履帶式沙灘清潔車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、履帶式沙灘清潔車是一種特種工程車輛，作業(yè)負(fù)荷大，作業(yè)時(shí)車速較低，工作環(huán)境惡劣，如作業(yè)時(shí)揚(yáng)塵較大，海風(fēng)濕度大等。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作負(fù)荷大，極易產(chǎn)生過(guò)熱。由于沙灘清潔車結(jié)構(gòu)的特殊性，車體底部安裝有撥沙滾輪及篩分機(jī)構(gòu)，動(dòng)力系統(tǒng)安裝位置較高，因此易造成整車重心偏移，懸置支架因剛度問(wèn)題產(chǎn)生共振。
　　對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行總體計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算所得發(fā)動(dòng)機(jī)功率扭矩曲線完成發(fā)動(dòng)機(jī)選型，并對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的子部件進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)冷卻系統(tǒng)的整

2、體設(shè)計(jì)要求和動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特殊性，確定發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能參數(shù)，得到發(fā)動(dòng)機(jī)2600rpm轉(zhuǎn)速工況下冷卻液的質(zhì)量流量為1.6kg/s，空氣流量為7.9m/s；基于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能參數(shù)，完成散熱器的初步設(shè)計(jì)，初步確定了散熱器外廓尺寸及芯體內(nèi)部尺寸。
　　建立冷卻系統(tǒng)的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模型，基于計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件FLUENT對(duì)散熱器流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算，得到散熱器換熱系數(shù)為：0.023190W/mm2/K；基于多孔介質(zhì)

3、替換復(fù)雜流域的方法，得到發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速工況下的散熱器整體的換熱分析計(jì)算數(shù)據(jù)，針對(duì)散熱器初步設(shè)計(jì)中存在的冗余設(shè)計(jì)，提出3種散熱器結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，對(duì)比分析3組改進(jìn)方案結(jié)果后得出散熱器的最佳散熱面積為22.221m2，確定了冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　基于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的方法對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)懸置支架進(jìn)行尺寸和形狀上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，分別對(duì)優(yōu)化前后的支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，以最小化懸置支架的柔度為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)支架進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后支架重量減少34％，最大應(yīng)力由

4、112.31MPa增大到了129.17MPa，小于材料的許用應(yīng)力138MPa，結(jié)果表明了拓?fù)鋬?yōu)化的合理性。
　　為了保證動(dòng)力系統(tǒng)懸置支架在高周疲勞的工作環(huán)境下具有一定的工作壽命，對(duì)優(yōu)化后支架進(jìn)行恒定振幅載荷疲勞壽命分析，結(jié)果表明優(yōu)化后的懸置支架在最低循環(huán)次數(shù)1.6205e+10次，能達(dá)到96458小時(shí)的工作壽命，滿足履帶式沙灘清潔車的作業(yè)要求。
　　運(yùn)用有限元方法對(duì)優(yōu)化后動(dòng)力系統(tǒng)懸置支架進(jìn)行計(jì)算模態(tài)分析，結(jié)果顯示懸置支架的主