CN110750936B

CN110750936B - 一种确定销孔型线的方法及装置

Info

Publication number: CN110750936B
Application number: CN201911321834.1A
Authority: CN
Inventors: 王志坚; 黄鹏; 许成; 云峰
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN110750936A

Abstract

本申请提供了一种确定销孔型线的方法及装置，依据销孔型线的各个预设的采样点的径向变形量，对销孔型线进行优化，得到目标销孔型线，依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，并对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果，在物理量分布结果符合预设分布条件下，确定最终的目标销孔型线。因为径向变形量与活塞销孔热变形、活塞销孔结构以及活塞销孔刚度相关，所以，依据径向变形量对销孔型线进行优化，使得到的目标销孔型线具有较高的可靠性，同时，基于热机耦合计算得到的物理量分布结果，对目标销孔型线的可靠性进行判断，使最后得到的目标销孔型线的具有良好的可靠性。

Description

一种确定销孔型线的方法及装置

技术领域

本发明涉及活塞技术领域，特别涉及一种确定销孔型线的方法及装置。

背景技术

随着发动机功率及转速的提高，发动机活塞所承受的燃气压力及惯性力越来越高，活塞销孔承受的机械负荷和热负荷也越来越高，导致发动机出现活塞销孔咬合及活塞销孔疲劳开裂等问题，严重的影响了发动机的使用性能。

活塞销孔设计过程中，合理匹配销孔型线，可以有效的减少活塞销孔咬合及活塞销孔疲劳开裂等问题。所以销孔型线的设计成为了发动机活塞设计的重点之一。

现有的销孔型线优化设计方式，通常采用经验数据进行设计，由于通用的经验数据设计方式精度低，导致优化后的销孔型线并不可靠，即优化后的销孔型线并不能有效的减少活塞销孔咬合及活塞销孔疲劳开裂等问题。所以如何提高销孔型线的可靠性，成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种确定销孔型线的方法及装置，用于解决如何设计得到可靠性较高的销孔型线。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种确定销孔型线的方法，包括：

获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量；

依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线，所述目标销孔型线用于表示各个所述采样点的所述径向变形量；

依据所述目标销孔型线，对所述活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型；

对所述目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果；

若所述物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，则将所述目标销孔型线作为所述销孔型线。

上述的方法，可选的，所述依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线，包括：

针对每个采样点，将该采样点的径向变形量作为该采样点的纵坐标，将该采样点的预设的标识作为该采样点的横坐标；

针对每个采样点，依据所述采样点的所述纵坐标和所述横坐标，确定所述采样点的位置；

依次连接位于各自的所述位置的各个所述采样点，得到所述目标销孔型线。

上述的方法，可选的，所述依据所述目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，包括：

确定第一曲线和第二曲线，所述第一曲线为所述销孔结构的上半部分的内侧轮廓线，所述第二曲线为所述销孔结构的上半部分的外侧轮廓线；

依次连接所述第一曲线、所述目标销孔型线、和所述第二曲线，得到一个平面；

将所述平面围绕所述销孔结构的销孔轴线旋转一周，得到目标销孔；

将所述目标销孔作为所述活塞结构模型的销孔结构，得到所述目标活塞结构模型。

上述的方法，可选的，在获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量之前，还包括：

获取所述活塞结构模型；

基于预设的热负荷边界条件，计算得到所述活塞结构模型的温度场；

基于预设的机械负荷边界条件、运动约束边界条件以及所述温度场，对所述活塞结构模型进行热机耦合计算，得到所述活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果。

上述的方法，可选的，还包括：若所述物理参数分布结果不符合该物理量预设的分布条件，则获取所述目标销孔型线中的各个所述采样点的径向变形量，并依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到更新后的目标销孔型线，依据所述更新后的目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到更新后的目标活塞结构模型。

一种确定销孔型线的装置，包括：

获取单元，用于获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量；

第一得到单元，用于依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线，所述目标销孔型线用于表示各个所述采样点的所述径向变形量；

第二得到单元，用于依据所述目标销孔型线，对所述活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型；

第三得到单元，用于对所述目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果；

确定单元，用于若所述物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，则将所述目标销孔型线作为所述销孔型线。

上述的装置，可选的，所述第一得到单元用于依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线，包括：

所述第一得到单元，具体用于针对每个采样点，将该采样点的径向变形量作为该采样点的纵坐标，将该采样点的预设的标识作为该采样点的横坐标；

上述的装置，可选的，所述第二得到单元用于依据所述目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，包括：

