FSAE車載顯示及氣動(dòng)換擋系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

葉 浩 孫 巍 仵曉涵

江蘇大學(xué)

FSAE車載顯示及氣動(dòng)換擋系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

葉 浩 孫 巍 仵曉涵

江蘇大學(xué)

針對(duì)中國(guó)大學(xué)生FSAE方程式賽車大賽的換擋及顯示問(wèn)題，提出了撥片氣動(dòng)換擋及車載顯示系統(tǒng)。根據(jù)摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)換擋特點(diǎn)及比賽要求，設(shè)計(jì)了氣動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)。換擋控制單元與車載顯示單元集成在一起，以STM32F103VCT6單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)控制電路及程序。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其換擋及顯示符合設(shè)計(jì)符合要求。

FSAE；撥片換擋；車載顯示

0 引言

FSAE方程式汽車大賽中，撥片換擋以其高效性和快速性受到廣大研究者關(guān)注。文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)換擋裝置，但這種裝置無(wú)法記錄數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)[2]主要進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)，仿真主要為對(duì)控制程序的仿真，缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包含5個(gè)部分，1為換擋控制及數(shù)據(jù)記錄單元，其中包括換擋控制器、撥片開(kāi)關(guān)、方向盤、顯示屏等。2為高壓氣瓶，用與存儲(chǔ)高壓空氣。3為減壓閥，能夠?qū)馄恐懈邏簹怏w減壓值0.1-1MPa穩(wěn)定輸出。4為三位五通中泄式電磁閥。5為換擋機(jī)構(gòu)。高壓氣瓶上有一個(gè)減壓閥，高壓氣體經(jīng)減壓閥減壓后，通過(guò)管路連接到電磁閥，電磁閥由兩個(gè)繼電器控制通斷，每次撥一下方向盤上的撥片可控制繼電器接通，從而實(shí)現(xiàn)一次換擋。換擋控制及數(shù)據(jù)記錄單元安裝在方向盤內(nèi)部，可以通過(guò)CAN總線接收發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的所有信息，并將有用信息提取出來(lái)，方向盤正中間安裝有一個(gè)彩色顯示屏，可以顯示有用信息。

根據(jù)測(cè)量，最大換擋力為116N，相應(yīng)換擋力矩為4.06N/M。測(cè)試結(jié)果顯示， ?20的氣缸，0.6Mpa的工作氣壓符合設(shè)計(jì)要求。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2 系統(tǒng)電路開(kāi)發(fā)

本項(xiàng)目采用的控制芯片型號(hào)為STM32F103VCT6。換擋開(kāi)關(guān)電路如圖2，NRST與單片機(jī)相連，按鍵未按下時(shí)默認(rèn)為高電平，按鍵按下時(shí)NRST被拉低，單片機(jī)接收到信號(hào)實(shí)現(xiàn)換擋。

圖2 換擋開(kāi)關(guān)

換擋繼電器模塊，受單片機(jī)控制。當(dāng)單片機(jī)收到換擋開(kāi)關(guān)信號(hào)，將A2點(diǎn)拉高，控制繼電器接合，實(shí)現(xiàn)電磁閥通電換擋。

圖3 繼電器模塊

3 關(guān)鍵程序設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)換擋控制系統(tǒng)的軟件程序主要包括主程序和模塊功能實(shí)現(xiàn)子程序等，采用模塊化編程。本程序核心程序?yàn)榘存I中斷程序，如下：

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)包含換擋機(jī)械結(jié)構(gòu)、換擋及顯示電路、控制程序等的氣動(dòng)換擋及車載顯示系統(tǒng)，性能符合要求。

[1]王豐元，何建勇，劉尊民，韋重歡.FSAE賽車撥片換擋系統(tǒng)研發(fā)[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，03：93-96+110.

[2]劉奕瑋.基于大學(xué)生方程式汽車大賽的氣動(dòng)換擋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真[J].科技致富向?qū)В?014，14：283-284.