机械-液压约束活塞发动机多学科协同优化框架实现.pdf

现代设计与先进制造技术 柳勋张铁柱张洪信 等机械 一液压约束活塞发动机 ⋯⋯ 2 7 机械 一液压 约束活塞发 动机 多学科协 同优 化框 架实现 柳勋 ， 张铁柱 ， 张洪信 ， 姜建秋 ， 张卫华 1 ． 青岛大学 机 电工程学院 ， 山东 青岛2 6 6 0 7 1 2 ． 青 岛大学 车辆电子技术研究所 ， 山东 青岛2 6 6 0 7 1 摘要 对机械 一液压约束活塞发动机多学科协 同优化设计框架的原理和要 求进行 了论述 ， 介绍 了 框架的实现方法。通过对机械 一液压约束活塞发动机 曲轴的协 同优化 ， 进行 了框架测试 ， 使 曲轴 的质量减少了2 0 ％， 设计效率明显提 高。 关键词 机械 一液压约束活塞发动机 ； 曲轴 ； 多学科 ； 协 同优化设计； 框 架 中图分类号 T K4 0 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 21 6 1 6 2 0 1 0 1 70 0 2 7 0 4 机械 一液压 约束 活塞 发 动机 Me c h a n i c a l Hy d r a u l i c C o n f i n e d P i s t o n E n g i n e ， MHC P E 是可将 指示功 同时转化为机械能和液压能的新 型动力装 置 ， 由于相对传统的发动机结构变化较大 ， 需要有 针对性地进行优化设 计研究。MHC P E优化设计 涉及 到热力学 、 系统动力学 、 流体力学、 材料力学、 摩擦学等多个学科 ， 这些学科都有 自己成熟 的分析 方法 、 技术和软件 ， 由于受 限于研究人员 的知识结 构和单机计算速度 ， 只有依赖处于异地的各领域专 家协 同作业方能有效完成这一工作 ， 即 MHC P E需 要多学科协 同优化设计。关于多学科 协 同优化设 计 Mu l t i d i s c i p l i n a r y C o l l a b o r a t i v e De s i g n Op t i mi z a t i o n ， MC D O方面的研究成果较多 ， 国外有的软件 已经商业化 ； 国内研究 主要集 中在航天航空领域 ， 核心技术既不成熟 ， 也属保密范畴 ， 且应用范 围有 一 定 的局 限性【 卜 。所以需要针对 MHC P E建立 自己的 MC D O框架 ， 即计算环境。 1 框架原理与要求 MHC P E结构简图如图 1所示 ， 与传统的 内燃 机 一柱塞式流体泵组合系统及液压 自由活塞发动 机相比， MHC P E具有结构简单 ， 节能、 节材效果 明 显 ， 以及系统启动 、 活塞 回程、 附属系统驱动 、 工作 定时、 速度调整 、 多缸联动等容易实现 的优点。但 由于样机具有高度较大、 振动较剧烈 、 关键零部件 寿命较低等问题 ， 实用性受 到严重危 害， 进行 针对 性的优化设计研究并解决上述问题已是当务之急。 1 第 一工作 室 ； 2 --第二 工 作室 ； 3 -- 出 V I 阀； 4 --第 三工 作室 ； 5 一曲轴 ； 6 一连杆 ； 7 --导 向滑块 ； 8 一联接杆 ； 9 --入 口阀； l 0 一液 压柱塞 ； 1 1 --液压柱塞与动力活塞连接件 ； 1 2 一动力活塞 图 1 轴 向 MHC P E结构原 理简图 MC D O框 架系统需要实 现的功能包括求解 、 结果分析和可视化 ， 是一个整合优化算法和网络技 术 ， 基于 J a v a语言设计 和网络环境的多学科协 同 优化 系统。 框架包含 1个 系统级和几个并行 的子系统级 两层次设计环境 。系统级设计者向各子 系统设计 者分配设计变量≮ 设计常量 和优化 目标 ， 各子系统 设计者在只考虑 自身约束 条件 的情况下使设计 目 标达到最优值 ， 从而求出设计变量并上传结果 ； 系 收稿 日期 2 0 1 00 61 0 基金项 目 国家 自然科学基金资助项 目 5 0 9 7 5 1 4 6 ； 国家 高技术研究发展计划 8 6 3计划 资助项 目 2 0 0 8 AA 】4 z1 1 7 作者 简介 柳勋 1 9 8 5 一 ， 男， 山东青岛人 ， 青岛大学车辆电子研究所研究员 ， 青岛大学硕士研究生， 主要研究方向为车辆新型动力及其传动系统。 2 0 1 0年 9月 中国制造业信息化第 3 9卷第 1 7期 统级设计者再计算全局优化 目标 ， 没有收敛则按照 一 定算法重新确定并指定各子系统的设计常量、 设 计变量和 目标 函数 ， 子系统设计者重新优化 ， 直到 全局优化 目标收敛为止。