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机械蓄能式汽车碰撞试验台的研究

作　者: 姜琦
导　师: 张旭
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 车辆工程
关键词: 机械蓄能牵引导向机构脱开机构碰撞缓冲吸能装置
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

汽车安全性包括主动安全性和被动安全性,相对主动安全性而言,被动安全性对保护乘员安全具有更重要的意义,而碰撞试验又是汽车被动安全性研究最重要的研究方法,这就需要功能齐全的碰撞试验台。本文在对比分析国内外汽车碰撞试验台的基础上,给出了机械蓄能式汽车碰撞试验台的总体方案,设计方案实现了整车与台车双重试验功能。试验台的设计研究主要包括以下几个方面：首先,设计了牵引导向机构。为了满足法规对加速度恒定的要求,设计了恒扭矩机构,实现了将输入轴的非恒力转化为输出轴的恒力。设计了主辅导向机构,共同保证被试车辆的运动方向。其次,设计了脱开机构。对脱开过程进行了动力学、运动学仿真,根据仿真结果得到了接触面上最大接触力值,同时在最大接触力状态下对挂钩机构进行了强度校核及以质量最小为目标的拓扑优化,减少了加速过程中的能量消耗,保证了碰撞速度。最后,设计了碰撞缓冲吸能装置。分别对不同参数的钢管组合结构及薄壁管结构进行数值仿真,得到了不同参数对结构吸能特性的影响规律,并在此基础上优化各自结构参数,得到了符合法规要求的碰撞缓冲吸能装置,可以应用于台车模拟碰撞试验。试验台即可进行实车碰撞试验又可进行台车模拟碰撞试验,提高了实用性,对进一步开展汽车被动安全及乘员损伤评价等方面的研究具有重要的意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题研究背景及意义  11-12
  1.2 汽车碰撞试验概述  12-15
    1.2.1 实车碰撞试验  13-15
    1.2.2 模拟碰撞试验  15
  1.3 国内外汽车碰撞试验研究现状  15-17
    1.3.1 国内研究现状  15-16
    1.3.2 国外研究现状  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17-19
第2章机械蓄能式汽车碰撞试验台总体方案  19-27
  2.1 试验台功能  19
  2.2 试验台技术要求  19-20
  2.3 试验台测试参数  20-21
  2.4 试验台系统结构  21
  2.5 试验台机械系统方案  21-26
    2.5.1 牵引导向机构设计方案  21-23
    2.5.2 脱开机构设计方案  23-24
    2.5.3 碰撞缓冲吸能装置设计方案  24
    2.5.4 总体设计方案  24-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章牵引导向机构设计  27-48
  3.1 系统初始条件  27-28
  3.2 钢丝绳直径计算  28
  3.3 卷筒设计与强度分析  28-32
    3.3.1 卷筒设计  29-30
    3.3.2 卷筒强度分析  30-32
  3.4 恒扭矩机构设计  32-35
    3.4.1 摩擦扭矩计算  32-34
    3.4.2 恒扭矩机构结构设计  34-35
  3.5 飞轮设计  35-44
    3.5.1 飞轮转动惯量  35-38
    3.5.2 飞轮尺寸设计  38-39
    3.5.3 飞轮模态分析  39-44
  3.6 电机的选择  44-45
  3.7 导向机构设计  45-47
    3.7.1 主导向机构设计  45-46
    3.7.2 辅导向机构设计  46-47
  3.8 本章小结  47-48
第4章脱开机构设计  48-65
  4.1 挂钩机构设计  49-52
    4.1.1 挂钩机构尺寸初步确定  49
    4.1.2 释放力计算  49-52
  4.2 挂钩机构动力学运动学仿真  52-56
    4.2.1 仿真模型  53-54
    4.2.2 结果分析  54-56
  4.3 挂钩机构强度分析  56-58
  4.4 挂钩机构拓扑优化  58-61
    4.4.1 拓扑优化法简介  58-59
    4.4.2 拓扑优化模型  59-60
    4.4.3 拓扑优化结果  60-61
  4.5 推力小车结构设计  61-62
  4.6 推力小车拓扑优化  62-64
    4.6.1 拓扑优化模型  62-63
    4.6.2 拓扑优化结果  63-64
  4.7 本章小结  64-65
第5章碰撞缓冲吸能装置仿真研究  65-85
  5.1 碰撞缓冲吸能装置的种类  65-67
    5.1.1 液压缓冲吸能装置  65-66
    5.1.2 塑料缓冲吸能装置  66
    5.1.3 金属缓冲吸能装置  66-67
  5.2 碰撞缓冲吸能装置仿真研究基础  67-68
  5.3 钢管组合结构吸能特性仿真研究  68-77
    5.3.1 钢管组合结构有限元模型  69-71
    5.3.2 不同长度钢管组合结构吸能特性对比  71
    5.3.3 不同中心距钢管组合结构吸能特性对比  71-73
    5.3.4 不同厚度钢管组合结构吸能特性对比  73-74
    5.3.5 不同截面尺寸钢管组合结构吸能特性对比  74-75
    5.3.6 优化钢管组合结构吸能特性  75-77
  5.4 金属薄壁管结构吸能特性仿真研究  77-83
    5.4.1 薄壁管结构有限元模型  77-78
    5.4.2 不同截面形状薄壁管结构吸能特性对比  78-79
    5.4.3 不同厚度薄壁管结构吸能特性对比  79-81
    5.4.4 有无诱导槽薄壁管结构吸能特性对比  81-82
    5.4.5 优化薄壁管结构吸能特性  82-83
  5.5 本章小结  83-85
结论  85-86
参考文献  86-91
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  91-92
致谢  92

机械蓄能式汽车碰撞试验台的研究

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