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(3)悬架和转向器
F1赛车的悬架没有舒适性可谈,它非常僵硬,移动范围只有几毫米。
悬架是赛车上主要的受力系统,加速、制动、转弯力通过轮胎施加给悬架,下压力和阻力由底盘施加给悬架,因此悬架必须有足够的强度,但又要尽可能轻便。
与道路汽车不同的是,F1赛车采用了内侧弹簧和阻尼器(有时也称减振器)。弹簧能缓冲车轮的垂直移动,但任何振荡都会减小轮胎抓地力并影响赛车操控性,因此必须安装阻尼器来限制弹簧振荡。


IP属地:山东16楼2018-03-31 18:38
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    1.3.1支柱和轮轴
    支柱支撑着轴承、轮轴、制动盘和卡钳,还要承受巨大的加速、制动、转向力,因此强度必须非常高。由于赛车制动器温度非常高,支柱的设计参数之一是帮助制动器冷却。
    1.3.2横臂
    横臂要支撑起底盘、变速器和支柱,由于空气动力学的原因,横梁被设计得尽可能紧凑,因此它们相当重。
    悬架和制动系统传感器的车轮系链和线路都在横臂内部运行,避免干扰气流。
    1.3.3推杆和拉杆
    推杆和拉杆都连接到支柱上,其形状可以最大限度地降低空气阻力。
    1.3.4弹簧
    弹簧以扭力杆的形式出现。当赛车驶过路面凹凸时,车轮和支柱推动推(拉)杆,再推动摇杆,摇杆在枢轴上转动,从而拧动扭力杆。通过更换扭力杆可实现所需的回弹率。
    1.3.5阻尼器
    阻尼器通过节气阀来改变碰撞和反弹的阻尼特性,从而保持轮胎尽可能长时间地接触到赛道。
    1.3.6防倾杆
    防倾杆用来调整赛车的机械平衡,防止赛车过弯时侧翻。它安装在赛车两侧的推(拉)杆之间,将赛车两端连接在一起。
    1.3.7转向器
    转向系统与道路汽车相似,管状转向柱将方向盘与转向装置连接起来,采用液压助力。


    IP属地:山东17楼2018-03-31 18:41
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      (4)制动组件
      F1赛车制动系统与道路汽车的原理完全相同。使用盘式制动器,但不允许安装防抱死系统(ABS)。国际汽联规定,每圈中施加到制动片上的力,在任何时候必须完全相同。
      F1赛车的制动器威力惊人,能产生5G的制动力(普通道路汽车很少能达到1G)。当车手从低级别方程式比赛升级到F1时,他们会不可避免地感受到制动器带来的难以置信的减速效果,这肯定让他们记忆犹新。
      比赛中制动器温度常常会超过1000℃,制动盘与制动片是由碳纤维复合材料制成的,它们散热更连贯、散热效率更高,不仅耐高温性好于钢制材料,并且重量相当轻。每个制动器上都配有温度和磨损传感器。


      IP属地:山东18楼2018-03-31 18:42
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        1.4.1制动液压系统
        制动液压系统是一个完全独立于赛车主液压系统的封闭系统,因为安全原因,制动液压系统被分成两条回路,形成双保险。规则禁止任何形式的动力辅助制动,因此赛车刹车踏板很重。
        车手通过液压缸来改变前后制动分配,比赛中随着燃油消耗,车重不断减轻,通过调整制动平衡可以实现弯道的操控平衡。
        1.4.2制动液
        赛车使用合成制动液,能在高温下保持稳定的性能。根据赛道特性不同,每站比赛所需的制动液数量也是不同的。


        IP属地:山东19楼2018-03-31 18:43
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          1.4.3制动盘
          制动盘采用碳纤维复合材料制成,内部有钻孔,赛车行驶中空气快速通过制动盘上的小孔实现散热。
          制动盘是消耗品,比赛后都需要更换。制动盘本身轻度磨损不会产生任何问题,但是当制动盘间的磨损不一时会带来严重问题。实际中制动盘会在比赛里一直磨损,由于赛车减重原因,车队会在安全限度内让制动盘保持最低工作厚度。
          1.4.4制动卡钳
          制动卡钳由铝合金材料制成,每个车轮上只允许安装一个制动卡钳。卡钳上装有温度指示条,帮助车队确定制动卡钳的使用寿命。


