基于拓扑优化的发动机油底壳设计研究.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.009基于拓扑优化的发动机油底壳设计研究李欢，胡昌良（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：以某发动机油底盘为研究对象，对其进行拓扑优化，以期最大程度提升其一阶约束模态频率，同时满足生产制造工艺的要求。拓扑优化采用OptiStruct软件，通过对油底盘3D模型划分限元网格、选定优化区域，并设定加强筋和优化参数，经优化计算得到合理的加强筋布置结构。优化后的油底盘刚度得到大幅提升，模态频率增大了约54%，取得了较好的优化效果。关键词：油底盘；拓扑

2、优化；模态中图分类号：U464文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)12-25-03ResearchonthedesignofengineoilsumpbasedontopologyoptimizationLiHuan,HuChangliang(Anhuijianghuaiautomobilegroupco.,LTD,AnhuiHefei230601)Abstract:takingacertainengineoilchassisastheresearchobject,andonthetopologyoptimiz

3、ation,inordertoascendtothegreatestextentoneorderconstraintmodalfrequency,atthesametimesatisfytherequirementofmanufacturecraft.TopologyoptimizationusingOptiStructsoftware,throughtotheoilchassis3dmodelgriddivisionlimit,theselectedoptimizationarea,andsettostrengthenando

4、ptimizetheparameters,reasonablestiffenerlayoutstructureiscalculatedbyoptimization.Theoptimizedoilchassisstiffnesswasgreatlyimproved,andthemodalfrequencyincreasedbyabout54%,andtheoptimizedresultswereachieved.Keywords:oilchassis;Topologyoptimization;ThemodalCLCNO.:U464

5、DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)12-25-03合理布置加强筋来提升其刚度和频率，从而减少其辐射噪声。概述本文应用拓扑优化的方法对某发动机油底盘进行优化，通过优化加强筋的布置，提升盖板的模态频率，从而达到降低辐随着汽车工业的发展，安全性和耐久性已成为汽车部件射噪声的目的。最为基本的要求，而考虑到驾乘人员感受的舒适性越来越受到重视。NVH作为衡量舒适性的关键指标，在产品开发中的1拓扑优化方法简介地位也愈发重要。发动机的油底盘主要用来盛放发动机润滑机油，其一般为薄壁平板结构，是发动机的主

6、要噪声源，对拓扑优化的基本原理是在一个给定的设计空间里寻求材发动机的NVH有较大的贡献。目前油底盘的设计主要考虑料的合理分布方式，得到某一变量的极值。拓扑优化的主要[1]系统的密封性，设计的随意性比较大，常常带来较为严重的方法包括变密度法、渐进结构优化方法和水平集方法等。NVH问题，影响发动机产品的品质。油底盘的优化主要通过目前以变密度方法应用最为广泛，尤其在汽车领域得到了很大的推广。本文中对发动机油底盘的优化也采用变密度法。作者简介：李欢，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。变密度法是根据均匀化方法得到的一种有效的结构优化方2

7、017年第12期李欢等：基于拓扑优化的发动机油底壳设计研究26法，其不引入微结构，而是赋予单元0-1的假想密度，通过油底盘材料为铝合金，其弹性模量为69GPa，泊松比3不断迭代的过程，保留密度大的单元，删除密度小的单元，0.33，密度为2710kg/m。考虑到油底盘实际安装状态，将油从而得到最终的优化区域。底盘与发动机缸体安装面进行约束。同其它类型优化方法一样，拓扑优化是寻找参数最佳设定以满足一定数目约束下的特定目标最大化（最小化或趋近3油底盘拓扑优化设定值）。在数学上可以归结为如下问题：拓扑优化的流程如下图所示，计算软件采用A

8、ltairMinimizeF(xi)Hyperworks。Subjecttog(xi)≤0xL