基于Isight的液壓約束活塞發(fā)動機(jī)的連桿與曲軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、液壓約束活塞發(fā)動機(jī)（Hydraulic Confined Piston Engine，HCPE）是一種直接將燃燒熱轉(zhuǎn)換為液壓能和旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的新型動力系統(tǒng)，裝車后能夠方便地實(shí)現(xiàn)分布式驅(qū)動、無級變速及制動能量回收，在工程機(jī)械、貨車及城市公交上具有廣闊應(yīng)用前景。曲軸和連桿的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)對提高HCPE整體性能和減小結(jié)構(gòu)體積具有重要意義。
　　 對三缸HCPE結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了分析，建立了動力學(xué)模型，通過動力仿真分析，得到在標(biāo)定工況下連桿軸

2、頸在一個完整的工作循環(huán)中所受的最大壓力為3.8896×104N、最大拉力為9.115×103N，作為后續(xù)連桿與曲軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)的加載依據(jù)。
　　 利用Isight分別完成了連桿與曲軸的單獨(dú)優(yōu)化。以Solidworks軟件分別建立了連桿與曲軸CAD模型，將在Solidworks建立的模型導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行分析，借助Isight優(yōu)化集成軟件，對連桿與曲軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。連桿模型經(jīng)過29次迭代完成優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后體積為3.39×10-

3、5m3，減少了36.1％。曲軸模型經(jīng)過19次迭代完成優(yōu)化過程，優(yōu)化后曲軸體積為2.03×10-3 m3，體積減小了14.3％。
　　 通過對多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化技術(shù)研究，借助于Isight優(yōu)化平臺，集成HCPE連桿曲軸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，在優(yōu)化平臺中，主系統(tǒng)分為曲軸和連桿兩個子優(yōu)化系統(tǒng)，經(jīng)過17次迭代后系統(tǒng)收斂，優(yōu)化前系統(tǒng)總體積為2.53×10-3m3，優(yōu)化后系統(tǒng)總體積為2.41×10-3m3，總體積減小4.6％。
　　 單獨(dú)對