Optimization of engine crankshaft systems using multibody dynamics analysis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to reduce the friction loss of the EHD Bearing part of the engine crankshaft system, the system is analyzed and optimized. This study will use DAFUL, a common program for structural dynamics, to establish models, determine design variables, use Design of Experiments (DOE) to establish the experimental environment of the initial model, perform dynamics simulation analysis in DAFUL, and perform regression analysis on the results obtained to determine RSM model, and then optimize the RSM model by MATLAB using the optimal design method-genetic algorithm. After that, the solutions of the best design variables obtained from MATLAB were updated in DAFUL and ANSYS, and the analytical results were seriously analyzed. The result is that the friction loss of the EHD Bearing part is reduced. and the minimum oil film thickness of the EHD Bearing part and the maximum stress of the connecting rod part also meet the constraint requirements. That is, the friction loss of the EHD bearing part of the engine crankshaft system is optimized by genetic algorithm. The performance improvement of the engine crankshaft system is realized.

국문 초록 (Abstract)

엔진 크랭크축 시스템의 EHD 베어링 부품의 마찰 손실을 줄이기 위해 시스템을 분석하고 최적화한다. 이 연구는 구조 역학에 대한 프로그램인 DAFUL을 사용하여 모델을 설정하였고, 설계 변수를 결정하였고, 실험계획법(DOE)을 사용하여 초기 모델의 실험 환경을 설정하였고, DAFUL에서 동역학 시뮬레이션 분석을 수행하였고, RSM 모델을 결정하기 위해 얻은 결과에 대한 회귀 분석을 수행하였다. 최적화 설계 방법-유전 알고리즘을 사용하여 MATLAB에 의해 RSM 모델을 최적화하였다. 그 후, MATLAB에서 얻은 최적의 설계 변수의 솔루션을 DAFUL과 ANSYS에 업데이트하고 분석 결과를 진지하게 분석하였다. 결과적으로 EHD 베어링 부분의 마찰 손실이 감소하였다. 또한 EHD 베어링 부품의 최소 유막 두께와 연결봉 부품의 최대 응력의 제약 조건도 만족하였다. 즉, 엔진 크랭크축 시스템의 EHD 베어링 부품의 마찰 손실은 유전 알고리즘에 의해 최적화되였다. 엔진 크랭크축 시스템의 성능 개선이 실현하였다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. Introduction 1
• 1.1 Research Background 1
• 1.2 Research Objectives 3
• Chapter 2. Model of Engine Crankshaft System 4
• 2.1 Model construction and composition 4
• 2.2 Constraints and Force Factors 5
• 2.2.1 Revolute Joint 5
• 2.2.2 Translation Joint 6
• 2.2.3 Translational Scalar 7
• 2.2.4 EHD Bearing 8
• 2.3 Finite element method in the Connecting Rod part 9
• Chapter 3. Formulation of Optimal Design 11
• 3.1 Design Variables 11
• 3.2 Objective Function 12
• 3.3 Constraint 17
• Chapter 4. DOE and RSM Model 20
• 4.1 Execution of DOE 20
• 4.2 Create RSM model 23
• Chapter 5. Optimization Algorithm and Execution 26
• 5.1 Optimization Algorithm 26
• 5.2 Execution of Genetic Algorithm 28
• Chapter 6. Results and Validation 30
• Chapter 7. Conclusion 32
• References 33
• 요지 34
• Acknowledgements 35