汽車碰撞模擬實驗臺設計

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車禍帶給人引人注目的悲劇，已經(jīng)成為嚴重的社會問題，危及人民和他們的財產(chǎn)，特別是像中國這樣飛速發(fā)展的發(fā)展中國家。這些年由于民事訴訟案件的增加，車輛碰撞分析和事故重建已變得日益流行。車輛撞車事故重建的最關鍵因素是恢復車輛碰撞前的速度。汽車碰撞事故的整個過程可分為3個階段：（1）碰撞前的影響汽車出發(fā)點的重建的依據(jù)是從事故現(xiàn)場獲得。（2）碰撞時的影響汽車的速度、方向、位置等等因素的影響起決定性作用。（3）碰撞后的影響速度和軌跡（通常未知）起關鍵作用。事故分析的主要線索是通過車輛碰撞后的狀態(tài)來推測碰撞前的位置。然后通過收集、記錄、調(diào)查與分析事故現(xiàn)場。有很多方法來評估車輛的速度，評估速度通常用以下的一種或更多的方面入手：（1）動力/能量分析（2）傷害/能量分析（3）離心力分析（4）起動，翻倒或飛躍的分析（5）幾何和時序分析（6）事件數(shù)據(jù)記錄儀常用的事故再現(xiàn)方法在實際應用方面存在著一定的局限性，另一方面，動量/能量這個分析方法需要清晰地剎車痕跡或事故中其他車輛的位置，但是現(xiàn)在由于ABS系統(tǒng)剎車痕跡很弱或根本不存在了。變形/能量分析方法重建事故主要從車體的變形角度考慮。另一個方法只能應用在特殊的交通事故中。由于交通事故種類多樣，復雜，瞬時性，對事故手動定量分析的精度相當?shù)牡汀τ诮煌ㄊ鹿?，找出碰撞前的速度和軌跡是主要目標。在車輛碰撞事故中車輛的彈性變形和其他碰撞物體是重要的信息，然而，考慮到變形這個因素，用計算機仿真模型重建交通事故很少。由于仿真技術的發(fā)展，變形可以通過有限元法被充分利用，這樣對重建交通事故起到重要的作用。清晰地有限元法不僅能得到高速下的材料應變率，而且使用很小的積分時間元同樣可以弄清塑料的彈性特征。因此，在研究重建汽車事故中使用有限元分析法可以取得一個很高的計算精度。此外，對結果的有效描述，通過使用有限元法后期加工軟件和對主要能量吸收部分變形現(xiàn)象的直接觀察可以得到三維動畫，同樣可以用于多種類型的事故，如擋泥板和前面的縱向梁。這不能通過其他事故重建程序完成。目前，有限元法廣泛應用于車輛模擬碰撞，可惜的是FEM重來就沒對事故重建很好的運用有限元法，因為那需要很多的模擬碰撞次數(shù)，也將花費大量的時間。因此，這是一篇關于使用神經(jīng)網(wǎng)絡和有限元方法發(fā)展重建事故技術的論文，在當前的方法中，模擬汽車碰撞事故采用LSDYNA非線性有限元法。在碰撞事故數(shù)字信息的基礎上，一個三層正反饋神經(jīng)網(wǎng)絡用于生成一個初始碰撞參數(shù)與變形指數(shù)E的近似函數(shù)。E的近似函數(shù)是遺傳算法約束下的最大速度和角度，本程序適用于一個典型的交通事故：縱向梁和擋泥板上要點的變形可以用來進行測量仿真結果。這些結果可通過BP學習規(guī)則用于培養(yǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡學習，預先碰撞速度可以通過訓練過的神經(jīng)網(wǎng)絡獲得，那為事故判斷提供了科學依據(jù)。2.非線性有限元方法和神經(jīng)網(wǎng)絡2.1非線性有限元法的碰撞模擬由于整體的某點，通過解決動量方程可以找到變形的時間現(xiàn)象。顯示不了，所有公式再往右縮進2字符！ 式（1）式中，是柯西壓力,是電流密度,f是體積力密度、是加速度。式（1)滿足牽引力的邊界條件： 式（2）在邊界上，位移邊界條件是： 式（3） 在的邊界上，連續(xù)中斷 式（4）沿著的邊界上當時 ，能量方程： 式（5） 式中，V是相對體積，和代表偏應力和壓力 式（6） 式（7）式中，是體積粘性，是張量積，如果i=j,=1,否則=0.是張應力已知 式（8）式中， 滿足所有邊界要求，這個綜合結束通用幾何學，通過使用分歧理論，它引出一個虛擬工作原理。 式（9）這個結構和成分可以通過很多原理模仿，形狀函數(shù)方面的拉格朗日原理代表了幾何元素，裝配后，基本的質量集中在節(jié)點。然而,模擬碰撞有限元模型包含大量的要素，詳細差分法的時間元是少的，計算的時間是相當?shù)拈L。