文档介绍：基于CATIA软件的驻车制动器有限元分析
摘要:为了检验岀能够满足所需强度的驻车制 动器，文章介绍了 CATIA的有限元分析功能在驻动制动 器中的应用。应用CATIA软件建立驻车制动器的数字 模型,并应用CATIA的自动网格划分和有限元分析功能 对建立的数字模型进行应力分析并了解其受力情况及 应变情况。应用结果表明,CATIA的有限元分析功能具 有很大的方便性，极大地提高了设计效率。
关键词:CATIA有限元分析驻车制动器
D0l:.1672-
1引言
驻车制动器的英文名称:Parking Brake,是在汽车驻 留在停车场地时，使汽车锁定不致溜滑的制动器。它一 般都是由驾驶员用手对驻车制动手柄操纵的,所以又 叫手制动器。
驻车制动器通常都是靠机械传动的。它可以和行 车制动器共用制动器，也可以有独立的专用制动器。目 前小型汽车的驻车制动器多数利用后轮制动器，但通
过机械连接装置使制动器工作。有的载货汽车在变速 器和传动轴之间装有独立的中央制动器，供驻车制动 专用。
既然驻车制动器对汽车的启动和制动有着至关 重要的作用，那么在事故发生之前对驻车制动器的整 体性能做出正确合理的评估就显得很有意义。本文主 要针对手操纵的驻车制动装置的冲击强度实验台进行 研究。试验系统采用工业控制计算机、机电伺服、气 动伺服闭环控制技术来实现驻车制动操纵手柄总成的 实验。该实验台的工作过程如下：
将操作手柄总成固定于工作台上,固定后开始调 整试件在实验台上的位置。实验台采用冲击锤通过电 磁开关实现自动提升和自动释放来进行反复加载。伺 服电机通过蜗轮蜗杆减速器和电磁机构自动实现冲击 锤的提升和释放。操作手柄总成在承受预载荷的同时 接受冲击,试验件的预载荷采用气动伺服闭环控制系 统完成，由力传感器、伺服气缸、气动伺服系统和控制 系统组成。冲击锤的落锤高度和速度采用进口磁致伸 缩式传感器进行测量，测试精度高，具有绝对零点、非接 触式测量，寿命长等优点。
2有限元分析理论
利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载 荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素， 即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知 量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再 求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互 连子域组成,对每一单元假定一个合适的（较简单的）近 似解,然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平 衡条件）,从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是 近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大 多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精 度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的 工程分析手段。有限元法分析计算的思路和做法可归 纳如下：
1）物体离散化
将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模 型，这一步称作单元剖分。离散后单元与单元之间利用 单元的节点相互连接起来;单元节点的设置、性质、数 目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算进 度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精 确，即越接近实际变形，但计算量越大）。所以有限元中
分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材 料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。这样, 用有限元分析计算所获得的结果只是近似的。如果划
分单元数目非常多而又合理，则所获得的结果就与实 际情况相符合。
2）单元特性分析
A、 选择位移模式
在有限单元法中，选择节点位移作为基本未知量 时称为位移法;选择节点力作为基本未知量时称为力 法;取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知 量时称为混合法。位移法易于实现计算自动化，所以， 在有限单元法中位移法应用范围最广。
当采用位移法时，物体或结构物离散化之后，就可 把单元总的一些物理量如位移,应变和应力等由节点 位移来表示。这时可以对单元中位移的分布采用一些 能逼近原函数的近似函数予以描述。通常，有限元法我 们就将位移表示为坐标变量的简单函数。这种函数称 为位移模式或位移函数。
B、 分析单元的力学性质
根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、 位置及其含义等,找出单元节点力和节点位移的关系 式，这是单元分析中的关键一步。此时需要应用弹性力
学中的几何方程和物理方程来建立力和位移的方程式, 从而导出单元刚度矩阵,这是有限元法的基本步骤之
C、计算等效节点力
物体离散化后，假定力是通过节点从一个单元传 递到另一个单元。但是，对于实际的连续体，力是从单元 的公共边传递到另一个单元中去的。因而，这种作用在 单元边界上的表面力、体积力和集中力都需要等效的 移到节点上去，也就是用等效的节点力来代替所有作 用在单