[发明专利]一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法

说明书

本发明涉及发动机设计分析领域，涉及一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法；包括：1、基于柴油机气缸盖的三维模型，对柴油机气缸盖进行高周疲劳有限元疲劳强度计算；2、对高周疲劳有限元疲劳强度计算结果进行分析，验证柴油机气缸盖的设计方案是否可行；3、基于柴油机气缸盖的三维模型，对柴油机气缸盖进行低周疲劳有限元疲劳强度计算；4、对低周疲劳有限元疲劳强度计算结果进行分析，验证柴油机气缸盖的设计方案是否可行；本发明有效避免设计缺陷，充分预估开发风险，提高分析验证的效率与准确性，缩短开发周期，降低开发成本，避免台架尾气排放，掌握气缸盖设计的核心技术，实现正向开发；具有较高的可靠性、移植性和可操作性。

技术领域

本发明涉及发动机设计分析领域，特别涉及一种柴油机CAE仿真设计分析方法，具体地说，是关于一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法。

背景技术

柴油机气缸盖安装于缸体的上方，主要作用是密封气缸，并且与活塞共同形成燃烧空间。气缸盖在柴油机工作工程中，承受气体力和紧固螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温高压的燃烧气体接触而承受很高的热负荷。所以，柴油机气缸盖的设计要同时保证其具备较高的强度和刚度，这对柴油机气缸盖的设计提出了很高的要求。

在柴油机气缸盖的设计过程中，目前一般采用传统经验公式判断和与欧美机型类比的方法，而设计的分析、验证和优化工作必须要等实物样机完成后，才能在柴油机试验台架上开展，此时如果发现设计存在不合理的情况，很多修改都不易实现，增大了优化设计的难度。因此在试制实物样机之前，对柴油机气缸盖进行合理的设计分析并及时优化非常重要。

现有技术对于柴油机气缸盖设计的分析、验证和优化工作，必须要等实物样机完成后，才能在柴油机试验台架上开展。现有技术主要存在以下缺点：

1)如果在柴油机试验台架上发现气缸盖设计存在不合理的情况，很多修改都不易实现，增大了优化设计的难度。

2)在柴油机试验台架上开展分析验证，相比CAE仿真设计分析技术，耗时长，占用人员和台架资源多，成本过高，而且台架试验会排放大量柴油机尾气，不环保。

专利文献1(CN201320354521.8)公开了一种汽油机气缸盖结构，它包括气缸盖、凸轮轴、进气法兰和排气法兰，气缸盖上设置有倾斜的进气门和排气门。但是，上述专利没有阐述其气缸盖的设计分析方法，而本发明提供一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，在虚拟样机上对柴油机气缸盖进行结构设计分析、评价并及时优化，相比现有的一般采用传统经验公式判断和与欧美机型类比的方法，能够充分预估开发风险，提高分析验证的效率与准确性，并且能够缩短开发周期，降低开发成本，避免台架尾气排放，掌握气缸盖设计的核心技术。

专利文献2(CN201210488902.5)公开了一种冷增压柴油机螺旋进气道加工方法，包括以下步骤：通过计算机辅助工程CAE将螺旋进气道做成试验盒；调整通道进气口位置和大小；通过计算机辅助制造CAM做成进气道三维结构；通过CAE将所述气道三维结构做成试验盒，在气道稳流试验台上进行气道性能修改测试；修改测试扫描成三维图形并经过CAM加工，制成进气道铸造模具。但是，上述专利只针对柴油机气缸盖上的螺旋进气道加工方法进行了阐述，没有对整个气缸盖的设计分析方法进行阐述。本发明提供的是整个柴油机气缸盖的设计分析方法，针对气缸盖的结构进行高周疲劳与低周疲劳设计分析，实现正向开发。

专利文献3(CN201710557152.5)公开了一种基于CAE技术的柴油机油底壳优化方法，通过有限元的方法对原有油底壳进行结构上的优化，并与实验进行对比分析，在原有基础上提出了六种改进措施，将原有油底壳的一阶模态提高了105HZ，改善了原有油底壳的刚度。但是上述专利只是采用CAE仿真技术中的有限元方法对柴油机油底壳进行了设计分析，没有提出对柴油机气缸盖进行设计分析的方法。本发明提供的是一种基于CAE仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法，针对气缸盖的结构进行高周疲劳与低周疲劳设计分析，掌握气缸盖设计的核心技术，实现正向开发。

发明内容