大學(xué)生電動方程式賽車踏板總成可調(diào)機構(gòu)設(shè)計

張唯一，李紹春，徐晨輝，蘇德旭

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001；2.錦州萬得汽車電裝品有限公司，遼寧 錦州 121001 ）

大學(xué)生電動方程式賽車踏板總成可調(diào)機構(gòu)設(shè)計

張唯一1，李紹春1，徐晨輝1，蘇德旭2

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001；2.錦州萬得汽車電裝品有限公司，遼寧 錦州 121001 ）

為了進一步提高電動方程式賽車的制動、加速性能，設(shè)計了一種用于大學(xué)生電動方程式汽車大賽的制動、加速踏板總成機構(gòu)，通過安裝滑道實現(xiàn)制動、加速踏板的前后位置的移動，使用平行四邊形結(jié)構(gòu)讓加速傳感器與加速踏板臂連接，避免了駕駛員對加速傳感器的踩壓致使傳感器損壞，超行程開關(guān)通過底板上的圓孔槽可以實現(xiàn)前后位置的移動，可以快速實現(xiàn)超行程開關(guān)的定位。

車輛工程；電動方程式賽車；踏板總成；可調(diào)機構(gòu)

CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-95-02

前言

中國大學(xué)生電動方程式賽車是一項由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊參加的汽車設(shè)計與制造比賽[1]，它是培養(yǎng)汽車專業(yè)人才的搖籃。賽車的各項性能與賽車的整車布置息息相關(guān)，制動、加速踏板作為汽車的重要組成部分[2]，是大學(xué)生電動方程式賽車駕駛員的主要操縱部件。制動踏板用于減速停車，它是汽車駕駛五大操縱件之一[3]，使用頻率非常高。駕駛員如何控制制動踏板，將直接影響汽車行駛安全性；加速踏板是一種輸出模擬量信號的傳感器，通過調(diào)節(jié)電動機的輸出轉(zhuǎn)矩從而達到改變車速的目的[4]。由于實際汽車的制動、加速踏板不可調(diào)，駕駛員不能通過改變制動、加速踏板的前后位置來實現(xiàn)駕駛的舒適性。而在大學(xué)生電動方程式賽車中，制動踏板比不可調(diào)，使不同車手在制動過程中出現(xiàn)制動不足、制動過剩等不穩(wěn)定現(xiàn)象，不能充分掌握賽車的制動性。加速傳感器與加速踏板臂旋轉(zhuǎn)中心同軸容易受到駕駛員的踩壓，造成傳感器損壞。超行程開關(guān)定位困難，無法實現(xiàn)一次性定位超行程開關(guān)的位置。因此，針對上述問題，對大學(xué)生電動方程式賽車制動、加速踏板的改進設(shè)計是迫切需要的。

1、設(shè)計方案

考慮到大賽的實際情況，設(shè)計了一種適用于大學(xué)生電動方程式賽車的制動、加速踏板總成可調(diào)機構(gòu)。該機構(gòu)由底板、滑道、制動踏板、加速踏板、快拆銷、平行四邊形結(jié)構(gòu)、吊耳、傳感器、主缸、平衡桿等部件構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 制動、加速踏板總成機構(gòu)示意圖

底板的兩端與滑道都打成通孔，將底板兩端放入滑道凹槽內(nèi)，底板在滑道凹槽內(nèi)可以前后滑動，當(dāng)?shù)装鍒A孔與滑道圓孔對應(yīng)上，將快拆銷插上，防止底板自由移動[5]。將平衡桿的軸承套筒與制動踏板臂圓孔過盈配合，通過旋轉(zhuǎn)平衡桿可以改變主缸的力矩，進而調(diào)節(jié)兩主缸所受的力。把兩傳感器的旋轉(zhuǎn)軸通過螺紋桿和兩聯(lián)軸器連在一起，進而通過兩個連接桿與加速踏板臂連在一起，組成平行四邊形結(jié)構(gòu)。將超行程開關(guān)支架與底板的圓孔槽通過螺栓連接，更易于實現(xiàn)一次性定位超行程開關(guān)的位置，如圖2所示。

當(dāng)賽車需要制動，駕駛員踩下制動踏板時，駕駛員施加在制動踏板上的力通過平衡桿傳遞到主缸上，從而實現(xiàn)賽車制動。同時根據(jù)理論計算的前后載荷比與實際的制動測試來調(diào)節(jié)平衡桿，來獲得不同的杠桿比，使兩主缸受力不同，產(chǎn)生的壓力不同，進而實現(xiàn)前后輪的制動器所產(chǎn)生的摩擦力矩不同，使制動的穩(wěn)定性、可靠性、安全性大大提升。

圖2 超行程開關(guān)機構(gòu)示意圖

當(dāng)賽車需要加速，駕駛員踩下加速踏板時，駕駛員施加在加速踏板上的力傳遞給由兩連桿組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，進而傳遞給螺紋桿，聯(lián)軸器，傳感器，使傳感器采集到加速信號，實現(xiàn)賽車的加速、減速。

2、結(jié)論

（1）大學(xué)生方程式電動賽車踏板總成可調(diào)機構(gòu)可實現(xiàn)制動踏板、加速踏板的前后位置的移動，可以使不同身高的駕駛?cè)藛T能夠無拘無束的駕駛賽車，符合人機工程學(xué)。

（2）加速傳感器通過平行四邊形結(jié)構(gòu)與加速踏板臂連接，避免了駕駛?cè)藛T對加速傳感器的踩壓致使傳感器損壞，同時將傳感器前置可以使制動踏板與加速踏板的距離變大，車手可以更舒適的駕駛。

（3）超行程開關(guān)通過底板上的圓孔槽可以實現(xiàn)前后位置的移動，可以快速實現(xiàn)超行程開關(guān)的定位。

[1]李理光.中國大學(xué)生方程式汽車大賽規(guī)則[Z].北京：中國汽車工程學(xué)會,2011.

[2]王望予，張建文.汽車設(shè)計[M].第四版.北京：機械工業(yè)出版社,2013.

[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社,2012.

[4]李偉. 純電動汽車加速踏板信號自診斷及失效保護策略[J]. 建設(shè)機械技術(shù)與管理,2013,08：100-103.

[5]夏文彬.淺析大學(xué)生方程式賽車的總布置設(shè)計與優(yōu)化[J].科技風(fēng),2014,07：61.

Design of Pedal assembly adjustable mechanism for College Student Electric Formula Car

Zhang Weiyi1, Li Shaochun1, Xu Chenhui1, Su Dexu2
（Automobile & Transportation Engineering College, Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001; 2.Jinzhou Wonder Dian Zhuang Pin CO.LTD, 121001）

In order to further improve the braking and acceleration performance of the electric formula car, a brake and accelerator pedal system is designed to the electric formula car racing for college students. By the installation of slide, the movement of the front and rear position of the braking pedal and accelerating pedal can be achieved. The acceleration sensor and the accelerator pedal arm are connected with the use of parallelogram structure, avoid the damage to the sensor caused by the driver's stepping on the acceleration sensor. The moving of the front and rear position can be realized through the round hole groove on the bottom plate of the overstroke switch, which can quickly realize the positioning of the overstroke switch.

Vehicle engineering; electric formula car; pedal system; adjustable mechanism

U462.1

A

1671-7988(2017)02-95-02

張唯一，(1993-)，男，就讀于遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院。車輛工程專業(yè)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.031