履带式沙滩清洁车动力系统设计与分析

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1、分类号___________密级_____________收藏编号___________学号_____________学校代码11062编号_____________(应用研究)履带式沙滩清洁车动力系统设计与分析工程领域：车辆工程研究方向：客车安全及整车工程化研究生姓名：张淼校内导师、职称：周水庭教授校外导师、职称：欧阳联格高级工程师所在学院：机械与汽车工程学院答辩委员会主席签名：二〇一五年十二月一遵守学术行为规范承诺本人已熟知并愿意自觉遵守《厦门理工学院学术道德规范管理办法(试行)》和《厦门理工学院学位论

2、文作假行为处理办法实施细则》的所有内容，承诺所提交的毕业和学位论文是终稿，不存在学术造假或学术不端行为，且论文的纸质版与电子版内容完全一致。二独创性声明本人声明所提交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得厦门理工学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。三关于

3、论文使用授权的说明本人完全了解厦门理工学院有关保留使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)本学位论文属于(必须在以下相应方框内打“√”，否则一律按“非保密论文”处理)：1、保密论文：□本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。2、非保密论文：□本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。研究生本人签名：签字日期：20年月日研究生导师签名：签字日期：20年月日履带式沙

4、滩清洁车动力系统设计与分析摘要履带式沙滩清洁车是一种特种工程车辆，作业负荷大，作业时车速较低，工作环境恶劣，如作业时扬尘较大，海风湿度大等。因此，发动机冷却系统工作负荷大，极易产生过热。由于沙滩清洁车结构的特殊性，车体底部安装有拨沙滚轮及筛分机构，动力系统安装位置较高，因此易造成整车重心偏移，悬置支架因刚度问题产生共振。对动力系统进行总体计算，并根据计算所得发动机功率扭矩曲线完成发动机选型，并对动力系统的子部件进行了初步设计。根据冷却系统的整体设计要求和动力系统的结构特殊性，确定发动机冷却系统的设计性能参数

5、，得到发动机2600rpm转速工况下冷却液的质量流量为1.6kg/s，空气流量为7.9m/s；基于冷却系统的设计性能参数，完成散热器的初步设计，初步确定了散热器外廓尺寸及芯体内部尺寸。建立冷却系统的计算流体力学(CFD)模型，基于计算流体力学仿真软件FLUENT对散热器流场和温度场进行仿真计算，得到散热器换热系数为：0.023190W/mm2/K；基于多孔介质替换复杂流域的方法，得到发动机额定转速工况下的散热器整体的换热分析计算数据，针对散热器初步设计中存在的冗余设计，提出3种散热器结构改进方案，对比分析3

6、组改进方案结果后得出散热器的最佳散热面积为22.221m2，确定了冷却系统的设计。基于结构拓扑优化的方法对动力系统悬置支架进行尺寸和形状上的优化设计，分别对优化前后的支架进行结构强度分析，以最小化悬置支架的柔度为优化目标对支架进行轻量化设计，优化后支架重量减少34%，最大应力由112.31MPa增大到了129.17MPa，小于材料的许用应力138MPa，结果表明了拓扑优化的合理性。为了保证动力系统悬置支架在高周疲劳的工作环境下具有一定的工作寿命，对优化后支架进行恒定振幅载荷疲劳寿命分析，结果表明优化后的悬置

7、支架在最低循环次数1.6205e+10次，能达到96458小时的工作寿命，满足履带式沙滩清洁车的作业要求。I运用有限元方法对优化后动力系统悬置支架进行计算模态分析，结果显示悬置支架的主要振动模态频率在232.79Hz以上，远大于发动机怠速工况的振动频率30Hz，表明该悬置支架避开了发动机的工作频率。基于田口法对动力系统橡胶减振器进行优化设计，得到了各可控因子的最大变形量信噪比，并以此为据，获得了橡胶减振器的最优设计尺寸，增加了减振器强度和疲劳寿命。关键词：工程车辆；动力系统；散热器；CFD；悬置总成；拓扑优

8、化；田口法IIDesignandanalysisofpowertrainsystemforcrawler-typebeachcleanerAbstractCrawler-typebeachcleanerisakindofspecialengineeringvehicles,ithashighworkloadandlowworkingspeed,italsohasbadworkingenvironment,such