汽車(chē)專(zhuān)業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--基于三維設(shè)計(jì)的浮動(dòng)式制動(dòng)卡鉗的車(chē)床夾具的研制

英文原文 of of a 11167, P. R. 10009, P. R. to of in of a of D in D of of is In by be of in be of in a be 3D n of of an to of a is to of in a of is D in D is D of a is 1. of as 2 of is in of 2 3D of he of is of a ; is of is be in to of is by by of in of as To in of of a is D in to of of be a of in of of on of as a It is of of is on of 3 , as . of of is in in . up as . is it is or in In as of is be in is In as of is as of of is on by In is in so it is 5is of to be of is by of of up in a as to 5 , it is in is of of he of to be of of As is , of is by of D We as of as In of E, of of of g/1 3 5 5be on as of by as is a is in a In we : 0. in a 60 r/a “is “in In to of of a is as in 6,7 of is to of in of we of be to as as by of of of in , Y, Z be E. of of as of to be in of of at . of a is . 0° , of mm in . by we is on as a it of n to a to be to as . to is is on of to is In of of is in a of an of to is 10 so it be is on to a a 0 105kg is in of to of of is . of of ew ld 0. to of of in E is in D is on D of of is In we by of in of in 1 Y, , 2004( 2 H, Q, E in (7) : 17 18, 22, 2006 ( 3 ( 1) : 52 59, 2008 4 J, G, E ( 7) : 17 18, 22, 2006( 5 H, H. 2006( is a in is in is a is in is a is in 中文譯文 基于三維設(shè)計(jì)的浮動(dòng)式制動(dòng)卡鉗的車(chē)床夾具的研制 1 潘金坤 1，左萬(wàn)里 2，路東升 2 1 南京工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，南京 211167，中華人民共和國(guó) 2 南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，南京 210009，中華人民共和國(guó) 摘要：根據(jù)制動(dòng)卡鉗在生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)要求，本文研究的是一個(gè)基 于三維設(shè)計(jì)的浮動(dòng)式制動(dòng)卡鉗的專(zhuān)用夾具。根據(jù)專(zhuān)用夾具的三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真的開(kāi)發(fā)過(guò)程和驗(yàn)證數(shù)據(jù)顯示，三維設(shè)計(jì)過(guò)程可以在原型建模之前方便的預(yù)測(cè)夾具的組裝干涉和準(zhǔn)確添加在鉛磚的質(zhì)量。通過(guò)這種方式，可以消除由擺動(dòng)引起的車(chē)床夾具的不平衡和改善在缸孔與機(jī)床主軸的跳動(dòng)公差精度，因此制動(dòng)卡鉗的缸孔加工質(zhì)量可以很大程度的被保證。 關(guān)鍵字：三維設(shè)計(jì)；制動(dòng)卡鉗；車(chē)床夾具 1 緒言 汽車(chē)的浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器卡鉗的生產(chǎn) ,由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 ,需要專(zhuān)用夾具來(lái)安裝和夾緊制動(dòng)卡鉗。制動(dòng)器是汽車(chē)涉及行駛安全性的關(guān)鍵部件，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，車(chē)速越來(lái) 越高，載荷越來(lái)越大，而對(duì)制動(dòng)器的尺寸要求越來(lái)越小。這意味著制動(dòng)器部件單位面積所承受的載荷及吸收的能量會(huì)大大增加，因而對(duì)制動(dòng)器性能的要求也越來(lái)越高。