汽車淋雨試驗裝置設計
汽車淋雨試驗裝置設計,汽車,淋雨,試驗裝置,設計
淮 陰 工 學 院
畢業(yè)設計（論文）任務書
系 （院）：
交通工程學院
專 業(yè)：
車輛工程（江淮）
學 生 姓 名：
陸志棟
學 號：
3102117105
設計(論文)題目：
汽車淋雨實驗裝置設計
起 迄 日 期:
2014年2月17日
～
2014年5月31日
設計(論文)地點:
淮陰工學院
指 導 教 師:
專業(yè)負責人:
吳建華
發(fā)任務書日期:
2014
年
01
月
10
日
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的：
汽車淋雨試驗是汽車生產(chǎn)必須進行的試驗，需要汽車淋雨實驗室這一基礎性設施。因此，本文提出對汽車淋雨實驗裝置進行設計，在論述其基本工作原理的基礎上，對噴淋裝置進行設計計算和部分零部件的選型，以滿足淋雨試驗的要求，為汽車設計奠定良好的試驗環(huán)境。
2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：
（1）本課題任務的內(nèi)容：
a)查閱機械設計手冊、淋雨試驗室結構設計等資料；
b)分析汽車淋雨試驗裝置的工作要求，建立結構設計方案；
c)分析淋雨試驗裝置的工作性能。
（2）本課題的要求：
a）理論計算全面，依據(jù)充分；
b）設計方案切實可行；
c）學會應用三維建模軟件繪制結構的三維圖。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計論文、圖表、實物樣品等〕：
a 畢業(yè)論文字數(shù)：10000字左右；
b 文獻翻譯1篇；
c畢業(yè)論文內(nèi)容組成：畢業(yè)論文封面，任務書、目錄、摘要、前言、正文、結論、致謝、附錄、參考文獻；
d 理論聯(lián)系實際；
e 文字要求：文字流暢、語言通順、書寫工整；
f 全部上機處理，繪制工程圖。
4．主要參考文獻：
以下為參考文獻格式，分別是教材、碩博論文、期刊論文、外文的參考文獻格式。請將你查閱的主要參考文獻（同開題報告），列在此處！要求：10-15篇，含1篇外文。
注意格式??！
[1] 陳家瑞.汽車構造[M ].北京:人民交通出版社,2007
[2] 蔣春明.汽車機械式變速器變速傳動機構可靠性優(yōu)化設計[D].南京:南京航空航天大學,2007
[3]黃信,柏世川,章竹一.汽車發(fā)動機懸置系統(tǒng)設計[J].合肥工業(yè)大學學報(自然科學版)，2009,32:1-3
[4] Sachin Jain. Multi-Speed Gearbox Design Using Multi-Objective Evolutionary Algorithms［D］. India:Indian Institute of Technology Kanpur, 2008
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2014年
1月11日 ～ 3月1日
發(fā)放任務書、開題答辯
3月2日 ～ 3月28日
完成畢業(yè)設計初稿
3月29日 ～ 4月5日
畢業(yè)設計工作中期檢查
4月6日 ～ 5月24日
畢業(yè)設計修訂完善
5月25日 ～ 5月31日
提交畢業(yè)設計材料
6月1日 ～ 6月7日
畢業(yè)答辯
所在專業(yè)審查意見：
任務明確，工作量適中，進度安排合理。
院意見：
同 意。
負責人：
2014
年
1
月
10
日
2014
年
1
月
10
日
系（院）領導：
設計要求
請一定仔細填寫以下資料并提供設計要求文件，感謝您的配合
1. 具體要求：比如開題報告完成時間、設計完成時間等等。
1）本課題任務的內(nèi)容：
a)查閱機械設計手冊、淋雨試驗室結構設計等資料；
b)分析汽車淋雨試驗裝置的工作要求，建立結構設計方案；
c)分析淋雨試驗裝置的工作性能。
（2）本課題的要求：?
?a）理論計算全面，依據(jù)充分；
?b）設計方案切實可行；
C）寫明設計書
3學會應用三維建模軟件繪制結構的三維圖。
4畢業(yè)論文字數(shù)：12000字左右；
5畢業(yè)論文內(nèi)容組成：畢業(yè)論文封面，任務書、目錄、摘要、前言、正文、結論、致謝、附錄、參考文獻；?
6理論聯(lián)系實際；??
