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回复:【技术贴】F1基础知识入门

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1.6.3变速箱体
与底盘和引擎一样,变速箱体也是完全加压部件。赛车后方的悬架、尾翼、碰撞结构都连接到它上面,变速箱体要应对后悬架的负载和尾翼的空气动力学负载,它的强度必须非常高,并具有良好的抵抗弯曲刚度。
变速箱体的设计也要考虑空气动力学因素,由于位置特殊,它必须尽可能紧凑。某些情况下,变速箱体也可以作为压舱物的基座,用来调节赛车的重量分布。
1.6.4齿轮组
齿轮组采用了常规布局,输入轴和输出轴纵向放置在变速器箱体内。
道路汽车为了降低噪声,齿轮都是螺旋形的,F1赛车为了最大限度降低功率损失并使强度和耐久性尽可能大,所有齿轮都是直齿的。
1.6.5选择器
选择器装置的运行原理与摩托车变速器中的选择器装置非常相似。
F1赛车变速器里输出轴与输入轴上所有齿轮总是啮合在一起,没有齿轮是自由旋转的。
车手换挡时,控制系统会切断点火器或停顿油门使输入轴与输出轴的速度同步,并操作选择器滚筒让合适的齿轮运转,整个过程大约0.05秒。


IP属地:山东32楼2018-03-31 18:56
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    1.6.6变速器控制系统
    变速器控制系统控制离合器、挡位更换与匹配,并安装各种传感器来确保控制系统正常运行。它是非常重要的系统,任何故障都会损坏变速器,并在几分之一秒内让赛车停止。
    1.6.7差速器
    赛车转弯时,内外侧车轮的转速不相同,就需要差速器来使车轮实现不同转速。如果没有差速器,两后轮会保持一样转速,这会严重影响赛车的操控性,并导致轮胎磨损严重。
    赛车的限滑差速器只作用于后轮,可以将不同的转矩传送到不同的驱动轮,优化转弯时的牵引力。
    液压控制差速器能改变后轮间的转矩关系,帮助引导赛车通过弯道,并在急加速下维持赛车最佳牵引力。


    IP属地:山东33楼2018-03-31 18:57
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      (7)车轮
      由于赛车制动、转弯、出弯时能产生超过5G的纵向和横向加速度,并且最高速时会受到超过1吨的下压力,因此施加到轮胎上的负载是非常巨大的。
      与道路版汽车相比,F1赛车轮胎寿命非常短,很少能超过200公里。随着轮胎磨损,橡胶微粒不断脱落,使得赛道在比赛中非常光滑。
      轮胎特性非常重要,赛车的性能取决于轮胎的有效工作,温度是影响轮胎性能的重要因素,理想的比赛胎温在90-110℃,轻微的温度改变就会对赛车性能和轮胎磨损率产生显著影响。


      IP属地:山东34楼2018-03-31 18:57
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        1.7.1轮胎结构
        轮胎是径向制造的,设计理念是实现最小的重量和最高的强度。
        F1赛车轮胎采用了轻质尼龙和聚酯胎体,轮胎主要通过粘附和变形两种方式产生抓地力。
        粘附是指轮胎和赛道表面的有效化学作用,可以让轮胎“粘着”在赛道上。影响粘附的因素是赛道上沉积的橡胶层,随着比赛进行,粘附会改善抓地力。这就是为什么排位赛车手往往在最后几分钟才做出最终成绩,而在正赛暖胎圈,车手会旋转后轮来释放一些橡胶微粒的原因。
        变形主要通过轮胎胎面化合物来实现,胎面化合物的作用是当轮胎驶过赛道凹凸处时运行胎面变形,保证轮胎面和赛道的最大接触面。轮胎的结构、气压、化合物都会影响轮胎的变形和恢复时间。但是变形越大,损失能量就越多并且摩擦越大,因此需要维持一种微妙的平衡。
        胎面化合物一直是研究的热点,主要成分是碳、油类和硫,通过改变主要组成部分的百分比,并添加其他配方成分,就能得到不同类型的轮胎。油类的比例越高,轮胎就越软。


