一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法和发动机缸体与流程

本发明公开了一种缸体结构设计方法，属于缸体设计领域，具体公开了一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法和发动机缸体。

背景技术：

随着环保和节能要求，发动机轻量化设计越来越受到关注，缸体作为发动机重量最重的零件,就是其中一个关键部件。

缸体是发动机最重要的零件之一，是其他零件安装的基础零件,自身结构设计复杂。安装在其内部的曲轴、活塞及连杆，由于其运动轨迹的要求，缸体在设计时为了避让连杆包络体，附图1所示，缸体在裙部及缸孔区域都要做相应的避让轮廓设计，基于此设计的轮廓虽然能够满足连杆运动要求，但由于上述结构为一体式简单化设计，使得缸体(特别是裙部区域)显得设计臃肿，刚度不足，故需要额外增加加强筋的结构来提升刚性，从而使得缸体整体重量较重，无法满足轻量化设计要求造成缸体轮廓较大，且具有重量较重、刚性不足、噪音较大的缺陷。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法和发动机缸体，利用本发明方法设计出的缸体既满足了活塞连杆组运动的要求，又使得缸体设计更加紧凑。

本发明公开了一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，包括步骤一，缸体裙部区域划分为运动区域和非运动区域；步骤二，基于连杆运动的包络体形状设计运动区域内的缸体裙部的第一外轮廓曲线，基于曲轴旋转轮廓设计非运动区域缸体裙部的第二外轮廓曲线，第一外轮廓曲线的曲率中心与第二外轮廓曲线的曲率中心位于缸体裙部的不同侧。

在本发明的一种优选实施方案中，缸体裙部区域的划分方法为，步骤一，以曲轴中心与包络体径向最大轮廓点之间连线的中心为圆心，拟合一个直径为r的圆，直径为r的圆与包络体的最大直径相切且与过渡区域间隙最小；步骤二，在圆的两侧和底部拟合两条垂直切边和一条水平切边，垂直切边、水平切边和圆共同围成划分标准区域，步骤三，位于划分标准区域内的缸体裙部区域为运动区域、位于划分标准区域外的缸体裙部区域为非运动区域。

在本发明的一种优选实施方案中，所述最大轮廓两侧为过渡区域。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第一外轮廓曲线为与连杆运动的包络体形状相对应的的局部避让随形轮廓。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第二外轮廓曲线为圆弧，圆弧的中心为曲轴中心，圆弧的直径为曲轴中心与平衡块最远距离的2倍。

本发明还公开了一种发动机缸体，缸体裙部区域的形状为轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法得出的形状。

本发明的有益效果是：利用本发明方法设计出的缸体裙部区域既满足了活塞连杆组运动的要求，又使得缸体设计更加紧凑，最终达成轻量化设计目标，采用随形轮廓设计后，缸体裙部呈现整体凹凸型设计，可提升缸体裙部设计刚性，降低噪音，不用再另外增加加强筋等结构，很大程度上降低了缸体重量。

附图说明

为了更清楚地说明实施中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法的示意图；

图2是现有技术中轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法的示意图；

图3是本发明一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法的运动区域和非运动区域示意图；

图4是基于本发明一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法的设计的缸体裙部区域示意图；

图中：1-随形避让轮廓；2-划分标准区域；3-运动区域；4-非运动区域；a-缸体裙部区域。

具体实施方式

下面通过说明书附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，包括步骤一，缸体裙部区域划分为运动区域和非运动区域；步骤二，基于连杆运动的包络体形状设计运动区域内的缸体裙部的第一外轮廓曲线，基于曲轴旋转轮廓设计非运动区域缸体裙部的第二外轮廓曲线，第一外轮廓曲线的曲率中心与第二外轮廓曲线的曲率中心位于缸体裙部的不同侧。

