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（完稿）汽车碰撞模拟实验台设计（CAD全套）

车的耐撞有限元分析，汽车单元数量发展到几千个，同时开发出了与汽车结构相对应的薄壁单元。进入年代以来，由于汽车碰撞的商业化软件不断完善，单元数量也扩大到几万个甚至几十万个，汽车碰撞模拟结果越来越接近于实际。由于计算机开始广泛采用了并行技术，使得运算时间大大减少，甚至现在普通的个人计算机也可以进行碰撞仿真分析。目前在汽车发达国家汽车碰撞模拟研究已经达到相当成熟的地步，开发出了许多成熟的用于碰撞模拟的成熟商业软件包，已经部分取代实验室的工作。国外开展汽车碰撞模拟研究的方向国外开展的汽车碰撞计算机模拟研究主要包括事故再,碰撞受害者模拟汽车结构抗撞性模拟三个方向。事故再现研究的内容是，在汽车事故发生后，由汽车的最终位置开始，运用按经验建立的运动学和动力学模型往回推算，即反向经由碰撞后阶段碰撞阶段碰撞前阶段，使事故的情况在时间和空间上得以重现。汽车碰撞受害者模拟的研究工作开始于年代中期，使用的动力学分析模型是多刚体系统模型和生物力学分析模型，分别用来模拟人体整体动力学响应和人体局部结构伤害程度。汽车结构抗撞性模拟的动力学分析模型是非线性大变形有限元模型。有限元模型的优点在于能真实地描述结构变形，适用于建立汽车结构模型及人体局部结构的生物力学分析模型。国内汽车碰撞模拟研究状况我国对汽车被动安全性进行系统研究是从上个世纪年代后期开始的，汽车碰撞研究工作也开始于这时期，取得了可喜的成绩。.导轨机构的设计和计算.小车的选择和设计及释放机构.墙体的选择.传动装置.减速缓冲装置的设计和计算.减速缓冲器的种类.吸能缓冲器.多孔式液压缓冲器.圆槽减速缓冲器的设计计算液压缓冲器的设计原理缓冲器的结果设计液压缓冲器装配图驻退液缓冲装置的运动结论致谢参考文献附录液压缸体设计编程代码附录二加速度曲线编程代码附录三液压缸设计数据表附录四液压缸圆槽设计数据表毕业设计说明书论文中文摘要汽车模拟碰撞试验台由基架导轨滑车牵引装置液压缓冲系统及碰撞壁组成。安装在导轨上的滑车被牵引装置拖动，拉伸弹性橡皮绳给滑车提供较大初始加速度，小车以的速度碰撞缓冲器，缓冲器在定的时间内把小车的速度由减到。本文主要研究的对象是液压缓冲器，该液压缓冲器主要作用是将小车的碰撞加速度控制在标准曲线范围内。关键词模拟碰撞试验台液压缓冲器毕业设计说明书论文外文摘要绪论.课题来源与国内外现状随着科技的进步经济的发展人民生活水平的不断提高，汽车己经成为人们学习工作生活中不可缺少的代步工具，对人们的生活生产产生了深刻的影响。作为种便捷的现代化交通工具，汽车在给人们带来极大便利的同时，也因其造成的交通事故给人类的生命和财产安全带来了严重威胁。随着全球汽车保有量的不断增加，交通事故也随之增加，交通事故己经成为全球范围内的大社会问题。这是组让人膛目结舌的数字。美国的汽车保有量为.亿辆，每年道路交通死亡万人左右日本的汽车保有量近万辆，每年道路交通死亡.万人，去年降到人。中国的汽车保有量是万辆，每年道路交通死亡近万人，单车事故率相当于美国的近倍，日本的近倍。除去交通状况等客观因素，个不可回避的原因就是中国汽车安全系数低，我国交通事故的严重程度由此可想而知。随着我国道路交通状况的不断改善，我国汽车的保有量不断增加，车速也逐渐提高，交通事故总量和所造成的人员伤亡与财产损失近年来也呈上升趋势。加强道路交通系统和汽车安全的研究，预防交通事故，是需要全社会共同关注和迫切改善的重要课题。汽车安全性问题与汽车的各种性能等直接或间接有关，对其研究最初是与提高汽车的整车性能的研究交织在起的。