一款車型制動器結構設計優化方案研究

2018-10-27 11:15:44張思超

科技創新與應用 2018年25期

張思超

摘要：隨著汽車工業的飛速發展，當前正在向輕量化、高可靠性方向發展，尤其輕量化設計中對于復雜汽車零部件的結構優化問題需提高計算可靠性，文中一款車型制動器基于CAE拓補優化后實現結構設計優化，滿足降低制造成本、改善產品外形、提高產品品質的需求。

關鍵詞：制動器；VA/VE；結構設計優化；降成本

中圖分類號：U463.2 文獻標志碼：A 文章編號：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

為響應公司開展的VA/VE價值工程，實現汽車零部件結構優化，現對一款車型制動器結構設計優化，整體方案主要由現狀實物結構及重量分析、數模分析合理化修改、優化理論方案論述、方案總結四個部分組成。

1 現狀實物結構及重量分析

通過對鉗體目前實物現行狀態，進行抽樣10組產品，得出鉗體1與鉗體2合計重量5342.596g。

2 數模分析合理化修改

2.1 建立CAE拓補優化數模如下：

2.2 基于CAE軟件進行測量慣量等數據分析并匯總，見下圖：圖5，合理化修改的同時進行結構分析。

通過鉗體數模合理化修改得出鉗體1與鉗體2合計重量5117.99g。

3 優化理論方案依據及論述

依據鉗體基于CAE軟件中應力云圖及以往經驗，最大應力屬于節點應力，其他部分云圖分布較均勻。在材料QT500-7的抗拉強度范圍之內，并且根據位移變形云圖可知在鉗體2的變形較大，最大位移量0.0164mm。對原模型應力和變形均較小的區域進行適當去除材料，因此對鉗體部分進行適當尺寸優化，進行減重。方案如下：

鉗缸1拓補優化方案（圖6）：

（1）鉗缸I最大外輪廓由R202.5減少到R200mm。

（2）機加工基準面E、面F向里消除1mm。

（3）卡鉗大圓弧開檔處多余材料去除；鉗缸安裝孔處凹槽加大約1.7mm，加深1mm；缸孔底部加強筋厚度及角度去除材料；摩擦塊擋塊處斜角處理；局部結構去除材料。

鉗缸2拓補優化方案（圖7）：（1）摩擦塊擋塊處斜角處理，凹槽尺寸加大。（2）原有鉆？椎6.5光孔工藝取消，減少加工工序。（3）外輪廓由尺寸R202.5減少到R200mm和R191局部夾角去除多余材料。（4）對澆鑄口處C面和D面進行材料去除，規范澆鑄工藝。

CAE拓補驗證過程：

（1）網格劃分：

（2）施加載荷力：16MPa=1.6*106N/m2（極限，標準為10MPa）

（3）應力云圖

由分析得知：工況應力最大值：1.95*107N/m2=195MPa≤320MPa（條件屈服強度ó0.2（MPa）：≥320），結構強度滿足設計要求。

4 結束語

通過對于鉗體相關部位結構優化較之前優化224.606g，在同等工況條件下新的設計方案完全能夠滿足設計要求，而且在結構形式和裝配要求方面要優于原樣件，實現了優化結構設計、節能降耗并且幾乎沒有增加任何成本。