2.2 利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡 神經(jīng)網(wǎng)絡作為全球性的近似工具被廣泛使用，因為在過去經(jīng)驗的基礎上它有能力去處理和繪制外部數(shù)據(jù)和信息。在神經(jīng)網(wǎng)絡中，傳輸和處理的輸入數(shù)據(jù)被分配到一個簡單的計算網(wǎng)絡中的單位叫做神經(jīng)元。當加權和的投入超過活化價值時，每個神經(jīng)元返回一個輸出信號。輸出值通過定義一個轉移功能可以計算出，也稱為激活功能。在這項研究中一個正反饋多層神經(jīng)網(wǎng)絡被使用，該網(wǎng)絡由第一層神經(jīng)元，一個或多個隱藏層和輸出層組成。圖1作為補充。圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡結構第一層叫做輸入層，收到外部輸入信號轉移到隱藏層。這個信號由隱藏層到輸出層被改進、加權和重新分配。電流神經(jīng)元的KTH層的輸出信號可以計算出來： 式（10）式中，是地方傳遞函數(shù)考慮層，一個C形功能是用作神經(jīng)元的隱藏層，這個功能可以寫成： 式（11）神經(jīng)元的輸出層使用一個線性傳遞函數(shù) ： 式（12）式中，fi是ki 神經(jīng)元的激活信號，激活價值計算為： 式（13） 在學習神經(jīng)網(wǎng)絡的過程中涉及到很多的實例，訓練集以輸入輸出為已知的一種經(jīng)驗，連接重量和神經(jīng)網(wǎng)絡的價值偏差改變了，所以最小化了已知和計算的輸出中的偏差。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡學習法則，其中已知和計算的輸出均方根是最小化得。訓練的過程是執(zhí)行L-M算法，這個算法最初是為最小二乘方設計的，其中目標函數(shù)被定義為平方的概括，像這樣的目標函數(shù)正在研究。一個批處理模式用于完成訓練過程，每個神經(jīng)網(wǎng)絡單一的平方誤差的輸出被規(guī)定為平方根誤差的概括，由每個案例的訓練的到。事實上，考慮到N對輸入輸出的訓練區(qū)，最小化誤差被定義為RMS 式（14）為了提高學習階段的速度和效率，輸入和輸出數(shù)據(jù)被定標，于此，利用方程輸入數(shù)據(jù)被標的為0和1之間的線性攀升。 式（15）式中，X是設計變量矢量的刻度值，Xmax和Xmin是各自設計領域的最大和最小值。當輸出值主要和變形有關的時候，神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入值的選擇描述了考慮結構的速度和角度。3. 有限元法的事故重建和神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)碰撞事故的特征指標，給予事故評估的目錄，X1，X2， . .,Xn，在碰撞中主要部件的崩潰體現(xiàn)了變形的關鍵。這個關鍵點是圓孔和螺栓孔的選擇，這樣很容易找到。中心圓孔的變形能通過孔上3分圓的變形測量，螺栓孔的變形可以通過在那的3坐標節(jié)點的信息測量。從調(diào)查事故現(xiàn)場使用這些指標的測量值，x1e,x2e, . . .，xne，這些指標的計算從電腦模擬:x1c,x2c, . . .,xnc,指數(shù)E反應了事故重建的難易度。 式（16）如何取指數(shù)E的最大值是重復電腦模擬的過程，在短時間內(nèi)，計算機仿真和神經(jīng)網(wǎng)絡建模相結合的方法是事故重建的一種技術改造。有限元分析往往為神經(jīng)網(wǎng)絡培訓和測試產(chǎn)生例子，并使用商務條列LS-DYNA。訓練過的神經(jīng)網(wǎng)絡能夠繪制清變量間的關系，也就是汽車的初速度和角度，目標函數(shù)也就是指數(shù)E。解決訓練模式的執(zhí)行是通過design-of-experiment這個技術，這為了得到均勻分配內(nèi)部領域，最大的指數(shù)E是利用訓練過的神經(jīng)網(wǎng)絡預測的遺傳算法取得，如圖2所示：圖2 事故重建流程圖4.交通事故實例應用4.1事故現(xiàn)場有限元模型建立 采用有限元法及神經(jīng)網(wǎng)絡技術對一例真實汽車事故進行了再現(xiàn)分析，該事故發(fā)生在2001年12月海南試車場，如圖3所示。