所述第二得到单元，具体用于确定第一曲线和第二曲线，所述第一曲线为所述销孔结构的上半部分的内侧轮廓线，所述第二曲线为所述销孔结构的上半部分的外侧轮廓线；

上述的装置，可选的，还包括，第四得到单元，所述第四得到单元用于：获取所述活塞结构模型；基于预设的热负荷边界条件，计算得到所述活塞结构模型的温度场；基于预设的机械负荷边界条件、运动约束边界条件以及所述温度场，对所述活塞结构模型进行热机耦合计算，得到所述活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果。

上述的装置，可选的，还包括更新单元，所述更新单元用于：若所述物理参数分布结果不符合该物理量预设的分布条件，则获取所述目标销孔型线中的各个所述采样点的径向变形量，并依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到更新后的目标销孔型线，依据所述更新后的目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到更新后的目标活塞结构模型。

本申请所述的方法及装置，依据销孔型线的各个预设的采样点的径向变形量，对销孔型线进行优化，得到目标销孔型线，依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，并对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果（如压力分布结果），在物理量分布结果符合预设分布条件下，确定最终的目标销孔型线。因为径向变形量与活塞销孔热变形、活塞销孔结构以及活塞销孔刚度相关，所以，依据径向变形量对销孔型线进行优化，使得到的目标销孔型线具有较高的可靠性，同时，基于热机耦合计算得到的物理量分布结果，对目标销孔型线的可靠性进行判断，使最后得到的目标销孔型线的具有良好的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种确定销孔型线的方法的流程图；

图2为本申请实施例公开的一种确定销孔型线的装置的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1为本申请实施例提供的一种确定销孔型线的方法，可以包括以下步骤：

S101、获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量。

本实施例中，在销孔型线中预先设定采样点，采样点的数量可以自行设定。实现本步骤的一种方式可以是，完成对活塞结构模型的热机耦合计算后，执行获取采样点径向变形量的指令，使从热机耦合计算得到的销孔结构物理量分布结果中获取采样点的径向变形量，并将获取的采样点径向变形量生成变形量数据文本，变形量数据文本中包括各个采样点的标识，以及每个采样点的径向变形量，采样点的标识可以是采样点预设的编号。

需要说明的是，本实施例中，活塞结构模型运行的环境为利用有限元分析工具模拟活塞实际运行环境的模拟运行环境，在模拟运行环境中对活塞结构模型的进行热机耦合计算得到销孔结构物理量分布结果的过程可以参考现有技术。

S102、依据各个采样点以及径向变形量，得到目标销孔型线。

本实施例中，目标销孔型线用于表示各个采样点的径向变形量，实现本步骤的一种方式包括以下步骤：

步骤A1、针对每个采样点，将该采样点的径向变形量作为该采样点的纵坐标，将该采样点的预设的标识作为该采样点的横坐标。本步骤中，采样点的标识可以是该采样点的预设的编号，需要说明的是，在采样点的标识为编号的情况下，所有采样点之间的编号为存在先后顺序的编号，且任意两个相邻的采样点的编号的差值相同，例如，预设的采样点为4个，第一采样点的编号为1，第二个采样点为编号为2，则第三个采样点和第四个采样点的为编号分别为3和4。

步骤A2、针对每个采样点，依据采样点的纵坐标和横坐标，确定采样点的位置。本步骤中，依据采样点的纵坐标和横坐标，确定采样点的二维空间位置。

步骤A3、依次连接位于各自的位置的各个采样点，得到目标销孔型线。本步骤中，将依次连接位于各自的位置的各个采样点得到的连接线，作为目标销孔型线。

S103、依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型。

实现本步骤的一种方式可以是：确定第一曲线和第二曲线，第一曲线为销孔结构的上半部分的内侧轮廓线，第二曲线为所述销孔结构的上半部分的外侧轮廓线，依次连接第一曲线、目标销孔型线和第二曲线，得到一个平面，将平面围绕销孔结构的销孔轴线旋转一周，得到目标销孔，最后将目标销孔作为活塞结构模型的销孔结构，得到目标活塞结构模型。

本步骤中，因为目标销孔型线依据径向变形量得到，所述依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，使调整后得到的目标活塞结构模型考虑了径向变形量的因素。

S104、对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果。

具体的，可以采用有限元分析工具对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果，例如，销孔表面压力分布、销孔表面变形量分布等物理量分布结果。本实施例中，应用有限元分析工具进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果的具体过程可以参考现有技术。