對(duì)行駛的汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，將摩擦部件 (摩擦片 )壓到車(chē)輛的轉(zhuǎn)動(dòng)部件（制動(dòng)盤(pán)）上，摩擦使轉(zhuǎn)動(dòng)部件減速或停止運(yùn)動(dòng)，因此發(fā)熱是動(dòng)摩擦的必然結(jié)果。根據(jù)制動(dòng)卡鉗在加工中的技術(shù)要求，本文研究一個(gè)基于三維設(shè)計(jì)的浮動(dòng)制動(dòng)卡鉗的專(zhuān)用夾具和它的模型的虛擬裝配。通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件的機(jī)構(gòu)仿真功能，分析車(chē)床夾具的平衡性 1。結(jié)果顯示這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以方便的預(yù)測(cè)一些影響技術(shù)設(shè)備質(zhì)量的因素，例如在樣 機(jī)里的裝配干涉和車(chē)床夾具的加工穩(wěn)定性 2。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程不僅可以避免在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)里的設(shè)計(jì)誤差，還可以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。 2 專(zhuān)用車(chē)床夾具的三維設(shè)計(jì) 專(zhuān)用夾具的制造對(duì)象是浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)卡鉗，如圖 1 所示；其加工表面是制動(dòng)器的缸孔。這個(gè)圖顯示 :當(dāng)缸孔被加工時(shí) ,它的軸必須符合機(jī)器主軸的旋轉(zhuǎn)軸。由于制動(dòng)卡鉗的不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)，夾具的不平衡質(zhì)量引起的擺動(dòng)和工件會(huì)影響缸孔實(shí)際加工中的加工精度和圓度，和一些形狀公差的精度要求例如兩缸孔之間的平行度。為了避免制動(dòng)卡鉗的車(chē)床夾具在設(shè)計(jì)過(guò)程中的這些問(wèn)題，在本文研究了專(zhuān)用夾具的 三維設(shè)計(jì)。 根據(jù)制動(dòng)卡鉗的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和車(chē)床夾具的夾緊要求，在整個(gè)加工過(guò)程中，缸孔應(yīng)該在車(chē)床夾具夾緊后來(lái)完成。法蘭需要機(jī)器主軸的安裝孔和夾具兩邊的中心定位孔作為中介來(lái)連接機(jī)器主軸和夾具。確?？ㄣQ機(jī)體加工缸孔的軸的定位和在夾具的夾緊和機(jī)器旋轉(zhuǎn)主軸的相互配合 3，如圖 2 所示。 在本文中，專(zhuān)用夾具的其他部分的建模過(guò)程不進(jìn)行詳細(xì)描述，請(qǐng)參考文獻(xiàn) 4。然后這些零件組裝成兩個(gè)部分，上部分和下部分，如圖 3 和圖 4 所示。在裝配時(shí)，整個(gè)夾具分兩個(gè)部分。這樣在裝配過(guò)程中避免零件被少裝或安裝錯(cuò)誤。在下部分，作為法蘭的基準(zhǔn)由螺栓 來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡的固定。在夾具生產(chǎn)過(guò)程中，柜臺(tái)平衡會(huì)被平衡調(diào)節(jié)。在正常工作狀態(tài)下，根據(jù)浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器工作原理，在靜力的某一平衡狀態(tài)下，制動(dòng)鉗受力如下 :（ 1）制動(dòng)盤(pán)反作用力通過(guò)內(nèi)側(cè)摩擦 , 活塞和制動(dòng)液介質(zhì)作用在制動(dòng)鉗體的油缸側(cè)壁。（ 2）制動(dòng)盤(pán)反作用力通過(guò)外側(cè)摩擦塊對(duì)鉗體產(chǎn)生一個(gè)推力。（ 3）與支架相接螺栓孔處有來(lái)自支架對(duì)鉗體的作用力。 在上部分，作為夾具的基準(zhǔn)，用七個(gè)螺栓來(lái)固定定位板。然后，作為基準(zhǔn)的定位板，上半部分由兩個(gè)螺紋釘定在定位板上，和壓緊板通過(guò)螺栓被夾緊。在夾具里，壓緊板是直接接觸工件的，所以它收到巨大的 壓力。因此，材料選擇 45要淬火和回火的熱處理。在初始裝配中，配合塊不需要固定在夾具上，配合塊的質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果中可以得到。 在上部分和下部分裝配完成后，他們由螺栓和螺母組成了一個(gè)新的單元 1，如圖 5 所示。由于采用層次化裝配 5，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中它是合理的，部分管理是簡(jiǎn)單的，可以有效的縮短設(shè)計(jì)周期。 