上述结构具有很多优点 ， 首先是易于组织和管理 ， 各学科已有的分析设计软 件能够很容易地移植到相应学科 的分析设计过程 中； 其次计算具有并行性 ， 各学科 的分析过程同时 进行 ， 能极大地缩短设计周期 ， 提高设计效率。 复杂系统的开发设计过程包含 了多个不同学 科的相关技术 ， 但不 同学科组通常在不同的地点使 用各 自的计算机进行计算和设计工作 ， 并且所使用 计算机 的类型和操作系统也不尽相同 ， 这就涉及到 跨平台、 异构操作系统的分布式计算环境配置和沟 通的问题 ， 因此框架必须支持异构系统下的网络通 信， 采用 分布式协 议来 隐藏操作 系统 的差异 性[ 5 6 l 。 为了能 够 充 分 利 用 已有 的计 算 资 源 ， 如 用 MAT L A B 、 F o r a n 、 C／ C 等编写 的计算 软件 ， 采用面向对象的封装思想 ， 将这些可用的计算软件 封装成应用程序包， 在异构分布的网络环境下重新 调用。对于 C AD领域 的各类商用软件 ， 如 P R O／ E、 UG等建模软件 ， An s y s 、 A VL b o o s t 、 A d ma s 等有 限元以及各类力学分析软件， 都应通过框架提供的 相应接 口， 用于优化设计。此外 ， 系统中需包含相 应算法的程序库 ， 对不 同设计需求 的优 化计算过 程， 提供合理的优化算法 ， 并 以最直观 的显示界 面 提供给用户。 框架的主要 目的是通过各学科的并行计算 和 设计来缩短设计周期 ， 从 而提高优化效率 和精度 ， 因此系统要面 向并行计算 和设计。代理模型中所 需的输入／ 输出的样本数据也可通过采用并行计算 技术来 生 成 ， 从 而缩 短 构造 代理 模 型所 需 的 时 间[ 7 - 8 ] 。计算模块 即 C A E应用程序 的输入和输 出项都是以文件的形式存在 的。对 于系统开发和 使用人员来讲 ， 完全可以把运行模块看作是一个黑 盒子 。它接受文件形式的输入 ， 运行后又把运行结 果以文件的形式输出。通常 ， 输入文件和输出文件 都不止一个 ， 如图 2所示 。文件结构图将输入文件 称为“ 父文件” ， 输出文件称为“ 子文件” 。父文件和 子文件都是相对的。由于每次分布式计算中， 一般 都有一个父文件以上的计算模块参与运算 ， 因此某 个计算模块的输入文件有可能是前一个模块的输 出文件。如 图 3所示 ， 模块 甲的输 出文件 C同时 也是模块 乙的一个输入文件 。对于模块 甲而言 ， A， B是父文件 ， c是子文件 。但 在模块 乙中， 文件 C和文件 D都是父文件 ， E和 F是子文件。 图 2文件结构 图 1 I } 子文 件 I J 图 3文 件 关 系 实例 图 为了使 用户能 观察设计 优化 的过程 ， MC D O 应将 目标函数、 约束函数和主要设计变量值的变化 历程通过可视化的方式直观地显示 出来。在设计 优化过程中， 系统级和各学科组均产生大量 的目标 函数 、 约束函数和设计变量等数据。为了有利于设 计过程 的可视化和更好地利用这些数据 ， 框架使用 数据库技术来存储 、 管理和提取这些数据。 2 框 架实现 2 ． 1 系统级 服务器 设计环境 实现 系统级包含计算求解模块和管理模块 。 计算求解模块是热力学、 结构力学 、 系统 动力 学、 流体力学、 摩擦学等各学科 的应用程序 ， 各类应 用程序通过中间件技术集成到本框架 中。各应用程 序分别运行在 P C ／ Wi n d o ws 软 、 硬件配置组成的异 构平台上， 实现异构平台间的协同计算。采用J S P J a v a B e a n S QL与 A p p l e t R MI S Q L两种结 构模 式， 其主要功能是 远程文件加载接口、 表单处理， 远 程命令加载及提供用户远程进程的交互界 面， 远程 进程控制等。系统采用 R MI 技 术， 通过 T e N e t和 F T P服务与计算服务器进行交互， 结合一定的逻辑 关系完成客户端 的远程方法调用过程 ， 最后将处理 结果返回给客户端。当用户想要运行系统中的求解 器时， 可查阅用户手册找到相关的输人数据信息， 并 通过标准的参数输入框完成对计算模 型的参数定 义 ， 已定义 的参数在后 台 自动地 以 P OS T的形式发 送到计算服务器 中， 形成输入文件。采用基于 J NI 的封装技术封装传统代码作为算法程序的工作量是 ．现代设计与先进制造技术 柳勋张铁柱张洪信 等机械 一液压约束活塞发动机 ⋯⋯ 2 9 极小的， 终端客户端要做的就是按特定格式要求定 义他们 自己的输出数据块 。对于计算过程中已完成 计算的数据可直接传送至客户端 的显示界 面， 从而 进行更进一步的数据分析和科学可视化。