ADAMS自卸车三角臂升降机构仿真，三角臂为何总跑到车厢里呢

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-21 08:11 标签： 自卸车三角臂

题 目 指导教师职称 学生姓名顾爽爽阅读文献数-30 工 作 量较少 适中√较多 出勤情况较好√一般 较差 工作进度快 按进度进行√慢 任 务 书有开题报告有优 调整情况 同意 教学院长签洺吴蒙华 日期 教研室主任 意见 学院意见 初稿完成时间 中期工作结论 无 同意 教研室主任签名王淑芬 日期 大 连 大 学大 连 大 学 2018届学生毕业论文届學生毕业论文设计设计中期检查表中期检查表 自卸汽车举升机构的设计 王邦国讲师 附录1外文翻译 矿用自卸卡车的气动特性及头部形状的改善 魏Xiu-ling机械科学与工程学院、吉林大学、长春130022年,中国航空机械工程学系,空军航空大学130022年长春,中国,电子邮件王Guo-qiang机械科学与工程学院,吉林大学,长春130022年中国风苏里基础科学部门,装甲技术研究所,130117年长春,中国 2008年3月6日2008年6月13日修订 文摘对某矿用自卸卡车的外流场进行了模拟。讨论了气流结構和气动阻力得到了气流特性与气动阻力的关系。为了解决卡车头部形状的问题通过数值模拟和分析，提出了三种方案分别是边舍叺边、安装分流面和组合。模型和方法被选为三维和时间无关的用有限体积法求解了雷诺-平均纳维-斯托克斯方程。选择RNG k-模型来封闭紊流量结果表明，第三种方案是最好的因为其气动特性优于未改进的模型。 关键词自卸车三角臂外流场，数值模拟 1.介绍 矿用自卸卡车主要用于各种矿山和地面站。由于其工作条件差路面较低，且经常起动、制动和转向负荷过重，外部负荷复杂目前，设计人员对自卸车三角臂的强度和刚度的要求越来越重视其部件满足各种要求，很少考虑其气动特性和气动设计据报道，我国大约有9000辆矿用自卸卡車[1,2]一般负荷超过20吨，油耗和污染排放显著增加由于节能和对环境保护的要求，需要通过降低自卸卡车的空气阻力来提高自卸车三角臂嘚燃油经济性关于重型车辆空气动力学的大量信息可以在至少20世纪70年代早期的公开文献中找到。这些工程大多涉及风洞实验、道路测试囷计算模拟参考文献[3-5]联合风洞和计算模拟，以减少卡车空气阻力导致减阻装置的智能设计。在Ref.[6]中引入的全面测试提供了计算验证的详細数据、减阻设备的指导和风洞测试指南这些已发表的作品都不包括对矿车的气动参数的研究或对其减阻的研究。 摘要在分析矿山倾卸鉲车外部流场的速度场和压力场的基础上给出了气动阻力的变化规律。为了解决卡车头部形状的气动问题通过数值模拟和分析，提出叻改善头部形状的三种方案 2.计算模型和网格 2.1计算模型 对一辆矿车的三维计算模型进行了以下假设，忽略了外部链接和车架附件的影响將卡车底部作为平面处理。空气被认为是不可压缩的所以可以计算出倾卸卡车周围的稳态流场。自卸卡车被认为是在冲击荷载状态下鉯恒定的速度行驶在平滑的道路上，忽略了边坡和横风的影响根据参考文献[7]。车轮表面被修整到10o和350o然后垂直的边界下降到地面。所以輪子与地面的接触是一个矩形基于上述假设，它是某一类型的采矿自卸车三角臂的1/10比例复制品如图1所示。它的长度为765毫米L高度为370毫米H，宽度为349毫米W 图1简化模型 2.2计算域和网格生成。 计算域是由2L在模型前面5L在后面，4H在顶部2W在每边。 图2矿用自卸车三角臂网格图的一部汾 为了克服复杂几何、大计算域和大网格数的困难，该域被分解在本研究中，通过在卡车周围创建一个平行六面体箱将该域分解为18個部分。包含卡车的盒子里装满了四面体细胞而其他的部分则含有六面体细胞见图2。该网格是由Fluent Inc.开发的商业几何和网格构建工具GAMBIT生成的离卡车越远的地方，网格就越稀疏由于尾迹区对卡车的空气动力学特性有很大的影响，所以卡车后面的文章网格更加密集本文所创建的网格包括四面体细胞、六面体细胞和金字塔细胞。 3.数值模拟 3.1数学模型 由于外部流场可以被认为是不可压缩流所以利用时间平均守恒方程来计算流动。现在方程在笛卡尔坐标系中给出连续性方程是 （1） 动量方程 （2） 本构方程 （3） 动荡的粘度 （4） 空气的密度ρ,u速度相对於卡车,p的平均压力,?空气粘度,湍流粘度,K湍流动能,湍流耗散率,相关系数和粘度,应力张量,和ij年代染色率张量。 选择RNG湍流模型是因为它之前使鼡了一系列类似的问题8,9，精确到更高的应变率和漩涡流[10-12]时间平均湍流动能方程。 5 时间平均湍流耗散率方程 6 这里 3.2边界条件 u∞用作一个恒定嘚速度入口边界条件在v和w强加于零,u,v和w x,y和z分量的速度相对于卡车开矿倾卸车的最大速度为52公里/小时14.44 m/s。湍流强度比和湍流耗散率是过程默认徝出口边界条件为零相对静压。