7文字要求：文字流暢、語言通順、書寫工整；
8全部上機處理，繪制3維工程圖。編寫設計說明書
9 用ansys仿真！并校核
2. 題目 Title ：
汽車淋雨試驗裝置設計
3. 設計所屬專業(yè)和方向
車輛工程
4. 您想拿到論文的時間
5月10
5. 學校要求上交的日期
5月15
特別提示:請務必一次性說明清楚全部設計任務,后期新增或更改任務會視情況收取費用
(請將約稿單,相關任務資料放在同一個文件夾打包發(fā)給我們,文件夾名改稱你的課題名,發(fā)送至QQ)
摘要：
汽車淋雨試驗是一種人工環(huán)境實驗方法，它用于測試汽車的防雨密封性能，模擬汽車在使用條件下碰到自然降雨或滴水環(huán)境因素后的影響。淋雨試驗方法的研究和應用已有多年歷史。早在70年代法國航空標準、美國軍用標準和英國軍用標準中均正式規(guī)定了有關人工淋雨、暴雨和防滴水方面的條款。我國也于1990年做出規(guī)定：GB/T 12480-90 客車防雨密封性試驗方法。防水試驗機主要是測試產(chǎn)品在淋雨的氣候環(huán)境下的貯存，運輸和使用時的性能試驗，主要用于對電工電子產(chǎn)品，燈具，電柜，電器元件，汽車，摩托車及其零部件等產(chǎn)品在模擬淋雨的氣候條件下，對產(chǎn)品的物理以及其它相關性能進行測試，測試后，通過檢定來判斷產(chǎn)品的性能是否能夠達到要求，以便供產(chǎn)品的設計，改進，檢定及出廠檢驗使用。
防水試驗機的箱體外殼材料采用優(yōu)質(zhì)A3鋼板數(shù)控機床加工成型，造型美觀大方，這是目前最流行的外殼材料，也是最受歡迎的材質(zhì)之一，這種材質(zhì)耐高溫、耐腐蝕、抗老化、光滑平整易清洗，所以這種外殼材質(zhì)已經(jīng)成為一種趨勢，已經(jīng)很多試驗箱也逐漸使用這種材質(zhì)了。其實一般的試驗箱都是需要移動的，所以淋雨試驗箱的底部采用高品質(zhì)可固定式PU活動輪，這種滑輪不同于一般的滑輪，隨著時間的推移，這種滑輪不僅不會磨損，還會變的非常光滑，便于移動。防水試驗機內(nèi)的噴水裝置具有270度擺管和360度旋桿噴水裝置，這樣做的效果會使得試驗箱內(nèi)的各個位置都能被水噴到，使得試驗的效果達到最佳。
Abstract：
Automobile?rain test?is an artificial environment?experiment method,?it?used to?rain?test?vehicle?sealing performance,effects of simulated?car hit the?natural rainfall or?water?environmental factors in the?conditions of use?of the.?Rain testresearch and application?has been for many years.?In the early 70's?the French?aviation standard,?USA?military standards and?military?standards were?officially?established?artificial?rain,?rain and?drip proof?terms.?China hasstipulated?in 1990: the?GB/T?12480-90?bus?rain proof performance test method.?Waterproof?test machine?is mainly?to test products in?the?climate,?storage,?transportation and?use of the?performance test,?mainly used for?electrical and electronic?products,?lamps,?electrical cabinets,?electrical components,?automobile,?motorcycle?and parts?products such as?climate conditions?in the simulated?rain,?testing,?physical?and other related?to the product?the performancetest,?the?test?to determine whether the?product performance?to meet the requirements,?design improvement,?in order to?supply products,?test and?inspection?service.
Enclosure?material waterproof?testing machine?using?high-quality A3?steel plate?processing?of CNC machine tools,beautiful appearance,?this is?the shell material?is currently the most popular,?one of the?material?is one of the most popular,?the material?of high temperature resistance,?corrosion resistance,?aging resistance,?smooth?and easy to clean,?so the?shell material?has become a trend,?already?many?test cases?have gradually?the use of this?material.?In fact,?test cases?are generally?need to move,?so the?rain test?box?at the bottom of the use of?high quality can be fixed PU?movable wheel,?the?pulley?is different from general?pulley,?the?pulley?with the passage of time,?not only?will notwear,?will?become very?smooth,?easy to move.?Water spraying device?waterproof testing?machine?with 270 degree?and 360 degree?rotating rod?pipe?spraying device,?the effect of this?will?make each?position test?box?can be?water spray tothe?test,?in order to achieve the best effect.
