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履带式火情巡检灭火机的设计与仿真
| 论文题名： | 履带式火情巡检灭火机的设计与仿真 |
| 关键词： | 履带式灭火机;履带底盘;结构设计;动力学仿真 |
| 摘要： | 草原是构成生态环境的重要组成部分，能够防风固沙、保持水土、调节气候以及维护生物多样性方面。然而，频繁发生的草原火灾对草原生态环境带来了巨大的威胁，因此对于草原的日常巡检工作尤为重要。目前对草原初期火灾检测，我国一般是通过林草办工作人员巡视或者借助卫星遥感、无人机，但人工巡检劳动强度大、效率低，卫星遥感监测存在固定的周期，很难做到实时监测，无人机的行动受到天气因素的制约。具备良好越野和速度能力的履带式灭火机能够满足草原盲区火灾地面巡检的性能要求，对草原初期火灾进行应急处理。本文主要研究内容如下： 针对灭火机的工作环境与作业任务特点，确定灭火机底盘的总体功能与设计指标。在比较轮式、履带式、足式等典型底盘以及履带底盘驱动轮放置位置优缺点的基础上，提出一种驱动轮后置的履带底盘总体结构方案。验证灭火机行驶条件和通过能力，通过比较液压驱动、气体驱动、电力驱动三种驱动方式的优缺点，确定驱动方式，并对履带底盘、传动系统、动力源等重要部件参数进行了设计计算与选型。 由实际设计要求，对干粉喷射器的主要尺寸进行设计，按照设计计算的尺寸建立三维模型。通过计算流体力学软件Fluent对干粉喷射器的气力输送过程进行数值模拟，得到干粉喷射的压力云图和速度云图，采用欧拉-拉格朗日方法模拟干粉颗粒的运动轨迹，验证干粉喷射机构的可行性，并对其内部的流动特性进行分析，得到压力云图，速度云图等，探讨参数改变对气力输送喷射器的影响，对干粉喷射器进行优化设计。 建立灭火机底盘的几何模型，针对直线行驶、爬坡、跨越障碍物等典型运动工况下的履带底盘受力情况进行分析，得到不同工况下底盘所需的驱动力矩值，为驱动系统的设计提供数据支持。 利用RecurDyn软件建立灭火机底盘的虚拟样机模型，并针对直线行驶、爬坡、越障过程进行动力学仿真分析，得到灭火机在进行直线行驶、爬坡和越障时力矩的变化规律，进一步证明履带底盘的设计是合理的，所选电机功率高效可靠。 |
| 作者： | 刘一凡 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 战丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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