移动墙地平面 uu∞指定边界条件来模拟道路条件[13]自卸卡车顶部和两侧的计算区域足够宽，足够高可以忽略这些边界的影响，因此选择进口的条件[14] 3.3数值方法 在本文中，所有的守恒方程和湍流模型方程都是用基于有限体积法的CFD软件Fluent求解的對对流条件采用了一阶逆风法，对弥散性特尔马进行了中心差分为了评价压力-速度耦合场，采用了著名的简单算法 4结果与讨论 4.1空气动仂 空气动力在表1中给出。力包括压力和粘性力通过计算，自卸卡车的气动阻力系数为0.9184实测车辆滑行试验测量的空气动力阻力系数为0.89[15]。兩个结果之间的误差为5表明计算模拟结果是可信的。 表1气动力和阻力系数 4.2流动结构 图3显示了卡车表面的压力轮廓，图4为0z截面的速度矢量迎面气流在卡车前部分为两个区域，其中一个在顶部一个在卡车的底部见图4。通过保险杠流体从底部的运动被提升到后面的压力峰值沿着底部。顶部的流也被分成两个区域在阀罩的流动过程中。一个在底部形成漩涡，让身体在驾驶室底部和身体之间的空间停下來下一步是与底流合并，穿过车轮与地面之间的空隙并沿下游路径进入尾流区。另一种流动的速度在身体的上边缘加速在身体的前蔀形成一个低压区。然后水流继续流向下游，形成一个巨大的漩涡因为身体的形状。下一步是将它们重新附着在身体的表面并与后媔的气流合并。在向上流动的过程中由于自卸车三角臂的形状，在车顶、驾驶室、车身和车身前部形成了一个较大的正压区域见图3这昰形成自卸卡车压力的主要原因。 图3 自卸汽车的表面压力轮廓 图4 zo时的速度矢量 图5显示了从卡车尾部各部分的速度矢量的结果可以看出，茬靠近尾部的区域涡流非常复杂，因为卡车的形状是不对称的随着涡旋沿着下游延伸，涡旋逐渐合并成一对涡旋与相反的方向旋转茬远后方的强度变得较弱。 图5 在不同位置时的速度矢量图 5从卡车形状的气动性能上研究头部形状的改善 其不足主要是由于前缘基本上是一個方形的结构导致头部的空气动力特性恶化，而面对风面积较大这些因素使车辆的头部成为空气阻力的主要来源。为了提高倾卸车的氣动性能提出了三种头部形状改进方案，并对其进行了数值模拟进行了以下研究。5.1头型改善方案 第一个方案是改变自卸车三角臂的形狀因为头部形状基本上是一个方形的结构，在引擎罩的边缘平台和身体的头部是圆形的。发动机罩的半径为10毫米其他零件的半径为5毫米。这些变化之后卡车模型如图6所示。 图6 变化之后的卡车模型 二是减少面向空气的面积由于气流对机体的影响范围非常大，因此在傾卸卡车的头部形成了一个较大的正压区域为了解决这个问题，拆分机安装在机身前部如图7所示因为在Ref.[16,17]中使用了类似的设备来减少拖拉机拖车的阻力。 图7 安装分束器飞机后的卡车模型 第三种是将第一种与第二种相结合通常是改善边缘和朝向风区。在模拟上述三种情况丅计算了该区域的初始条件和条件。边界条件将与前一个模型相似通过计算，我们可以得到改进的卡车气动性能的数值结果 图8 自卸汽车在z0时改善前后的对比图 5.2原型与改进卡车的对比 5.2.1压力轮廓的比较0 z截面 图8显示了原型和改进卡车在0 z部分的压力轮廓。可以看到气流通过引擎盖和车身顶部平滑地流动。在车顶和车尾的压力轮廓变得稀疏压力梯度降低。在机身前部安装了分裂机后在车身前部和卡车尾部嘚压力轮廓都是稀疏的。它降低了整个卡车的压力阻力第三个场景集成了前两个程序的优点，使压力减阻更显著5.2.2改进后的卡车阻力系數比较，如表2所示 表2 改进前后气动阻力系数。 改进后的卡车的气动阻力系数均减小第一种情况减少3.8，第二种减少6.59第三种减少13.7。第三種情况的气动特性比其他的要好因此，在气动外形优化设计中我们应尽量使形状顺利进行，同时安装额外的设备以减小头部的压力 6總结 通过计算得出矿用自卸卡车的阻力系数很大。因此有必要对矿用自卸卡车的气动特性进行研究，并采取相应的措施来减少阻力和动仂消耗矿用自卸卡车的主要气动阻力来自于自卸卡车前的较大的正压区。根据卡车头部气动形状的缺陷提出了三种改进卡车形状的方案。通过对比发现第三种方法比其他方法更好，使卡车的气动特性大大提高因此，在气动外形优化设计中我们应尽量使形状顺利进荇，同时安装额外的设备以减小头部的压力 附录2外文原文 致 谢 经过了半年的努力，毕业设计终于走到了尾声在这个过程中，有过心酸囷汗水也有过欢乐和笑声，在此我要感谢我的导师王邦国老师，我的论文就是在他的指导和帮助下完成的王邦国老师渊博的学术知識、严谨的治学态度、诲人不倦的敬业精神以及和蔼宽容的待人作风使我获益颇多。一开始教会了我如何查找文献循循善诱，一遍不行僦两遍很有耐心，当我计算遇到困难的时候教我学会MATLAB软件进行编译计算大大节省了我的时间和精力，当检查开题报告和中期答辩的时候对于我每个文字和数据进行了检查和分析，非常严谨细致并时刻督促我赶上进度。在此向王老师致以最诚挚的敬意和感谢 我还要感谢吕杰，林倩雯

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