S105、若物理量分布结果符合该物理量对应预设的分布结果，则将目标销孔型线作为销孔型线。

本步骤中，将得到的销孔结构的物理量分布结果，与该物理量对应的预设分布结果进行比对，若物理量分布结果符合预设的分布结果，则确认目标销孔型线为可靠性较高，并将目标销孔型线作为销孔型线。例如，对于销孔表面压力分布结果，预设的分布结果可以是销孔表面区域中，中间区域的压力值高于四周边缘压力值，当得到的销孔表面压力分布结果符合该预设分布结果，则确认目标销孔型线具有较高的可靠性。

本实施例提供的方法，依据销孔型线的各个预设的采样点的径向变形量，对销孔型线进行优化，得到目标销孔型线，依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，并对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果（如压力分布结果），在物理量分布结果符合预设分布条件下，确定最终的目标销孔型线。因为径向变形量与活塞销孔热变形、活塞销孔结构以及活塞销孔刚度相关，所以，依据径向变形量对销孔型线进行优化，使得到的目标销孔型线具有较高的可靠性，同时，基于热机耦合计算得到的物理量分布结果，对目标销孔型线的可靠性进行判断，使最后得到的目标销孔型线的具有良好的可靠性。

上述实施例中，若对目标活塞结构模型进行热机耦合计算得到的物理量分布结果不符合该物理量对应的预设分布结果，则执行如下步骤：

步骤B1、获取目标销孔型线中的各个采样点的径向变形量。

步骤B2、依据各个采样点以及该径向变形量，得到更新后的销孔型线。

步骤B3、依据更新后的销孔型线，对目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到更新后的目标活塞结构模型。

步骤B4、对更新后的目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到该更新后的目标活塞结构的销孔结构的物理量分布结果。

步骤B5、若该物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，则将更新后的目标销孔型线作为销孔型线，若该物理量分布结果不符合该物理量预设的分布结果，则返回执行上述的步骤B1至步骤B5。

需要说明的是，每次返回执行上述步骤B1至步骤B5时，步骤B1中的目标销孔型线具体为上一次的更新后的目标活塞结构模型的销孔型线，步骤B3中，目标活塞结构模型具体为上一次的更新后的目标活塞结构模型。其中，步骤B1~步骤B5的具体实施方式与上述实施例的S101~S105相同，此处不再赘述。

本技术方案中，在确定销孔结构的物理量分布结果不符合该物理量预设的分布结果后，继续优化活塞结构模型的销孔型线，直到销孔结构的物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，从而得到可靠性高的销孔型线。

上述实施例中，在获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量之前，还可以包括以下步骤：

步骤C1、获取活塞结构模型。

获取活塞结构模型的一种方式可以是接收输入的活塞结构模型，活塞结构模型可以是基于画图工具如Solid Works和PRO-E等画图工具得到的三维模型，活塞结构模型包括活塞组件和连杆组件。

步骤C2、基于预设的热负荷边界条件，计算得到活塞结构模型的温度场。

为了模拟活塞的实际运行环境，基于预设的热负荷边界条件，计算活塞结构模型的温度场，其中，热负荷边界条件包括连杆组件的工作环境温度以及工作环境的对流换热系数等边界条件。本实施例，可以采用有限元分析用具计算活塞结构模型的温度场，具体的采用有限元分析用具计算活塞结构模型的温度场的过程可以参考现有技术。

步骤C3、基于预设的机械负荷边界条件、运动约束边界条件以及温度场，对活塞结构模型热机耦合计算，得到活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果。

活塞在工作的过程中由于受到外力的作用，使活塞组件带动连杆组件发生运动，所以预先设定机械负荷边界条件模拟外力的作用、以及预先设定运动约束边界条件模拟动连杆组件的运动，并基于上述的步骤C2得到的温度场，采用有限元分析用具对活塞结构模型热机耦合计算，得到活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果。具体的采用有限元分析用具对活塞结构模型热机耦合计算，得到活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果的具体过程，可以参考现有技术。

与上述本申请实施例公开的一种确定销孔型线的方法相对应，参考图2，示出了本申请实施例公开的一种确定销孔型线的装置200的结构示意图，包括：

获取单元201，用于获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量。

第一得到单元202，用于依据各个采样点以及径向变形量，得到目标销孔型线，目标销孔型线用于表示各个所述采样点的所述径向变形量。

第二得到单元203，用于依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型。

第三得到单元204，用于对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果。

确定单元205，用于若物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，则将目标销孔型线作为销孔型线。

