鲁春艳，万长东，田 菲

(苏州市职业大学 机电工程学院，江苏 苏州 215100)

0 引言

随着汽车技术的发展和道路条件的改善，汽车的行驶速度越来越高，对汽车制动系统的设计提出了更高的要求。汽车在制动时会产生大量的噪声污染，试验表明制动系统零部件的固有频率对噪声的产生有一定的影响[1]。轻量化的制动钳可以减轻汽车制动系统的重量，提高汽车的燃油经济性。另外，制动钳还必须满足刚度要求，变形过大会影响汽车的制动效能。

为了满足企业提高汽车制动系统性能和降低成本的要求，在原有产品的基础上对制动钳体进行轻量化设计，为此本文采用OptiStruct对制动钳壳体进行拓扑优化。

1 原制动钳有限元分析

浮钳盘式制动器工作原理如图1所示。制动钳支架由螺栓固定在转向节上，制动钳体6可沿穿过导向销孔2的导向销相对于支架轴向滑动。制动时，活塞1在液压力P1的作用下将内摩擦块3推向制动盘4;与此同时，作用在制动钳体6上的反向液压力P2推动钳体沿导向销2向右移动，使内外摩擦块3和5压靠在制动盘4上；于是，制动钳在P1和P2的作用下夹紧制动盘，在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩，使汽车制动[2]。

1-活塞；2-导向销孔；3-内摩擦块；4-制动盘；5-外摩擦块；6-制动钳

1.1 制动钳有限元模型的建立

制动钳原始结构如图2所示。将制动钳的几何模型导入到Hypermesh中，对制动钳模型进行几何清理，在不影响计算结果的情况下，将一些小圆角或者小特征去掉，网格划分采用由面网格生成体网格的方式，得到由69 717个节点和349 621个3D单元组成的有限元模型，如图3所示。……