由于平台 中计算求解器 的开发是基于面向对象的封装技术 ， 因此在对系统进行更新时， 大大减少了修改程序的 工作量， 提高了系统的适应性。 为了系统的安全性 、 透明性 、 高效性和可靠性 ， 求解模块 对于用户来说 是透 明的 ， 但地址 是隐藏 的。相 比于传统界面的程序系统 ， 用户不再需要识 别求解器和数据服务器 的 I P地址 ， 即可进行数据 求解和数据存取 ， 而这些求解器和数据库也可免于 恶意用户的破坏 。另外 ， 在获取特殊的计算求解器 权限前 ， 用户必须通过管理模块的验证 。 系统管理模块为框架 中间层结构 ， 它提供一些 通用的功能 ， 如资 源控 制和 系统 管理 。通过 V B S c r i p t 语言编写的验证算法 ， 可对不同用户 的不 同 行为进行动态管理 。用户在使用计算资源 的应用 程序和系统服务之前 ， 必须通过系统验证。管理模 块包含 3个关键组件 用户管理、 资源 数据 管理 和求解器管理 。用户管理主要用于管理注册用户 的信息和修改用户资料 ； 资源管理主要负责维护系 统资源的安全性 、 系统维护和数据库管理 ， 保证 系 统的运行稳定； 求解器管理主要负责计算求解信息 的管理 ， 例如求解表。结合这几部分组件 ， 形成了 如下功能 1 系统管理员可授权用户登录、 注销 ， 并依据其设计 目标授予不 同的权 限。 2 系统 管 理员可以查询在线用户和求解器 的信息 ， 以及他们 的交互情况 。 3 可 以使用客户端交流窗 口与任 何系统用户进行交互。 4 系统管理员可 以远程 监控计算求解模块 中运行 的程序。 5 任何想获 取系统服务的用户 ， 可通过用户界面向系统管理员 申请登录系统 的许可。 6 特殊 的计算服务器一 旦被要求深层应用 ， 用户可以选择存储于系统级服 务器中的优化模型得以实现 ； 如果这些可用的优化 输入模型并不适合于特殊的求解工具 ， 用户可以通 过已注册 的模型构造器创建 自己的模 型。 2 ． 2 子 系统级 客 户端 设计环境 实现 子系统级也可称 为客户端 ， 属于框架 的底层 ， 采用 H TML和 VB S c r i p t 、 J a v a S c r i p t 语言 开发 ， 包 含 3 个主要模块 用户界面、 可视化组件和网络交 互平台。 用户界面应用 J a v a S c r i p t 语言编写 ， 并调用 J a v a A p p l e t 的相关组件 ， 包含 了用户登 录和功能列 表 ， 并提供用户相关查询功能。通过标准 We b路 径 ， 多重客户端用户可以同时获取 系统权 限， 检验 系统 中活动的计算模块信息 。这些信息包括可用 计算模块列表及其状况 ， 如繁忙 、 暂停 、 空闲、 终止。 另外 ， 通过客户端界面 ， 用户可 以将 已编辑完成 的 计算文件送人计算模块接 口， 交互式地远程启动求 解器应用程序 进行优化计算 。该客户端 界面集成 了由 J a v a S c r i p t 和 VB S c r i p t 语 言编 写的 A P I 应用 程序， 并使用 J a v a R MI 技术 ， 隐藏了网络方法调用 的细节 ， 以更简洁的方式 向用户提供服务。 可视化组件 的实现采用 了远程过程调用 R e ． mo t e P r o c e d u r e C a l 1 的中间件技术 ， 完成对计算模 块工作过程和结果的控制及查看。计算过程中， 若 用户感觉计算数据项偏离 ， 可随时中断计算过程 ， 修改输入文件 ， 防止因参数定义不 当导致的模块盲 目计算。结果查看采用 AP I 和数据库技术共 同实 现 ， 客户端用户可操作可视化对象 ， 对可视化效果 进行调节 ， 包括放大 、 缩小 、 定位、 位移 、 示图、 剪辑。 这些行为被转换为一些简单的文本描述 ， 包含显示 对象的状况信息。当系统级收到该文本描述 ， 就会 做出合适 的响应 ， 同时对 显示对象 做 出合适 的判 断 。而最终 的计算结果和相应数据信息将最终以 数据表 的形式导人数据库存储 ， 供 日后查询使用。 网络交互平 台包含 了系统级和子系统级之间 交互所需的一切软硬件信息， 包含了网络交互协议 及子系统级所需的各类组件 ， 以实现系统级和子系 统级之间的一些网络通信功能。在系统实现过程 中用到了 J a v a Ap p l e t 技术 ， 因此 客户端必须包含 J R E J a v a Ru n t i me E n i r o n me n t 插件 。为 了保证系 统的通用性 ， 需 为客户端用户提供 J RE插件 的安 装包 ， 在用户通过系统验证后所跳转到 的界面 中， 应将 标签通过 Ht ml C o n y e r t e r 工具 统 一 转 换 为 标签 ， 保证用户在第一次登录系统后 ， 便可 更新此插件 ， 从而使 A P I 组件正常显示。 