一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法及系统，涉及汽车技术领域，该方法包括：对汽车变速箱横梁进行截取，并以预设角度和预设距离截取汽车变速箱横梁的边界，约束所述边界的自由度，得到所需优化的横梁；对所述横梁进行模态分析，构建横梁模型；将所述横梁模型进行零件类别划分，并对每个零件的尺寸进行标记；根据零件的尺寸，将零件划分成若干区域；以各区域的质量最小为目标函数，根据约束条件，对各区域进行轻量化优化，得到汽车变速箱横梁各区域的轻量化最优值，本发明专利技术能够解决现有技术中对汽车变速箱横梁整体模型进行截面优化，无法满足相关性能的分析要求，无法完全发挥出车架结构优化的潜能的技术问题。全发挥出车架结构优化的潜能的技术问题。全发挥出车架结构优化的潜能的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽车
，具体涉及一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法及系统。

技术介绍

[0002]随着全球经济与文明的发展，汽车作为代步、载人、运输等交通工具，越来越受到人们的青睐，汽车为出行节省了时间，为工作提高了效率，方便了出游游玩，也丰富了我们的生活，同时增加了国家经济的发展。随着国家对节能减排要求的提高及汽车行业竞争的加剧，如何应用先进的结构设计技术对汽车变速箱横梁进行结构设计，来进实现车架的减重轻量化。
[0003]目前比较常见的汽车变速箱横梁轻量化优化方法是对汽车变速箱横梁进行参数化建模，然后基于优化集成软件，如isight对参数化模型进行截面优化，但是该方法需要对汽车变速箱横梁整体进行参数化建模，对汽车变速箱横梁整体的截面优化的开发周期长，并且对汽车变速箱横梁整体模型进行截面优化，无法满足相关性能的分析要求，无法完全发挥出车架结构优化的潜能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法及系统，旨在解决现有技术中对汽车变速箱横梁整体模型进行截面优化，无法满足相关性能的分析要求，无法完全发挥出车架结构优化的潜能的技术问题。
[0005]本专利技术的一方面在于提供一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法，所述包括：
[0006]对汽车变速箱横梁进行截取，并以预设角度和预设距离截取汽车变速箱横梁的边界，约束所述边界的自由度，得到所需优化的横梁；
[0007]对所述横梁进行模态分析，构建横梁模型；
[0008]将所述横梁模型进行零件类别划分，并对每个零件的尺寸进行标记；
[0009]根据零件的尺寸，将零件划分成若干区域；
[0010]以各区域的质量最小为目标函数，根据约束条件，对各区域进行轻量化优化，得到汽车变速箱横梁各区域的轻量化最优值。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过本专利技术提供的一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法，能有效地实现轻量化设置，发挥出汽车变速箱横梁的最优性能，具体为，对汽车变速箱横梁进行截取，并以预设角度和预设距离截取汽车变速箱横梁的边界，约束所述边界的自由度，得到所需优化的横梁；通过对汽车变速箱横梁的截取，以单独对汽车变速箱横梁进行分析优化，提高汽车变速箱横梁轻量化优化的准确性；对所述横梁进行模态分析，构建横梁模型；将所述横梁模型进行零件类别划分，并对每个零件的尺寸进行标记；根据零件的尺寸，将零件划分成若干区域；通过对若干小区域进行轻量化优化，针对性分析各个区域的轻量化优化方案，以使汽车变速箱横梁整体的轻量化优化达到最大，发挥
出最优的性能，以各区域的质量最小为目标函数，根据约束条件，对各区域进行轻量化优化，得到汽车变速箱横梁各区域的轻量化最优值，通过约束条件对各个区域进行轻量化优化，在实现轻量化的同时，兼顾各个区域的性能，快速能快速找出变速箱横梁所需优化方向，加快优化速率，并且发挥出汽车变速箱横梁的最优性能，减少汽车变速箱横梁开发周期，从而减少汽车开发过程中CAE仿真人力资源成本，从而解决了普遍存在对汽车变速箱横梁整体模型进行截面优化，无法满足相关性能的分析要求，无法完全发挥出车架结构优化的潜能的技术问题。
[0012]根据上述技术方案的一方面，对每个零件的尺寸进行标记的步骤，具体包括：
[0013]以汽车变速箱横梁的最长边作为X方向，建立Y方向以及Z方向，将每个零件进行分析，得出每个零件的体积以及在X方向，Y方向以及Z方向的最大长度，作为零件的尺寸C
i
,并将尺寸C
i
标记于零件上；
[0014][0015]其中，C
i
为第i个零件的尺寸，V
i
为第i个零件的体积，为第i个零件的X方向的最大长度，为第i个零件的Y方向的最大长度,为第i个零件的Z方向的最大长度。
[0016]根据上述技术方案的一方面，根据零件的尺寸，将零件划分成若干区域的步骤，具体包括：
[0017]将零件的体积与预设体积做对比，判断零件的体积是否超过预设体积；
[0018]若否，判定该零件为一个区域；
[0019]若是，将零件按照预设体积划分区域。
[0020]根据上述技术方案的一方面，将零件按照预设体积划分区域的步骤，具体包括：
[0021]将零件分别以以及所在的边长进行预设体积划分，形成n个体积相等的X区域，Y区域以及Z区域；
[0022]分别计算所述X区域，所述Y区域以及所述Z区域在以及所在的边长的标准差，选取标准差最小值的区域进行划分。
[0023]根据上述技术方案的一方面，所述目标函数包括：
[0024]M
i
＝min(ρ
i
s
i
d
i
)；
[0025]其中，M
i
为区域i的质量，ρ
i
为区域i的材料密度，s
i
为区域i的截面面积，d
i
为区域i的厚度。
[0026]根据上述技术方案的一方面，所述约束条件包括预设应力条件、预设位移条件、材料的应变条件，所述预设应力条件包括：
[0027]获取不同扭转强度和不同载荷强度工况下汽车变速箱横梁的应力分析结果，以得到区域i的扭转受力占比R
i
和载荷受力占比Q
i
；
[0028]根据区域i的扭转受力占比R
i
和载荷受力占比Q
i
，得到预设应力条件，
[0029]K
i
＞R
i
×
K
max
,
[0030]L
i
＞Q
i
×
L
max
.
