某型轎車制動軟管分析優化

王鑫，王浩

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

某型轎車制動軟管分析優化

王鑫，王浩

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

文章針對在研某轎車為例，建立了制動軟管分析模型，通過建立懸架運動學輸入模擬管路的動態特性，對管路進行動態分析。從管路受力、間隙校核、包絡分析等方面提出管路的實際情況，結合實際問題進行優化，通過優化管路長度解決了相關問題。最后通過實驗驗證了模型建立的準確性。文章建立了管路的動態運動情況，據此對其進行分析優化，具有一定的指導意義。

制動軟管；動態分析；優化

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-207-03

引言

隨著汽車技術的發展，精細化設計越來越重要，導致布置空間受到了較大的約束。管路系統材料較為廣泛、工作環境差距很大，運送介質也不盡相同，因此更為精確的模擬其受力情況，為降低應力應變等進行長度優化具有重要意義。本文基于企業研發的某型轎車在定遠試驗場進行4萬公里可靠性試驗中出現的制動軟管疑似漏油為例，建立分析模型進行基于應力的長度優化。初步判斷在顛簸路面行駛中，懸架上下跳動及轉向過程中帶動制動軟管的運動，制動軟管長度不合理引起的。同時需要注意的是當管路較長時，在運動過程中會發生與周邊干涉的可能。因此本文主要建立制動軟管的模型，從應力合理，管路包絡的角度進行優化，提出合理的管路長度進行設計，同時制造快件更換到試驗車輛中進行實驗驗證，結果表明建立模型準確、優化合理，解決生產問題、為管路優化提供了一定的指導意義。

1、系統建模

為了建立準確的分析模型，需要對管路材料與相關的屬性進行試驗確認，從供應商獲取材料尺寸及材料參數，考慮重力作用對管路的影響，具體參數如下表1所示。

由于管路一端通過管夾固定在轉向節上，因此當車輛在行駛過程中，會帶動管路發生運動，即合理準確的轉向節運動特性對分析優化具有重要作用。相關文章在分析管線路時候一般都是采用幾個特殊位置進行說明，并未從連續動態的運動角度模擬出實際情況。本文根據表1懸架上下行程及轉向系統的齒輪齒條行程，在CATIA中建立動力學模型，將運動導出給建立的分析模型中。具體的CATIA運動模型參數及模型如下圖1，建立的分析優化模型如圖2所示。

表1 管路材料及運動學輸入

圖1 建立的CATIA運動學模型

其中，管路另外一端固定在車身鈑金上，在汽車坐標系下可認為是固定的。

2、模型分析

根據建立的分析模型，能計算出在懸架的動態運動過程中，制動管路及其兩端管夾的應力情況和受力情況，將此數據與材料的屈服應力進行對比可判斷其情況。同時可對管路與其他運動物體，例如懸架結構件直接的動態間隙，可據此判斷出是否存在動態干涉情況。最后還可以建立管路的包絡體，將其與車體等物體進行尺寸分析，查看是否存在干涉現象。下圖3為懸架運動示意圖。

圖3 懸架運動示意圖

圖4 模型分析示意圖

2.1 應力分析

對建立之后的模型進行分析計算，選取橫坐標為管路動態運動的時間，縱坐標為管路受到的最大應力及剪切應力如下圖5所示；

圖5 制動軟管應力曲線

從上圖可以發現隨著懸架的運動，管路所受到的應力在緩慢增加，其中最大應力3.5MPa，剪切應力也達到2.0MPa，管路的屈服應力為3.5MPa。因此管路在此工況下存在斷裂的風險，可適當增加管路長度釋放應力驟變的趨勢。對管路受到的力進行分析，也可發現存在相同的變化趨勢，結合運動關系可得知受力較大的工況為全轉向下極限的位置。

圖6 制動軟管受力曲線

2.2 間隙分析

在對管路進行布置時，由于附近存在輪速傳感器線束，因此需特別關注兩管的動態間隙，當兩管路為減小應力增加長度時特別容易導致相互干涉，因此對管路間隙進行分析如下圖7所示。

圖7 制動軟管與輪速傳感器間隙

制動軟管與輪速傳感器間隙最小為58mm，滿足不干涉情況。需要注意的是后期在管路優化時保證間隙滿足條件。

2.3 包絡分析

包絡體是涵蓋了懸架運動過程中管路的所有運動空間區域集合，在汽車設計開發過程中，建立準確的包絡體，能避免管路與車體鈑金等產生干涉造成油液泄露造成交通事故，因此獲取準確的管路包絡是開發階段需要解決的問題，參考國內外文獻發現很少考慮管路的彈性變形對包絡的影響，因此本方法具有一定的參考意義。形成的包絡體及周邊間隙如下圖8所示；

圖8 管路包絡與周邊間隙間隙尺寸

由分析可知，管路與周邊間隙滿足設計要求。

3、管路優化

由于管路所受壓力和應力均在運動過程中較大，因此需要對結構進行優化，可通過增加管夾進行控制，但是由于空間限制，臨時增加支架會增加設計變更成本，因此本文通過管子長度的優化，降低應力，但是需校核包絡。優化范圍從管子原長度215到330毫米進行，分析結果如下圖所示；

可以發現力和應力隨著管子長度增加逐漸降低，結合管子能承受的應力范圍綜合考慮將長度優化為260mm，將此長度再次進行包絡和間隙校核均能滿足設計要求。

3.1 實驗驗證

為了說明分析的準確性，將上述優化的數模提給廠家制作快件換到定遠試驗場的車輛上進行可靠性試驗驗證，經過可靠性試驗折合10萬公里發現，管路并未出現松動和干涉現象。滿足設計要求。

4、結論

根據公司實車可靠性問題進行有針對性的設計優化，結合懸架的運動學模型，建立了考慮管路動態特性的分析模型，能較為準確的反映實際管路材料和變形等情況，為其他管路設計提供指導作用。

提出管路動態優化設計方法，較靜態挑選幾個狀態位置分析具有全面性，優化結果經過試驗證明了準確性，優化后降低了管路受到的力，提高了管路的壽命，具有一定的實際研究意義。

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Analysis and Optimization of a certain car Brake Hose

Wang Xin, Wang Hao
( Jianghuai Automobile co., LTD Technology Center, Anhui Hefei 2300601 )

Taking a certain car for example, establish a flexible certain car brake hose model, and a suspension motion is created by catia model to modify this hose, Depend on the equipment, the relly motion of this is shown.This paper will show the reserch of the brake hose from the force and distance and sweptvolume of dymamic analysis, then optimization the longth of the hose, at last the probem is loose.The test is taken to showing the reserch.and modify is right, the paper given a good example in hose designing of working.

Brake Hose; dymamic analysis; optimization

U463.2

A

1671-7988 (2017)10-207-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.071

王鑫，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。