基于虛擬樣機技術(shù)的發(fā)動機子系統(tǒng)設(shè)計方法研究.pdf

1、本文以發(fā)動機子系統(tǒng)的零部件設(shè)計為研究對象，主要探討虛擬樣機技術(shù)在從事上述設(shè)計任務(wù)的過程中所發(fā)揮的作用。 將課題研究階段的具體工作按照一個宏觀體系逐層展開。對虛擬樣機的功能展開全面的研究，并結(jié)合基金項目、工程項目等，將本文對虛擬樣機功能的認(rèn)識應(yīng)用到研究工作中，制定技術(shù)流程。并在實踐中檢驗本文設(shè)計方法的可行性與有效性。 本文在實踐中總結(jié)，將虛擬樣機的主要功能歸納為：①性能評估和預(yù)測工具；②優(yōu)化設(shè)計開發(fā)平臺；③輔助其他分析工具

2、。本文將上述認(rèn)識轉(zhuǎn)化為設(shè)計方法，包括：動態(tài)優(yōu)化方法、動態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化方法、動態(tài)輕量化設(shè)計方法、多軸疲勞壽命預(yù)測方法和動態(tài)平衡設(shè)計方法。與此同時，將上述各種方法應(yīng)用于：動態(tài)特性分析、性能優(yōu)化設(shè)計、輕量化設(shè)計、強度/壽命預(yù)測、平衡特性優(yōu)化等諸多方面。對兩個發(fā)動機主要的子系統(tǒng)——曲軸系和配氣系展開應(yīng)用研究，研究對象涉及：凸輪型線、氣門搖臂支架、氣缸體、曲軸及平衡重等。 在從事上述設(shè)計任務(wù)時，本文在以下幾個方面進(jìn)行了一些嘗試性的創(chuàng)新研究工作

3、： 1) 針對氣門彈簧動力學(xué)參數(shù)的獲取方法展開討論?；诜蔷€性有限元方法分別對各個簧圈的剛度特性進(jìn)行模擬； 2) 提出“面向參數(shù)化樣機的凸輪動態(tài)優(yōu)化方法”。將虛擬樣機的功能從單純的預(yù)測或驗證工具轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)優(yōu)化設(shè)計工具； 3) 提出一種以虛擬樣機為基礎(chǔ)，以拓?fù)鋬?yōu)化為核心的動態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方案。避免了只針對單一工作時刻進(jìn)行零件拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的風(fēng)險； 4) 針對輕量化設(shè)計中的單工況靜態(tài)條件導(dǎo)致的精度低和自動化程度

4、低的問題，提出“基于虛擬樣機的動態(tài)輕量化設(shè)計方法”作為解決方案； 5) 在介紹輕量化設(shè)計的有限元模型的過程中，提出利用復(fù)合多點約束單元建立上述虛擬樣機和有限元模型之間的對應(yīng)關(guān)系； 6) 針對零部件多軸疲勞分析過程中，載荷規(guī)律提取等若干問題，基于虛擬樣機技術(shù)進(jìn)行多軸疲勞壽命預(yù)測。該方法還可以作為采用工藝強化措施的依據(jù)； 7) 針對多缸發(fā)動機曲軸平衡重設(shè)計中的一些問題，基于虛擬樣機對曲軸平衡重進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化設(shè)計；解決了