在本发明的一种优选实施方案中，缸体裙部区域的划分方法为，步骤一，以曲轴中心与包络体径向最大轮廓点之间连线的中心为圆心，拟合一个直径为r的圆，直径为r的圆与包络体的最大直径相切且与过渡区域间隙最小；步骤二，在圆的两侧和底部拟合两条垂直切边和一条水平切边，垂直切边、水平切边和圆共同围成划分标准区域，步骤三，位于划分标准区域内的缸体裙部区域为运动区域、位于划分标准区域外的缸体裙部区域为非运动区域。

在本发明的一种优选实施方案中，所述最大轮廓两侧为过渡区域,如图1所示，ab及ac之间即为过渡区域，需要指出，该部分可以根据机械设计手册结合具体型号的缸体确定。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第一外轮廓曲线为与连杆运动的包络体形状相对应的的局部避让随形轮廓。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第二外轮廓曲线为圆弧，圆弧的中心为曲轴中心，圆弧的直径为曲轴中心与平衡块最远距离的2倍。

在本发明的一种优选实施方案中，缸体裙部的宽度根据包络体宽度按照单边4mm间隙的标准设计

本发明还公开了一种发动机缸体，缸体裙部区域的形状为轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法设计，缸体裙部呈现整体凹凸型设计，该结构可提升缸体裙部设计刚性，降低噪音,不用再另外增加加强筋等结构，很大程度上降低了缸体重量。

本技术方案根据连杆运动的包络体形状，设计与其吻合的局部避让随形轮廓，在其余区域轮廓内收，这样既满足了活塞连杆组运动的要求，又使得缸体设计更加紧凑，最终达成轻量化设计目标，采用随形轮廓设计后，缸体裙部呈现整体凹型设计，可提升缸体裙部设计刚性，不用再另外增加加强筋等结构，很大程度上降低了缸体重量。

本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，其特征在于：包括，步骤一，缸体裙部区域划分为运动区域和非运动区域；步骤二，基于连杆运动的包络体形状设计运动区域内的缸体裙部的第一外轮廓曲线，基于曲轴旋转轮廓设计非运动区域缸体裙部的第二外轮廓曲线，第一外轮廓曲线的曲率中心与第二外轮廓曲线的曲率中心位于缸体裙部的不同侧。

2.根据权利要求1的轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，其特征在于：缸体裙部区域的划分方法为，

步骤一，以曲轴中心与包络体径向最大轮廓点之间连线的中心为圆心，拟合一个直径为r的圆，直径为r的圆与包络体的最大直径相切且与过渡区域间隙最小；

步骤二，在圆的两侧和底部拟合两条垂直切边和一条水平切边，垂直切边、水平切边和圆共同围成划分标准区域，

步骤三，位于划分标准区域内的缸体裙部区域为运动区域、位于划分标准区域外的缸体裙部区域为非运动区域。

3.根据权利要求2的轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，其特征在于：所述最大轮廓两侧为过渡区域。

4.根据权利要求1的轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，其特征在于：所述第一外轮廓曲线为与连杆运动的包络体形状相对应的的局部避让随形轮廓。

5.根据权利要求1的轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法，其特征在于：所述第二外轮廓曲线为圆弧，圆弧的中心为曲轴中心，圆弧的直径为曲轴中心与平衡块最远距离的2倍。

6.一种发动机缸体，其特征在于：缸体裙部区域的形状为如权利要求1-5任意一项权利要求所述的轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法得出的形状。

技术总结
本发明公开了一种轻量化、高刚度的缸体裙部区域设计方法和发动机缸体，包括步骤一，缸体裙部区域划分为运动区域和非运动区域；步骤二，基于连杆运动的包络体形状设计运动区域内的缸体裙部的第一外轮廓曲线，基于曲轴旋转轮廓设计非运动区域缸体裙部的第二外轮廓曲线，第一外轮廓曲线的曲率中心与第二外轮廓曲线的曲率中心位于缸体裙部的不同侧。利用本发明方法设计出的缸体既满足了活塞连杆组运动的要求，又使得缸体设计更加紧凑。

技术研发人员：陈国友;王东;周杨
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：2021.01.13
技术公布日：2021.07.23