目錄： 3
一，淋雨裝置的介紹 3
1.1淋雨裝置的意義 3
1.2淋雨裝置的組成 4
1.3淋雨裝置的工作原理 5
二，設計方法 6
2.1淋雨裝置的設計思路 6
2.2水泵的選用及其設計 6
2.3液壓元件的選用及計算 8
2.3.1管道的選擇 8
2.3.2閥門的選擇 9
2.3.3噴頭的選擇 12
三，設計方案有限元驗證 15
3.1有限元介紹 15
3.2有限元分析過程 16
四，總結 20
六，參考文獻 22
目錄：
一，淋雨裝置的介紹
1.1淋雨裝置的意義
汽車淋雨試驗是一種人工環(huán)境實驗方法，它用于測試汽車的防雨密封性能，模擬汽車在使用條件下碰到自然降雨或滴水環(huán)境因素后的影響。淋雨試驗方法的研究和應用已有多年歷史。早在70年代法國航空標準、美國軍用標準和英國軍用標準中均正式規(guī)定了有關人工淋雨、暴雨和防滴水方面的條款。我國也于1990年做出規(guī)定：GB/T 12480-90 客車防雨密封性試驗方法。防水試驗機主要是測試產(chǎn)品在淋雨的氣候環(huán)境下的貯存，運輸和使用時的性能試驗，主要用于對電工電子產(chǎn)品，燈具，電柜，電器元件，汽車，摩托車及其零部件等產(chǎn)品在模擬淋雨的氣候條件下，對產(chǎn)品的物理以及其它相關性能進行測試，測試后，通過檢定來判斷產(chǎn)品的性能是否能夠達到要求，以便供產(chǎn)品的設計，改進，檢定及出廠檢驗使用。
眾所周知，汽車無論是處于工作狀態(tài)還是貯存狀態(tài)，它們都將不同程度地受到各種水的影響，其中受淋雨影響最為常見，有些設備雖然有防雨措施，但還會受到暴露在其上表面的凝結水或泄漏水的影響。淋雨試驗時整車密封性檢驗必不可少的手段，國家法規(guī)對此也有要求。全國很多廠家都有這樣的檢驗設施，但形式各異，方法也不盡相同[1]。
淋雨試驗裝置主要用于測試產(chǎn)品在淋雨的氣候環(huán)境下的貯存，運輸和使用時的性能試驗，主要用于對電工電子產(chǎn)品，電柜，電器元件，汽車及其零部件等產(chǎn)品在模擬淋雨的氣候條件下，對產(chǎn)品的物理以及其它相關性能進行測試，測試后，通過檢定來判斷產(chǎn)品的性能是否能夠達到要求，以便供產(chǎn)品的設計，改進，檢定及出廠檢驗使用。
在汽車工業(yè)，汽車淋雨試驗時一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)。無論是轎車、微型車或者卡車，給司乘人員創(chuàng)造一個良好環(huán)境并保證其安全是十分重要的，任何汽車制造商如果在汽車的制造過程中忽略了這一環(huán)節(jié)，都是不可取的[2]。
汽車淋雨試驗裝置設計應達到GB/T12480-90[3]客車防雨密封性試驗方法規(guī)定要求。通過對整車淋雨試驗裝置的設計和探索，積累寶貴經(jīng)驗。對汽車淋雨試驗裝置的設計具有重大的意義[4]。
目前，我國淋雨試驗箱產(chǎn)業(yè)雖然從整體來看有了較大的發(fā)展，但還遠遠不能滿足國民經(jīng)濟、科學研究、國防建設以及社會發(fā)展等各個方面日益增長的迫切需求。我國儀器設備產(chǎn)品大部分屬于中低端產(chǎn)品，技術水平相當于20世紀90年代初中期國際水平，高端大型儀器幾乎全部依賴進口。我國儀器設備的總體發(fā)展水平落后發(fā)達國家10～15年。淋雨試驗設備發(fā)展至今，已經(jīng)取得眾多成績，也面臨眾多問題。除了進行縱向的自身比較外，還應該放眼世界，與國外行業(yè)前進行橫向比較，在全面了解世界行業(yè)發(fā)展趨勢的背景下，繼續(xù)尋求發(fā)展。
目前國外淋雨試驗設備普遍采用電子設計自動化(EDA)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)、數(shù)字信號處理(DSP)、專用集成電路(ASIC)及表面貼裝技術(SMT)等技術[5]。在重視高檔儀器開發(fā)的同時，注重高新技術和量大面廣產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)。注重系統(tǒng)集成，不僅著眼于單機，更注重系統(tǒng)、產(chǎn)品軟化。中小型科學儀器企業(yè)通常向?qū)！⒕⑻胤较虬l(fā)展。通過并購和組建戰(zhàn)略聯(lián)盟，形成科學儀器大集團是國際科學儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢[6]。
我國汽車淋雨試驗研發(fā)投入不足，自主創(chuàng)新能力有待提高：主要表現(xiàn)在中高端產(chǎn)品的競爭力非常薄弱，特別在高端產(chǎn)品市場中，跨國公司、合資公司和進口的產(chǎn)品占絕對優(yōu)勢。重大技術裝備和重要基礎科學實驗所需要的淋雨試驗機對進口產(chǎn)品的依賴度相當高。淋雨試驗機是機械行業(yè)中進出口逆差最大的行業(yè)