可选的，上述的装置还可以包括，第四得到单元206，用于：获取活塞结构模型，基于预设的热负荷边界条件，计算得到活塞结构模型的温度场，基于预设的机械负荷边界条件、运动约束边界条件以及温度场，对活塞结构模型进行热机耦合计算，得到活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果。

可选的，上述的装置还可以包括，更新单元207，用于若物理参数分布结果不符合与该物理量预设的分布条件，则获取目标销孔型线中的各个采样点的径向变形量，依据各个采样点以及所述径向变形量，得到第二目标销孔型线，并依据第二目标销孔型线，对目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到更新后的目标活塞结构模型。

其中，第一得到单元202依据各个采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线的具体实现方式为：针对每个采样点，将该采样点的径向变形量作为该采样点的纵坐标，将该采样点的预设的标识作为该采样点的横坐标；针对每个采样点，依据采样点的纵坐标和横坐标，确定采样点的位置；依次连接位于各自的位置的各个采样点，得到目标销孔型线。

其中，第二得到单元203依据所述目标销孔型线，对目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型具体实现方式为：确定第一曲线和第二曲线，第一曲线为所述销孔结构的上半部分的内侧轮廓线，第二曲线为所述销孔结构的上半部分的外侧轮廓线；依次连接述第一曲线、目标销孔型线和第二曲线，得到一个平面；将平面围绕销孔结构的销孔轴线旋转一周，得到目标销孔；将目标销孔作为活塞结构模型的销孔结构，得到目标活塞结构模型。

本实施例提供的装置，依据销孔型线的各个预设的采样点的径向变形量，对销孔型线进行优化，得到目标销孔型线，依据目标销孔型线，对活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，并对目标活塞结构模型进行热机耦合计算，得到销孔结构的物理量分布结果（如压力分布结果），在物理量分布结果符合预设分布条件下，确定最终的目标销孔型线。因为径向变形量与活塞销孔热变形、活塞销孔结构以及活塞销孔刚度相关，所以，依据径向变形量对销孔型线进行优化，使得到的目标销孔型线具有较高的可靠性，同时，基于热机耦合计算得到的物理量分布结果，对目标销孔型线的可靠性进行判断，使最后得到的目标销孔型线的具有良好的可靠性。

本发明实施例还提供了一种电子设备300，其结构示意图如图3所示，具体包括：处理器301和存储器302，处理器301和存储器302采用总线连接，存储器302用于存储程序；处理器301用于运行程序，以实现本申请实施例中确定销孔型线的方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请实施例中确定销孔型线的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种确定销孔型线的方法，其特征在于，包括：

若所述物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，则将所述目标销孔型线作为所述销孔型线；

其中，所述依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线，包括：

依次连接位于各自的所述位置的各个所述采样点，得到所述目标销孔型线；

其中，所述依据所述目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取活塞结构模型中销孔型线的各个预设的采样点在运行过程中的径向变形量之前，还包括：

获取所述活塞结构模型；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：若所述物理量分布结果不符合该物理量预设的分布条件，则获取所述目标销孔型线中的各个所述采样点的径向变形量，并依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到更新后的目标销孔型线，依据所述更新后的目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到更新后的目标活塞结构模型。

4.一种确定销孔型线的装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于若所述物理量分布结果符合该物理量预设的分布结果，则将所述目标销孔型线作为所述销孔型线；

其中，所述第一得到单元用于依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到目标销孔型线，包括：

其中，所述第二得到单元用于依据所述目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到目标活塞结构模型，包括：

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括，第四得到单元，所述第四得到单元用于：获取所述活塞结构模型；基于预设的热负荷边界条件，计算得到所述活塞结构模型的温度场；基于预设的机械负荷边界条件、运动约束边界条件以及所述温度场，对所述活塞结构模型进行热机耦合计算，得到所述活塞结构模型中销孔结构的物理量分布结果。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括更新单元，所述更新单元用于：若所述物理量分布结果不符合该物理量预设的分布条件，则获取所述目标销孔型线中的各个所述采样点的径向变形量，并依据各个所述采样点以及所述径向变形量，得到更新后的目标销孔型线，依据所述更新后的目标销孔型线，对所述目标活塞结构模型的销孔结构进行调整，得到更新后的目标活塞结构模型。