3 專(zhuān)用車(chē)床夾具的運(yùn)動(dòng)學(xué)平衡性分析 每個(gè)零件的質(zhì)量需要在專(zhuān)用夾具的運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程特性之前確定。如圖 6 所示，每個(gè)零件的材料和密度是由菜單欄里的 機(jī)構(gòu) /質(zhì)量屬性 來(lái)確定的，如 表 1 所示，零件的體積和質(zhì)量是由三維設(shè)計(jì)軟件計(jì)算的。我們選擇碳素鋼作為其他標(biāo)準(zhǔn)零件的材料，如螺栓和螺母，其密度是 里的定義質(zhì)量的過(guò)程，也要注意單位轉(zhuǎn)換。 建立組件單元，然后，組件單元 1 將通過(guò) “ 連接銷(xiāo)連接 ” 安裝在主軸上作為機(jī)器主軸的基準(zhǔn)，如圖 7 所示。在進(jìn)入力學(xué)模型后，重力是一個(gè)設(shè)定的默認(rèn)值。在矢量列表中，我們?cè)O(shè)置 X:他： 0。添加一個(gè)電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)速是 360 r/然后建立在外部負(fù)載列表里的動(dòng)態(tài)式和打開(kāi)重力的設(shè)置為運(yùn)行。直到那時(shí)，運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真過(guò)程才可以運(yùn)行。為了減少缸 孔的擺動(dòng)，專(zhuān)用夾具的平衡是本文的關(guān)鍵分析 6,7。平衡性分析的目的是夾具和工件在機(jī)床的旋轉(zhuǎn)主軸的整體重心。因此，我們首先要確定夾具和工件的整體質(zhì)心。然后整體和主軸之間的距離就可以得到。整體和主軸之間的距離應(yīng)該趨向于零，盡可能調(diào)整配合塊的質(zhì)量。 質(zhì)心的具體三個(gè)方向因子的 X,Y,Z 可以通過(guò) 的測(cè)量功能得到。因?yàn)樵O(shè)置機(jī)床的旋轉(zhuǎn)主軸為 Z 軸，質(zhì)心相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心的距離只需要質(zhì)心在 X 或 Y 方向的最大值來(lái)確定。沒(méi)有配合塊的夾具虛擬運(yùn)動(dòng)的測(cè)量結(jié)果如圖 8 所示。當(dāng)夾具轉(zhuǎn)動(dòng) 90° ，質(zhì)心的最大偏差距離在 X 方向是 有這樣做，我們可以知道質(zhì)心不在軸上；作為它不能滿足平衡要求的條件。 表 1 夾具主要零件材料與密度 編號(hào) 零件名稱(chēng) 材料 密度 (g/1 平衡塊 法蘭盤(pán) 夾具體 配重塊 鉛 定位板 45 壓板 45為了滿足平衡條件的配合塊需要添加調(diào)整質(zhì)心，如圖 4 所示。在添加配合塊后，回歸分析，然后重新測(cè)量。結(jié)果是質(zhì)心依然不在軸上，但質(zhì)心相對(duì)于軸的距離縮短了。對(duì)于配合塊的厚度 增加，修改，測(cè)量是一次又一次的執(zhí)行仿真過(guò)程。通過(guò)大量的測(cè)試，得到質(zhì)心相對(duì)于軸的理想距離。這個(gè)值是 10如圖 9 所示，因此它可以被認(rèn)為是質(zhì)心在軸上和滿足平衡需求的結(jié)果。 根據(jù)配合塊的運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果，一個(gè)鉛磚的厚度是 30積是 105滿足平衡性要求的專(zhuān)用槽夾具。在新的設(shè)計(jì)與舊的設(shè)計(jì)之間的跳動(dòng)公差的測(cè)量數(shù)據(jù)的比較如表 2 所示。 表 2 跳動(dòng)公差測(cè)量數(shù)據(jù) 測(cè)量次數(shù) 新設(shè)計(jì) 舊設(shè)計(jì) 1 0. 動(dòng)器在車(chē)輛安全性方面起著相當(dāng)重要的作用，直接影響到這些車(chē)輛的正常行駛，因而制動(dòng)器總成及其零部件的安全可靠性倍受關(guān)注 。 運(yùn)用 術(shù)對(duì)某浮鉗式盤(pán)式制動(dòng)器的關(guān)鍵零件進(jìn)行了有限元分析，分析結(jié)果表明制動(dòng)鉗體等關(guān)鍵零件滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求 。 當(dāng)制動(dòng)時(shí)，活塞在液壓力的作用下推動(dòng)內(nèi)摩擦塊沿著導(dǎo)向銷(xiāo)軸向移動(dòng)，以一定的壓 力壓向制動(dòng)盤(pán)，同時(shí)制動(dòng)鉗鉗體也在液壓反向力作用下將外制動(dòng)盤(pán)以一定壓力壓向制動(dòng)盤(pán)，這時(shí)摩擦襯片便于制動(dòng)盤(pán)間產(chǎn)生摩擦力，從而達(dá)到制動(dòng)的目的 。 在制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)受力的平衡狀態(tài)下，制動(dòng)鉗鉗體受力為：（ 1）制動(dòng)盤(pán)反作用力通過(guò)內(nèi)側(cè)摩擦塊，活塞和制動(dòng)液作用在鉗體的油缸側(cè)壁 。 （ 2）制動(dòng)盤(pán)反作用力通過(guò)外側(cè)摩擦塊對(duì)鉗體產(chǎn)生一個(gè)推力 。 （ 3）與支架相接螺栓孔處又來(lái)自支架對(duì)鉗體的作用力 。 制動(dòng)器支架的受力情況為： 制動(dòng)盤(pán)與摩擦襯塊間的摩擦力 通過(guò)制動(dòng)底板傳到支架的一側(cè)，來(lái)自與支架滑槽相觸的是制動(dòng)底板對(duì)滑槽的壓力，而壓力的大小取決與摩擦片 圓周摩擦力的大??； 支架固定處來(lái)自轉(zhuǎn)向節(jié)的反作用力； 與鉗體相接處來(lái)自鉗體的反作用力 。 通過(guò)對(duì)該浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器的關(guān)鍵零件進(jìn)行受力分析，這些作用力將作為載荷邊界條件添加到有限元分析模型中 。 在 件建立該型號(hào)浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器三維模型后，通過(guò)軟件集成技術(shù)將模型導(dǎo)入到 成的有限元前處理模塊 “ 中自動(dòng)劃分網(wǎng)格 4。 網(wǎng)格劃分前，需要簡(jiǎn)化模型，可以減少分析求解所需要的時(shí)間 。 為了能準(zhǔn)確地反應(yīng)各零件的應(yīng)力 、 應(yīng)變及位移的規(guī)律，采用 10 節(jié)點(diǎn)四面體單元作為劃分網(wǎng)格類(lèi)型 。 完成網(wǎng)格劃 分后，可在屬性編輯器評(píng)價(jià)和修改網(wǎng)格屬性以改進(jìn)網(wǎng)格，這樣能在邊緣和高應(yīng)力處細(xì)化和改善網(wǎng)格 。 通過(guò)定義好網(wǎng)格和作用邊界條件準(zhǔn)備好有限元模型 。 就可以執(zhí)行解算 。 需注意的是，為確保成功解算和精確結(jié)果，有限元模型的檢查是必需的，解算前先創(chuàng)建分析方案，將仿真文件導(dǎo)入 解器解算，順利求解后在仿真導(dǎo)航器中可顯示計(jì)算結(jié)果，在后處理模塊中，顯示或編輯相關(guān)零件的位移，應(yīng)力或應(yīng)變等指標(biāo) 。 通過(guò)后處理模塊，我們能通過(guò)云圖直觀形象地得到位移，應(yīng)力應(yīng)變的變化和顯示，并可以以動(dòng)畫(huà)等方式顯示零件中最危險(xiǎn)的部位 。 我們能直接觀察和讀 取活塞，制動(dòng)鉗支架和制動(dòng)鉗鉗體的應(yīng)力，并了解到各零部件是否滿足強(qiáng)度要求 。 4 結(jié)論 根據(jù)制動(dòng)卡鉗的缸孔的技術(shù)要求在加工、 中結(jié)合夾具中的機(jī)械仿真功能采用三維設(shè)計(jì)的研究和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的研究。根據(jù)專(zhuān)用夾具的三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真的開(kāi)發(fā)過(guò)程和驗(yàn)證數(shù)據(jù)顯示，三維設(shè)計(jì)過(guò)程可以在原型建模之前方便的預(yù)測(cè)夾具的組裝干涉和準(zhǔn)確添加在鉛磚的質(zhì)量。這樣我們可以消除由車(chē)床夾具的不平衡引起的擺動(dòng)和提高缸孔與機(jī)床主軸的跳動(dòng)公差精度，從而保證制動(dòng)卡鉗的缸孔的加工質(zhì)量。 參考文獻(xiàn) 1 祝凌云，李斌 功仿真 和有限元分析 民郵電出版社， 2004 2 丁錦宏，吳國(guó)慶 軟件在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 008(8):13852 3 008(1):52 4 秦國(guó)華，張衛(wèi)紅 機(jī)床夾具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 空工業(yè)出版社：（ 2006） 5 萬(wàn)志堅(jiān)，羅顯光 基于 建模的汽車(chē)油管檢具設(shè)計(jì) 2006(7):172 簡(jiǎn)介 潘金坤是南京工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院的一個(gè)講師，他的研究興趣在機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。 左萬(wàn)里是南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院的研究生，他的研究興趣是機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。 路東升是南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院的研究生，他的研究興趣是機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。