大學生電動方程式賽車加速踏板傳感器可調傳動裝置設計

吳沛知 王野 白鴻飛

摘 要：為實現電動方程式賽車加速踏板與傳感器之間可靠連接，同時防止車手踩踏到傳感器，以及后期傳感器方便安裝、拆卸、維護，設計了一種可調節的平行四邊形傳動機構，能夠滿足賽車加速踏板的使用要求，節省了踏板總成的橫向空間，為安裝其他傳感器提供方便。

關鍵詞：車輛工程；大學生方程式賽車；加速踏板；機械設計

Abstract：In order to connect the accelerator pedal and the sensor reliably，and prevent the driver from stepping on the sensor，and easy to Install，take down， and maintenance the sensor ，a kind of adjustable parallelogram transmission mechanism is designed. It meet the use of racing accelerator pedals for the racing car， and save the horizontal space of the pedal assembly， and provide convenience for the other sensor.

Key words：Vehicle engineering；college students formula racing car； accelerator pedal； mechanical design

1 問題提出

大學生方程式大賽秉持“中國制造，擎動未來”的宗旨，立足于中國汽車工程教育和汽車產業的現狀，打造一個新型的、以培養中國未來汽車產業產業領導者和工程師為目標的公共教育平臺[1]。中國汽車工程學會于2013年開始組織舉辦首屆中國大學生電動方程式大賽，其目的根據當前電動汽車發展需要，為行業培養新能源汽車方面的優秀人才。電動方程式賽車中，加速踏板的主要作用是控制電流大小，從而控制電機的動力輸出。加速踏板上安裝有角度傳感器，當駕駛員踩踏加速踏板時，加速踏板開度傳感器會將踏板開度信息輸送給整車控制器，整車控制器控制電機控制器，從而控制電機的動力輸出。大賽規則要求至少需要兩個獨立的傳感器作為加速踏板位置傳感器[2]。現有加速踏板開度傳感器都是安裝到加速踏板底部和加速踏板臂直接進行連接，這樣會增大橫向空間；駕駛員踩加速踏板時可能誤踩到加速踏板下面的開度傳感器上；現有加速踏板開度傳感器的安裝位置固定，不可進行調節；拆卸加速踏板同時需要把傳感器也拆卸下，增大復雜程度同時也會影響開度傳感器的使用壽命。為解決以上問題，對加速踏板傳感器固定方式改進設計是迫切需要的。

2 設計方案

針對問題，論文設計了用于加速踏板傳感器可調傳動平行四邊形裝置。該裝置由加速踏板、踏板臂、踏板臂吊耳、橫連桿、縱連桿、聯軸器、傳感器、傳感器支座、凸臺和快拆銷等部件組成多連桿機構，多連桿機構具有承載能力大，耐磨損，便于制造，成本低，且容易達到較高精度的優點[3]，如圖1所示。該裝置通過傳動平行四邊形裝置將加速踏板的移動傳遞到傳感器。加速踏板7通過螺栓與踏板臂6進行連接，踏板臂6和踏板臂吊耳4連接，使踏板臂可以繞著踏板臂吊耳轉動，通過螺栓連接使吊耳固定在凸臺2上。傳動平行四邊形裝置由踏板臂6、橫連桿8、縱連桿9、聯軸器11、傳感器支座1和傳感器10組成。橫連桿8與踏板臂上的調節孔5、橫連桿8與縱連桿9、傳感器10與傳感器支座1、傳感器支座1與凸臺2通過螺栓連接。聯軸器將縱軸與傳感器支座連接起來，聯軸器具有一定的位移補償能力，以適應兩軸的不對中性[4]，通過調節橫連桿8與踏板臂上調節孔5的連接，可以把踏板的運動通過傳動平行四邊形裝置傳遞到傳感器上，進而采集加速踏板開度信息。在傳感器標定的過程中，通過調節橫連桿8與不同調節孔5的連接，找到最佳的固定位置，從而達到適應不同精度傳感器的目的。由于踏板臂比縱連桿寬，如果把傳感器10固定到踏板臂上，直接用來測量加速踏板行程，會導致凸臺橫向空間增大；還可能會使駕駛員誤踩到傳感器；在拆卸加速踏板和踏板臂時需要將傳感器也拆掉。通過該加速踏板傳感器可調傳動平行四邊形裝置可以使橫向空間減小，避免駕駛員誤踩到傳感器并且拆裝方便。通過四個快拆銷3將凸臺2固定到方程式賽車底盤上。加速踏板傳感器可調傳動平行四邊形裝置節省橫向空間、防止腳踩到傳感器、裝置可調和便于拆卸。

3 結論

（1）傳動平行四邊形裝置通過合理設計將加速踏板臂的運動傳遞給橫連桿再到縱連桿，最后傳遞給傳感器，避免了加速踏板開度傳感器直接安裝到加速踏板底部和加速踏板臂直接進行連接造成的橫向空間增大。

（2）通過傳動平行四邊形裝置將傳感器布置在加速踏板后方，可以避免駕駛員腳踩到傳感器，并且拆卸加速踏板同時不需要把傳感器也拆卸下；可以根據傳感器精度的不同來調節橫連桿與踏板臂上調節孔的固定位置。

參考文獻：

[1]王建，林海英，梁穎華，周文立.大學生方程式賽車設計[M].北京：北京理工大學出版社，2016 .