦想号”的设计方式在设计初步阶段要对赛车制动性能、赛车制动系统的关键零部件进行准确的计算分析，借助计算机工具，建立赛车制动过程数学模型，进行数学仿真，以模拟实际制动过程。根据汽车制动系统的工作原理、评价指标及影响因素，对赛车制动系统制动性能进行匹配计算分析，以保证赛车行驶的安全性，探索赛车制动系统制动性能匹配计算的通用方式方法。1、检索相关资料文献，掌握掌握赛车制动性的评价指标及参数选择的原则； 2、根据任务书要求联系历年的“梦想号”赛车的制动性能对“梦想4号”赛车制动性能进行总体的计算分析； 3、学习并利用MATLAB高效分析仿真计算软件对赛车制动系统进行匹配计算分析。通过对该车各项制动性能指标进行模拟计算，合理的匹配制动系统的制动性能。绘制理想前后制动器制动力分配曲线f线组和r线组；4、检索相关文献资料，熟悉液压回路的工作原理和设计方法； 1.2实践研究 1、实地考察中北大学行知车队“梦想号”的研究基地，并对往年的数据进行整理研究； 2、参观太原理工大学的车队并对他们制动性能设计方式和理念进行了解和分析；3、适当的实际参与本次行知车队的制动系设计，对整个过程进行跟进和研究。4、了解课题相关背景，熟悉、掌握汽车制动系统工作原理和评价指标及参数选择的原则；5、查阅相关技术文献15篇以上，其中至少有2篇外文相关文献，并将其中1篇不少于2000词的外文资料翻译成汉语； 6、选择制动器的类型；7、根据FSC赛车要求对制动系统进行匹配计算分析，计算制动器及总成各部件的设计参数，完成制动器总成的设计；8、设计两套独立的制动液压回路；9、绘制液压系统的工程图；10、用MATLAB软件绘制理想前后制动器制动力分配曲线和f线组、r线组；11、制作制动系统及FSC赛车；12、撰写毕业设计说明书1篇； 13、论文答辩。 2、设计的工作进度（2017年） 2月13日3月6日 调研、文献检索、制定方案，撰写开题报告； 3月7日5月20日 制作中国大学生方程式赛车、撰写毕业设计说明书； 5月21日6月10日 准备和进行毕业设计论文答辩。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日参 考 文 献1 李理光.中国大学生方程式赛车大赛规则，2017-01.2 余志生.汽车理论.第五版.机械工业出版社，2009.3.3 罗永革,冯樱主编.汽车设计.机械工业出版社，2011.9.4 王超，周岳斌.大学生方程式赛车设计与优化，2016.10.15.5贺利乐.液压与液力传动.国防工业出版社,2011.1.6 刘攀，胡搒，蒋运策.FSC方程式赛车制动系统总成设计与计算，2015.9.18.7李佳佳，闫文清.FSAE方程式赛车附着系数分析，2015.4.25.8 邓召文，唐俊祥.FSAE赛车制动系统优化设计，2015.11.26.9 蔡兴旺,付晓光.汽车构造与原理.车身底盘.机械工业出版社，2009.10.10 Ceramic brake discsJ.American Ceramic Society Bulletin,2010,78(10):21-0.11 白文虽. 货车集成式基础制动装置的研究D.西南交通大学,2011.12 贺邵华.FSAE制动刹车设计.农业装备与车辆工程.2012年12期.13 凤铜明.湖南大学FSAE制动系统设计与制造.2011年11期.14 肖启瑞,樊明