[發明專利]缸墊的設計方法

在審

• 申請號: 201810333051.4
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108563869A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 司慶九;沈惠賢;卿輝斌;鄭建軍;趙潔;江鳳妮;康智琳
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 譚小琴

本發明公開了一種缸墊的設計方法，包括：（a）根據缸墊幾何建立缸墊有限元模型；（b）建立剛性體的缸蓋與缸體；（c）建立“剛性缸蓋?缸墊上表面”和“剛性缸體?缸墊下表面”接觸對；（d）約束剛性缸體所有自由度，約束剛性缸蓋的X、Y向的平動與所有轉動自由度，根據缸墊幾何結構確定剛性缸蓋Z向平動值；（e）提交有限元計算；（f）從計算結果中讀取各筋型的面壓值和密封作用力。本發明能夠大大縮短缸墊的設計所需時間。

技術領域

本發明屬于正向設計密封墊的方法，具體涉及一種缸墊的設計方法。

背景技術

現有缸墊的設計方法是根據缸體、缸蓋結構進行密封筋型的布置設計，然后根據經驗以及密封介質設計各種筋型的缸墊（如圖1所示，其中，A為油道密封HS4040，B為螺栓孔密封HS4020，C為油道密封HS4050，D為氣體密封VS4040,E為水套密封HS5040,F為油道密封HS3050，G為油道密封HS4050），密封氣體的筋型一般用全筋結構，其它采用半筋結構，但每種筋型的筋高、筋寬均根據經驗進行設計。然后根據全部柔性體的有限元模型（包括缸蓋、火花塞、氣門導管、缸墊、缸體、缸套、螺栓和螺塞）進行仿真計算來預測密封墊是否滿足要求。由于全柔性體結構仿真時間周期長，計算成本高。一般地，從建模到完成計算，需要45天時間。

因此，有必要開發一種新的缸墊的設計方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種缸墊的設計方法，能大大縮短缸墊的設計時間。

本發明所述的缸墊的設計方法，包括以下步驟：

（a）根據缸墊幾何建立缸墊有限元模型；

（b）建立剛性體的缸蓋與缸體；

（c）建立“剛性缸蓋-缸墊上表面”和“剛性缸體-缸墊下表面”接觸對；

（d）約束剛性缸體所有自由度，約束剛性缸蓋的X、Y向的平動與所有轉動自由度，根據缸墊幾何結構確定剛性缸蓋Z向平動值；

（e）提交有限元計算；

（f）從計算結果中讀取各筋型的面壓值。

進一步，所述步驟（b）具體為：

在有限元前處理軟件中建立剛性體的缸蓋與缸體，用一個面來表示，且面的大小為能覆蓋缸墊有限元模型，待剛性面建好后，設置一個剛性面的參考點。

進一步，所述步驟（c）具體為：

在有限元前處理軟件中先定義各接觸對的接觸面，它們分別是缸蓋面、缸體面、缸墊上表面和缸墊下表面，然后定義“剛性缸蓋-缸墊上表面”和“剛性缸體-缸墊下表面”接觸對，其中，剛性缸蓋與剛性缸體均為主面，缸墊上表面與缸墊下表面均為從面。

進一步，所述步驟（d）具體為：

在有限元前處理軟件中約束剛性缸體所有自由度，約束剛性缸蓋的X、Y向的平動與所有轉動自由度，根據缸墊幾何結構確定剛性缸蓋Z向平動值。

進一步，所述步驟（f）具體為：

在有限元后處理軟件中根據色標讀取計算墊片各筋型的壓強結果，將所讀取的這些壓強結果與對應的密封介質要求的密封壓強進行比較，用于判斷缸墊密封是否滿足要求；

以及讀取缸墊需要的密封作用力，即缸墊在不同的壓縮高度下，密封作用力的大小。

本發明的有益效果：

本發明采用剛性面代替缸蓋與缸體的剛性體模型，然后采用強迫位移法進行加載。加載后能夠快速得到缸墊各筋型的面壓分布。本發明從建模到完成計算時間僅需4小時，且后續的筋型優化時間只需要0.5小時即可完成一個方案。通過這種設計計算方法能夠有效地找到優化方案。

附圖說明