國產(chǎn)產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性與國外產(chǎn)品有明顯差距：國產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)以跟蹤模仿為主要發(fā)展方式，缺少對基礎技術和核心技術的研究，也缺乏各種環(huán)境因素對產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性影響的試驗，造成產(chǎn)品的“先天不足”。不少企業(yè)雖然引入了先進的淋雨試驗機設備，但整個生產(chǎn)鏈的精益化和質(zhì)量管理水平不高，不能把制造過程產(chǎn)生的偏差控制在允許的范圍內(nèi)，致使產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性差，制造質(zhì)量不穩(wěn)定等。
在國內(nèi)，將優(yōu)化方法應用于汽車淋雨試驗裝置的設計是目前一個比較令人關注的熱點。國內(nèi)汽車行業(yè)對國產(chǎn)淋雨試驗裝置的性能要求大大提高的壓力下，迫切需要發(fā)展新的優(yōu)化設計方法（基本理論、建模），以提高設計效率和精度，降低分析成本[7]。在國內(nèi)，對于淋雨試驗裝置優(yōu)化是目前汽車設計一個比較令人關注的熱點。近幾年出版的專著及發(fā)表的文獻都對現(xiàn)有的汽車淋雨試驗裝置設計有一定的研究，如陳琳的新型機車淋雨試驗臺的設計。采用單跨一字型淋雨架結構，使用原轉車臺場地，在可避免讓機車高度，不影響原機車掉頭回轉的功能情況下，滿足機車淋雨試驗要求。安全、便于維護，節(jié)約了生產(chǎn)場地和配套供電、上下水設施等費用[8]。陳小平，吳年華的汽車淋雨實驗室設計。總結了淋雨實驗室設計中淋雨面積、淋雨強度和噴射壓力等主要參數(shù)及設備確定[9]?？讘c華，柏麗敏，陸肇達的汽車淋雨試驗裝置的參數(shù)化設計與仿真就采用最為普遍的有限元分析軟件ANSYS參數(shù)化設計與汽車防雨密封性檢測設備——人工淋雨試驗裝置的設計相結合，做出了一套具有一定的理論和實用價值的仿真系統(tǒng)。從仿真建模、邊界條件、求解過程等方面比較詳細的闡述了淋雨實驗室噴淋系統(tǒng)的仿真過程。在曾洪濤，王智欣等人的努力下。針對淋雨試驗的要求，簡述了高壓室淋雨試驗淋雨裝置的設備組成，各部件的作用及基本設計要求。闡述了關鍵部件噴嘴的選型方法，并且依據(jù)對運動水滴的物理分析、數(shù)學建模、數(shù)值計算和虛擬仿真模擬技術提出了方便可行的設計思路，為試驗淋雨裝置的設計與研究提供了理論依據(jù)，同時開發(fā)了一套應用于淋雨試驗裝置選型和試驗效果分析的仿真軟件，為不同條件和參數(shù)要求下的高壓濕試驗裝置設計提供了解決方案[10]。
1.2淋雨裝置的組成
輕型汽車淋雨試驗間
最大總質(zhì)量≤3500kg
電源
380V/50HZ;220V/50HZ
場地要求
14m*5.5m(長*寬)
2.需求設備
設備名稱
需求數(shù)量及技術規(guī)格
淋雨設施廠房
?
一套；尺寸：13m*(內(nèi)尺寸 4m)*4.3m(長*寬*高)；
1.?????? 鋼結構框架，頂部為倒“V”型斜頂結構；
2.?????? 彩涂夾心板外墻，房頂面\內(nèi)墻面采用0.8mm厚202#不銹鋼板，
3.?????? 內(nèi)外墻中間有50mm厚的保溫層（保溫材料為聚安發(fā)泡膠板）；
4.?????? 混泥土地面，表面應安裝鋼板格柵回水槽；
5.?????? 長度方向單側開門；電動卷閘門，門洞尺寸為2.8m*3m（寬*高）
6.?????? 淋雨間內(nèi)有暖風吹水設備，流量≥40m3/h,加熱總功率≥30kw。熱風管路為5方位（前、后、頂、左、右）立體布局，布局應合理，出風口風速≥9米/秒管路大小應與風流量匹配。
蓄水/回水池
一套；外形尺寸：3m*3m*1.5m(長*寬*高);位于淋雨房中央，混泥土地坑3m*2m*1.5m(長*寬*高)；水池應有過濾裝置并便于清理。
水泵總成
一套；單級單吸離心清水泵，當流量Q≥40m3/h，水泵供水噴淋頭出水壓力大于150kp
電機總成
一套；3相異步電機，額定功率應與水泵匹配。
管路排空器及儲水器
一套；規(guī)格位容積≥1m3，帶壓力顯示。
噴淋設備總成
一套；噴淋設備總體布置應符合QC/T476-2007標準要求，取消底部與噴淋管路。噴淋方向有上、左、右、前、后四面。
電器控制柜等：
一套；包括電機控制，出水壓力控制，防錯及漏電保護等。
系統(tǒng)管路總成
一套；應與整個供水系統(tǒng)匹配???
