[發(fā)明專(zhuān)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(kāi)（公告）號(hào): CN105512409B
• 公開(kāi)（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(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所（天津）
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)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

本發(fā)明提供了一種發(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(kù)，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。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：利用發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫(kù)工具進(jìn)行“預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)”的零部件設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)過(guò)程的有效融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中振動(dòng)的有效控制，節(jié)約設(shè)計(jì)制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件減振技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)作為各種車(chē)輛和機(jī)械工具的動(dòng)力“心臟”，是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)工具功能發(fā)揮的關(guān)鍵因素。作為發(fā)動(dòng)機(jī)重要性能特征之一的振動(dòng)指標(biāo)，直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性及功能的實(shí)現(xiàn)程度。

隨著現(xiàn)代化發(fā)動(dòng)機(jī)向“高功率密度”設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變，高轉(zhuǎn)速、高爆壓、輕量化等必然導(dǎo)致整機(jī)及相關(guān)零部件振動(dòng)水平大幅提高。而在初始設(shè)計(jì)階段或零部件改進(jìn)過(guò)程中，不具備利用成熟樣機(jī)或樣件進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)的條件，因此很難通過(guò)試驗(yàn)的方法預(yù)測(cè)整機(jī)的振動(dòng)，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)在振動(dòng)控制方面處于被動(dòng)的“事后補(bǔ)救”模式，沒(méi)有在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中充分考慮，更未形成系統(tǒng)的振動(dòng)控制技術(shù)，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期比較長(zhǎng)，反復(fù)試制成本高，而且可靠性也比較差。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)的振動(dòng)處理方式已難以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中在振動(dòng)控制方面的使用要求。

因此，形成一種基于整機(jī)及零部件振動(dòng)指標(biāo)優(yōu)化為基礎(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)抑制向主動(dòng)控制的轉(zhuǎn)變，具有非常重要的理論和實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，為以整機(jī)或零部件振動(dòng)特征優(yōu)化為基礎(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

1)獲得設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，包括發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能指標(biāo)、振動(dòng)水平控制指標(biāo)等約束條件；

2)利用發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫(kù)，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。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)圖譜庫(kù)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(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的二次處理得到步驟1)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(guò)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：