基于Inspire對巴哈賽車制動踏板桿的再設計

小西早

2018年12月14日 00:08

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基于Inspire對巴哈賽車制動踏板桿的再設計

1.設計初衷

SolidThinking的Inspire教程中有一個很典型的例子,就是制動踏板的設計優化。大學兩年我曾有機會去參加兩屆中國汽車工程學會舉辦的巴哈越野車比賽，而心里一直念念不忘當初賽車設計制造出來車手對制動踏板的設計吐槽，現在有機會學習使用Inspire，我將對當年的制動踏板進行再設計，以彌補當初的遺憾。

2.比賽時的設計參數

當初設計制動踏板時主要考慮的因素有兩個，一個是保證好踏板的剛強度符合制動踏板制動力的設計要求，另一個就是成本，直接一體加工所需的鋁材要很多，所以踏板桿和踏板是分開加工的，后面再鋁焊在一起。至于零件的輕量化設計無從下手，畢竟當初沒發現有Inspire這款如此容易上手的設計優化軟件，最后出于安全性的考慮，不敢多減，只在踏板桿上掏了兩個孔，來減輕重量，如下圖，踏板桿的質量為0.22kg。

圖1 2017年參加巴哈比賽時的制動踏板設計

制動踏板所用材料為7075鋁，屈服強度查表約為505MPa, 而塑性材料（大多數結構鋼和鋁合金）以屈服極限為基準，除以安全系數后得許用應力，即[σ]=σs/n（n=1.5~2.5），所以n取2.5，許用應力[σ]為202MPa。

3．再設計

此次再設計中，我需要對制動踏板的初始設計參數，固定限位孔、制動缸活塞連接孔的大小和位置進行保留，以滿足裝配的要求，所以我將17年的制動踏板模型在Inspire中打開，并對原模型進行簡化，分割固定孔和連接孔，去除圓角，填塞多余的部分，得到如下圖2所示的初始模型。

圖2 初始模型

在得到初始模型后，分別設置材料和設計空間。材料和原來設計的一樣采用7075鋁，設計空間為圖中褐色部分。考慮制動踏板的實際受力情況和參考原來設計的載荷約束施加方式和大小，制動踏板力不大于500N，施加500N的力在數值約為20mmX40mm的面積上,經計算得踏板壓力大小約為0.625MPa。形狀控制選擇對稱控制。如下圖3、圖4。