制动钳的轻量化设计



制动钳的轻量化设计

研究了制动钳的结构优化。通过现有的制动钳优化设计了一个新的制动钳，并已经得到了组件的优化结构布局。采用多目标规划和拓扑优化方法进行优化。开发并验证了基于制动钳梁单元的有限元模型。通过使用已建立的模型完成了多目标优化，最小化了制动钳的总质量和一些关键位置的变形。设计的参数变量与制动钳形状和梁单元横截面积有关。获得的最优解具有制动钳形状不对称的特征。对制动钳当前使用的已优化的对称形状与不对称形状在性能方面进行比较。通过进行结构拓扑优化分析了制动钳的最优形状。使用密度惩罚函数插值法（SIMP）解决了最小柔量优化问题，最优解通过应用在简化模型（梁单元）下的多目标优化与已获得解相比较。

在最小总质量和刚度最大化方面优化制动钳。制动钳构成车辆非簧载总质量的相关部分，所以减轻其质量的重要性很明显。另外，必须保持其可接受的结构刚度。高结构刚度的制动钳可缩短制动踏板行程、改善舒适性和驾驶感觉，并提高车辆安全。此外，高结构刚度的制动钳可以防止制动片不均匀磨损和制动钳的较大变形等。采用多目标优化和拓扑优化两种方法优化制动钳，并对优化结果进行比较。

Federico Maria Ballo et al. Proceedings of the ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Portland, Oregon, USA-August 4-7, 2013.

编译：王欣欣