随着二战后汽车工业的持续发展，到年代中期，西方发达国家中汽车的保有量和汽车的动力性能有了明显的提高，公路上的车流密度和车流速度己达到了个空前高的水平，汽车事故发生率空前高涨，汽车安全性受到了公众和政府部门的高度重视。从这时期开始，各国相继制定或修订了安全法规，如美国的汽车安全标准等。在这些法规的制约下，以及为了提高汽车产品的竞争力，各大汽车制造商和些研究机构开展了汽车安全性的专门研究。汽车安全性研究逐渐从汽车技术研究的其他领域分离出来形成了个独立的分支。.汽车安全性的种类汽车安全性可划分为主动安全性和被动安全性。被动安全性是指汽车发生不可避免的交通事故后，能够对车内乘员或车外行人进行保护，以免发生伤害或使伤害减低到最低程度的性能。目前，汽车被动安全性研究内容包括车身结构抗撞性研究碰撞生物力学研究以及乘员约束系统及安全驾驶室内饰组件的开发研究这三个方面。汽车被动安全性研究方法包括试验研究和计算机仿真研究两种。汽车被动安全性的研究最早通过实验进行，内容包括台架冲击试验台车碰撞模拟试验和实车碰撞试验。实车碰撞试验主要用来对己开发出的成品车型进行按法规如美国汽车安全标准要求的试验，以鉴定其是否达到法规要求。涉及整车结构的相关安全标准都要求进行时速为的实车与固定障壁的前碰实验。前面固定障碍物的冲击代表最严重的汽车碰撞类型。适合于该碰撞试验的固定障碍物通常由至少宽.高.厚的钢筋混凝土制成。在障碍物后面堆有大约吨夯实的砂土或其等价物。障碍物平面垂直于汽车最后趋近路线，且表面铺有厚的层压板。采用道轨来控制试验汽车的方向，整个车辆的加速度可借安置于车地板或大梁或靠近车门中柱的车身门槛处的加速度仪来测量。我国的碰撞试验使用的是刚性的水泥墙，其上覆盖的的木板并不存在变形吸能的作用，只是为了保护仪器，反而是欧洲的重叠碰撞试验中测试车辆并不是直接撞向刚性墙壁，而是与个蜂窝结构的吸能块发生重叠碰撞，用这个吸能块来模仿对面来车。汽车主动安全对策主要涉及汽车的制动性动力性操纵稳定性驾驶舒适性信息性等方面。包括防抱死制动系统驱动防滑系统横摆控制系统车距报警系统驾驶辅助预警系统安全导航系统后视镜高位制动灯等汽车主动安全装置。.汽车模拟碰撞的研究国外汽车碰撞模拟研究与发展状况对汽车碰撞的研究，国外起步较早。较早开展汽车碰撞研究的是美国。早期汽车碰撞研究主要是进行各种条件下的碰撞试验，包括实车试验和模拟试验，如前所述。国外汽车碰撞模拟最早出现在年代末期，由于当时受计算机硬件水平的限制，辆车仅包含几十个节点，单元类型也局限于梁单元，当时的碰撞模拟主要是对实车碰撞实验的预测。年代由于等巨型机的出现和显式积分理论的成熟，人们开始研究对整车的耐撞有限元分析，汽车单元数量发展到几千个，同时开发出了与汽车结构相对应的薄壁单元。进入年代以来，由于汽车碰撞的商业化软件不断完善，单元数量也扩大到几万个甚至几十万个，汽车碰撞模拟结果越来越接近于实际。由于计算机开始广泛采用了并行技术，使得运算时间大大减少，甚至现在普通的个人计算机也可以进行碰撞仿真分析。目前在汽车发达国家汽车碰撞模拟研究已经达到相当成熟的地步，开发出了许多成熟的用于碰撞模拟的成熟商业软件包，已经部分取代实验室的工作。国外开展汽车碰撞模拟研究的方向国外开展的汽车碰撞计算机模拟研究主要包括事故再,碰撞受害者模拟汽车结构抗撞性模拟三个方向。事故再现研究的内容是，在汽车事故发生后，由汽车的最终位置开始，运用按经验建立的运动学和动力学模型往回推算，即反向经由碰撞后阶段碰撞阶段碰撞前阶段，使事故的情况在时间和空间上得以重现。汽车碰撞受害者模拟的研究工作开始于年代中期，使用的动力学分析模型是多刚体系统模型和生物力学分析模型，分别用来模拟人体整体动力学响应和人体局部结构伤害程度。汽车结构抗撞性模拟的动力学分析模型是非线性大变形有限元模型。有限元模型的优点在于能真实地描述结构变形，适用于建立汽车结构模型及人体局部结构的生物力学分析模型。