大学生电动方程式赛车加速踏板传感器可调传动装置设计

吴沛知 王野 白鸿飞

摘 要：为实现电动方程式赛车加速踏板与传感器之间可靠连接，同时防止车手踩踏到传感器，以及后期传感器方便安装、拆卸、维护，设计了一种可调节的平行四边形传动机构，能够满足赛车加速踏板的使用要求，节省了踏板总成的横向空间，为安装其他传感器提供方便。

关键词：车辆工程；大学生方程式赛车；加速踏板；机械设计

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 問题提出

大学生方程式大赛秉持“中国制造，擎动未来”的宗旨，立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现状，打造一个新型的、以培养中国未来汽车产业产业领导者和工程师为目标的公共教育平台[1]。中国汽车工程学会于2013年开始组织举办首届中国大学生电动方程式大赛，其目的根据当前电动汽车发展需要，为行业培养新能源汽车方面的优秀人才。电动方程式赛车中，加速踏板的主要作用是控制电流大小，从而控制电机的动力输出。加速踏板上安装有角度传感器，当驾驶员踩踏加速踏板时，加速踏板开度传感器会将踏板开度信息输送给整车控制器，整车控制器控制电机控制器，从而控制电机的动力输出。大赛规则要求至少需要两个独立的传感器作为加速踏板位置传感器[2]。现有加速踏板开度传感器都是安装到加速踏板底部和加速踏板臂直接进行连接，这样会增大横向空间；驾驶员踩加速踏板时可能误踩到加速踏板下面的开度传感器上；现有加速踏板开度传感器的安装位置固定，不可进行调节；拆卸加速踏板同时需要把传感器也拆卸下，增大复杂程度同时也会影响开度传感器的使用寿命。为解决以上问题，对加速踏板传感器固定方式改进设计是迫切需要的。

2 设计方案

针对问题，论文设计了用于加速踏板传感器可调传动平行四边形装置。该装置由加速踏板、踏板臂、踏板臂吊耳、横连杆、纵连杆、联轴器、传感器、传感器支座、凸台和快拆销等部件组成多连杆机构，多连杆机构具有承载能力大，耐磨损，便于制造，成本低，且容易达到较高精度的优点[3]，如图1所示。该装置通过传动平行四边形装置将加速踏板的移动传递到传感器。加速踏板7通过螺栓与踏板臂6进行连接，踏板臂6和踏板臂吊耳4连接，使踏板臂可以绕着踏板臂吊耳转动，通过螺栓连接使吊耳固定在凸台2上。传动平行四边形装置由踏板臂6、横连杆8、纵连杆9、联轴器11、传感器支座1和传感器10组成。横连杆8与踏板臂上的调节孔5、横连杆8与纵连杆9、传感器10与传感器支座1、传感器支座1与凸台2通过螺栓连接。联轴器将纵轴与传感器支座连接起来，联轴器具有一定的位移补偿能力，以适应两轴的不对中性[4]，通过调节横连杆8与踏板臂上调节孔5的连接，可以把踏板的运动通过传动平行四边形装置传递到传感器上，进而采集加速踏板开度信息。在传感器标定的过程中，通过调节横连杆8与不同调节孔5的连接，找到最佳的固定位置，从而达到适应不同精度传感器的目的。由于踏板臂比纵连杆宽，如果把传感器10固定到踏板臂上，直接用来测量加速踏板行程，会导致凸台横向空间增大；还可能会使驾驶员误踩到传感器；在拆卸加速踏板和踏板臂时需要将传感器也拆掉。通过该加速踏板传感器可调传动平行四边形装置可以使横向空间减小，避免驾驶员误踩到传感器并且拆装方便。通过四个快拆销3将凸台2固定到方程式赛车底盘上。加速踏板传感器可调传动平行四边形装置节省横向空间、防止脚踩到传感器、装置可调和便于拆卸。

3 结论

（1）传动平行四边形装置通过合理设计将加速踏板臂的运动传递给横连杆再到纵连杆，最后传递给传感器，避免了加速踏板开度传感器直接安装到加速踏板底部和加速踏板臂直接进行连接造成的横向空间增大。

（2）通过传动平行四边形装置将传感器布置在加速踏板后方，可以避免驾驶员脚踩到传感器，并且拆卸加速踏板同时不需要把传感器也拆卸下；可以根据传感器精度的不同来调节横连杆与踏板臂上调节孔的固定位置。

参考文献：

[1]王建，林海英，梁颖华，周文立.大学生方程式赛车设计[M].北京：北京理工大学出版社，2016 .