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东风货车图1动力总成有限元模型
图2HT250飞轮壳计算结果
图3压铸铝YL112飞轮壳计算结果
通过加载载荷计算得出，材料为HT250时，该结构的最大主应力值为161.2MPa，如图2所示；材料为压铸铝
YL112时，优化结构的最大主应力值为100MPa，如图3所示；新结构的应力值小于原结构的应力值，说明新结构的优化状态较好。
图4HT250飞轮壳疲劳分布
对飞轮壳进行疲劳强度计算，其结果可知，
轮壳的最小疲劳安全系数为1.94，如图4所示；材料为YL112的飞轮壳最小疲劳安全系数为1.89，如图
优化后安全系数大于1.25，满足强度要求。
3动力总成模态分析
通过对比计算两张结构下的动力总成模态频率，构HT250飞轮壳的动力总成系统1阶模态频率为152Hz，如图6所示；二阶模态频率为157Hz，如图7所示；采用压铸铝YL112后，优化飞轮壳结构，动力总成系统的1阶模态频率为180Hz，如图8所示；二阶模态频率为221Hz，如图9所示；以上数据说明优化后新结构的动力总成系统刚度有一定的提升，通过改善零部件结构可以提升零部件整体刚度，从而改善系统刚度。
图6HT250飞轮壳-动力总成1阶模态
图7HT250飞轮壳-动力总成2模态
图8压铸铝YL112飞轮壳-动力总成1阶模态
图9压铸铝YL112飞轮壳-动力总成2模态
图5压铸铝YL112飞轮壳应力分布
内燃机与配件
0引言
高校的科研成果是宝贵的潜在实验教学资源[1，2]，将之转化为研究性实验教学内容，让学生有机会接触学科的前沿和创新的过程，体会其中创新研究的思想理念，有利于提高学生的创新意识与能力，这是培养创新型人才的必要手段[3]。
程专业本科教学的研究性实验，不仅能丰富本科实验教学内容，还有助于学生接触汽车企业，拉近科研距离，培养综合实践能力与创新能力[4]。
1实验对象
1.1发动机前端附件系统简介
汽车发动机不仅提供行驶驱动力，还为空调压缩机、发电机等发动机前端附件提供动力。发动机前端附件驱动系统，是指安装在发动机前端的各附件，通过传动带，与发动机动力输出轴连接起来的系统，该系统主要由主动轮（曲轴轮）、若干从动轮、张紧装置和多楔带组成，通过多楔带将动力从主动轮传递到各从动轮[5-9]。
1.2多楔带结构功能
多楔带（V-ribbed belt）可双面驱动带轮，既能实现大功率的传递，还可提高传递效率，使整体结构更紧凑，多楔带的优劣，直接影响发动机及其附件的性能及可靠性[10，11]。
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基金项目：广东省高等教育学会实验室管委会基金项目（GDJ2019086）；华南理工大学教研教改项目
（Y1180531）。
作者简介：魏政君（1984-），男，广东梅州人，实验师，硕士，主要从事车辆工程实验教学及研究。
4小结
①通过对飞轮壳进行静强度对比计算与分析，采用HT250飞轮壳的最大主应力值为161.2MPa，通过计算疲劳循环，得出最小疲劳安全系数为1.94；采用压铸铝YL112的飞轮壳，由于铸造工艺差异，对结构进行优化，最终该飞轮壳的最大主应力值为100MPa，其最小疲劳安全系数为1.89；
②对两种材料的飞轮壳进行动力系统模态计算，采用HT250飞轮壳的动力总成系统1阶模态频率为152Hz，采用压铸铝YL112飞轮壳的动力总成系统1阶模态频率为180Hz；
③因材料由HT250优化为压铸铝YL112，则飞轮壳重量由原来HT250结构的8.5kg减至YL112结构的4kg，减重4.5kg，说明减重效果明显。
参考文献:
[1]吴炎庭，袁卫平，等.内燃机噪声振动与控制[D].机械工业出版社，2005.
[2]吴道俊，钱立军，等.基于疲劳寿命的车架支架结构优化[J].汽车工程，2013，35（10）：843-872.
[3]吴中博，李书.基于Optistruct的结构静动力拓扑优化设计[J].航空计算技术，2006，36（6）：9-12.
[4]邢向亮，刘波，等.基于拓扑优化的发动机支架设计方案对比分析[J].现代制造工程，2012，31（11）：31-34.
[5]M.P.Bendsoe,O.Sigmund,Topology Optimization-Theory, Methods and Applications[M].Springer,New York,2003. [6]唐燕辉.发动机附件支架有限元分析及结构优化设计[D].南京理工大学，2012.
车用发动机多楔带研究性实验设计
Research Experimental Design of V-ribbed Belt for Vehicle Engine
魏政君WEI Zheng-jun
（华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641）
（School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou510641，China）摘要：在新工科重视科教互融，校企互促，创新人才培养的背景下，对于车辆工程专业本科实验教学，结合发动机前端附件驱动系统的最新研究成果，将校企合作课题中的多楔带纵向动态性能实验转化为研究性实验教学内容。文中介绍了多楔带的结构功能，结合实际工程案例，设计了测试方法，在不同工况下进行动态特性试验，对比分析了其中的关系及影响因素，并进行拓展。实践表明，科研转化的研究性教学实验，提升了本科实验内容，更锻炼了学生的创新意识、思维和能力。
Abstract:Under the background that the Emerging Engineering attaches importance to the integration of science and education,the mutual promotion of schools and enterprises,and the cultivation of innovative talents,for the undergraduate experimental teaching of vehicle engineering,Combining the latest technology of vehicle engine front end accessory drive system and importance of V-ribbed belt,the experimental design of V-ribbed belt longitudinal dynamic performance in school-enterprise cooperation project is transformed into the undergraduate research experimental teaching content of v
ehicle engineering.The structural function of the V-ribbed belt is introduced. Combined with the actual engineering case,the test method is designed.The longitudinal dynamic characteristics test is carried out under different working conditions,and the relationship and influencing factors are compared and analyzed.It's shown that the transformation of scientific research experiments improved the content of undergraduate experiments and exercised students'innovative consciousness, thinking and ability.
关键词：多楔带；研究性；实验设计
Key words:research；experimental design；V-ribbed belt
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