        IP属地:山东35楼2018-03-31 18:58
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          1.7.2花纹和化合物
          2018赛季,车队可以选择9种不同的轮胎,包括7种干地胎和2种雨地胎:最软胎、极软胎、超软胎、软胎、中性胎、硬胎、超硬胎、半雨胎、全雨胎,越软的轮胎具有越低的最佳工作温度。干地胎表面没有花纹,旨在干燥条件下使用,雨胎有花纹,旨在让轮胎表面远离赛道上的积水,防止在轮胎和赛道表面之间出现一层水膜。
          1.7.3温度和气压
          轮胎的最佳运行温度范围非常狭窄,起步阶段、进站换胎后、在安全车后面行驶,轮胎温度都会降低到最佳温度范围外,这会导致抓地力下降,影响赛车操控性。
          当跟随安全车行驶时,速度很慢,发动机会变热,其他部位会变冷,尤其是制动器和轮胎,这些部件的温度对赛车性能至关重要,温度降低让赛车操控变得难以预测。
          当赛车在维修区时,会安装电热毯来维持轮胎温度,正赛开始前的暖胎圈也是为了增加轮胎温度。如果温度降低,胎压也会降低,轮胎气压的微小变化就能对赛车操控造成显著影响。F1赛车轮胎通常的气压为110千帕左右,约为道路版赛车轮胎的一半。


          IP属地:山东36楼2018-03-31 18:59
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            (8)电子设备
            电子设备相当于赛车的血液,国际汽联对电子系统的使用有着严格的限制,尤其是辅助驾驶系统,禁止使用防抱死系统(ABS)和牵引力控制系统(TC)。为了监督规定的执行,国际汽联有权查看赛车上所有电气控制系统的组件和软件。
            1.8.1脐带系统
            当赛车在维修站时,会被连接到“脐带”电缆上,电缆为赛车提供外部电源,还可以下载数据和检测系统。
            1.8.2起动系统
            F1赛车缺少车载起动系统,需要靠外部、远程起动。并使用起动器电动机。
            起动器包括一个高转矩电动机、一个减速齿轮箱和一个长驱动轴,长驱动轴穿过扩散器咬合到悬架后部。
            起动发动机是维修站最不喜欢的工作,工作人员需要保持起动器咬合到悬架,尽管起动器试图摇摆摆脱操作者的把握,一旦发动机点火后必须迅速闪开,远离从扩散器吹到赛车后部的高温尾气(约900℃)。


            IP属地:山东37楼2018-03-31 19:00
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              1.8.3电池和交流发电机
              F1赛车的供电系统工作原理与道路版汽车完全相同,都是交流发电机充电的12伏蓄电池,两者最大的区别是蓄电池组件的尺寸和重量。道路汽车的蓄电池通常笨重且体积大,而F1赛车的蓄电池大小相当于摄像机的电池,可以很容易地托在手掌上。
              1.8.4国际汽联标准ECU
              国际汽联规定:“发动机、变速器、离合器、差速器等所有部件,以及相关制动器必须由国际汽联指定的电子控制单元(ECU)控制。”所有车队的记录信息都以标准格式储存在ECU中,允许国际汽联随时查看。
              1.8.5无线电通信
              无线电通信的语音通过加密频道安全传输,防止其他车队偷听,但车队必须向国际汽联提供解密代码,使得国际汽联能够监控无线电通信,国际汽联听到的声音存在微小的延迟。无线电语音可以作为电视转播的内容。
              无线电系统的耳机直接塞进车手的耳朵里,以减少嘈杂发动机的气流噪声对其影响,传声器安装在头盔上,天线则位于底盘顶部,车手前方。
              1.8.6饮水系统
              饮料被装在一个灵活的气囊包里,通常是为车手定制的运动饮料,气囊包位于驾驶舱左侧的壳体内,座椅下部安装了饮料抽水泵。车手利用方向盘上的按钮激活抽水泵,气囊包内的液体通过软管被传送上来。