3 框 架测试 应用上述框架初步实现 了 MHC P E主运动 系 统的优化设计 ， MHC P E主要结构 参数如下 系统 转动惯量 0 ． 5 0 1 k g m2 、 活塞 一柱塞 行程 0 ． 0 9 0 m、 曲柄半径 0 ． 0 4 5 m、 往复移动质量 3 ． 2 7 1 O O k g 、 连杆 长度 0 ． 1 3 5 m、 活塞直径 0 ． 0 9 0 m、 压缩 比 1 8 、 液压 柱塞直径 0 ． O 1 6 m、 柱塞数 3 、 主轴径 0 ． 0 6 2 m、 连杆 轴径 0 ． 0 5 0 m、 人 口阀阀盘质量 0 ． 0 5 2 9 0 k g 、 出 口阀 3 0 2 0 1 0年 9月 中国制造业信息化第 3 9卷第 1 7期 阀盘质量 0 ． 0 3 4 3 0 k g 、 入口阀弹簧质量 0 ． 0 0 5 5 1 1 g 、 出口阀弹 簧 质量 0 ． 0 1 7 4 0 k g 、 进 口阀弹簧 刚 度 1 7 2 5 N／ m、 出 口阀弹簧刚度 1 0 1 0 0 N／ m、 进 口阀弹 簧预 压 缩 量 0 ． 0 0 1 4 m、 出 口阀 弹 簧 预 压 缩 量 0 ． 0 0 4 l m、 入 口阀阀盘 的最 大升程 0 ． O 1 8 m、 出 口 阀阀盘的最大升程 0 ． 0 1 2 m， 优化前 的曲轴模型如 图 4所示 。曲轴的优化过程借助 于 A NS YS计算 模块的命令流语 言 AP DL在优化求解器 ／ o p t 中 完成。曲轴结构优化 中的 目标 函数是曲轴的质量 ， 优化过程经过 6次迭代 ， 结果收敛 。设计变量变化 最大的是连杆轴颈半径和曲柄厚度 。同时 ， 主轴颈 过渡圆角半径和连杆轴颈过渡圆角半径也有相应 程度的减小 。所 以， 减小连杆轴颈半径和曲柄厚度 对减轻 曲轴质量有一定的积极意义 ， 并且主轴颈过 渡圆角半径和连杆轴颈过 渡圆角半径的变化也从 一 定程度上缓解 了应力集 中现象。曲轴优化后 的 形 状如 图5 所示 ， 三维视 图如 图6 所示 ， 优化设计 t 镌■ 蒜 霸肇聃鼙砖 垮髑嚣纯董缝 一 口 图 4曲轴优 化前的形状 图 5 曲轴优化后二维形状 图 变量及初始值见表 1 ， 优化前后 的结果比较见表 2 ， 优化后连杆应力 和变形有 了一定程 度 的提高 ， 应 力 、 变形分布更加合理 最大等效应力极 限值提高 较为明显 ， 最大变形量提高近 2 5 ％， 并且在保证具 有足够 的强度 、 刚度 的条件 下， 曲轴质量 减少 了 2 0 ％， 体积更小， 结构更加紧凑合理， 在保证优化精 度的前提下 ， 优化效率也大幅提高 。 图 6 曲轴优化后 三维形状图 表 1 曲轴设计变量及初始值 表 2 优化前后 结果比较 原方案 优化方案 拉力工况 压力工况 拉力工况 压力工况 最大 等 效 应 力 极 1 8 0 1 9 6 2 0 6 2 2 5 限 伊a 最大变形量／ r a m 0 ． 0 4 5 4 0 ． 0 4 8 3 0 ． 0 5 6 4 0 ． 0 5 6 9 曲轴质 量／ k g 1 7 ． 5 5 8 1 3 ． 8 8 0 质量减少百分比 2 0 ％ 4 结束语 本文提出了一种多学科协 同优化设计框架 ， 采 用基于网络 的 J a v a和 HT ML语 言实现 了系统级 和子系统级的各项功能， 并通过 中间件的 R P C技 术对各类计算模块进行合理控制。框架可有效 的 组织优化项 目， 管理计算 文件， 并对 同一优化模 型 予以合理分工 ， 实现协同工作 。框架的可行性通过 对曲柄连杆机构结构优化得以验证 。 参考文献 [ 1 ] S a l a s A O， T o wn s e n d J C ． F r a me wo r k r e q u i r e me n t s f o r I V I D O a p p li c a t i o n d e v e l o p me n t [ J ] ．NA S A L a n g l e y Re s e a r c h C e n t e r ， 1 9 9 8 ， 1 3 2 11 1 ． 下转第 3 4页 2 0 1 0 年 9 月 中国制造业信息化第 3 9 卷第 1 7 期 3 结束语 建立模具 C A D标准件库 ， 是提高模具 C AD 应 用水平的重要途径 。本 文将建立的标准件库集成 到 UG上 ， 实现 了与 UG NX的无缝 连接， 设计人 员可以方便地查看和调用库 中的零件 ， 从而减轻了 设计人员 的工作量 ， 缩短 了产品的研发周期 ， 本标 准件库添加、 修改、 删除都在表达式和 E x c e I 工作 表中进行 ， 无需对应用程序做 出改动 ， 这就大大提 高了标准件库的开放性。