摘要FSAE（Formula SAE）国际学生方程式赛车由美国车辆工程师学会于1979年开办，在国际上被视为是“学界的F1方程式赛车”。
每年在世界各地有600余支大学车队参加各个分站赛，2011年在中国举办了第一届中国大学生方程式赛车，本设计将针对中国赛程规定进行设计。
本说明书主要介绍了大学生方程式赛车制动系的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标。
在选定了基本结构后本论文对制动器展开了以下设计。
第一，制动系的参数：包括制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率以及最大制动力矩等参数的选择计算；第二，制动器及其零部件：制动盘、制动钳体、摩擦衬块等制动器零部件的尺寸计算与材料选择；第三，制动驱动机构：制动轮缸、制动主缸、以及踏板行程的设计计算。
除此之外，本论文还介绍了制动驱动机构的结构型式选择，制动主缸，制动管路的多回路系统的选择以及制动器的研究现状及发展前景。
最后，根据设计与计算用AUTOCAD绘制出了该赛车制动器的装配图和制动钳体、制动盘等零件图，并用UG对其进行了三维建模。
关键词：盘式制动器,赛车,设计,建模AbstractFormula SAE race was founded in 1979 by the American cars institute of Engineers.It was regarded as the “academic Formula 1 racing”.China has hold the first Formula one for Chinese college students in 2011,the design will be for design of the provisions of the Chinese calendar.In This paper,we mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of all,breaking system's design meaning,research status,an goals are been introduced.This paper start the following steps after selecting the basic structure. First, the parameters of braking power distribution coefficient include: adhesion coefficient, synchronous adhesion coefficient, strength, and brake, and maximum braking torque parameters calculation, etc. The second brake and its components: the brake disc and calliper, friction lining block size of components etc brake calculation and material selection, Third : brake wheel drive mechanism brake cylinder, the brake pedal stroke the cylinder, and the design calculation.In addition, this paper introduces the drive mechanism brake type selection, brake main cylinder pipe, braking system, the selection of multi-loop research status of brake and development prospects.Finally, according to the design and calculation using AUTOCAD drawing brake assembly and brake caliper disc brake, at the same time ,the paper also carried a three-dimensional modeling by UG.Key words:disc brake, racing cars,design,modeling中文摘要英文摘要第一章绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 制动系统的基本概念 (1)1.3 制动系统研究现状 (2)1.4 FSAE赛车对制动系统的基本要求 (2)1.5 课题研究方案 (3)第二章制动器的结构形式选择 (4)2.1 鼓式制动器结构形式简介 (4)2.2 盘式制动器结构形式简介 (4)2.3 盘式制动器的优缺点 (6)2.3.1 盘式制动器的优点 (6)2.3.2 盘式制动器的缺点 (7)2.4 FSAE方程式赛车制动器结构的最终选择 (7)第三章制动器主要参数及其选择 (9)3.1 制动力与制动力分配系数 (9)3.3 制动强度、地面制动力和附着系数利用率 (14)3.4 制动器最大制动力矩 (16)3.5 制动器因数 (17)3.6 盘式制动器主要参数的确定 (17)3.6.1 制动盘直径D (17)3.6.2 制动盘厚度h (18)3.6.3 摩擦衬块内径与外径与厚度b (18)3.6.4 摩擦衬块工作面积A (18)3.6.5 摩擦衬块摩擦系数f (18)第四章制动器的设计计算 (19)4.1摩擦衬块的磨损特性计算 (19)4.1.1 比能量耗散率 (19)4.1.2 比滑磨功 (20)4.2 制动器的热容量和温升核算 (20)4.3 盘式制动器有效半径的计算 (21)第五章制动器主要零部件的结构设计 (24)5.1 制动盘 (24)5.2 制动钳 (24)5.3 制动块 (24)5.4 摩擦材料 (25)5.5 制动器间隙的调整方法及相应机构 (26)第六章制动驱动机构的结构形式选择与设计计算 (27)6.1 制动驱动机构的结构型式选择 (27)6.1.1 简单制动系 (27)6.1.2 动力制动系 (28)6.1.3 伺服制动系 (28)6.2 制动管路的多回路系统 (30)6.3 液压制动驱动机构的设计计算 (31)6.3.1 制动轮缸直径与工作容积 (31)6.3.2 制动主缸直径与工作容积 (32)6.3.3 制动踏板力与踏板行程 (33)6.3.4 制动主缸 (34)第七章制动性能分析 (35)7.1 制动性能评价指标 (35)7.1.1 制动效能 (35)该结果符合有关标准。
(36)7.1.2 制动效能的恒定性 (36)结论 (37)参考文献........................................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢................................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录三维模型. (41)第一章绪论1.1 前言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”。
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。
FSAE在2010年才正式进入中国，但短短两年已得到众多高校的关注。
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。
然而FSAE 方程式赛车是一种比较特殊的车型，因为车的设计目的是参赛，以及涉及到轮胎等与传统车辆的不同因素，所以不能一味地以乘用车的标准去设计。
因此本文提出了一套适用于FSAE方程式赛车制动系统设计的方法。
1.2 制动系统的基本概念使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。
这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。
这两个制动系是每辆汽车必须具备的。
由于本次设计FSAE赛车主要是针对竞赛，所以仅进行行车制动系统的设计。
任何制动系都具有以下四个基本组成部分：供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。
控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。
传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。
按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。
1.3 制动系统研究现状目前，在一般车辆上主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。
虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。
当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。
摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。
鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。
在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。