国内汽车碰撞模拟研究状况我国对汽车被动安全性进行系统研究是从上个世纪年代后期开始的，汽车碰撞研究工作也开始于这时期，取得了可喜的成绩。年，吉林工业大学和西安公路交通大学分别建立了“刚体弹塑性弹簧”数学东北大学硕士学位论文第章绪论模型和“刚体弹簧阻尼”数学模型。后者还做了模型碰撞试验，验证其理论模型。次年，吉林工业大学李卓森教授和李洪国教授就计算机模拟中所需的汽车碰撞刚度和汽车正面碰撞方程式等方面进行了探讨。年清华大学的黄世霖王春雨等人应用研究了车架结构的耐撞性能并在此研究基础上对车架结构提出了改进措施。从年开始，我国直实施汽车正面碰撞法规，即是正面全接触碰撞试验。年，我国己经制定汽车正碰国家标准。而事实上，在道路交通事故中，由于侧面碰撞造成的伤亡事故也占有相当比例，约有。在清华大学汽车碰撞试验室和中国汽车技术研究中心碰撞试验室进行了大量的碰撞试验，才最终确定了我国汽车侧碰国家标准送审稿的内容，并计划于年月日起正式实施。.本课题主要内容本课题在介绍国内外汽车碰撞试验台的基础上，提出种汽车碰撞试验台设计方案，包括小车，导轨，牵引装置，减速缓冲装置等。重点进行减速缓冲装置的分析与设计，设计出液压式缓冲器，使得小车撞击后减速曲线符合标准，并给出模拟碰撞曲线。.碰撞试验台结构特点和技术要求.结构特点和技术要求本课题设计的模拟试验台结构特点并不复杂，主要机械结构部分包括导轨滑车拖车释放机构牵引拉紧装置拉紧力调节机构减速器及水泥壁障等，导轨设计要让小车平稳滑行，小车选择稳定性比较好的，拖车释放机构牵引拉紧装置拉力调节机构是个整体的系统，其主要作用是给小车定的速度，并在个稳定的速度释放小车，减速器是让汽车的减速波形满足法规的要求。和波形的模拟是关于安全带动态试验的法规，要求台车试验模拟出来的减速度波形在定范围内，且停车距离在之间。因此我们的设计难点在减速缓冲装置上面。而其他的零部件按照定的要求可以设计出来。.缓冲过程建模进步了解缓冲器的实际工作过程即其动态特性，必须对缓冲过程进行动态分析，缓冲器的缓冲过程如图.所示，冲击载荷为质量。的冲击块与转动惯量的滚珠丝杆的组合冲击块运动速度与丝杆的角速度呈定的比例关系。冲击块撞击缓冲器活塞头时的速度为击载荷的质量远大于活塞的质量即，则撞击时的能量损失可以忽略。由于冲击块与活塞头均为钢制件，在实际冲击过程中难免会发生冲击块与活塞头的多次撞击现象，为便于分析，建模时忽略多次撞击的过程，即假设冲击块与活塞的安全保护装置，广泛应用于起重机电梯和车辆机械中，但在传统的工程设计中，只是用估算的方法，对缓冲波形和模拟计算精度的要求都比较低。在台车模拟碰撞试验中，要求能精确地控制缓冲器的波形，因此需要高精度的模拟计算进行辅导设计和调试。图.为多孔式液压缓冲器的原理图，在碰撞前，蓄能器中预先充满定的氮气，当台车撞击活塞时，液压油由节流孔从高压腔压缩到外腔，外腔通过回油孔与低压腔相通，节流孔产生的阻尼力对台车产生制动。台车的动能大部分转化为液压油的热能，同时还有部分能量储存在蓄能器中，节流孔沿活塞的行程不等间距分布，每个节流孔的大小可以通过更换不同尺寸的节流螺钉来控制。这样可以按不同的碰撞要求控制缓冲器碰撞波形。图.多孔液压缓冲器的工作原理图本模型主要考虑了湍流状态下小孔节流流量特性偏心环缝的流量特性油的压缩性活塞的运动特性和缓冲块的力学特性等，以动力特性为主。考虑到两次台车模拟碰撞时间间隔太长，温度对模型影响不大，因此忽略温度影响。小孔节流流量方程为式.式中其为密度，为流量系数，为节流面积。偏心环缝流量方程图式.其中为动力粘度,为活塞头行程方向宽度，为活塞头偏心量，为修正系数图.偏心环缝油的压缩性方程式.式中为体积弹性模量，为高压油体积。液压油的流量连续性方程式.式中为其他缝隙泄漏补充流量活塞的力平衡方程式.台车的力平衡方程式.其他补充方