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张思超
摘要:本文就一種车型前制动器结构进行优化设计。针对本文论述的制动器,钳缸活塞直径规格尺寸不一,增加标准化加工难度;为解决这一现状应基于CAE拓扑优化建立三维模型,通过理论计算验证结构优化的可行性。
Key:制动器;钳缸活塞;结构优化
:TH242文献标志码:A
Absrtact:,itisdiscussedthatthediameterandsizeofthecaliperpistonisdifferentinthispaper,,thethree-dimensionalmodelbasedonCAEextensionoptimizationisestablished,andthefeasibilityofstructuraloptimizationisverifiedbytheoreticalcalculation.
Keywords:brake;clampcylinderpiston;structureoptimization
0前言
制动力矩是制动器产生的力矩,其作用是使车轮的转速下降,最终使汽车减速直至停车;在下坡行驶时,使汽车保持适当稳定的车速;此外,还可使汽车可靠地停在原地或坡道上。一般来说,制动器的结构尺寸对制动力矩的影响非常大。对于钳盘式制动器,夹紧力越大、制动盘半径越大(其实是制动盘的有效半径越大),则制动力矩越大。事实上,由于制动器空间结构的限制以及材料力学性能的制约,输入力、夹紧力、制动盘半径等参数不可能无限大,而是有
一定限度的,所以设计一款结构合理,强度能满足需求,性能达标的制动器实属不易,需要通过多次优化才能实现。
本文针对制动器钳缸活塞直径优化前后的变化,探讨符合整车制动力矩条件。
样件分析:
依据样件进行CAE拓扑优化建模,零部件总装结构形式:如图1所示。
主要参数条件:
;制动盘直径241mm/制动半径96mm/盘厚19mm。
样件制动力计算:
根据样件测量的尺寸数据,计算制动器制动力矩
根据样件所测量的技术参数,得到该车型单边制动器计算结果为:
制动力矩:·m
根据优化拓扑原则:(1)产品性能优化;(2)缩短开发周期;(3)减少开发制造成本;(4)现有资源整合;通过上面对样件的分析计算以及多年的制造经验,对该方案做了如下调整:
新方案分析:
结构形式,同上。
主要参数:
制动器:活塞直径φ51mm;
制动盘:制动盘直径241mm/制动半径96mm/盘厚19mm。
根据新方案设计尺寸数据,计算制动器制动力矩
式中:Mc为整车设计制动力矩,f为摩擦系数;F0为单侧制动块对制动盘的压紧力—(制动钳油缸输出压力);Re为有效作用半径。
根据新方案的技术参数,得到该车型制动器计算结果为:
制动力矩:·m
整车制动力计算:
根据整车参数计算单个前轮制动所需制动力矩:
Fff:1个前轮的制动力矩(N·m)
已知:整车质量G=1410kg,后轴至质心距离b=1256mm,制动减速度a=,满载质心高h=544mm,轴距L=2400mm。
代入以上整车数据,得
数据比较分析见表1。
结论
根据以上分析,新的设计方案中单轮制动力矩完全能够满足车辆的使用要求,而且在结构形式和装配要求方面要优于原样件,并且在实现优化结构设计、节能降耗的同时几乎没有增加任何成本,达到了优化设计的目的。
Reference
[1]:上、下册[M].北京:***出版社,2010.
[2](一)[M].长春:吉林***,1995.
[3][M].北京:化学工业出版社,2008.
[4](一)[M].长春:吉林***,1995.
[5][M].北京:***出版社,1992.
[6]机械工程手册(第二版)[M].北京:***出版社,1996.
 
-全文完-