          IP属地:山东20楼2018-03-31 18:44
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            1.4.5制动器磨损
            碳制动盘的磨损主要由于化学过程——碳氧化,当温度超过600℃碳制动盘就会分解,氧化物会作为灰尘散发出去,这就是为什么赛车重刹时制动器会出现一股黑烟。
            但碳制动器的磨损不是线性的,当超过“活化温度”后,制动器磨损会呈指数增长。这是非常严重的问题,随着制动器磨损,能吸收热量的材料就越少,制动效率下降,制动盘温度上升,进而加剧氧化,最终成为恶性循环。
            制动器过热在F1领域一直是一个严峻的难题,它会导致灾难性的磨损问题,并最终使制动盘解体。赛车用通风管道将气流输送到刹车盘上为其冷却,但这本身就是个问题,相当于向制动器的氧化过程提供了充足的氧气。因此制动管道变得很重要,它成为赛季中各队研究的重点。


            IP属地:山东21楼2018-03-31 18:45
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              (5)引擎
              F1赛车与道路汽车引擎最基本的区别是,F1引擎是一个完全加压组件,它是赛车结构的组成部分,前端固定在底盘上,后端固定在变速器、悬架组件上,因此引擎除了应对本身内部组件的压力外,还要应对从后悬架和变速器传给它的振动和压力。
              引擎曲轴从固体金属(钢坯)加工而来,而不是锻造。


              IP属地:山东22楼2018-03-31 18:45
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                1.5.1引擎规则
                为了抑制恶性竞争和无限制追求高速度,国际汽联不断减小引擎规格。
                排量:
                1995-2005年:3.0L V10自然吸气引擎
                2006-2013年:2.4L V8自然吸气引擎
                2014-现在:1.6L V6混合动力单元
                转速:
                2009年前:19000转/分钟,曾突破过20000转/分钟
                2010-2013年:18000转/分钟
                2014-现在:15000转/分钟
                早些年间,为了保证引擎功率输出,车队每站比赛都要更换一台全新引擎。后来为了削减开支,国际汽联开始限制每年能使用的引擎数量,2013年之前每年分配8台,2014-2016每年5台,2017年每年4台,2018年每年3台。


                IP属地:山东23楼2018-03-31 18:46
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                  1.5.2引擎设计
                  引擎设计首要目的是最大限度提高引擎功率,并实现稳定和连贯的动力输送。
                  为了实现良好的油门响应,发动机的旋转部件必须具有最小的转动惯量,就是要足够轻便,但不能牺牲强度。
                  进气和排气对引擎至关重要,无论天气状况和赛车速度如何,从顶部气箱供应给引擎的空气的压力和速率必须保持稳定。
                  摩擦、振动和热损失必须最小化。
                  1.5.3公差
                  F1赛车引擎中轴承和活塞-缸筒间隙的允许公差为几微米(1毫米=1000微米),并且所有部件都被设计成在发动机的推荐运行温度范围内运行。引擎冷却时,运动部件之间的间隙过紧,因此会存在组件的膨胀公差,所以F1赛车引擎必须预热到运行温度才能起动。


                  IP属地:山东24楼2018-03-31 18:47
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                    1.5.4气缸体
                    由铝合金材料制成,内部有复杂的加强筋。
                    1.5.5曲轴
                    曲轴是钢制的,并且有高密度平衡配重。
                    1.5.6活塞和连杆
                    F1赛车引擎的活塞具有很浅的头,活塞环的数量也较少,目的是降低活塞与缸筒的摩擦。连杆由钛合金制成。
                    1.5.7凸轮轴
                    凸轮轴是空心的,对降低引擎的高位重量很重要。
                    1.5.8气门机构
                    F1赛车引擎的气门是气动关闭而不是通过螺旋弹簧。
                    1.5.9飞轮
                    由于F1赛车引擎内部件的转动惯量极小,且发动机有很高的转速,因此发动机没有安装飞轮,这就是为什么引擎关闭的瞬间,就能听到发动机停止。


                    IP属地:山东25楼2018-03-31 18:48
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                      1.5.10点火系统
                      点火系统由国际汽联标准的电子控制单元(ECU)控制,ECU同时还控制着燃油系统。发动机每个气缸配有一个火花塞,火花塞插头的电压高达数万伏。
                      1.5.11燃料系统
                      燃料系统包括燃油箱、燃料提升泵、燃料压力泵、燃油分配管、喷油器、油门和进气歧管以及相关软管、管道和滤清器。
                      规则允许在有限范围内调整燃料/点火系统。例如,燃油/空气混合物可以许多梯度富集或减弱,实现动力和燃油经济性平衡。
                      1.5.12燃油
                      国际汽联对燃油的要求非常严格,它必须采用商业燃油中的化合物,禁止添加功率提高添加剂。国际汽联在比赛中随时监测燃油规范。
                      1.5.13润滑系统
                      通过分析润滑油信息可以获得发动机性能和状况的重要信息。