圖3 事故現(xiàn)場的圖片針對本次事故的特點，選擇前縱梁和擋泥板作為變形量測量對象 用三坐標測量儀測量了車身變形，首先在車身后部未發(fā)生變形的部位建立車身坐標系選擇前縱粱上的7個螺栓定位點 及擋泥板上4個圓孔的圓心作為關鍵點用三坐標測量儀測量了其坐標，因為這2個主要能量吸收部分幾乎不受到粗糙表面的影響，他們應該比前面更可靠：圖4是攝影測量變形的關鍵點，圖5是擋泥板和縱前梁的關鍵點。圖4 關鍵點變髟量刪量現(xiàn)場照片 圖5 擋泥板和縱前梁的關鍵點4.2 有限元建模車輛模型是先拆卸和組成幾大類：框架、前面的內(nèi)部、機艙、門、等。利用UG和catia軟件獲得三維幾何數(shù)據(jù)的每個組成部分。接下來，為了嚙合與模型裝配這些文件輸入到Hypermesh軟件。最后，這個模型是翻譯LS-DYNA輸入文件。眾所周知，這個系統(tǒng)地總體結構式由通過關節(jié)連接的130個部分組成（包括點焊機、電弧焊接、螺栓鉚連接,連接和膠粘劑粘）。許多不同類型的元素是用來描述幾何形狀，連接特性等。當某些特定條件得到滿足時，包括不合格的殼單元，橫梁單元，桿單元，六面體單元，彈簧單元，剛性單元，特定焊接單元一個模擬正面碰撞中占有者的動態(tài)行為的三維虛擬模型被建立，模型的所有部分使用球面和轉動關節(jié)連接，該數(shù)據(jù)模型根據(jù)CMVDR294對實驗結果的方法被驗證（中國汽車設計準則），圖6是比較實驗和數(shù)值間加速-時間曲線。圖6 測試結果和仿真結果加速度曲線在這個模擬中，引擎的變形不被考慮，但被當做一個剛性的部分，門使用鉸鏈和門鎖連接到車身，根據(jù)交通事故現(xiàn)場的照片，整個模型也包含墻的有限元模型 圖7是商業(yè)車輛和墻的有限元模型，圖8是擋泥板和前縱向梁的有限元模型。 圖7 墻和商用車輛的有限元模型 圖8 擋泥板和縱向梁的有限元模型4.3 事故重建縱向梁和擋泥板的變形測量值都列在表1。把商用車輛的速度和方向作為設計變量，把上界和下界設計變量限制在表1 變形的要點表2所示：每個實際變量的六設計水平有各種相同的間隔。表2 設計變量和設計水平在設計區(qū)域中訓練區(qū)總共由36個要點構成，測試區(qū)由設計領域內(nèi)隨機挑選的4個要點構成，平均CPU時間為一個單一的有限元分析約八小時的onyx3800使用4個cpu SGI系統(tǒng)并行計算機。要點11的變形數(shù)據(jù)和指數(shù)E是為神經(jīng)網(wǎng)絡輸出值的每個模擬仿真設計的，培訓參數(shù)主要包括學習速率和動力常數(shù)。如圖9所示圖9 訓練過的神經(jīng)網(wǎng)絡從表3,可以發(fā)現(xiàn),神經(jīng)網(wǎng)絡能映射關系初始墜毀的參數(shù)與變形指標的準確的方式，指數(shù)E的最大值利用訓練過的神經(jīng)網(wǎng)絡的遺傳算法獲得的，圖10顯示仿真結果，可以這樣說，真正事故中的速度和角度和模擬中的十分吻合。表3 有限元法和神經(jīng)網(wǎng)絡得到的指數(shù)E圖10 16度和51km/h條件下的仿真結果4.4 結果確認 由于事故現(xiàn)場中輪胎的清晰痕跡（圖3a顯示）我們可以得到模型的標志，利用數(shù)字技術解決了帕方程得到了對象點集（見圖11）。所以墻和車輛運動方向間的角度能夠從這個模型中測量，結果是16.89度。然后這個模型會輸入到PC-CRASH中，車輛撞墻前的速度能被計算出事49.3km/h。PC-Crash包含了幾種不同的計算模型,包括一個脈沖動量模型，一個剛度沖擊模型，一個模擬軌道動力模型，和一種簡單的動力學模型。為了最大多功能化，PC-Crash模擬結果能在平面和立體圖，三維透視圖和大量的圖表和表格中獲得。PC-Crash的仿真結果非常接近有限元方法，但是這個軟件不能利用車輛變形的信息，和它完全依賴輪胎的痕跡。眾所周知，現(xiàn)在很多車輛安裝ABS防抱死系統(tǒng)使得車輛很難獲得清晰地剎車痕，此外，天氣和人都很容易損壞剎車痕，有限元方法通過車輛變形解決了速度和角度，并不需要任何外部條件，如剎車痕等。因此，有限元方法可以得到更可靠的結果。圖11 事故現(xiàn)場的三維重建5. 總結本文提供了結合有限元分析和神經(jīng)網(wǎng)絡來重建碰撞事故的一種新的技術，利用有限元模擬充分考慮彈性變形和應變速率的研究結果更準確。