[0031]其中，K
i
为区域i的扭转应力，K
max
为最大扭转应力，L
i
为区域i的载荷应力，L
max
为最大载荷应力；
[0032]获取三维方向上不同受力强度下汽车变速箱横梁的位移分析结果，以得到区域i的最大位移矢量从而得到预设位移条件，
[0033][0034]其中，为区域i的位移矢量。
[0035]根据上述技术方案的一方面，所述方法还包括：
[0036]将轻量化优化后的区域i、以及相邻的区域i+1和区域i
‑
1的轴向边长的中心处进行连线，形成若干折线，根据所述折线的形状进行轻量化优化，包括：
[0037]当所述折线为内凹型时，计算区域i
‑
1与区域i之间的第一弯曲角度，区域i+1与区域i之间的第二弯曲角度，通过所述第一弯曲角度和所述第二弯曲角度对区域i的横截面积以及厚度进行调整；
[0038]当所述折线为外凸型时，无需继续优化。
[0039]根据上述技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车变速箱横梁轻量化优化方法，其特征在于，所述方法包括：对汽车变速箱横梁进行截取，并以预设角度和预设距离截取汽车变速箱横梁的边界，约束所述边界的自由度，得到所需优化的横梁；对所述横梁进行模态分析，构建横梁模型；将所述横梁模型进行零件类别划分，并对每个零件的尺寸进行标记；根据零件的尺寸，将零件划分成若干区域；以各区域的质量最小为目标函数，根据约束条件，对各区域进行轻量化优化，得到汽车变速箱横梁各区域的轻量化最优值。2.根据权利要求1所述的汽车变速箱横梁轻量化优化方法，其特征在于，对每个零件的尺寸进行标记的步骤，具体包括：以汽车变速箱横梁的最长边作为X方向，建立Y方向以及Z方向，将每个零件进行分析，得出每个零件的体积以及在X方向，Y方向以及Z方向的最大长度，作为零件的尺寸C
i
，并将尺寸C
i
标记于零件上；其中，C
i
为第i个零件的尺寸，V
i
为第i个零件的体积，为第i个零件的X方向的最大长度，为第i个零件的Y方向的最大长度，为第i个零件的Z方向的最大长度。3.根据权利要求2所述的汽车变速箱横梁轻量化优化方法，其特征在于，根据零件的尺寸，将零件划分成若干区域的步骤，具体包括：将零件的体积与预设体积做对比，判断零件的体积是否超过预设体积；若否，判定该零件为一个区域；若是，将零件按照预设体积划分区域。4.根据权利要求3所述的汽车变速箱横梁轻量化优化方法，其特征在于，将零件按照预设体积划分区域的步骤，具体包括：将零件分别以以及所在的边长进行预设体积划分，形成n个体积相等的X区域，Y区域以及Z区域；分别计算所述X区域，所述Y区域以及所述Z区域在以及所在的边长的标准差，选取标准差最小值的区域进行划分。5.根据权利要求1所述的汽车变速箱横梁轻量化优化方法，其特征在于，所述目标函数包括：M
i
＝min(ρ
i
s
i
d
i
)；其中，M
i
为区域i的质量，ρ
i
为区域i的材料密度，s
i
为区域i的截面面积，d
i
为区域i的厚度。6.根据权利要求5所述的汽车变速箱横梁轻量化优化方法，其特征在于，所述约束条件包括预设应力条件、预设位移条件、材料的应变条件，所述预设应力条件为，获取不同扭转强度和不同载荷强度工况下汽车变速箱横梁的应力分析结果，以得到区域i的扭转受力占比R
i
和载荷受力占比Q
i
；根据区域i的扭转受力占比R
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勤，何帆影，谢奇彬，李智威，孙志强，
申请(专利权)人：江西五十铃汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：