一款车型制动器结构设计优化方案研究

张思超

摘 要：随着汽车工业的飞速发展，当前正在向轻量化、高可靠性方向发展，尤其轻量化设计中对于复杂汽车零部件的结构优化问题需提高计算可靠性，文中一款车型制动器基于CAE拓补优化后实现结构设计优化，满足降低制造成本、改善产品外形、提高产品品质的需求。

关键词：制动器；VA/VE；结构设计优化；降成本

中图分类号：U463.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0097-02

Abstract： With the rapid development of automobile industry， it is developing towards lightweight and high reliability at present， especially for the structural optimization problem of complex automotive parts in lightweight design， which needs to improve the reliability of calculation. This paper puts forward a brake based on CAE extension optimization to achieve structural design optimization， so as to meet the needs of reducing manufacturing costs， improve product shape， and improve quality the products.

Keywords： brake； VA/VE； structural design optimization； cost reduction

為响应公司开展的VA/VE价值工程，实现汽车零部件结构优化， 现对一款车型制动器结构设计优化，整体方案主要由现状实物结构及重量分析、数模分析合理化修改、优化理论方案论述、方案总结四个部分组成。

1 现状实物结构及重量分析

通过对钳体目前实物现行状态，进行抽样10组产品，得出钳体1与钳体2合计重量5342.596g。

2 数模分析合理化修改

2.1 建立CAE拓补优化数模如下：

2.2 基于CAE软件进行测量惯量等数据分析并汇总，见下图：图5，合理化修改的同时进行结构分析。

通过钳体数模合理化修改得出钳体1与钳体2合计重量5117.99g。

3 优化理论方案依据及论述

依据钳体基于CAE软件中应力云图及以往经验，最大应力属于节点应力，其他部分云图分布较均匀。在材料QT500-7的抗拉强度范围之内，并且根据位移变形云图可知在钳体2的变形较大，最大位移量0.0164mm。对原模型应力和变形均较小的区域进行适当去除材料，因此对钳体部分进行适当尺寸优化，进行减重。方案如下：

钳缸1拓补优化方案（图6）：

（1）钳缸I最大外轮廓由R202.5减少到R200mm。

（2）机加工基准面E、面F向里消除1mm。

（3）卡钳大圆弧开档处多余材料去除；钳缸安装孔处凹槽加大约1.7mm，加深1mm；缸孔底部加强筋厚度及角度去除材料；摩擦块挡块处斜角处理；局部结构去除材料。

钳缸2拓补优化方案（图7）：（1）摩擦块挡块处斜角处理，凹槽尺寸加大。（2）原有钻？椎6.5光孔工艺取消，减少加工工序。（3）外轮廓由尺寸R202.5减少到R200mm和R191局部夹角去除多余材料。（4）对浇铸口处C面和D面进行材料去除，规范浇铸工艺。

CAE拓补验证过程：

（1）网格划分：

（2）施加载荷力：16MPa=1.6*106N/m2（极限，标准为10MPa）

（3）应力云图

由分析得知：工况应力最大值：1.95*107N/m2=195MPa≤320MPa（条件屈服强度ó0.2（MPa）：≥320），结构强度满足设计要求。

4 结束语

通过对于钳体相关部位结构优化较之前优化224.606g，在同等工况条件下新的设计方案完全能够满足设计要求，而且在结构形式和装配要求方面要优于原样件，实现了优化结构设计、节能降耗并且几乎没有增加任何成本。

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