制動鉗的輕量化設計

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制動鉗的輕量化設計

研究了制動鉗的結構優化。通過現有的制動鉗優化設計了一個新的制動鉗，并已經得到了組件的優化結構布局。采用多目標規劃和拓撲優化方法進行優化。開發并驗證了基于制動鉗梁單元的有限元模型。通過使用已建立的模型完成了多目標優化，最小化了制動鉗的總質量和一些關鍵位置的變形。設計的參數變量與制動鉗形狀和梁單元橫截面積有關。獲得的最優解具有制動鉗形狀不對稱的特征。對制動鉗當前使用的已優化的對稱形狀與不對稱形狀在性能方面進行比較。通過進行結構拓撲優化分析了制動鉗的最優形狀。使用密度懲罰函數插值法（SIMP）解決了最小柔量優化問題，最優解通過應用在簡化模型（梁單元）下的多目標優化與已獲得解相比較。

在最小總質量和剛度最大化方面優化制動鉗。制動鉗構成車輛非簧載總質量的相關部分，所以減輕其質量的重要性很明顯。另外，必須保持其可接受的結構剛度。高結構剛度的制動鉗可縮短制動踏板行程、改善舒適性和駕駛感覺，并提高車輛安全。此外，高結構剛度的制動鉗可以防止制動片不均勻磨損和制動鉗的較大變形等。采用多目標優化和拓撲優化兩種方法優化制動鉗，并對優化結果進行比較。

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.

編譯：王欣欣