用于限制汽車油門踏板猛踩動作的制動器設(shè)計(jì)

摘 要：為避免駕駛員在緊急情況下將油門踏板當(dāng)成剎車踏板猛然踩下造成的事故和經(jīng)濟(jì)損失，設(shè)計(jì)一種油門踏板制動器。通過檢測油門踏板下落狀態(tài)判斷是否為誤踩，是否執(zhí)行制動。并給出了計(jì)算實(shí)例，具有一定的創(chuàng)新和參考意義。

關(guān)鍵詞：油門踏板；剎車踏板；彈簧；重物塊；制動器引言

在我國，每年因誤把汽車油門當(dāng)成剎車踩下所導(dǎo)致的汽車行駛事故高達(dá)上萬起，給人們造成了較大的生命財(cái)產(chǎn)損失。此外，惡意飆車、醉酒駕駛、新手上路也常會猛踩汽車油門，給公共安全帶來較大危害。為了提高行車安全性，降低事故發(fā)生率，文章提出一種用于限制油門踏板猛踩動作的制動器設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝、不影響正常駕駛操作等優(yōu)點(diǎn)。

1 制動器工作原理

由于油門踏板猛踩動作具有瞬時(shí)作用力大，加速度大的特點(diǎn)，與正常踩油門踏板加速不同，故制動器設(shè)計(jì)的思路以采用機(jī)械裝置限制較大加速為主。圖1所示為制動器的工作原理圖。

如圖1所示，該制動器由傳動帶6、彈簧3、棘爪2、棘輪9和重物塊4等部件組成。制動器采用帶傳動方式，將油門踏板7的下踩力傳遞給制動器的旋轉(zhuǎn)軸5。旋轉(zhuǎn)軸5通過鍵傳動帶動裝有彈簧3和棘爪2的鎖止機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動。棘爪2依靠彈簧3提供彈力推動裝在旋轉(zhuǎn)軸5上且可以自由轉(zhuǎn)動的長方體重物塊4轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)動加速度超過臨界值，重物塊4由于慣性較大，產(chǎn)生抵抗棘爪2的推力，此時(shí)棘爪2將會向外擴(kuò)張，與制動器上的棘輪9嚙合，實(shí)現(xiàn)制動。當(dāng)抬起油門踏板7，制動器內(nèi)置的彈簧3會迅速卷收傳動帶，使制動器快速歸位。更換不同彈性系數(shù)的彈簧，可以預(yù)設(shè)制動力大小。

2 制動器的等效機(jī)構(gòu)

建立如圖2所示的制動器等效機(jī)構(gòu)簡圖以便于制動器參數(shù)計(jì)算。如圖2，油門踏板下落時(shí)，機(jī)構(gòu)安裝位置原點(diǎn)（C點(diǎn)）、傳動帶與旋轉(zhuǎn)軸的切點(diǎn)、傳動帶與油門踏板交點(diǎn)三點(diǎn)始終保持在同一直線上。因此，傳動帶被拉長可以等效為等效滑塊2在等效滑桿3上滑動，等效滑桿3與等效滑塊2的相對位移即為傳動帶的伸出量，相對加速度為旋轉(zhuǎn)軸的切向加速度。

3 制動器主要參數(shù)計(jì)算

如圖2，設(shè)油門踏板繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速為？棕1，油門踏板旋轉(zhuǎn)速度大于？棕1時(shí)被制動機(jī)構(gòu)制動，小于？棕1時(shí)可以正常被踩下；制動機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件尺寸已知。制動器主要設(shè)計(jì)參數(shù)是彈簧的彈性系數(shù)k，重物塊的幾何尺寸。計(jì)算思路為：首先計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸的角加速度？琢，基于此求得推動重物塊達(dá)到此加速度時(shí)所需的力，再計(jì)算出彈簧的彈力，確定彈簧參數(shù)和重物塊參數(shù)。

建立速度與加速度分析矢量圖如圖3所示，用小寫字母表示各矢量在矢量圖上的終點(diǎn)（如b3表示構(gòu)件3上的B點(diǎn)的絕對速度矢量終點(diǎn)，b'3表示構(gòu)架3的絕對加速度終點(diǎn)；p為速度矢量絕對坐標(biāo)原點(diǎn)，p'為加速度矢量絕對坐標(biāo)原點(diǎn)）。