[发明专利]一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法及装置

说明书

本发明提供了一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法及装置，该发动机曲轴箱结构模型的建立方法包括：建立有限元模型，对发动机的零件进行缩减，获得零件的刚度矩阵文件和质量矩阵文件；建立发动机的整机动力学分析模型，利用刚度矩阵文件和质量矩阵文件进行仿真计算；当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；根据载荷激励文件，设置拓扑优化的要素，对曲轴箱设计空间进行拓扑优化，当拓扑优化的结果满足第二预设条件时，提取拓扑优化的结果，并根据曲轴箱的材料布置形式进行设计建模，获得曲轴箱的结构模型。本发明实施例可以缩短发动机曲轴箱的开发周期。

技术领域

本发明涉及汽车零部件设计技术领域，特别涉及一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法及装置。

背景技术

发动机曲轴箱是发动机中较为复杂的关键部件，其振动直接影响了发动机的噪声、振动与声振粗糙度(NVH，Noise、Vibration、Harshness)性能，经验丰富的设计师也很难保证一次设计出低振动的曲轴箱结构，往往需要多次的结构修改和分析验证，导致开发周期长、成本高。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法及装置，用以实现缩短发动机曲轴箱的开发周期。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种发动机曲轴箱结构模型的建立方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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，B表示尺寸上限值，C表示尺寸下限值，k和j为正整数。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。