[發(fā)明專利]一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510927293.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN105512409B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊貴春;牛軍;申曉彥;馮垣潔;張強(qiáng);高云峰;王濤;薛隆全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所（天津）
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 馬倩倩

1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟：

1)獲得設(shè)計(jì)指標(biāo)要求；

2)利用發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫，完成首輪基礎(chǔ)方案推薦；

3)利用發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行零部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)；

4)設(shè)計(jì)任務(wù)輸出；

所述步驟2)中發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫的建立方法包括如下步驟：

21)振動(dòng)圖譜重要特征、控制參數(shù)與影響參數(shù)的定義；

重要特征：根據(jù)實(shí)際或預(yù)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，可直觀顯示整機(jī)不同工況的振動(dòng)烈度最大值；

控制參數(shù)及影響參數(shù)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)布置形式，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩、當(dāng)量振動(dòng)烈度

22)振動(dòng)響應(yīng)提取區(qū)域與位置定義，進(jìn)行整機(jī)振動(dòng)測(cè)試的測(cè)點(diǎn)布置，形成用于指導(dǎo)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的ODS圖形；

23)典型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型選取，并對(duì)步驟22)中測(cè)點(diǎn)進(jìn)行表面振動(dòng)信號(hào)測(cè)量及測(cè)量數(shù)據(jù)的仿真校對(duì)，通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的二次處理得到步驟21)中定義的重要特征、控制參數(shù)與影響參數(shù)的數(shù)據(jù)；具體是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)工況進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，使用振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)三向振動(dòng)原始時(shí)域信號(hào)采集，選取關(guān)心頻率范圍，利用頻域數(shù)據(jù)處理方法，得到單測(cè)點(diǎn)單方向振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，進(jìn)行傅里葉積分，得到單測(cè)點(diǎn)單方向的振動(dòng)速度數(shù)據(jù)，再進(jìn)行傅里葉積分，得到單測(cè)點(diǎn)單方向的振動(dòng)位移數(shù)據(jù)；

發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測(cè)試完成后，通過計(jì)算求得當(dāng)量振動(dòng)烈度，當(dāng)量振動(dòng)烈度的計(jì)算公式為：

其中：v_s是當(dāng)量振動(dòng)烈度，mm/s；v_x，v_y，v_z是x，y，z三個(gè)方向上各規(guī)定測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度均方根值，mm/s；N_x，N_y，N_z為x，y，z三個(gè)方向上的測(cè)點(diǎn)數(shù)；

完成全部試驗(yàn)工況點(diǎn)測(cè)試后，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理，再利用矩陣圖形處理方法形成整機(jī)的振動(dòng)烈度分布圖，并將測(cè)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)與22)步驟形成的ODS測(cè)點(diǎn)圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

24)將上述23)得到的測(cè)試數(shù)據(jù)與整機(jī)三維模型或ODS圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)，完成關(guān)心區(qū)域振動(dòng)位置頻譜提取及組集；

25)通過多種機(jī)型的試驗(yàn)測(cè)試以及仿真分析工作，利用步驟23)反復(fù)的進(jìn)行應(yīng)用和校核，逐步減少試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)數(shù)量，形成發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜提取方法；

26)通過步驟25)振動(dòng)提取方法形成發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜，再通過大量試驗(yàn)及仿真數(shù)據(jù)結(jié)合，形成系列機(jī)型圖譜族。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟2)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析方法，建立考慮不同結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)變化的發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)分析模型，獲得上述參數(shù)對(duì)整機(jī)振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響規(guī)律，得到零部件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)配置推薦方案；將步驟1)中全部設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫中，由發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫推薦發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式，及其在全功率覆蓋范圍內(nèi)的振動(dòng)水平預(yù)測(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟3)是通過建立考慮離散變量結(jié)構(gòu)形式、空間不同表面、激勵(lì)來源及連續(xù)變量轉(zhuǎn)速、重要尺寸參數(shù)的整機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)優(yōu)化模型，并綜合影響規(guī)律結(jié)果分析得到關(guān)鍵參數(shù)靈敏度數(shù)據(jù)，找出本體部件振動(dòng)對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的貢獻(xiàn)以及各傳遞路徑對(duì)整機(jī)振動(dòng)的貢獻(xiàn)，形成各關(guān)鍵件優(yōu)化設(shè)計(jì)分析模型；

還要通過整機(jī)結(jié)構(gòu)不同方案匹配優(yōu)化，結(jié)合性能、結(jié)構(gòu)、工藝定義目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)、設(shè)計(jì)變量，輸出優(yōu)化結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到振動(dòng)目標(biāo)最優(yōu)的參數(shù)匹配集，該匹配集需滿足步驟1)要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)之后，得到的最優(yōu)的參數(shù)匹配集滿足步驟1)要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)，按照以下步驟進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)：31)查找超限峰值整機(jī)工況區(qū)域；32)從發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜中提取對(duì)應(yīng)工況整機(jī)試驗(yàn)和仿真數(shù)據(jù)；33)明確振動(dòng)烈度超限區(qū)域及其結(jié)構(gòu)形式；34)利用轉(zhuǎn)速及階次切片功能查找振動(dòng)烈度超限部件及原因；35)利用發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行零部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，并通過多輪次虛擬驗(yàn)證及存量機(jī)型實(shí)物樣機(jī)或樣件振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。