格柵
一套；鋼板平行網(wǎng)格柵，基材厚度≥5mm；網(wǎng)格間距≤30mm；布置在淋雨房出口，規(guī)格為4m*3m（長*寬）
吹風方向
吹風結構采用風幕機做左右搖擺吹風, 吹風為5方位（前、后、頂、左、右）立體布局，布局應合理，出風口風速≥9米/秒
1.3淋雨裝置的工作原理
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對產(chǎn)品的設計過程要盡快采用現(xiàn)代設計方法，以便從根本上保證產(chǎn)品的質(zhì)量和水平。CAD/CAE/CAM 技術的普遍應用為產(chǎn)品的設計開發(fā)提供了可靠的先進手段，一度被人們稱為3C。計算機軟硬件功能的飛速發(fā)展，有力的促進了3C 技術的應用不斷向縱深發(fā)展，人們逐漸體會到計算機輔助設計的真正含義。針對車輛產(chǎn)品的總目標，著重從軟件的求解功能、數(shù)據(jù)結構、前后處理器的功能、用戶界面、易學易用性等方面進行比較。Ansys 軟件不僅求解題目的功能完全滿足其要求，而且在應用方面，圖形用戶界面（GUI）給用戶的應用提供了直觀的途徑，引導用戶一步一步的進行分析。因此本文采用Ansys 軟件進行參數(shù)化設計與仿真。參數(shù)化建模是指先用一組參數(shù)來定義幾何圖形(體素)尺寸數(shù)值并約束尺寸關系,然后提供給設計者進行幾何造型使用。它的主題思想是用幾何約束、數(shù)學方程與關系來說明產(chǎn)品模型的外形特征,從而得到一簇在外形或功能上具有相似性的設計方案。產(chǎn)品設計的目的是為了滿足產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和實際生活的需要。對于實際需要提出的各種各樣的要求,產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品在功能上,型號上都要不斷的進行改進。假如以往的設計不能滿足功能的要求,就要重新設計產(chǎn)品;假如僅是應用工況的不同造成的產(chǎn)品在尺寸方面的不同,只需要開發(fā)不同尺寸型號的產(chǎn)品就可以了。對于系列化、通用化和標準化的定型產(chǎn)品,設計所采用的數(shù)學模型及產(chǎn)品的結構都是相對固定不變的,所不同的只是產(chǎn)品的結構尺寸有所差異,而結構尺寸的差異是由于相同數(shù)目及類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設計中取不同值造成的。對于這類產(chǎn)品進行設計時,采用參數(shù)化建模方法對尺寸進行替換,這樣對于不同結構尺寸的產(chǎn)品只需要改變相應參數(shù)化尺寸的值就可以自動迅速的得到產(chǎn)品的模型,省往了大量重復過程,進步了設計生產(chǎn)效率。
二，設計方法
2.1淋雨裝置的設計思路
通過高壓水泵將水傳送到3.5米高度,然后通過噴頭噴灑,高速的水流設計汽車,以測試汽車在淋雨狀態(tài)下的密封性.
2.2水泵的選用及其設計
本設計采用隔膜泵輸送水流.