              IP属地:山东38楼2018-03-31 19:02
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                饮料最初是冰冻后的,非常可口,但随着比赛开始,赛车内部越来越热,饮料热起来就不一样了,但对汗流浃背的车手来说非常重要。
                1.8.7数据记录设备和定时传感器
                事故数据记录器(ADR)内部包含两分钟的关键数据,如果赛车遇到事故,记录器就会停止工作,并自动保存前两分钟的数据。但车队不能直接访问事故处理器,数据必须由国际汽联下载后传送给车队。
                1.8.8车队数据记录
                车队可以自由安装任何传感器,并且可以安装在任何位置。传感器检测着数量庞大的参数,典型例子包括:
                ①轮胎温度和气压
                ②离地高度(红外传感器)
                ③空气速率(皮托管流量计)
                ④引擎润滑油和冷却液温度和压力
                ⑤变速器润滑油温度和压力
                ⑥悬架推杆和拉杆应变
                ⑦转向力矩
                ⑧变速器输入和输出轴速率
                ⑨制动温度和磨损
                国际汽联限制了车队使用实时数据传送的带宽,这有效限制了车队能够精确检测的数据量。维修站里的数据跟踪可能是锯齿状而不是平滑曲线,这限制了数据的有用性。数据记录在国际汽联标准ECU中,国际汽联能在任何时候访问下载车队数据。


                IP属地:山东39楼2018-03-31 19:02
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                  1.8.9计时转发器
                  每辆赛车的计时转发器都有不同的识别码,当赛车通过埋在赛道表面下的转发器回路时,计时设备就被激活。
                  1.8.10配线和连接器
                  赛车上的配线和连接器必须能够承受极其恶劣的环境、高振动、高热量,而且足够轻便,要能抵御电磁干扰,因此线束具有几何精度和严格的公差,整个配线和连接器具有航天线路的质量。
                  1.8.11摄像机
                  国际汽联规定赛车必须在八个位置安装摄像机:滚动圈顶部一台、气箱两侧各一台、车鼻两侧各一台、驾驶舱开口前端的底盘上一台、两个后视镜上一台。如果特殊比赛没有安装摄像机,则会在相应位置安装相同重量的压舱物。
                  1.8.12后雨灯
                  后雨灯包含15个高强度红色LED等,当被激活时,车灯会以每秒四次的频率闪烁,车手通过方向盘上的按钮起动车灯开关。雨灯是雨天车手判断前车距离的有效工具。


                  IP属地:山东40楼2018-03-31 19:03
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                    (9)液压系统
                    F1赛车上的液压系统可以看作道路汽车上的电气系统,它提供了可以运行大量系统的能量库,液压系统控制着以下:
                    ①油门
                    ②离合器
                    ③变速器
                    ④差速器
                    ⑤动力转向装置
                    ⑥前翼调节装置
                    制动器的液压回路完全独立于赛车的主液压系统。
                    液压系统比电气或气动系统有较大的“动力密度”,一个非常小的液压制动器就能胜任许多工作,在体积和重量方面都有明显优势。
                    F1赛车液压系统的可靠性非常重要,系统故障是赛车退赛最常见的原因之一。液压组件需要在非常恶劣的环境下工作,并且对振动和温度非常敏感,运行时液体温度会高于100℃。


                    IP属地:山东41楼2018-03-31 19:04
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                      1.9.1压力泵
                      液压泵由发动机的一根驱动轴驱动,是一种可变排量的旋转斜盘泵,通过改变旋转斜盘的角度,就能提供所需的液体压力和体积,而不用管发动机速度如何。
                      1.9.2蓄能器
                      蓄能器可以确保系统总是维持稳定的压力,通常为隔膜式高压蓄能器,隔膜一侧充满了惰性气体,另一侧直接与液压液体接触。
                      1.9.3阀门
                      液压系统运行的关键是穆格阀。穆格阀仅仅利用10毫安左右的电流,能够控制相当于3.75千瓦的液压动力,对液压液体的控制非常精确,而且对控制输入端响应迅速。穆格阀的响应时间小于1毫秒,从阀门完全关闭到完全开启仅需0.3毫秒。
                      1.9.4过滤
                      空气和灰尘可以迅速摧毁一个液压系统,因此液压系统组件的公差非常小,并且使用有效的密封件。


