汽車手剎安裝支架合件強度及剛度對比分析

曾鳳

摘 要：本文基于某車型的汽車手剎安裝支架合件提出了兩個方向的設計改進，并采用CAE輔助分析手段，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計。CAE分析為手剎安裝支架合件的設計提供有價值的理論依據(jù)。

關鍵詞：手剎安裝支架合件;強度;剛度

1 前言

手剎是汽車制動系統(tǒng)中使用頻率很高的零件，手剎安裝支架的強度和剛度是手剎安全使用的重要保證。本文針對某車型的汽車手剎安裝支架強度較弱、剛度不足問題，提出新的改進方案，通過CAE分析驗證可行性。

2 手剎安裝支架合件問題描述及分析

本文研究的車型因采用不同平臺的手剎，導致手剎安裝支架合件相對同平臺其他車型存在強度較弱、剛度不足的情況。由圖1可知，手剎左右安裝點距離L1=75mm，前后安裝點直線距離為L2=65mm。對比圖2所示平同臺其他車型的距離可知，前后安裝點距離明顯過小，且不在同一面上。根據(jù)轉(zhuǎn)矩計算公式：M=LF，其中L是轉(zhuǎn)動軸到著點力的距離矢量，F(xiàn)是矢量力。根據(jù)手剎的作用機理，選取手剎前安裝點作受力分析，則后安裝點的摩擦力F對前安裝點的力矩為M=FL2。施于手剎的力一定時，M一定的情況下，L2越大，F(xiàn)就越小。F值越小，手剎支架合件的強度和剛度越好。

3 手剎安裝支架合件方案

首先，針對手剎安裝支架合件剛度問題，提出方案1和方案2。

3.1 方案1：在原數(shù)據(jù)基礎上，優(yōu)化支架型面并增加筋條

原結(jié)構(gòu)手剎安裝支架合件主要由安裝支架和支架加強板構(gòu)成，手剎安裝支架材料：BLD-FB-D，厚度t=1.0mm;支架加強板材料：BLC-FB-D，厚度t=1.5mm。由圖3可知，手剎安裝支架型面相對平整，安裝面剛度弱，見圖4。

3.2 方案2

在支架加強板內(nèi)新增小的加強板，新增加強板材料BLC-FB-D，厚度t=1.5mm。零件重量增加0.2kg，見圖5。

綜合兩個方案，同時實施。

4 手剎安裝支架合件強度和剛度分析

通過對方案1、方案2和方案1+2的CAE分析值進行對比可知：3個方案均能有效改善手剎安裝支架合件的強度和剛度，見圖6。

5 結(jié)論

本文通過對手剎安裝支架合件進行CAE模擬分析，確定其強度較弱、剛度不足的風險。通過對比多種不同優(yōu)化方案得出，原始方案不滿足設計要求，方案2零件成本高，設計過剩。綜合性能、質(zhì)量和成本考慮，建議采用方案1，既能滿足強度要求，也能滿足手剎使用的剛度要求。

參考文獻：

[1]林炳華.最新汽車使用設計[M]哈爾濱：黑龍江人民出版社2005.

[2]黃金陵.汽車車身設計[M]北京：機械工業(yè)出版社2007.

[3]成艾國，沈陽，姚佐平. 汽車車身先進設計方法和流程[M]北京：機械工業(yè)出版社2011.

[4]何耀華.汽車試驗技術(shù)[M]北京：機械工業(yè)出版社2012.