[1]氣動隔膜泵其常用的有四種材質(zhì)：塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼、特氟龍。電動隔膜泵其有四種材質(zhì)：塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。隔膜泵膜片根據(jù)不同液體介質(zhì)分別采用丁腈橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚四六乙烯，以滿足需要。安置在各種特殊場合，用來抽送各種介質(zhì)隔膜泵的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對流量與位移（閥門的相對開度）間的關系，理想流量特性主要有直線、等百分比（對數(shù)）、拋物線和快開等4種。常用的理想流量特性只有直線、等百分比（對數(shù)）、快開三種。
具體從下幾方面考慮：①從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量分析并選擇；②從工藝配管情況考慮；③從負荷變化情況分析。
選擇方式
閥體類型是隔膜泵選擇中最重要的環(huán)節(jié)。隔膜泵閥體種類很多。
（1）閥芯形狀結構主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
（2）耐磨損性當流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時。
（3）耐腐蝕由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿足調(diào)節(jié)功能的情況下，盡量選擇結構簡單閥門。
（4）介質(zhì)的溫度、壓力當介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
2、隔膜泵選擇
（1）輸出力的考慮
執(zhí)行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力（主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有關力的作用）。
（2）執(zhí)行機構類型的確定
查詢參數(shù)得到上圖隔膜泵參數(shù)
2.3液壓元件的選用及計算
2.3.1管道的選擇
查詢機械設計手冊選取鋼管尺寸如下圖
選取直徑100的管子
2.3.2閥門的選擇
閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。
用于流體控制系統(tǒng)的閥門，從最簡單的截止閥到極為復雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格相當繁多。閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類型流體的流動。閥門根據(jù)材質(zhì)還分為鑄鐵閥門，鑄鋼閥門，不銹鋼閥門（201、304等），鉻鉬鋼閥門，鉻鉬釩鋼閥門，雙相鋼閥門，塑料閥門，非標訂制等閥門材質(zhì)
（1）截斷類：如閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、針型閥、隔膜閥等。截斷類閥門又稱閉路閥，截止閥，其作用是接通或截斷管路中的介質(zhì)。
止回閥，止回閥又稱單向閥或逆止閥，止回閥屬于一種自動閥門，其作用是防止管路中的介質(zhì)倒流、防止泵及驅(qū)動電機反轉，以及容器介質(zhì)的泄漏。水泵吸水關的底閥也屬于止回閥類。
防爆閥、事故閥等，安全閥的作用是防止管路或裝置中的介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，從而達到安全保護的目的。
調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥和減壓閥，其作用是調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)。
（2）真空類：如真空球閥、真空擋板閥、真空充氣閥、氣動真空閥等。其作用是在真空系統(tǒng)中，用來改變氣流方向，調(diào)節(jié)氣流量大小，切斷或接通管路的真空系統(tǒng)元件稱為真空閥門。
（3）特殊用途類：如清管閥、放空閥、排污閥、排氣閥、過濾器等。排氣閥是管道系統(tǒng)中必不可少的輔助元件，廣泛應用于鍋爐、空調(diào)、石油天然氣、給排水管道中。往往安裝在制高點或彎頭等處，排除管道中多余氣體、提高管道路使用效率及降低能耗。
按主要參數(shù)
按公稱壓力
（1）真空閥：指工作壓力低于標準大氣壓的閥門。
（2）低壓閥：指公稱壓力PN ≤1.6Mpa 的閥門。
（3）中壓閥：指公稱壓力PN 為2.5Mpa、4.0Mpa、6.4Mpa的閥門。
（4）高壓閥：指公稱壓力PN 為10.0Mpa～80.0Mpa的閥門。
（5）超高壓閥：指公稱壓力 PN≥100.0Mpa的閥門。
（6）過濾器：指公稱壓力PN 為1.0Mpa、1.6Mpa
按工作溫度
（1）超低溫閥：用于介質(zhì)工作溫度 t<－101℃的閥門。
（2）常溫閥：用于介質(zhì)工作溫度－29℃425℃的閥門。
按驅(qū)動方式
按驅(qū)動方式分類分為自動閥類、動力驅(qū)動閥類和手動閥類
壓縮空氣驅(qū)動的閥門。液動閥：借助油等液體壓力驅(qū)動的閥門。
此外還有以上幾種驅(qū)動方式的組合，如氣-電動閥等。
按公稱通徑
（1）小通徑閥門：公稱通徑DN≤40mm的閥門。
（2）中通徑閥門：公稱通徑DN為50～300mm的閥門。
（3）大通徑閥門：公稱閥門DN為350～1200mm的閥門。
（4）特大通徑閥門：公稱通徑DN≥1400mm的閥門
閥門的結構特征是根據(jù)關閉件相對于閥座移動的方向可分為：
（1）截門形：關閉件沿著閥座中心移動；如截止閥
（2）旋塞和球形：關閉件是柱塞或球，圍繞本身的中心線旋轉；如旋塞閥、球閥
（3）閘門形：關閉件沿著垂直閥座中心移動；如閘閥、閘門等
（4）旋啟形：關閉件圍繞閥座外的軸旋轉；如旋啟式止回閥等
（5）蝶形：關閉件的圓盤，圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉；如蝶閥、蝶形止回閥等
（6）滑閥形：關閉件在垂直于通道的方向滑動。如滑
按連接方法
（1）螺紋連接閥：閥體帶有內(nèi)螺紋或外螺紋，與管道螺紋連..
