关于洒水车罐体结构的优化设计：试用微机编程计算对洒水车罐体结构设计分

1、.关于洒水车罐体结构的优化设计：试用微机编程计算对洒水车罐体结构设计分2OOO年第2期关于洒水车罐体结构的优化设计61关于洒水车罐体结构的优化设计试用微机编程计算对洒水车罐体结构设计分析比较选择斗尸.尸ff;f一'徐连生(北京市政汽车改装厂)捕要在洒水车罐体结构设计中,应用优化设计的方法,进行设计方案的比较选择,优选设计参数,对洒水车受力状况进行了重点分析,对洒水车承载状况轴荷分配稳定性进行了相关计算,提高设计水平.美量词洒水车罐体结构优化设计'r_'1前言洒水车是保护,清洁环境的专用车辆,具有喷洒冲洗路面,浇灌林禾苗圃,降尘净化空气,灭火消防安全,生产生活供水等多种用

2、途,随着经济建设发展,生活水平提高,环境质量改善,人们相应提高对洒水车的要求,需要洒水车产品不断推新创优,在洒水车新产品开发中,要保证质量,性能先进,设计台理,安全可靠,必需重视优化设计方法的采用.罐体是洒水车的主要载体和工作部件,是洒水车的重要组成.罐体结构直接影响着洒水车的外廓尺寸,装载质量,质心位置,底盘选择,轴荷分配,动力性能等.罐体结构设计受到洒水车总体指标及其他部分指标制约,同时罐体结构设计对于洒水车总体及其他部分结构设计又起着重要影响,关系到洒水车新产品开发的成败.2洒水车罐体结构优化设计的目的洒水车罐体结构优化设计,主要目的是保证结构尺寸和技术参数满足规定的要求,加强洒水车的承

3、载能力,合理分配轴荷,减轻自重,降低质心,提高动力性能.3洒水车罐体结构优化设计的方法3.1罐体结构优化设计数学模型的建立建立罐体结构数学模型过程中,需对罐体容积,整车轴荷,质心位置,稳定性等进行选择,以达到对罐体截面形式,结构尺寸优选方案的确定.3.1.1洒水车罐体结构优化设计的步骤(1J设计变量:o,b,Z,t,hj,岛,L,.罐体截面椭圆长轴(113J;6罐体截面椭圆短轴(mJ;卜一罐体长度(m);f罐身壁厚(mJ;.罐堵壁厚(m);hj载水高度(m);G牺水车各分总成质量(ks);L轴距(m);洒水车各分总成质心到前轴的距离(n1);眄水车各分总成质心高度(mJ;整备质量();(2)约

4、束条件:强度条件:d<【d几何条件:外廓尺寸不超过法规允许值;体积容积满足使用要求.质量条件:整备质量不超底盘允许值;满载质量不超原车的10%.性能条件:纵向侧向稳定值>=0.7轴荷分配:前后轴荷分配按推荐范围.根据机械工程手册'汽车篇)推荐范围.62-市政技术总第103期对于4×2后轮双胎平头车型:满载前轴为:32%一39%,后轴为61%一68%.空载前轴为:48%一54%,后轴为46%一52%.(3)目标函数:罐体质量G(,6,f,f'o)一mhl罐体质心(.,6,f,.)一m整车质量(G)一n整车质心(,G.)一(4)洒水车罐体结构优

5、化设计的内容是,洒水车罐体的有关设计变量在满足有关约束条件的情况下优选取值,使目标函数实现整车及罐体质量最轻,质心最低.3.1.2洒水车罐体截面形式的优选(1)罐体截面形式方案多种多样,椭圆形,方圆形,圆形,梯形等都有采用.椭圆形(含圆形)截面工艺性好,便于滚圆加工罐堵,椭圆形(含圆形)截面受力状况好,方圆形(含梯形)截面工艺性差,限于压延成型罐堵.方圆形(含梯形)截面受力状况差.这里选择椭圆形截面,以利于改善受力状况,简化制造工艺,选用标准设备.(2)罐体强度计算:固定水罐可看成一个二次静不定结构,基本静定系的每个跨度均为简支粱,其在外载作用下求解弯矩,反力,剪力,抗弯截面模量=(ab一0I

