基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、本文以發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)的零部件設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，主要探討虛擬樣機(jī)技術(shù)在從事上述設(shè)計(jì)任務(wù)的過(guò)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(gè)宏觀體系逐層展開(kāi)。對(duì)虛擬樣機(jī)的功能展開(kāi)全面的研究，并結(jié)合基金項(xiàng)目、工程項(xiàng)目等，將本文對(duì)虛擬樣機(jī)功能的認(rèn)識(shí)應(yīng)用到研究工作中，制定技術(shù)流程。并在實(shí)踐中檢驗(yàn)本文設(shè)計(jì)方法的可行性與有效性。 本文在實(shí)踐中總結(jié)，將虛擬樣機(jī)的主要功能歸納為：①性能評(píng)估和預(yù)測(cè)工具；②優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)；③輔助其他分析工具

2、。本文將上述認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)方法，包括：動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法、動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化方法、動(dòng)態(tài)輕量化設(shè)計(jì)方法、多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)方法和動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)方法。與此同時(shí)，將上述各種方法應(yīng)用于：動(dòng)態(tài)特性分析、性能優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度/壽命預(yù)測(cè)、平衡特性優(yōu)化等諸多方面。對(duì)兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)主要的子系統(tǒng)——曲軸系和配氣系展開(kāi)應(yīng)用研究，研究對(duì)象涉及：凸輪型線、氣門(mén)搖臂支架、氣缸體、曲軸及平衡重等。 在從事上述設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，本文在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了一些嘗試性的創(chuàng)新研究工作

3、： 1) 針對(duì)氣門(mén)彈簧動(dòng)力學(xué)參數(shù)的獲取方法展開(kāi)討論。基于非線性有限元方法分別對(duì)各個(gè)簧圈的剛度特性進(jìn)行模擬； 2) 提出“面向參數(shù)化樣機(jī)的凸輪動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法”。將虛擬樣機(jī)的功能從單純的預(yù)測(cè)或驗(yàn)證工具轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)工具； 3) 提出一種以虛擬樣機(jī)為基礎(chǔ)，以拓?fù)鋬?yōu)化為核心的動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方案。避免了只針對(duì)單一工作時(shí)刻進(jìn)行零件拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)； 4) 針對(duì)輕量化設(shè)計(jì)中的單工況靜態(tài)條件導(dǎo)致的精度低和自動(dòng)化程度

4、低的問(wèn)題，提出“基于虛擬樣機(jī)的動(dòng)態(tài)輕量化設(shè)計(jì)方法”作為解決方案； 5) 在介紹輕量化設(shè)計(jì)的有限元模型的過(guò)程中，提出利用復(fù)合多點(diǎn)約束單元建立上述虛擬樣機(jī)和有限元模型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 6) 針對(duì)零部件多軸疲勞分析過(guò)程中，載荷規(guī)律提取等若干問(wèn)題，基于虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)。該方法還可以作為采用工藝強(qiáng)化措施的依據(jù)； 7) 針對(duì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸平衡重設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題，基于虛擬樣機(jī)對(duì)曲軸平衡重進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)；解決了