（2）法蘭連接閥門：閥體帶有法蘭，與管道法蘭連接。
（3）焊接連接閥門：閥體帶有焊接坡口，與管道焊接連接。
（4）卡箍連接閥門：閥體帶有夾口，與管道夾箍連接。
（5）卡套連接閥門：與管道采用卡套連接。
（6）對夾連接閥門：用螺栓直接將閥門及兩頭管道穿夾在一起的連接形式。
2.3.3噴頭的選擇
⑴閉式噴頭的安裝高度，要求滿足“使噴頭及時受熱開放、并使開放噴頭的灑水有效覆蓋起火范圍”的條件。超過上述高度，噴頭將不能及時受熱開放，而且噴頭開放后的灑水可能達不到覆蓋起火范圍的預期目的，出現(xiàn)火災在噴水范圍之外蔓延的現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能有效發(fā)揮控滅火的作用。
⑵不同使用條件下對噴頭選型的規(guī)定。實際工程中，由于噴頭的選型不當而造成失誤的現(xiàn)象比較突出。不同用途和型號的噴頭，分別具有不同的使用條件和安裝方式。噴頭的選型、安裝方式、方位合理與否，將直接影響噴頭的動作時間和布水效果。當設置場所不設吊頂，且配水管道沿梁下布置時，火災熱氣流將在上升至頂板后水平蔓延。此時只有向上安裝直立型噴頭，才能使熱氣流盡早接觸和加熱噴頭熱敏元件。室內(nèi)設有吊頂時，噴頭將緊貼在吊頂下布置，或埋設在吊頂內(nèi)，因此適合采用下垂型或吊頂型噴頭，否則吊頂將阻擋灑水分布。
邊墻型擴展覆蓋噴頭的配水管道易于布置，頗受國內(nèi)設計、施工及使用單位歡迎。
⑶為便于系統(tǒng)在滅火或維修后恢復戒備狀態(tài)之前排盡管道中的積水，同時有利于在系統(tǒng)啟動時排氣，要求干式、預作用系統(tǒng)的噴頭采用直立型噴頭，或干式下垂型噴頭。
⑷水幕系統(tǒng)的噴頭選型要求。防火分隔水幕的作用，是阻斷煙和火的蔓延。當使水幕形成密集噴灑的水墻時，要求采用灑水噴頭；當使水幕形成密集噴灑的水簾時，要求采用開口向下的水幕噴頭。防火分隔水幕也可以同時采用上述兩種噴頭并分排布置。防護冷卻水幕則要求采用將水噴向保護對象的水幕噴頭。
⑸快速響應噴頭的使用條件。大量裝飾材料、家電等現(xiàn)代化日用品和辦公用品的使用，使火災出現(xiàn)蔓延速度快、有害氣體生成量大、財產(chǎn)損失的價值增長等新特點，對自動噴水滅火系統(tǒng)的工作效能提出了更高的要求，采用快速響應噴頭。
⑹防止混裝不同噴頭對系統(tǒng)的啟動與操作造成不良影響，同一隔間內(nèi)應采用熱敏性能、規(guī)格及安裝方式一致的噴頭。
⑺設計自動噴水滅火系統(tǒng)時，要求在設計資料中提出噴頭備品的數(shù)量，以便在系統(tǒng)投入使用后，因火災或其他原因損傷噴頭時能夠及時更換，縮短系統(tǒng)恢復戒備狀態(tài)的時間。
施工、安裝要點
1）噴頭安裝應在系統(tǒng)試壓、沖洗合格后進行。
2）噴頭安裝時宜采用專用的彎頭、三通。
3）噴頭安裝時，不得對噴頭進行拆裝、改動，并嚴禁給噴頭附加任何裝飾性涂層。
4）噴頭安裝應使用專用扳手，嚴禁利用噴頭的框架施擰；噴頭的框架、濺水盤產(chǎn)生變形或釋放原件損傷時，應采用規(guī)格、型號相同的噴頭更換。
5）當噴頭的公稱直徑小于10mm時，應在配水干管或配水管上安裝過濾器。
6）安裝在易受機械損傷處的噴頭，應加設噴頭防護罩。
7）噴頭安裝時，濺水盤與吊頂、門、窗、洞口或墻面的距離應符合設計要求。
8）當噴頭濺水盤高于附近梁底或高于寬度小于1.2m的通風管道腹面時，噴頭濺水盤高于梁底、通風管道腹面的最大垂直距離應符合相關標準的規(guī)定。
9）當通風管道寬度大于1.2m時，噴頭應安裝在其腹面以下部位。
10）當噴頭安裝在不到頂?shù)母魯喔浇鼤r，噴頭與隔斷的水平距離和最小垂直距離應符合相關標準的規(guī)定。
三，設計方案有限元驗證
3.1有限元介紹
ANSYS 是目前世界頂真?zhèn)€有限元貿(mào)易應用程序。美國John Swanson 博士于1970 年創(chuàng)建ANSYS公司后,便開發(fā)出了該應用程序,以此用計算機模擬工程結構分析,歷經(jīng)30 多年的不斷完善和修改,現(xiàn)成為全球的工程應用最受歡迎的應用程序。其最新版本是ANSYS8.1。
該應用程序的主要特點是緊跟計算機硬件、軟件發(fā)展的最新水平,功能豐富,用戶界面好,前后處理和圖形功能完備,并且使用高效的有限元系統(tǒng)。它擁有豐富的、完善的單元庫、材料模型庫和求解器,保證了它能夠高效地求解各類結構的靜力、動力、振動、線性和非線性題目,并能有效地求解溫度場題目、散熱場以及多場耦合題目;它的友好的圖形界面和程序結構使用戶易學易用,通常專業(yè)職員在一個月左右的時間內(nèi)就能把握其應用方法和技巧;它的完全交互式前后處理和圖形文件,大大減輕了用戶創(chuàng)建工程模型,天生有限元模型以及分析和評價結果的工作量;它的同一和集中的數(shù)據(jù)庫,保證了系統(tǒng)各模塊之間的可靠和靈活的集成;它的DDA 模塊實現(xiàn)了它與多個CAD 軟件產(chǎn)品的有效連接。ANSYS 的各種產(chǎn)品適應于各種計算機平臺的版本,為用戶提供了各種可能的選擇。