利用神經(jīng)網(wǎng)絡，最初的碰撞參數(shù)和關鍵點的變形之間的關系能正確的繪制出，因此它降低了有限元模擬的周期。為了驗證，程序用于一個典型的交通事故。利用訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡仿真的碰撞前速度和角度和真正的意外相一致，可以為事故的判斷提供一種科學的依據(jù)。附件2：外文原文（復印件） 南京理工大學紫金學院畢業(yè)設計（論文）任務書系：機械工程系專 業(yè)：機械工程及自動化學 生 姓 名：方勇學 號：060104243設計(論文)題目：汽車碰撞模擬試驗臺設計起 迄 日 期:2010年2月24日 6月5日設計(論文)地點:南京理工大學紫金學院指 導 教 師:肖 猛專業(yè)負責人:發(fā)任務書日期: 2010年 2 月 23 日任務書填寫要求1畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、系領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學生；2任務書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；3任務書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領導審批后方可重新填寫；4任務書內(nèi)有關“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號；5任務書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應按照國標GB 77142005文后參考文獻著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；6有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 74082005數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。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：通過畢業(yè)設計使學生初步了解汽車模擬碰撞試驗的目的。實現(xiàn)模擬碰撞的手段與方法。能運用所學知識初步進行裝置設計，提高綜合運用機、液一體化知識進行設計、計算的能力。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）設計撞擊小車重量：M480kg 5kg；小車撞擊速度：V48 0.5km/s；導軌長度：L25m。（2）設計緩沖器使撞擊后減速曲線符合ECE16標準，給出模擬碰撞曲線。（3）小車運動動力源需保證每次撞擊速度一致，且結構緊湊。小車和緩沖器強度需滿足要求。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：（1）論文綜述；（2）英文文獻翻譯；（3）撞擊試驗臺總圖一張，緩沖器總圖一張和相關零件圖若干；（4）畢業(yè)設計（論文）說明書和有關計算程序。4主要參考文獻：1 上海市教育委員會.現(xiàn)代汽車安全技術M.上海：上海交通大學出版社，2006.2 鐘志華等.汽車碰撞安全技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2003.3 夏長高，曾發(fā)林，丁華.汽車安全檢測技術M.北京：化學工業(yè)出版社，2006.4 王瑄，劉曉君，朱西產(chǎn).我國安全帶動態(tài)性能試驗標準中滑車碰撞車速的探討J. 汽車工程，1998（1）：10-16.5 劉君，王瑄.安全帶動態(tài)性能試驗方法研究J.汽車技術，1998（9）：16-20，27.6 曹玉平，閻祥安.液壓傳動與控制M.天津：天津大學出版社，2003.7 楊培元，朱福元. 液壓系統(tǒng)設計簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.8王瑄，陳弘，董麗莉，趙航. CATARC汽車模擬碰撞試驗系統(tǒng)的研究J.汽車技術，1996（10）：28-32.9劉學術，宋振寰，于長吉.汽車碰撞基本規(guī)律研究J.