一种发动机曲轴结构的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机曲轴结构的优化方法，包括以下步骤：软件互联；建立模型；设置输入变量；网格划分；设置优化目标；筛选敏感性参数；DOE实验设计；构建响应面；优化设计及验证。本发明专利技术从优化结果看，在满足结构强度的条件下，优化结构模型与原模型相比，最大应力和最大变形均下降，结构更加合理，此结构优化设计方法可为其他产品设计提供参考。计方法可为其他产品设计提供参考。计方法可为其他产品设计提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机曲轴结构的优化方法


[0001]本专利技术涉及发动机曲轴领域，尤其涉及一种四缸曲轴的结构优化设计方法。

技术介绍

[0002]曲轴工作过程中存在结构强度低和疲劳失效问题，各生产商对此都在采取改进措施，希望获得对类似领域的产品能满足轻量化和结构合理性要求；因此有必要对其结构优化方法进行研究。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决发动机曲轴结构强度低和疲劳失效问题，同时能满足轻量化要求，而提出一种发动机曲轴结构的优化方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种发动机曲轴结构的优化方法，包括如下步骤：1) 软件互联：使用ANSYS CAD配置管理器将ANSYS Workbench与SOLIDWORKS互联；2) 建立模型：在三维建模软件SOLIDWORKS中根据发动机曲轴参数建立模型；3) 设置输入变量：运用SOLIDWORKS工具中的方程式设置输入变量，格式为DS_名称；模型导入Workbench并进入Design Modeler设置优化变量的参数集；4) 网格划分：采用Mesh对模型划分网格，使网格质量达到较好水平；5) 设置优化目标：设置模型的材料属性，施加载荷等边界条件，运用静力学分析得到等效应力和总变形值，并将两者作为优化目标；6) 筛选敏感性参数：采用Design Exploration模块中的Parameters Correlation，样本点类型选择Auto，样本点生成类型选择Spearman；根据敏感性表筛选出敏感性参数；7) DOE实验设计：通过Optimal Space Filling Design实验设计方法建立一系列取值点，设计类型选择Maximum Entropy，样本类型Full Quadratic Model Samples；8)构建响应面：响应面构建类型选择Kriging，构建的响应面连续光滑，质量很好；9)优化设计及验证：选用Screening优化算法对DOE实验数据进行筛选，从而得到合适的尺寸参数，满足优化目标，得到优化后模型的等效应力值和总变形值。
[0005]优选的，所述步骤5中的模型材料属性为42CrMo。
[0006]优选的，本优化设计方法SOLIDWORKS和ANSYS Workbench均处于打开状态。
附图说明
[0007]图1为优化方法流程图；图2为未优化前模型图；图3为未优化模型的应力云图；图4为未优化模型的变形云图；
图5为优化后模型的应力云图；图6为优化后模型的变形云图。
具体实施方式
[0008]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0009]参照图1
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6，一种发动机曲轴结构的优化方法，包括如下步骤：1) 软件互联：使用ANSYS CAD配置管理器CAD Selection将ANSYS Workbench与SOLIDWORKS互联；2) 建立模型：在三维建模软件SOLIDWORKS中根据发动机曲轴参数建立模型；3) 设置输入变量：运用SOLIDWORKS工具中的方程式设置输入变量，格式为DS_名称；模型导入Workbench并进入Design Modeler中Parameters设置优化变量的参数集；4) 网格划分：采用Mesh对模型划分网格，选用Tetrahedrons划分方法，设置网格尺寸5mm，使网格质量达到较好水平；5) 设置优化目标：设置模型的材料属性为42CrMo，施加转速、弯矩载荷边界条件，运用静力学分析得到等效应力和总变形值，并将最小应力和最小变形作为优化目标；6) 筛选敏感性参数：采用Design Exploration模块中的Parameters Correlation，样本点类型选择Auto，样本点生成类型选择Spearman，样本点数量25，根据敏感性表筛选出敏感性参数；7) DOE实验设计：通过Optimal Space Filling Design实验设计方法建立一系列取值点，设计类型选择Maximum Entropy，样本类型Full Quadratic Model Samples，最大循环次数为10；8)构建响应面：响应面构建类型选择Kriging，增加5个验证点，构建的响应面连续光滑，质量高；9)优化设计及验证：选用Screening优化算法在DOE实验数据构建的响应面上筛选最适合的参数组合，选取4000组样本数据，筛选出3个好的候选点，最终得到最稳定的1组候选点，从而获得最优的尺寸参数，得到优化后模型的等效应力值和总变形值，满足优化目标。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机曲轴结构的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1) 软件互联：使用ANSYS CAD配置管理器将ANSYS Workbench与SOLIDWORKS互联；2) 建立模型：在三维建模软件SOLIDWORKS中根据发动机曲轴参数建立模型；3) 设置输入变量：运用SOLIDWORKS工具中的方程式设置输入变量，格式为DS_名称；模型导入Workbench并进入DesignModeler设置优化变量的参数集；4) 网格划分：采用Mesh对模型划分网格，使网格质量达到较好水平；5) 设置优化目标：设置模型的材料属性，施加载荷等边界条件，运用静力学分析得到等效应力和总变形值，并将两者作为优化目标；6) 筛选敏感性参数：采用Design Exploration模块中的Parameters Correlation，样本点类型选择Auto，样本点生成类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫秋云，李乐，林升垚，黄中顺，毛晓峰，王国强，王艳平，王思远，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：