6、6i)/(46),=一/,A3钢.=216235(蛐Pa)【】=./n.=216/2.5=86.4(加Pa)在本文设计实例的优选方案中,强度计算满足<,水罐的强度满足要求.(3)罐体总成部分计算a.罐体的装载质量G=gd(k)式中罐体的容积();d水的密度(/m).椭圆形截面罐体的容积=ab/4()b.洒水车罐体内不同液面高度的体积圈1罐体结构示意匿(v)计算罐体部分液体体积(v,)等于液面高度为.时截面面积乘以罐长.c.液面高度为h,时截面面积S的计算:设y坐标轴原点为椭圆中心时,见式(1)膏膏(x=詈(告)一,(1)(.号).可Tx,=(一(,.寺)(2】s=2a().(&#

7、39;一(3)v,:SL(4】/一圈2截面面积s计算简圈曼1.3平头系列洒水车优化设计:洒水车整车轴荷稳定性计算(1)质心位置计算空载时后轴轴荷=Z矗孟/L=2O0O年第2期关于洒水车罐律结构的优化设计.63(GI蜀+凰+G9墨)几前轴轴荷Fi:一质心到前后轴的距离,:F2L/G】:L一质心高度Y=GiYj/:(Gj+G9I"9)/CD整备质量,:G(1.2,9)G洒水车各分总成质量满载时后轴轴荷F2:EG,X,/L:(clI+G9墨+GloXlD)/L前轴轴荷Fl=G.一质心到前后轴的距离,:F2/G,:L一质心高度Y:G/:(cly】+G9+GlDI"10】/G一满载质

8、量,G=G(l,2,1O)c载水质量(2)轴荷分配计算空载时前轴k_=FI/后轴k2:(1一k)×100%满载时前轴k=F./G.后轴如:(1一k1)×100%Gi洒水车各分总成质量洒水车各分总成质心到前轴的距离洒水车各分总成质心高度(3)纵向稳定性空载时()/Y>满载时(X)/Y>O取=O.7(4)侧向稳定性空载时B/(2r)>满载时B/(2Y)>空载与满载行驶时侧向稳定可靠轴距轮距地面轮胎附着系数3.2在洒水车罐体鲒构优化设计中采用计算机鳊程设计本人编制洒水车罐体设计程序,洒水车轴荷分配稳定性计算程序,从罐体结构设

9、计实际出发,对洒水车罐体设计的数学模型,进行数值计算,根据不同方案,不同参数,得出相应的不同结果,进行分析比较选择,进行方案优选,由于没有现成程序,本人独立编写了有关全部设计程序,并均已亲自在IBMPC机上调试通过.3,2,1程序框图程序框图见图3.图3程序框图3.2.2求解过程先粗估取值范围.初定区间边界,再插新值进行精算,以新值重定区间边界,继续插值精算.多次取值,反复计算,不断比较,最后选定期望值.在洒水车罐体结构设计中,对罐体长度,长轴短轴比,作为洒水车罐体初始数据,确定罐体截面面积,体积,质量的数学函数关系及市政技术总第103期计算值,确定洒水车空载,满载时纵向,侧向稳定性数学函数关

10、系及计算值,与地面轮胎附着系数比较,罐体结构尺寸,罐长,长轴,短轴数值位置的确定,要考虑相关标准,底盘参数,有关外廓尺寸等方面的要求.3.2.3罐体结构设计方案l罐体长度偏长,长短轴比值偏大,后轴轴荷增大,自重加大,装载偏大.方案2罐体长度偏短,长短轴比值偏小,后轴轴荷减小,自重减小,装载偏小.方案3罐体长度居中,长短轴比值偏小,后轴轴荷适中,自重减小,装载适中.罐体结构设计方案实例比较:计算结果见表123表1不同体积质量的液位及相应的质心高度序号方案1方案2方案3对应序号方案1方案2方案3V(t)h(m)b(m)b(m)v(t)h(m)h(m)h(m)l0022021021050140.13013200.35034034100220.2102l3O0.460450.451.50.280珂0.玎400.s70.550.552.00.350.340.345.000.66O2.50400.390.396.00"290.76076300460.450.45700.<300870873505l050.5o8.01.030980.98400.s7056O.901.01l21.124.50.眈0.610.6.表2不同方案空载,满载轴荷分配,