制动钳尺寸误差引起制动力不足的机理分析
张湛青
上海大众汽车有限公司
【摘要】基于某车型制动力不足、制动偏软的用户抱怨，对于抱怨件进行具体分析。从常见的制动力不足原因着手，排除了各种外部故障。在台架测试中，测量得弹簧孔、导向销孔对称度、拉刀槽对称度的尺寸超过了公差带范围。分析这3项尺寸偏差对于制动钳壳体以及支架的强度、刚度影响，建立了三维模型，并在此基础上划分网格，进行有限元分析。
关键词：浮钳盘式制动器 汽车 有限元分析
0 引言
随着汽车工业的不断发展，汽车已经成为了人们生活中不可缺少的一部分，而车辆密集化与高速化对车辆安全性能提出了更高的要求。据统计，半数以上的交通事故是由于汽车制动系统的原因引起的，故保证制动系统的安全可靠性是重中之重。
制动器是制动系统中用以产生阻碍汽车运动或运动趋势的部件。制动器不仅直接影响了用户的驾驶感觉，同时也是保证汽车安全行驶最重要的部件。由于收到用户的抱怨反馈，称某车型制动力不足，制动偏软。为了分析造成抱怨的根本原因，取得抱怨车的前轮盘式制动器进行具体分析，拟解决这一用户抱怨。
1 浮钳盘式制动器制动原理
浮钳盘式制动器的构造如图1所示，支架4通过螺栓固定在转向节上，制动钳壳体1径向固定在支架上，轴向可沿着导向销3相对于支架滑动，活塞2布置在制动盘的内侧，外侧摩擦片6固定在制动钳壳体1上。
浮钳盘式制动器的工作原理为：制动时，在制动油压的作用下，活塞首先将内侧的摩擦片推向制动盘，直至贴紧制动盘，制动钳壳体在制动油压的反作用力下，连带外侧摩擦片，沿着导向销向右侧轴线移动，从而两侧的摩擦片夹紧制动盘，产生了制动力矩，使汽车制动减速直至停车。
4.5 仿真计算与结果分析
划分完网格、定义材料属性赋给所有单元，确定约束条件，给定载荷工况之后，可以执行计算求解，得出计算结果，观察云图可直观显示位移以及应力应变的变化，最终可找出最危险的零件部分，并检验其是否满足强度要求。
4.5.1 制动钳壳体
制动钳壳体的有限元分析如图4所示，其最大变形量为0.232mm，变形量最大的部分在与外侧摩擦片接触的部分。受到vonMises应力最大值为144.2 MPa，受到应力最大的位置在活塞缸内侧，如图5所示。
4.5.2 制动钳支架
制动钳支架的有限元分析如图6所示，其最大变形量为0.172 mm，变形量最大的部分在支架与制动钳的连接螺栓孔附近。受到vonMises应力最大值为284.7 MPa，受到应力最大的位置在与转向节相连处，如图7所示。
4.5.3 综合分析
将之前测量中存在误差的3项尺寸按照实测值在模型中进行相应的修改，并在按照上述步骤进行网格划算以及其他后处理计算后，发现弹簧孔定位尺寸、拉刀槽对称度的尺寸误差对于模型最大位移量和最大应变量的影响不大。但是导向销孔对称度若存在误差对于制动钳支架的位移以及应力有着明显的影响。其最大变形量为0.178 mm，相对于符合设计标准的制动钳支架模型增大了3.7%，受到vonMises应力最大值为293.9 MPa，相对于符合设计标准的制动钳支架模
