汽车真空助力器前壳体轻量化设计研究

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1、汽车真空助力器前壳体轻量化设计研究马闯葛宏(上海汽车制动系统有限公司，上海201821)匡博谭理刚(湖南大学机械与运载工程学院，长沙410082)【摘要】基于工程经验设计了4种不同的助力器前壳体轮廓。通过FEA对4种不同前壳体的助力器总成的应力以及弹性变形进行比较，选择最优方案。针对最优方案进行优化效果试验验证。【Abstract】Basingonengineeringexperience，fourkindsofboosterhousingshellaredesigned．Thestressandelasticdeformationoffourkindsofboosterhou

2、singarecomparedbyFEA，andthebestoneisselected．Theoptimalsolutionistestedandverified．【关键词】前壳体轮廓真空助力器汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2013．10．06强度轻质材料；(2)零部件结构优化和模块化设计0引言水平不断提高，如采用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)和结构分析等技术实现轻量制动系统是汽车最重要的主动安全系统，常化设计的目的。本文首先就工程经验提出几种方见的有人力制动系统、动力制动系统和伺服制动案，经过有限元分析，得到最优方案。随后

3、进行了系统。伺服制动已在很多汽车上应用，真空助力FEA与试验对比，验证了方案的可行性J。器是真空助力伺服制动系统中关键零部件，其性能好坏将影响制动性能，从而影响汽车制动安全。l真空助力器随着伺服制动更多的应用，开发更具可靠性，重量更轻和更具稳定性的助力器是制动发展的必然趋真空助力器固定在车身上，其输出端与液压势。制动主缸相连，控制端通过杠杆机构与制动踏板油耗与汽车质量有着密切的关系，汽车质量相连，低压腔通过软管与发动机相连_3J。发动机每减轻1％，油耗可降低0．6％～1．0％Eli。因此工作时，加力气室左右两腔有一定的压强差值，汽车轻量化对节能增效有着巨大意义，制造商都使得驾驶

4、员以较小的踏板力获得较大制动油压，致力于减轻汽车质量的研究。真空助力器作为汽使得制动更可靠。主要由伺服气室前壳体、后壳车的一个重要零部件，轻量化也是它未来发展的体、制动主缸推杆、控制阀推杆等20～30个不同方向之一，减轻重量的同时还要满足强度以及性零件组成，其中助力器的前后壳体和制动主缸缸能。体的重量约占整体重量的62％～80％，本文目前，国内汽车零部件轻量化技术在不断发对助力器的轻量化主要是针对助力器前壳体。图展，主要有以下两个方面：(1)越来越多地使用高1所示为真空助力器结构图。收稿日期：2013—08—09·26·上海汽车2013．10v0为在原有壳体基础上增加周向加强筋

5、，目的是提高壳体刚度；vl为在壳体扇面上做折弯，也是为了提高壳体刚度；v2为保持扇面的整体连续性；v3是保持扇面整体连续性的基础上，为了减小外形包络，增加外圆弯角处的倒角。针对4种方案先进行有限元分析(FEA)，从理论上确定最优方案，然后对其进行试验验证，将FEA结果与试验结果对比，最后得出前壳体轻量图1真空助力器内部结构化方案的可行性。3助力器有限元模型2方案提出前壳体通常与后壳体铆接。采用总成分析的对前壳体多种产品进行对比，并根据多年从方式能更好反映实际情况。助力器总成中主要包事制动系统的经验，设计了4种不同的前壳体轮括前壳体、后壳体、法兰和加强板。因此建立这4廓，结构图以

6、及主要尺寸如图2所示。个零件的助力器总成有限元模型。分别将用CATIA软件建立的零件几何模型导’V，O斗±U．1：入HYPERMESH中。由于前后壳体均属于薄壁零J‘i6．24-0．245．8土0．223．44-0．2件，划分为壳单元最好。，fC'-Ifc(1)对前后壳体抽中面，然后对前后壳体中面f一划分二维四边形网格。(2)划分时采用对称划分法，去掉几何建模生成的影响不大的轮廓线，先人工划分好弯曲部位r0Jl单元，划分时根据需求调整好单元密度，保证弯曲部位单元较密集，然后划分好其余部分单元，并且vOvl三角形单元尽量少，这样能得到更好的结果。56．2：<-0256．24-0．

7、2(3)后壳体上要把添加边界条件的圆洞留出23．44-0：23．4+0．：来，具体就是通过将后壳体导向螺栓末端面投影ff1／——到后壳体获得。／畦(4)法兰先划分为一阶四面体单元，然后通过HYPERMESH工具栏orderchange命令，将一阶四IIIo,IT一面体切换成二阶四面体单元，以获得更精确的结果。ll(5)加强板结构对称，划分六面体单元。I』c(6)前后壳体铆接，在两者之间的相邻单元上建立kincoup单元，建立刚性连接，保证连接的两图24种前壳体轮廓节点之间有相同的变形。助力器