车用发动机是极为复杂的动力机械,由多个零部件和机体组合装配而成。其机体是发动机的整体骨架,是其它各个零部件结构正常工作的基础。机体的耐久性和可靠性对发动机正常高速运转有着至关重要的影响,因此前期对发动机机体的结构设计非常的关键。一般可分为两个阶段。第一阶段是方案设计阶段,主要任务是对发动机进行总体结构规划,确定发动机各部件设计参数。第二阶段是详细设计阶段,是在总体结构框架基本确定下进行局部零件优化。从整个发动机的设计周期来看,方案设计阶段是重中之重,当确定了一款发动机的总体结构特征参数,后续的优化改进就只能在有限的尺寸范围内进行。针对发动机在设计阶段可能出现的机体变形不协调、结构应力分布不均匀的情况,需要在方案设计阶段研究可以体现机体刚度的模型建立方法,并进行刚度评价。具体方法为首先提取机体主要特征结构参数,初步构建机体方案三维模型,利用由简到繁加特征的方法逐步实现机体模型的细化,采用Abaqus软件对逐步细化的机体方案定义单元材料属性、划分网格、加载边界条件,计算得到其自由模态分析结果,将计算结果与通过锤击法得到的机体试验模态测试结果相对比,当计算模态与试验模态各阶振型变化一致,且各阶模态频率误差范围保持在10%以内时,验证了机体方案模型的正确性。采用其他型号发动机的机体,按照上面的方案模型建立方法建立方案模型,并将其模态分析结果与试验数据进行对比,进一步确定了机体方案建模方法的准确性,为后续的参数化建模奠定了理论基础。机体方案模型的特征参数划分为共性特征参数和个性特征参数两类:其共性特征参数是指所有这类零件均满足的基本结构特征参数,而个性特征参数指的是个别零件所特有的结构特征参数。通过对机体的特征参数进行分类,得到机体的特征参数可为Abaqus软件二次开发提供输入脚本,利用GUI插件集成方式实现有限元参数化建模功能界面设计,该图形界面交互方式可实现机体快速建模,缩短产品研发周期。按照柴油机结构装配准则,将气缸盖、轴承、传动箱、油底壳、飞轮壳等五类部件装配于机体上,建立组合结构的三维装配模型。基于上述六类、五类、四类、三类零件的机体-零部件组合结构进行Abaqus模态分析,利用频率覆盖法和振型逐步反求法对各组合结构的频率和振型进行刚度匹配相关研究,得出油底壳对柴油机模态频率影响最大,机体装配油底壳后的五类零件组合结构中,组合结构一阶扭转模态频率下降达到30.7%,其余四个部件单独装配于机体前后一阶扭转频率下降仅为5%左右。因此利用振型变化规律可以实现不同组合部件的刚度匹配,对提高汽车动力总成的NVH响应特性,提高柴油机结构方案的设计效率具有意义。