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现代社会由于能源问题、环境问题日益突出，使得国家对于能源的消耗、尾气排放有着严格的规定。并且为应对现代铁路物流货运量的增加、机车速度进一步提高、降低燃烧污染物排放的要求，使得内燃机的重量应该在保证其设计要求的强度条件下，尽可能的轻量化，以降低发动机单位功率的重量。
由于目前对于大功率柴油机的结构主要是根据经验和类比的方法进行的设计，所以有些部件的结构设计没有达到最优的材料利用率。这就需要运用优化设计手段，对结构进行合理的设计，以提高结构材料的利用率。因此，本文对柴油机连接箱结构运用拓扑优化的设计手段，对该结构进行优化设计，在满足设计要求的情况下，尽可能降低其重量，来实现连接箱的轻量化设计。
1连接箱有限元模型的建立
1.1建立连接箱三维模型
    本次研究的连接箱为整体铸造结构，它的作用主要是支撑安装在上部的油冷器、空气滤清器等部件以及连接机体和发电机，使之固定成为一个整体组成柴油发电机组。
    首先通过Creo软件建立连接箱的三维模型，在建立模型过程中需要注意，为了保证计算结果的精确性，所建立的模型应与实际结构尽可能一致，并且需要模型在ANSYS软件中进行分析时具有可操作性。建立的三维模型如图1所示。
 
图1连接箱几何模型
本研究中连接箱所使用的材料为QT550，其基本参数如表1所示。
                                 表1材料的属性

参数	数值
弹性模量      泊松比       密度     屈服极限	162 GPa 0.293 7000 kg/m3 320MPa

1.2网格划分
将模型导入到ANSYS软件中，并定义材料属性。由于连接箱上分布有很多的倒角和螺栓孔，根据这些结构的特点并兼顾计算速度与精确度的前提下，本研究选择灵活性和适应性突出的四面体单元网格，为了改变节点在单元中位置来改变单元的质量，将网格平滑度（Smoothing）调整为Medium等级，本次采用ANSYS自由网格划分的模式来生成所需有限元模型，设定网格尺寸为10mm，共产生节点数目562673个，单元数目323567个，连接箱有限元模型网格划分结果如图2所示。