                      IP属地:山东27楼2018-03-31 18:49
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                        1.5.14冷却系统
                        F1赛车没有安装散热风扇,赛车主要依靠顶部的气流来冷却散热器。技术人员通过对车体和冷却管道进行改装来控制进入散热器的空气流动,从而改变冷却程度。
                        冷却系统没有自动调温器,当发动机运转时,冷却液会在所有时间全流量循环。由于系统依赖气流才能保证足够的冷却,当赛车停车时,要利用外部风扇将空气吹过扩散器。
                        1.5.15排气系统
                        排气系统不仅对发动机性能重要,也是赛车空气动力学性能的重要因素。排气系统是铁镍合金制造的,尾气温度约为900℃,每次比赛都要更换。
                        1.5.16油门系统
                        油门是电动液压控制的,电子油门传感器从加速踏板获得读数后,将信号发送给ECU来通过液压制动器激活油门系统。
                        1.5.17防失速系统
                        当防失速系统激活后,会中断油门并使离合器松开,防止发动机熄火。防失速系统只能运行10秒,发动机熄火10秒后就不能被车手再次起动。
                        1.5.18引擎噪音
                        许多人认为F1赛车引擎的浑厚发动机噪音是美妙的音乐,但发动机噪音会产生一些实际问题。由于声音强度和关联振动,精密设备必须隔绝噪声和振动。车队语音都是用频率消除耳机来确保连贯的语音交流。


                        IP属地:山东28楼2018-03-31 18:52
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                          1.5.19引擎的起动
                          由于发动机的轴承和活塞-缸径非常紧密,发动机不能冷起动,需要达到预定的起动温度,防止损坏运动部件。
                          引擎通常起动温度为70℃,起动前用远程电子泵让高温冷却液循环通过冷却液通道,以此加热发动机。发动机润滑油也需要预热到一定温度,但润滑油是在外部预热完成后再由油泵注入到发动机中的。
                          发动机需要使用起动器利用转动曲柄以起动,起动器是一端连接有电机的长轴,从赛车尾部插入与变速器的输入轴啮合在一起。起动器转动变速器一定时间,使润滑油循环直到满足所需的起动油压,之后就能起动发动机了。


                          IP属地:山东29楼2018-03-31 18:53
                          收起回复
                            (6)变速器
                            变速器包括离合器、变速箱、差速器和传动轴。在承受极高机械负载的同时将1000匹马力的动力和转矩输送到赛车后轮。
                            离合器、变速器、差速器都是电动液压控制的,它们可以让赛车实现0.05秒的快速无缝连续换挡。车手通过方向盘上的拨片换挡,且换挡时不需要单独操控离合器,能在换挡期间保持全油门。


                            IP属地:山东30楼2018-03-31 18:53
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                              1.6.1离合器
                              普通道路汽车的离合器安装在发动机飞轮上,而F1赛车的离合器则安装在变速器上,位于输入轴的末端,是一个非常紧凑的单元,直径约为100毫米,重量1-1.5千克。
                              起步时,离合器第一次运行需要滑动,目的是平稳地传递转矩避免车轮空转。由于没有安装传统离合器踏板,车手不会感觉到离合器接咬合点,起步最佳离合器滑动程度取决于轮胎重量、轮胎温度、赛道条件等多种因素,因此在练习赛中车手经常进行起步练习。
                              1.6.2变速器
                              国际汽联禁止全自动变速器,因此F1赛车使用的变速器是半自动的,由车手控制。顺序式变速器的运行原理与摩托车相似,所有F1赛车都具有8个前进挡和一个倒挡,加挡和减挡必须连续进行,不能跳挡。
                              F1赛车引擎的功率带比较窄,即使在负载下,引擎也可以极快加速到峰值转速,因此要让发动机处于最佳转速带,车手需要非常频繁地换挡。以摩纳哥站为例,车手每圈要换挡50次,整场比赛换挡超过4000次。


                              IP属地:山东31楼2018-03-31 18:54
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