液压约束活塞发动机(Hydraulic Confined Piston Engine, HCPE)是一种直接将燃烧热转换为液压能和旋转机械能的新型动力系统,装车后能够方便地实现分布式驱动、无级变速及制动能量回收,在工程机械、货车及城市公交上具有广阔应用前景。曲轴和连杆的多学科优化设计对提高HCPE整体性能和减小结构体积具有重要意义。对三缸HCPE结构原理进行了分析,建立了动力学模型,通过动力仿真分析,得到在标定工况下连杆轴颈在一个完整的工作循环中所受的最大压力为3.8896x104N、最大拉力为9.115×103N,作为后续连杆与曲轴的优化设计的加载依据。利用Isight分别完成了连杆与曲轴的单独优化。以Solidworks软件分别建立了连杆与曲轴CAD模型,将在Solidworks建立的模型导入ANSYS软件进行分析,借助Isight优化集成软件,对连杆与曲轴进行优化设计。连杆模型经过29次迭代完成优化设计,优化后体积为3.39×10-5m3,减少了36.1%。曲轴模型经过19次迭代完成优化过程,优化后曲轴体积为2.03×10-3m3,体积减小了14.3%。通过对多学科协同优化技术研究,借助于Isight优化平台,集成HCPE连杆曲轴系统优化设计模型,在优化平台中,主系统分为曲轴和连杆两个子优化系统,经过17次迭代后系统收敛,优化前系统总体积为2.53×10-3m3,优化后系统总体积为2.41×10-3m3,,总体积减小4.6%。单独对曲轴和连杆分别优化虽然可能取得较好的效果,但没有考虑连杆与曲轴之间的耦合作用及协同机制。把连杆和曲轴作为一个系统进行协同优化的结果应该更为可信。总之通过优化设计,HCPE连杆与曲轴构更合理更紧凑。