另外本文所研究的表达 式和部件族相结合的方法 ， 以及本文建立的标准件 库对那些结构较复杂但又是企业常用的零件是非 常适用的 ， 这就扩大了标准件库的应用范围。绝大 多数中小型企业可以参 照此方法来建立适合本企 业的标准件库。 参考文献 [ 1 ] 周 永 泰． 我 国汽 车冲压 模 具现 状 与发 展 [ J ] ． 汽车 与配 件， 2 0 0 7 ， 2 9 1 4 2 4 2 7 ． [ 2 ] 阮春红 ， 刘世平 ， 严婷 ． ， 基于 UG的三维标准件库的研究 与 开发 [ J ] ． 湖北工业大学学报 ， 2 0 0 7， 2 2 6 6 97 1 ． Co n s t r u c t i o n o f UG b a s e d St a n d a r d Pa r t s Li b r a r y o n Au t o mo t i v e Co l d s t a mp i ng Di e S HU Z h i q i a n g，HOU Ka i h u，Z HAO 1 3 o Ku n mi n g Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Yu n n a n Ku n mi n g ， 6 5 0 0 9 3 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o u r c o u n t r y ，t h e d e s i g n a n d ma n u f a c t u r e o f c o l ds t a mp i n g d i e e s p e c i a l l y i n t h e a u t o mo t i v e s t a r t s l a t e ．C o mp a r e d wi t h t h e a d v a n c e d c o u n t r i e s t h e r e a r e s t i l l s o me g a p s i n t h e s c a l e a n d q u a l i t y o f t h e d i e s t a n d a r d ．Th i s l e a d s t o t h e l o n g mo l d d e v e l o p me n t c y c l e ，t h e s l o w p r o d u c t u p d a t e s ．Ba s e d o n t h e c o mb i n i n g me t h o d o f e x p r e s s i o np a r t s f a mi l y a n d UG／ Op e n AP I p r o g r a mmi n g，t h e UG／ Op e n t o o l s a n d t h e d e v e l o p me n t e n v i r o n me n t o f VC 6． 0，i t b u i l d s a p e r f e c t a u t o mo t i v e c o l ds t a mp i n g d i e s t a n d a r d p a r t s l i b r a r y ． Th e a p p l i c a t i o n s h o ws t h a t t h e l i b r a r y p l a y s a n i mp o r t a n t r o l e i n c u t t i n g d o wn t h e c y c l e o f t h e mo l d d e v e l o p ． me n t ，a n d i mp r o v i n g t h e l e v e l o f t h e mo l d s t a n d a r d i z a t i o n． Ke y wo r d s Au t o mo t i v e Co l ds t a mp i n g Di e ；S t a n d a r d P a r t s Li b r a r y；UG／ Op e n 上接第 3 0页 [ 2 ] Ko d i y a mla l n S， S o b i e x z c z a n s k i S o b i e s k i J ． Mu l t i d i sei p l i n a r y d e s i g n o p t imiz a t io ns o me f o r ma l