120_某车型驻车制动拉杆干涉问题分析及改进_荣兵

Altair 2011 HyperWorks 技术大会论文集 
某车型驻车制动拉杆干涉问题分析及改进
荣兵，竺福庆，朱贞英，门永新，赵福全
（吉利汽车研究院工程分析部 杭州萧山 311228）
摘 要:针对某车型驻车制动拉杆与副仪表板干涉问题，在HyperMesh中建立相应的有限元计算模型，
确定与实际情况相符合的边界条件，进行驻车制动拉杆变形分析。

通过优化设计，对刚度不足的板件进 行改进，最终干涉问题得到了有效解决。

关键字:有限元 干涉问题 优化设计
1 概述
在整车研发流程的不同阶段中， CAE技术都能体现其独有的价值。

在设计阶段进行静态、 动态分析， 平顺性、操纵稳定性仿真，发现设计中存在的缺陷、错误，及时地改进这些缺陷和错误，可以大大地减 少了样车的制作和试验时间；进入设计验证阶段，试制工程样车以后，针对样车试验反馈的问题，快捷 有效地进行CAE分析，找出问题的原因，及时解决。

针对某车型装车后驻车制动拉杆与副仪表板存在干 涉问题，本文在HyperMesh中建立相应的有限元模型，分析该车型驻车制动拉杆产生大变形的原因，最 后对结构进行优化，有效地解决了干涉问题。

2 问题描述
某车型在装车后，未连接拉索时，在上、下极限位置，驻车制动拉杆均位于副仪表板中间，不存在 干涉，如图1、图2所示：
图1 连接拉索前-拉杆上极限位置
图2 连接拉索前-拉杆下极限位置
连接拉索后，在上、下极限位置，驻车拉杆与副仪表板发生干涉，且在上极限位置时干涉量较严重， 如图3、图4所示：
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图 3 连接拉索后-拉杆上极限位置
图 4 连接拉索后-拉杆下极限位置
数模状态显示，驻车制动拉杆在未连接拉索时基本位于副仪表面板中央，与左右侧面的设计间隙分 别为 4.1mm 和 3.1mm，如图 5 所示：
图5
数模状态中的设计间距
拉索连接后，驻车制动拉杆干涉主要原因有以下三方面： 1、 安装支架本身刚度较弱； 2、 各板件在安装时存在一定的误差和间隙； 3、 初始预紧力较大等。

本文主要针对驻车制动拉杆及安装支架本身的结构进行了分析， 查找干涉原因并提出了相关的改进 建议。

3 有限元计算分析
3.1 有限元模型的建立
针对上述反馈问题，为了在有限元计算中正确反映驻车制动拉杆与其安装支架的变形情况，截取驻 车制动装置安装处的部分前地板参与有限元建模。

有限元计算模型如图 6 所示：其中包括拉索、安装螺 栓、转动副和四个板件（驻车制动拉杆、安装支架、拉索安装盘、部分前地板） ，由于采用线性求解器 计算，材料统一采用线性材料，弹性模量 2.1e10MPa，泊松比 0.3。

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图 6 有限元计算模型
3.2 分析工况的确定
根据装车状态中，驻车制动拉杆的上、下极限位置的约束情况，确定模型的约束条件如下：约束前 地板截断处的所有自由度，约束驻车制动拉杆限位处转动切线方向的移动自由度，释放绕旋转轴的转动 自由度； 载荷条件如下： 上极限位置时， 根据实际反馈， 在上极限位置时拉索处的最大力可能达到 1000N， 采用 1000N 进行计算；下极限位置时，由于未能提供预紧力数据，考虑到初始安装时拉索的力不大， 采用 400N 进行计算。

3.3 分析结果[1]
在上极限位置时，驻车制动拉杆的变形分析结果如图 7：
图7
上极限位置分析结果
从图 7 可知：上极限位置计算工况中，驻车拉杆上与副仪表板对应位置的变形为 5.3mm，大于设 计间隙 3.08mm，已经产生了干涉。

则上极限位置干涉问题主要是由于结构受力变形太大造成。

在下极限位置时，驻车制动拉杆的变形分析结果如图 8：
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图8
下极限位置分析结果
从图 8 可知：下极限位置计算工况中，驻车拉杆上与副仪表板对应位置的变形为 2.22mm，小于设 计间隙 3.1mm。

由此推断下极限位置干涉问题，是由于安装精度不够，加之结构受力变形造成。

4 优化分析
4.1 优化方案
由上诉分析结论可知：装车后，驻车制动拉杆与副仪表的干涉问题，主要是由于驻车制动装置的相 关板件刚度较弱造成。

进行相应的优化分析，改进方向可以考虑如下两点：增加安装支架板件厚度；改 变安装支架结构形式。

鉴于安装支架厚度已经较厚（4mm） ，在此考虑从改变其结构形式出发，以到达 增加刚度的目的。

经与设计部门沟通确定安装支架由一个板件改为两个板件，增加的板件厚度为 3.0mm，具体改进 形式如图 9 所示：
A、改进前模型
B、改进后模型。

图 9 改进前后对比图
4.2 优化分析结果[2]
改进后上极限位置时，驻车制动拉杆的变形分析结果如图 10：
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图 10
改进后上极限位置分析结果
从图 10 可知：改进后上极限位置分析工况中，驻车拉杆上与副仪表板对应位置的变形为 1.83mm， 小于设计间隙 3.1mm。

对比图 7，与原方案相比改善了 65%，不存在干涉风险。

改进后下极限位置时，驻车制动拉杆的变形分析结果如图 11：
图 11
改进后下极限位置分析结果
从图 11 可知：改进后下极限位置分析工况中，驻车拉杆上与副仪表板对应位置的变形为 0.84mm， 小于设计间隙 3.1mm。

对比图 8，与原方案相比改善了 62%，不存在干涉风险。

5 结论
整车研发流程进入设计验证阶段，试制工程样车以后，仍会发现许多工程实际问题。

本文针对某车 型装车后，驻车制动拉杆与副仪表板存在严重干涉问题，建立相应的有限元计算模型，确定与实际情况 相符合的边界条件，进行驻车制动拉杆变形分析。

在 HyperView 中分析计算结果可知：驻车制动拉杆 的安装支架刚度较弱，是产生干涉的主要原因。

针对该原因，改进安装支架结构形式，对比改进前后分 析结果，干涉问题得到了有效地改善。

6 参考文献
[1]李永生.XX车型驻车制动拉杆变形CAE分析报告（第一版），2011.01
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[2]荣兵.XX车型驻车制动拉杆变形CAE分析报告（第二版），2011.05
Analysis on the interference of Hand brake lever and improvement
Rong Bing, Zhu Fuqing, Zhu Zhenying, Men Yongxin, Zhao Fuquan
Abstract: Established Corresponding finite element model in hypermesh focusing on the
interference of Hand brake lever and secondary dashboard, then defined the boundary conditions as practical situation, analyzed deformation of the Hand brake lever. At last the interference has been solved effectively through improved the component part with lack of rigidity.
Key words: Finite element model；Interference；Optimization
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