基于有限元法的制动气室支架优化设计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.16.034基于有限元法的制动气室支架优化设计黄东东（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章针对某轻型卡车使用过程中出现气室支架断裂问题进行了原因分析，采用仿真分析方法，分析气室支架应力集中点，针对应力集中点进行结构优化设计，最终提供了一种较好的解决方案，为后续其它支架开发提供了一种有效的借鉴思路。关键词：气室支架；断裂；仿真：应力中图分类号：U462.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)16-96-03Basedonthefiniteelementmethodof

2、theoptimizationanddesignofbrakechamberHuangDongdong(Anhuijianghuaiautomobilegroupco.,LTD.,AnhuiHefei230601)Abstract:Alight-dutytruck,theauthorofthispaperintheprocessofusingtheairchamberstentfractureproblemhascarriedonthereasonanalysis,thesimulationanalysismethod,analysisoftheairchamberbr

3、acketstressconcentration,theconcentrationforstructureoptimizationdesign,finallyprovidesagoodsolution,forsubsequentstentdevelopmentprovidesaneffectivereferenceforotherideas.Keywords:airchamberbracket;Thefracture;Thesimulation;stressCLCNO.:U462.1DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)16-96

4、-03新的气室支架后仍然重复出现该故障。引言2故障现象调查制动系统主要功能是驾驶者通过对制动踏板的操纵来控制车辆行驶的速度。制动系统制动器通过制动气室充气推动选取上述故障车型进行调查，通过对故障件分析结果如调整臂旋转进行制动，制动气室安装在气室支架上，制动过下：程中气室支架受到气室推力反力作用，频繁制动过程中气室支架疲劳强度不足，导致支架断裂，制动失效，严重的会影响行驶安全，给生命财产安全带来严重的隐患。1问题提出某轻型卡车，匹配气压鼓式制动器，该车在市场使用过程中驾驶员反馈车辆存在前轮制动气室支架断裂现象，更换图1气室支架故障件①断裂位置：}气室支架断裂位置基本一致，

5、断口在加强作者简介：黄东东，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中筋末端沉孔处；心轻型商用车研究院，从事轻卡制动系统设计。②尺寸检测：铸件厚度、加强筋厚度均符合图纸要求；2017年第16期黄东东：基于有限元法的制动气室支架优化设计97③金相分析：球化2级，基体为铁素体，珠光体﹤5%，软件，气室支架材料：QT450-10，材料弹性模量E：1.5e5Mpa，碳化物﹤1%；材料合格。泊松比δ：0.27，材料屈服极限310Mpa，材料强度极限通过对以上分析，可以排除零部件本身制造过程引起的450Mpa。根据上述制动气室支架受力分析，进行加载，并将断裂，支架断裂应为设计问题，初

6、步判定制动过程应力集中气室支架另一端四个孔进行约束。分析结果如下：导致支架断裂。3原因分析针对结构设计问题，采用CAE仿真分析方法进行校核，仿真分析之前必须制动器工作过程，制动过程中气室支架受力状况。3.1制动过程分析图4气室支架应力图车辆制动时，驾驶人员踩下制动踏板，制动气室充气，通过以上仿真结果，气室支架应力超过材料强度极限，气室推杆推动调整臂旋转，调整臂带动凸轮轴张开，摩擦片加强筋结构设计存在缺陷，气室支架结构需要优化。与制动鼓接触产生摩擦，完成制动动作。制动气室支架通过气室螺栓紧固连接，制动过程受到气室反作用力，具体见图2。4解决措施4.1结构分析基于以上仿真分

7、析结果，加强筋设计不合理，延伸长度短，加强筋必须沿至外力的作用点处，如图5b所示。图5a两种肋板机构，不但对支撑没有加强作用，反而降低支架的强度和刚度，因为在某些截面上抗弯截面模量低于无肋板值，只有图5b的肋板结构对强度和刚度均得到加强。1制动气室2气室支架3调整臂4凸轮轴图2制动过程示意图3.2受力状况分析制动气室支架强度分析前，应对制动过程中制动气室支架受到外部载荷分析，制动气室支架受到的外部载荷如下：a)不合理b)合理1）制动气室对气室支架的反作用力，根据气室输出力可W--有肋板抗弯截面模量W0--无肋板抗弯截面模量知制动气室推力8