大學生電動方程式賽車踏板總成可調機構設計

張唯一，李紹春，徐晨輝，蘇德旭

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

大學生電動方程式賽車踏板總成可調機構設計

張唯一1，李紹春1，徐晨輝1，蘇德旭2

（遼寧工業大學汽車與交通工程學院，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，設計了一種用于大學生電動方程式汽車大賽的制動、加速踏板總成機構，通過安裝滑道實現制動、加速踏板的前后位置的移動，使用平行四邊形結構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，超行程開關通過底板上的圓孔槽可以實現前后位置的移動，可以快速實現超行程開關的定位。

車輛工程；電動方程式賽車；踏板總成；可調機構

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

前言

中國大學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專業在校學生組隊參加的汽車設計與制造比賽[1]，它是培養汽車專業人才的搖籃。賽車的各項性能與賽車的整車布置息息相關，制動、加速踏板作為汽車的重要組成部分[2]，是大學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，通過調節電動機的輸出轉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，駕駛員不能通過改變制動、加速踏板的前后位置來實現駕駛的舒適性。而在大學生電動方程式賽車中，制動踏板比不可調，使不同車手在制動過程中出現制動不足、制動過剩等不穩定現象，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。超行程開關定位困難，無法實現一次性定位超行程開關的位置。因此，針對上述問題，對大學生電動方程式賽車制動、加速踏板的改進設計是迫切需要的。

1、設計方案

考慮到大賽的實際情況，設計了一種適用于大學生電動方程式賽車的制動、加速踏板總成可調機構。該機構由底板、滑道、制動踏板、加速踏板、快拆銷、平行四邊形結構、吊耳、傳感器、主缸、平衡桿等部件構成，如圖1所示。

圖1 制動、加速踏板總成機構示意圖

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，底板在滑道凹槽內可以前后滑動，當底板圓孔與滑道圓孔對應上，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，通過旋轉平衡桿可以改變主缸的力矩，進而調節兩主缸所受的力。把兩傳感器的旋轉軸通過螺紋桿和兩聯軸器連在一起，進而通過兩個連接桿與加速踏板臂連在一起，組成平行四邊形結構。將超行程開關支架與底板的圓孔槽通過螺栓連接，更易于實現一次性定位超行程開關的位置，如圖2所示。

當賽車需要制動，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，從而實現賽車制動。同時根據理論計算的前后載荷比與實際的制動測試來調節平衡桿，來獲得不同的杠桿比，使兩主缸受力不同，產生的壓力不同，進而實現前后輪的制動器所產生的摩擦力矩不同，使制動的穩定性、可靠性、安全性大大提升。

圖2 超行程開關機構示意圖

當賽車需要加速，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構，進而傳遞給螺紋桿，聯軸器，傳感器，使傳感器采集到加速信號，實現賽車的加速、減速。

2、結論

（1）大學生方程式電動賽車踏板總成可調機構可實現制動踏板、加速踏板的前后位置的移動，可以使不同身高的駕駛人員能夠無拘無束的駕駛賽車，符合人機工程學。

（2）加速傳感器通過平行四邊形結構與加速踏板臂連接，避免了駕駛人員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）超行程開關通過底板上的圓孔槽可以實現前后位置的移動，可以快速實現超行程開關的定位。

[1]李理光.中國大學生方程式汽車大賽規則[Z].北京：中國汽車工程學會,2011.

[2]王望予，張建文.汽車設計[M].第四版.北京：機械工業出版社,2013.

[3]陳家瑞.汽車構造[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]. 建設機械技術與管理,2013,08：100-103.

[5]夏文彬.淺析大學生方程式賽車的總布置設計與優化[J].科技風,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，就讀于遼寧工業大學汽車與交通工程學院。車輛工程專業。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.031