張思超

摘 要：隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，當前正在向輕量化、高可靠性方向發(fā)展，尤其輕量化設(shè)計中對于復(fù)雜汽車零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)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(yōu)化后實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，滿足降低制造成本、改善產(chǎn)品外形、提高產(chǎn)品品質(zhì)的需求。

關(guān)鍵詞：制動器；VA/VE；結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)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(yīng)公司開展的VA/VE價值工程，實現(xiàn)汽車零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化， 現(xiàn)對一款車型制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，整體方案主要由現(xiàn)狀實物結(jié)構(gòu)及重量分析、數(shù)模分析合理化修改、優(yōu)化理論方案論述、方案總結(jié)四個部分組成。

1 現(xiàn)狀實物結(jié)構(gòu)及重量分析

通過對鉗體目前實物現(xiàn)行狀態(tài)，進行抽樣10組產(chǎn)品，得出鉗體1與鉗體2合計重量5342.596g。

2 數(shù)模分析合理化修改

2.1 建立CAE拓補優(yōu)化數(shù)模如下：

2.2 基于CAE軟件進行測量慣量等數(shù)據(jù)分析并匯總，見下圖：圖5，合理化修改的同時進行結(jié)構(gòu)分析。

通過鉗體數(shù)模合理化修改得出鉗體1與鉗體2合計重量5117.99g。

3 優(yōu)化理論方案依據(jù)及論述

依據(jù)鉗體基于CAE軟件中應(yīng)力云圖及以往經(jīng)驗，最大應(yīng)力屬于節(jié)點應(yīng)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(nèi)，并且根據(jù)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(yīng)力和變形均較小的區(qū)域進行適當去除材料，因此對鉗體部分進行適當尺寸優(yōu)化，進行減重。方案如下：

鉗缸1拓補優(yōu)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(jié)構(gòu)去除材料。

鉗缸2拓補優(yōu)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(guī)范澆鑄工藝。

CAE拓補驗證過程：

（1）網(wǎng)格劃分：

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

（3）應(yīng)力云圖

由分析得知：工況應(yīng)力最大值：1.95*107N/m2=195MPa≤320MPa（條件屈服強度ó0.2（MPa）：≥320），結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)束語

通過對于鉗體相關(guān)部位結(jié)構(gòu)優(yōu)化較之前優(yōu)化224.606g，在同等工況條件下新的設(shè)計方案完全能夠滿足設(shè)計要求，而且在結(jié)構(gòu)形式和裝配要求方面要優(yōu)于原樣件，實現(xiàn)了優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)能降耗并且?guī)缀鯖]有增加任何成本。

參考文獻：

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造：上、下冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]GP企劃室.汽車車身底盤圖解[M].宋桔桔，董國良，議.長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，香港萬里機構(gòu)聯(lián)合出版，1995.

[3]李卓森.中外汽車構(gòu)造圖冊車身分冊（一）[M].長春吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[4]王三民.機械設(shè)計計算手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.