                      IP属地:山东42楼2018-03-31 19:04
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                        (10)安全设备
                        1.10.1逃生舱
                        逃生舱与赛车底盘集成在一起,国际汽联规定逃生舱必须形成一个包裹着燃油箱和驾驶舱的连续性封闭结构。逃生舱必须通过所有碰撞测试,主结构不能出现损伤,随后才能与底盘同系化。
                        1.10.2轧辊结构
                        为保护车手在赛车翻滚中受伤,国际汽联规定赛车底盘必须包括两个轧辊结构,一个位于车手头部后方,一个位于车手前方的底盘顶部。
                        1.10.3碰撞结构
                        为了在碰撞中保护车手,在车头、车尾、侧面都安装有冲击吸收碰撞结构,用来吸收碰撞时产生的能量。道路汽车通过变形吸收能量,F1赛车的碳纤维碰撞结构通过分解来吸收能量,这就是为什么在碰撞事故中能够看到碳尘云和碎片。
                        1.10.4头部保护
                        驾驶舱开口的周围安装了可拆卸泡沫衬垫,在碰撞时起缓冲作用。
                        1.10.5腿部保护
                        底盘前方,车手腿部周围装有泡沫衬垫。


                        IP属地:山东43楼2018-03-31 19:05
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                          1.10.6车轮系绳
                          车轮系绳由聚合物材料制成,防止车轮在发生事故时飞出去。车轮系绳将前悬架支柱连接到底盘上,后悬架支柱连接到变速器上。
                          1.10.7燃油箱和燃油管路
                          燃油箱可以抵抗冲击和撕裂,燃油管路装有干断连接器,如果连接器在事故中断开,干断连接器可以防止燃油泄漏。
                          1.10.8灭火系统
                          灭火系统可由车手起动或工作人员远程开启,当灭火系统激活时,会向驾驶舱、底盘后部排放喷嘴、发动机舱、燃油管道喷射灭火剂。灭火系统必须在10-30秒内以稳定的压力释放95%的灭火剂。
                          1.10.9电气切断
                          当灭火系统启动时,电路断路器会切断点火、燃油泵和后雨灯的电力供应。
                          1.10.10车手安全带
                          赛车安装了6点式快速释放安全带,包括两条肩带、一条骨盆带、两条胯部带。安装点被螺栓固定在底盘上,确保在严重撞击中,安全带不会与底盘分离。
                          1.10.11车手座椅
                          每位车手都使用专门定制的模压座椅,完全适合车手的身体轮廓。座椅外壳由碳纤维制成,内部填充了速凝泡沫,外部覆盖塑料布。所有F1座椅都采用“提取式”,如果事故中车手不能离开座椅,可以将座椅从赛车上拆卸。


                          IP属地:山东44楼2018-03-31 19:06
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                            1.10.12头部和颈部支撑装置(Hands)
                            Hands装置固定在车手上,而不是固定在赛车上,由安装在车手肩膀的枷锁和连接到头盔两侧的系绳组成。如果事故中车手头部猛烈向前抛出,Hands装置通过维持车手头部和躯干的相对位置来防止潜在发生的致命伤害。
                            1.10.13赛车服
                            赛车服主要提供火灾保护,由Nomex纤维的特殊芳纶塑料面料制成,主要包括:
                            ①靴子
                            ②手套
                            ③巴拉克拉法帽
                            ④内衣(长衣裤和长袖背心)
                            ⑤三层比赛服
                            赛车服(包括赞助商标、缝线绳、拉链)要采用防火材料,足够轻便、透气、且不能传递热量,肩部必须存在两个“拉手”,外部人员可以将车手从衣服里拉出来。
                            特殊的Nomex纤维在离300-400℃的火焰30毫米位置,10秒内不会被点燃。


                            IP属地:山东45楼2018-03-31 19:07
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                              1.10.13头盔
                              头盔的设计考虑空气动力学性能,可以减小阻力和对赛车上方气流的干扰,还装有无线电系统和车载饮水系统。
                              头盔外壳包括两层,外层是碳纤维,上面涂有强化树脂来提高光洁度,内层是高强度、耐撞击的凯夫拉材料。头盔内部装有泡沫填充物来提供舒适性和安全性,填充物上有Nomex纤维耐火覆盖层。
                              头盔上有通气口,允许气流流过,通气口装有过滤器防止赛道碎片通过,如细小的橡胶颗粒等。
                              遮阳罩由聚碳树脂制成,能提供碰撞保护和良好的可视性。


                              IP属地:山东46楼2018-03-31 19:08
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