me t h o d， f r a me wo r k r e q u i r e me n t a n d a p p l i c a t i o n t o v e h ic le d e s ign [ J ] ． Ve h i c l e De s i gn ， 2 0 0 1 S p e e i a l I s s u e 32 2 ． [ 3 ] G o d A， P h a n o u r i o u C， Ka mk e F A，e t a 1 ． w m a p r o t o t y p e p r o b l e m s olv i n g e n v i r o n me n t f o r wo o d b a s e d c o m p o s i t e s s i mu l a ． t io n s [ J ] ． E ng C o m p u t ， 1 9 9 9 ， 1 5 2 1 9 8 2 1 0 ． [ 4 ] 蔡苗 ． 多学科设计优化分布式计算环境 的研究 [ D] ．南京 南京航空航天大学 ， 2 0 0 3 ． [ 5 ] E l d r e d M S ， D a k o t a G A．A mu l t i le v e l p a r a l l e l o b j e c t o r i e n t e d f r a me wo r k f o r d esi gn o p t i mi z a t io n， p ara me t e r est i ma t io n， u n c e r t a in t y q u ant i f i c a t i o n and s e n s i t i v i t y ana l y s i s[ E B ／ 0L ] ． [ 2 0 0 7 0 92 6 ] ．h t t p ／ v 、 n Ⅳ ． e s ． s a n d ia ． g o v ／ D AK OT A／ sof t wa r e ． h t r n 1 ． [ 6 ] 朱一群 ， 李建华 ， 张全海 ． 一种面向 we b 服务 的动态分级角色 访 问控制模 型 [ J ] ． 上 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col l a b o r a t i v e o p t i mi z a t i o n i s t h e i mp o r t a n t me t h o d f o r f r am e d e s i g n o f Me c h a n i c a l ～ Hy d r a u l i c C o n f i n e d P i s t o n E n g i n e MHC P E ．I t i n t r o d u c e s t h e t h e o r y a n d r e q u e s t o f Ⅳ 聃C P E mu l t i d i s c i p l i n a r y c o l l a bo r a t i v e o p t i mi z a t i o n d esi g n， d e s c r i b e s t h e i mp l e me n t p r o c e s s o f f r a me wo r k ．Ac c o r d i n d t o t h e c o l l a bo r a t i v e d e s i g n f o rⅣ 【 HCP E’ s ma i n l o como t o r s y s t e m ．i t ma k e s t h e t e s t f o r t h e s y s t e m f r am e ．Th e r e s u l t s h o ws t h a t i t d e s c r e a s e s t h e 2 0％ we i g h t o f c r a n k s h a f t a n d i mp r o v e s o b v i r o s l y t h e e f f i c i e n c y o f d esi g n ． Ke y wo r d s M e c h a n i c a l Hy d r a u l i c C o n f i n e d P i s t o n En g i n e ； Cr a n k s h a f t ；M u l t i d i s c i p l i n a r y； C o l l a bo r a t i v e Op t i mi z a t i o n De s i g n；Fr am e