1.本发明涉及发动机曲轴领域，尤其涉及一种四缸曲轴的结构优化设计方法。
背景技术：
2.曲轴工作过程中存在结构强度低和疲劳失效问题，各生产商对此都在采取改进措施，希望获得对类似领域的产品能满足轻量化和结构合理性要求；因此有必要对其结构优化方法进行研究。
技术实现要素：
3.本发明的目的是为了解决发动机曲轴结构强度低和疲劳失效问题，同时能满足轻量化要求，而提出一种发动机曲轴结构的优化方法。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种发动机曲轴结构的优化方法，包括如下步骤：1) 软件互联：使用ansys cad配置管理器将ansys workbench与solidworks互联；2) 建立模型：在三维建模软件solidworks中根据发动机曲轴参数建立模型；3) 设置输入变量：运用solidworks工具中的方程式设置输入变量，格式为ds_名称；模型导入workbench并进入design modeler设置优化变量的参数集；4) 网格划分：采用mesh对模型划分网格，使网格质量达到较好水平；5) 设置优化目标：设置模型的材料属性，施加载荷等边界条件，运用静力学分析得到等效应力和总变形值，并将两者作为优化目标；6) 筛选敏感性参数：采用design exploration模块中的parameters correlation，样本点类型选择auto，样本点生成类型选择spearman；根据敏感性表筛选出敏感性参数；7) doe实验设计：通过optimal space filling design实验设计方法建立一系列取值点，设计类型选择maximum entropy，样本类型full quadratic model samples；8)构建响应面：响应面构建类型选择kriging，构建的响应面连续光滑，质量很好；9)优化设计及验证：选用screening优化算法对doe实验数据进行筛选，从而得到合适的尺寸参数，满足优化目标，得到优化后模型的等效应力值和总变形值。
5.优选的，所述步骤5中的模型材料属性为42crmo。
6.优选的，本优化设计方法solidworks和ansys workbench均处于打开状态。
附图说明
7.图1为优化方法流程图；图2为未优化前模型图；图3为未优化模型的应力云图；图4为未优化模型的变形云图；
图5为优化后模型的应力云图；图6为优化后模型的变形云图。
具体实施方式
8.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
9.参照图1-6，一种发动机曲轴结构的优化方法，包括如下步骤：1) 软件互联：使用ansys cad配置管理器cad selection将ansys workbench与solidworks互联；2) 建立模型：在三维建模软件solidworks中根据发动机曲轴参数建立模型；3) 设置输入变量：运用solidworks工具中的方程式设置输入变量，格式为ds_名称；模型导入workbench并进入design modeler中parameters设置优化变量的参数集；4) 网格划分：采用mesh对模型划分网格，选用tetrahedrons划分方法，设置网格尺寸5mm，使网格质量达到较好水平；5) 设置优化目标：设置模型的材料属性为42crmo，施加转速、弯矩载荷边界条件，运用静力学分析得到等效应力和总变形值，并将最小应力和最小变形作为优化目标；6) 筛选敏感性参数：采用design exploration模块中的parameters correlation，样本点类型选择auto，样本点生成类型选择spearman，样本点数量25，根据敏感性表筛选出敏感性参数；7) doe实验设计：通过optimal space filling design实验设计方法建立一系列取值点，设计类型选择maximum entropy，样本类型full quadratic model samples，最大循环次数为10；8)构建响应面：响应面构建类型选择kriging，增加5个验证点，构建的响应面连续光滑，质量高；9)优化设计及验证：选用screening优化算法在doe实验数据构建的响应面上筛选最适合的参数组合，选取4000组样本数据，筛选出3个好的候选点，最终得到最稳定的1组候选点，从而获得最优的尺寸参数，得到优化后模型的等效应力值和总变形值，满足优化目标。
技术特征：
1.一种发动机曲轴结构的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1) 软件互联：使用ansys cad配置管理器将ansys workbench与solidworks互联；2) 建立模型：在三维建模软件solidworks中根据发动机曲轴参数建立模型；3) 设置输入变量：运用solidworks工具中的方程式设置输入变量，格式为ds_名称；模型导入workbench并进入designmodeler设置优化变量的参数集；4) 网格划分：采用mesh对模型划分网格，使网格质量达到较好水平；5) 设置优化目标：设置模型的材料属性，施加载荷等边界条件，运用静力学分析得到等效应力和总变形值，并将两者作为优化目标；6) 筛选敏感性参数：采用design exploration模块中的parameters correlation，样本点类型选择auto，样本点生成类型选择spearman；根据敏感性表筛选出敏感性参数；7) doe实验设计：通过optimal spacefilling design实验设计方法建立一系列取值点，设计类型选择maximum entropy，样本类型full quadratic model samples；8)构建响应面：响应面构建类型选择kriging，构建的响应面连续光滑，质量很好；9)优化设计及验证：选用screening优化算法对doe实验数据进行筛选，从而得到合适的尺寸参数，满足优化目标，得到优化后模型的等效应力值和总变形值。2.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴结构的优化方法，其特征在于，所述步骤5中的模型材料属性为42crmo。3.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴结构的优化方法，在优化过程中solidworks和ansys workbench均处于打开状态。
技术总结
本发明公开了一种发动机曲轴结构的优化方法，包括以下步骤：软件互联；建立模型；设置输入变量；网格划分；设置优化目标；筛选敏感性参数；DOE实验设计；构建响应面；优化设计及验证。本发明从优化结果看，在满足结构强度的条件下，优化结构模型与原模型相比，最大应力和最大变形均下降，结构更加合理，此结构优化设计方法可为其他产品设计提供参考。计方法可为其他产品设计提供参考。计方法可为其他产品设计提供参考。
技术研发人员：莫秋云 李乐 林升垚 黄中顺 毛晓峰 王国强 王艳平 王思远
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/9/13