基于hyperworks的发动机油底壳优化设计

《基于hyperworks的发动机油底壳优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于HyperWorks的发动机油底壳优化设计康元春(湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北十堰442002)摘要：油底壳是发动机表面辐射噪声的主要来源之一。利用HyperWorks软件，对发动机油底壳进行两种方式的优化，并比较其结果。通过对油底壳优化，提高了它的固有频率，减少其振动，从而避开了其与发动机之间的共振，为低噪声发动机的设计打下了基础。关键词：发动机；油底壳；优化设计OptimumDesignofEngineOilPanBasedonHyperWorksKANGYuanchun(HubeiUniversityofAutomotiveTechnology，ShiyanHub

2、ei442002，China)Abstract：OilpanisamajorsourceofradiatednoisefromengineSurface．Inthispaper．twooptimizationandresultscomparisonofen—gineoilpanwasperformedbymeansofHyperWorks．Frequencyofoilpanwasimprovedanditsvibrationwasreducedbyoptimization．Sotheresonancebetweenoilpanandenginewasavoided．Thisla

3、idthefoundationforthedesignoflow—noiseengine．Keywords：Engine；Oilpan；Optimumdesign发动机中的壳体零件由于其质量轻，刚度小，如果来自发采用PRO／E建立油底壳几何模型，并严格按照实物的尺动机机体的振动激发这些壳体零件与发动机产生共振，就会成寸进行设计。利用HyperWorks与PRO／E之间的接口，将建立为汽油机噪声的主要来源。的油底壳几何模型导入HyperMesh中。由于造成油底壳振动的研究表明，油底壳作为发动机表面辐射噪声的主要来源，其主要是油底壳的外壳，因此，对产生振动较小的一些螺栓孔可辐射噪声

4、占发动机噪声的15％～22％E1]。因此若能避开油底壳与以进行简化。在HyperMesh中抽取油底壳中面，并进行几何清发动机共振，对降低油底壳甚至整个发动机的噪声是非常有利的。理。油底壳实际工作过程中，法兰和机体下表面通过螺栓连接1模态分析在一起。因此对油底壳法兰部分完全约束。有限元精度主要取1．1建立有限元模型决于两个因素：单元尺寸h；插值多项式的最高阶次P。如果在尺寸为h的单元内，有限元解采用插值多项式的最高阶次为P，那么(t)位移解误差为0(P+1)[21。因此划分网格时选择合理的单元尺寸非常重要。本次计算中整个有限元网格单元数为7595，节点数为7585个。得到有限元模

5、型如图1所7"N1．2模态分析结果对油底壳法兰部分完全约束，采用Lanczos算法进行了有图1油底壳有限元模型限元模态分析，得到油底壳前10阶固有频率如表1所示，振型如图2所示。表1油底壳优化前后的比较2010．02Automobi1eParts．0．。．5．5．．．．．．．．．．．．．——研究与开发ra)l阶(b)2阶(c)3阶(d)4阶fe)5阶(D6阶(g)7阶(h)S阶fi)9阶fj)lO阶网2油底壳前lO阶模态振型囹通过油底壳的模态分析，可以发现，油底壳的模态主要集r为冲程(对于二；中程Jr=2，对于四；中程r=4)；中在底板和两侧板上，这三处是较容易被激起共振的区域

6、。i为缸数(6)；此发动机是L型六缸四冲程水冷汽油机，发动机的怠速激n为发动机转速。振频率取决于发动机的怠速运转及气缸数，计算公式为]：因为对于该发动机，通常怠速转速n=850r／min，i=6，=F1=2in／60~-4，所以怠速激振频率为42．5Hz。在汽车以正常车速行驶时，其中：F．为燃烧激振频率；相应的发动机爆发频率可达100Hz左右。因此，油底壳在一阶研究与开发．Automobi1eParts2010．02．．——O56模态振动时极易与发动机共振。不变，在一定程度上减轻了油底壳的振动，提高了油底壳的刚度，可以避开油底壳与发动机共振的区域。优化后云图如图42优化设计所示

7、。2．1油底壳拓扑优化运用变密度法对油底壳进行拓扑优化，其中以每个单元的相对密度作为设计变量，第一阶模态频率和材料体积为响应函数，以提高其第一阶模态频率为目标函数，体积约束为90％得到加强筋区域连续，一阶频率有所提高。拓扑优化模型为：MaxS．T．V()≤其中：厂为一阶模态频率；为体积约束。优化后的单元密度云图如图3所示，拓扑优化后频率如表图4形貌优化云图1所示。通过OSSMOOTH输出拓扑优化后的三维模型，输出成．igs文件。由于油底壳厚度较小，要提高其刚度，增加密度较3结论大位置厚度能起