基于模态灵敏度的柴油机传动箱结构改进设计

传动箱是柴油机上用于包络传动机构的壳类部件,在评价柴油机整机刚度的模态试验过程中,整机的多个低阶模态振型均显示为传动箱局部模态,进而发现传动箱对柴油机整机刚度的影响较大。基于上述实际问题,在利用试验模态法验证传动箱有限元模型有效的基础上,通过对该柴油机传动箱结构进行模态计算,分析了其动态特性,并进一步以传动箱一阶模态的频率和最大模态变形为响应指标,以传动箱宽度等七种主要结构参数为设计变量进行了灵敏度分析,结果表明传动箱壁厚是影响其刚度的关键因素。然后从传动箱壁厚角度提出了10种传动箱结构改进设计方案,并以模态频率和结构质量变化等指标对比分析得到改进方案4(传动箱壁厚增量为0.5mm)为最优设计方案。研究表明:传动箱壁厚参数是影响传动箱结构刚度的关键因素,而传动箱结构刚度对柴油机整机刚度的影响较大,文中将灵敏度分析、模态试验、数值模拟相结合的方法对于类似壳类零件具有一定的借鉴意义。