ABAQUS 在车辆驻车制动系统中的应用.PDF

ABAQUS 在车辆驻车制动系统中的应用 马晓磊，李晓晨，李志强 长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心，河北保定，071000 摘 要：本文以长城汽车某款轿车的驻车制动拉线支架结构优化为工程背景，通过运用仿真分析方法， 解决实际工程问题。 关键词：支架；仿真分析；优化 The Application of Abaqus to Parking Brake Analysis Ma Xiaolei, Li Xiaochen, Li Zhiqiang RD Center of Great Wall Motor Company, The Automobile Engineering Technology Research Center of Hebei Province, Bao Ding, 071000 Abstract: Based on the bracket of parking brake of automobile in Great Wall Motor, by using the simulation technical of ABAQUS the optimum design is achieved. Keywords: Abaqus ；Braket ；Optimization 1 引言 在汽车市场竞争日益激烈的今天，汽车厂商最关注的是如何以最快的速度开发出高品质、低能耗、 低成本的汽车，以适应市场不断变化的要求。由于开发一款全新轿车的投资巨大，且开发周期长，开发 风险越来越大。如何在快速有效的提升开发产品可信度，已经成为汽车业界重点考虑的问题。 仿真分析是指在三维实体建模的基础上，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和 综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。 本文以长城汽车某款轿车结构中驻车制动拉索支架匹配为例，详细介绍ABAQUS 仿真分析方法在方 案优化过程中的应用。 2 概述 为响应长城汽车股份有限公司“三高”战略号召，提高产品的市场竞争力，长城汽车某款轿车在年 度改款时，将原款车型的后轮鼓式制动改为盘式制动。初始设计方案完成后，相关设计人员借助ABAQUS 仿真分析方法对制动系统进行分析验证，以消除制动系统的潜在失效风险。 3 结构分析 驻车制动系统是车辆系统的重要组成部分，其主要作用是车辆静止时，为车辆提供持续的制动力， 以保持车辆姿态的稳定性。驻车制动系统工作原理：当车辆需要驻车时，通过拉动制动手柄1，使支架2 转动，进而使拉线3 向车辆前方移动。拉线3 通过拉索支架4 提供的反作用力，带动支架6 转动，进而 使制动钳7 夹紧制动盘8，最终完成驻车动作。 驻车拉索支架作为驻车制动系统的重要部件，其强度直接关系到驻车制动系统的稳定性以及车辆使 用的安全性。 — 1 — 图1.传动示意图 4 仿真分析 4.1 仿真建模 根据已有的三维CAD 模型，利用通用前处理软件建立驻车拉索支架系统的简化模型（如下图），模 型中轮毂支架采用SOLID 单元模拟，拉索支架采用 SHELL 单元模拟，并考虑支架所用材料的非线性。 模型单元数量3399，采用ABAQUS/Standard 求解器进行分析计算。 图2 仿真分析有限元模型 图3 材料非线性曲线 4.2 加载工况 约束： 约束轮毂支架与纵臂搭接位置三个平面节点的6 个自由度； 载荷： 沿拉线轴线施加集中力F ； — 2 — 4.3 分析计算结果 原始设计方案，驻车拉索支架上最大应力353MPa,达到所用材料的屈服极限，支架产生永久变形。 4.4 结构改进 经分析可以认为，拉索支架为抗弯刚度偏弱导致。基于问题发生机理，提出拉索支架的改进结构。 改进方案在保持原始设计方案厚度不变基础上，增加两个翻边并加大过渡圆角。 4.5 改进结构分析结果： 改进方案驻车拉索支架上最大应力250MP