基于FEM的压缩机汽缸座与曲轴结构尺寸优化设计.pdf

2011年8月
机床与液压
AUg,2011
第39卷第15期
MACHINE TOOL& HYDRAULICS
Vol 39 No 15
DOI:10.3969/j.jisn.1001-3881.2011.15.024
基于FEM的压缩机汽缸座与曲轴结构尺寸优化设计
梁济民,葛光军2,张宪民,陈国强2,沈海波
1.华南理エ大学机械与汽车エ程学院,广东广州510640;
2.广州杺械科学研究院,广东广州510700;
广州万宝集团压缩机有限公司,广东广州510470)
摘要:对冰箱压缩机的两个关键零件一一汽缸座和曲轴进行基于有限元法的尺寸优化设计。运用有限元软件对零件的
动态性能进行分析,并运用模态试验对有限元模型的准确性进行验证。在此基础上,建立零件结构参数化模型,并运用
ANSYS中的优化模块,对零件进行尺寸的优化设计。
关键词:压缩机汽缸座;曲柄;模态分析;模态实验;优化设计
中图分类号:TB652文献标识码:A文章编号:1001-3881(2011)15-081
Structural Size Optimization of the Cylinder Block and Crankshaft Based on FEM
LIANG Jimin GE Guangjun, ZHANG Xianmin,CHEN Guoqiang, SHEN Haibo
(1. School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology
Guangzhou Guangdong 510640, China
2. Guangzhou Machinery Scientific Research Academy, Guangzhou Guangdong 510700, China
3. Guangzhou Wanbao Group Co, Lid, Guangzhou Guangdong 510470, China)
Abstract Structural size optimizations of the cylinder block and crankshaft of the compressor based on FEM were made. The fi
mite element models of the cylinder block and crankshaft of the compressor were established and the modal analyses were carried out in
the case of unconstrained model. Modal tests of the two components were carried out to ensure the accuracy of finite element model. An
optimal design method was applied in the research of the structure parameters through the software ANSYS
Keywords: Cylinder block Crankshaft; Modal analysis; Modal experiment; Optimization design
现代机电产品的一个发展趋势是高能效及绿提高和最优化方法的发展,结构优化的研究范围得到
色轻便化,这就要求在保持产品各项静态或动态参很大的拓展。目前的研究层次已包括了尺寸优化、形
数的同时使产品的质量最轻。因此,符合发展趋势的状优化、材料选择及拓扑优化等各个方面;研究对象
产品设计过程实质就是一个优化设计的过程。压缩机也从简单问题发展到了复杂结构的优化设计等等]。
作为冰箱的核心部件,各零部件结构较为复杂,且受作为设计概念的一种革命?,结构优化设计的广泛适
到涉及固、液、气的复杂载荷作用,其性能对整个冰应性得到更多关注,产生广泛的应用。
箱有很大影响。过去在冰箱压缩机零部件的设计中,
作者以冰箱压缩机中的两个关键零件一一汽缸座
多采用经验设计的办法,未能很好地利用现代结构设和曲轴为研究对象,在保证原设计中零部件动态性能
计中优化设计的思想。
参数不降低的前提下,尽可能减少零部件的质量,降
结构优化设计能够有效地降低结构造价,提高结低生产消耗,提高产品竞争力。文中研究方法可为其
构性能,这正是产品设计者追求的目标,因而结构优他相关机械结构提供参考
化设计越来越多地应用于产品设计中。1960年,1压缩机汽缸座和曲柄结构模型动态性能有限元
SCHMIT)首先将结构优化问题用于描述受约束的非分析
线性数学规划问题,结合有限元方法,形成了结构优
汽缸座和曲轴作为压缩机中的两个关键零件,其
化的基本思想们。但由于早期求解效率低,使得优化振动特性对整个压缩机的动态性能有着重要的影响。
问题求解的规模受到一定的限制。随着计算机性能的对压缩机汽缸座和曲柄的结构进行基于动态特性的结
收稿日期:2011-01-05
基金项目:广东省科技攻关项目(2009A080204004)
作者简介:梁济民(1986一),男,硕士研究生,主要研究方向是精密制造装备。电话:13711756239,E-mail: gegun
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