履帶式沙灘清潔車動力系統(tǒng)設(shè)計與分析.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)時車速較低，工作環(huán)境惡劣，如作業(yè)時揚塵較大，海風(fēng)濕度大等。因此，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)工作負(fù)荷大，極易產(chǎn)生過熱。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構(gòu)，動力系統(tǒng)安裝位置較高，因此易造成整車重心偏移，懸置支架因剛度問題產(chǎn)生共振。
　　對動力系統(tǒng)進行總體計算，并根據(jù)計算所得發(fā)動機功率扭矩曲線完成發(fā)動機選型，并對動力系統(tǒng)的子部件進行了初步設(shè)計。
　　根據(jù)冷卻系統(tǒng)的整

2、體設(shè)計要求和動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特殊性，確定發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的設(shè)計性能參數(shù)，得到發(fā)動機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)計性能參數(shù)，完成散熱器的初步設(shè)計，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)的計算流體力學(xué)(CFD)模型，基于計算流體力學(xué)仿真軟件FLUENT對散熱器流場和溫度場進行仿真計算，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)動機額定轉(zhuǎn)速工況下的散熱器整體的換熱分析計算數(shù)據(jù)，針對散熱器初步設(shè)計中存在的冗余設(shè)計，提出3種散熱器結(jié)構(gòu)改進方案，對比分析3組改進方案結(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。
　　基于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的方法對動力系統(tǒng)懸置支架進行尺寸和形狀上的優(yōu)化設(shè)計，分別對優(yōu)化前后的支架進行結(jié)構(gòu)強度分析，以最小化懸置支架的柔度為優(yōu)化目標(biāo)對支架進行輕量化設(shè)計，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，對優(yōu)化后支架進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，能達到96458小時的工作壽命，滿足履帶式沙灘清潔車的作業(yè)要求。
　　運用有限元方法對優(yōu)化后動力系統(tǒng)懸置支架進行計算模態(tài)分析，結(jié)果顯示懸置支架的主