當今ANSYS 的全球用戶高達5000 多家。二十世紀九十年代我國引進該應用程序后,廣泛用于核產(chǎn)業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源工程、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、日用家電等一般產(chǎn)業(yè)及科學研究,為各領域的產(chǎn)品設計、結構分析和科學研究作出了應有的貢獻。
3.2有限元分析過程
選取其中某一部分做有限元分析,因為本結構可以拆分為四個獨立相同的分支,將他們串聯(lián)而成.本分析著重分析高壓水射出部分的情況.
第一步將模型導入ansys軟件
如下圖所示,本模型并非淋雨裝置模型,而是裝置中水流的模型.在建模過程中可以講裝置模型取反模型得到.
第二部步劃分網(wǎng)格
如下圖所示
網(wǎng)格參數(shù)如下圖
第三部設置邊界
前期準備工作完畢,接下來要設置邊界條件,重點設置模型的inlet,outlet,wall參數(shù)
Inlet:顧名思義就是進口.將水流模型設置進口處,代表水流從某一入口流入
Outlet:即水輪流的出口處,該處對應噴頭的出口,該處處于高壓射出狀態(tài)有較高的研究意義.
Wall:即管道內(nèi)部,水流流動過程中不可能超越的部分,將該處假象為wall
第四部設置完畢可以進行求解
如圖所示為水流過程中的壓力圖,改圖表現(xiàn)在wall處
圖示為模擬水流的方向,改圖用線條表示,在ansys中可以設置線條數(shù)量來更逼真的模擬水流,單是隨著線條數(shù)量的增多會增加電腦的負荷.可以將其放大研究射出口處水流的狀態(tài)如下圖所示:
如上圖所示,對應左邊顏色條水流射出部分的速度為287m/s~867m/s
該速度能夠滿足使用要求.這正是本次仿真的重點研究處.
四，總結
經(jīng)過了兩個多月的學習和工作，我終于完成了《汽車淋雨裝置試驗臺設計》的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，從對課題一無所知，對行業(yè)技術很不了解的狀態(tài)，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。從中我也充分認識到了博客這一新興的出版方式給我們生活帶來的樂趣，在屬于自己的網(wǎng)絡空間上，盡情宣泄自己的情感，表達自己的感受，并且把自己的想法與他人分享，我也有了一個屬于自己的博客空間。
然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一個文字，都有我的勞動。當看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng)能夠健康的運行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。
這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。
五，致謝
踉踉蹌蹌地忙碌了兩個月，我的畢業(yè)設計課題也終將告一段落。點擊運行，也基本達到預期的效果，虛榮的成就感在沒人的時候也總會冒上心頭。但由于能力和時間的關系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、外觀粗糙、底層代碼的不合理……數(shù)不勝數(shù)?？墒牵矣謺悬c自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復的心。
畢業(yè)設計，也許是我大學生涯交上的最后一個作業(yè)了。想籍次機會感謝四年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導老師###老師，雖然我們是在開始畢設時才認識，但她卻能以一位長輩的風范來容諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導。在此，特向她道聲謝謝。
大學生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過?！贝髮W四年，但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這四年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學里跟我風雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。
六，參考文獻
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