[发明专利]一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法及装置

权利要求书

1.一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，包括：

建立有限元模型，根据所述有限元模型对发动机的零件进行缩减，获得所述零件的刚度矩阵文件和质量矩阵文件；

建立所述发动机的整机动力学分析模型，利用所述刚度矩阵文件和质量矩阵文件进行仿真计算；

当所述仿真计算的结果满足第一预设条件时，提取曲轴箱优化分析所需的载荷激励，生成载荷激励文件；

确定曲轴箱优化设计空间；

根据所述载荷激励文件，设置拓扑优化的要素，对所述曲轴箱设计空间进行拓扑优化；

当所述拓扑优化的结果满足第二预设条件时，提取所述拓扑优化的结果，并根据所述曲轴箱的材料布置形式进行设计建模，获得所述曲轴箱的结构模型；

其中，所述载荷激励包括：曲轴轴承力、活塞侧向敲击力、进气侧及排气侧凸轮轴轴承力、进气侧及排气侧的液压挺柱力、进气侧及排气侧的气门弹簧力、进气侧及排气侧的气门落座力和缸内爆发压力；

其中，根据公式

Min{f(x)}→min{Mass(x)}

S.t：

V_k(x)A；k＝1，2，…，m；

BC_j(x)C；j＝1，2，…，n；

进行拓扑优化，其中，X表示设计变量，Mass(x)表示曲轴箱重量，V_k(x)表示响应点的振动速度，A表示振动速度限值，C_j(x)表示材料尺寸，C表示尺寸上限值，B表示尺寸下限值，k和j为正整数。

2.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，当所述仿真计算的结果不满足第一预设条件时，检查所述整机动力学分析模型及刚度矩阵文件和质量矩阵文件，重新进行所述建立发动机的整机动力学分析模型，利用所述刚度矩阵文件和质量矩阵文件进行仿真计算的步骤。

3.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，当所述拓扑优化的结果不满足第二预设条件时，调整所述拓扑优化的要素，重新进行所述根据所述载荷激励文件，设置拓扑优化的要素，对所述曲轴箱设计空间进行拓扑优化的步骤。

4.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，所述发动机的零件包括：缸盖、曲轴箱、正时罩盖、油底壳、附件支架和悬置支架。

5.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，所述曲轴箱设计空间包括：所述曲轴箱的第一端面的外侧、所述曲轴箱的与所述第一端面相对的第二端面的外侧，所述曲轴箱的第三端面的外侧、所述曲轴箱的与所述第三端面相对的第四端面的外侧，所述曲轴箱的第五端面的密封带的外侧、所述曲轴箱的与所述第五端面相对的第六端的密封带的外侧。

6.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，所述拓扑优化的要素包括：所述曲轴箱的薄壁件的表面振动速度、所述曲轴箱的重量和所述优化设计的材料尺寸。

7.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱结构模型的建立方法，其特征在于，所述对所述曲轴箱设计空间进行拓扑优化还包括：

通过固体声传递函数，改变曲轴箱振动传递路径。

8.一种发动机曲轴箱结构模型的建立装置，其特征在于，包括：

第一建模模块，用于建立有限元模型，根据所述有限元模型对发动机的零件进行缩减，获得所述零件的刚度矩阵文件和质量矩阵文件；

第二建模模块，用于建立所述发动机的整机动力学分析模型，利用所述刚度矩阵文件和质量矩阵文件进行仿真计算；

第一处理模块，用于当所述仿真计算的结果满足第一预设条件时，提取曲轴箱优化分析所需的载荷激励，生成载荷激励文件；

确定模块，用于确定曲轴箱优化设计空间；

优化模块，用于根据所述载荷激励文件，设置拓扑优化的要素，对所述曲轴箱设计空间进行拓扑优化；

第二处理模块，用于当所述拓扑优化的结果满足第二预设条件时，提取所述拓扑优化的结果，并根据所述曲轴箱的材料布置形式进行设计建模，获得所述曲轴箱的结构模型；

所述载荷激励包括：曲轴轴承力、活塞侧向敲击力、进气侧及排气侧凸轮轴轴承力、进气侧及排气侧的液压挺柱力、进气侧及排气侧的气门弹簧力、进气侧及排气侧的气门落座力和缸内爆发压力；

其中，根据公式

Min{f(x)}→min{Mass(x)}

S.t：

V_k(x)A；k＝1，2，…，m；

BC_j(x)C；j＝1，2，…，n；

进行拓扑优化，其中，X表示设计变量，Mass(x)表示曲轴箱重量，V_k(x)表示响应点的振动速度，A表示振动速度限值，C_j(x)表示材料尺寸，C表示尺寸上限值，B表示尺寸下限值，k和j为正整数。