汽車技術，2004（3）：22-25.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 2010年 2月16日 2月23日2月24日 3月19日3月20日 3月25日3月26日 4月30日5月 1日 5月7日5月8日 5月25日6月1日 6月5日下發(fā)任務書，布置外文翻譯調(diào)研，查文獻，撰寫開題報告，完成外文資料翻譯檢查開題報告，外文翻譯系統(tǒng)方案設計計算分析與繪圖畢業(yè)設計中期檢查完成畢業(yè)設計說明書的撰寫，申請優(yōu)秀畢業(yè)論文優(yōu)秀論文答辯答辯所在專業(yè)審查意見：負責人： 年 月 日系意見：系領導： 年 月 日 南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院畢業(yè)設計(論文)開題報告學 生 姓 名：方勇學 號：060104243專 業(yè)：機械工程及自動化設計(論文)題目：汽車碰撞模擬試驗臺設計指 導 教 師:肖 猛2010年3月19日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 74082005數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1研究背景隨著科技的進步、經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，汽車己經(jīng)成為人們學習、工作、生活中不可缺少的代步工具，對人們的生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了深刻的影響。作為一種便捷的現(xiàn)代化交通工具，汽車在給人們帶來極大便利的同時，也因其造成的交通事故給人類的生命和財產(chǎn)安全帶來了嚴重威脅。隨著全球汽車保有量的不斷增加，交通事故也隨之增加，交通事故己經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的一大社會問題。這是一組讓人膛目結舌的數(shù)字。美國的汽車保有量為1.3億輛，每年道路交通死亡4萬人左右；日本的汽車保有量近8000萬輛，每年道路交通死亡1.1萬人，去年降到8000人。中國的汽車保有量是3000萬輛，每年道路交通死亡近11萬人，單車事故率相當于美國的近13倍，日本的近40倍1。除去交通狀況等客觀因素，一個不可回避的原因就是中國汽車安全系數(shù)低，我國交通事故的嚴重程度由此可想而知。隨著我國道路交通狀況的不斷改善，我國汽車的保有量不斷增加，車速也逐漸提高，交通事故總量和所造成的人員傷亡與財產(chǎn)損失近年來也呈上升趨勢。加強道路交通系統(tǒng)和汽車安全的研究，預防交通事故，是需要全社會共同關注和迫切改善的重要課題2。汽車安全性問題與汽車的各種性能等直接或間接有關，對其研究最初是與提高汽車的整車性能的研究交織在一起的。隨著二戰(zhàn)后汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，到60年代中期，西方發(fā)達國家中汽車的保有量和汽車的動力性能有了明顯的提高，公路上的車流密度和車流速度己達到了一個空前高的水平，汽車事故發(fā)生率空前高漲，汽車安全性受到了公眾和政府部門的高度重視。從這一時期開始，各國相繼制定或修訂了安全法規(guī)，如美國的汽車安全標準FMVSS等3。在這些法規(guī)的制約下，以及為了提高汽車產(chǎn)品的競爭力，各大汽車制造商和一些研究機構開展了汽車安全性的專門研究。汽車安全性研究逐漸從汽車技術研究的其他領域分離出來形成了一個獨立的分支。2汽車安全性的種類汽車安全性可劃分為主動安全性和被動安全性5。被動安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠對車內(nèi)乘員或車外行人進行保護，以免發(fā)生傷害或使傷害減低到最低程度的性能。目前，汽車被動安全性研究內(nèi)容包括車身結構抗撞性研究、碰撞生物力學研究以及乘員約束系統(tǒng)及安全駕駛室內(nèi)飾組件的開發(fā)研究這三個方面。汽車被動安全性研究方法包括試驗研究和計算機仿真研究兩種6。汽車被動安全性的研究最早通過實驗進行，內(nèi)容包括臺架沖擊試驗、臺車碰撞模擬試驗和實車碰撞試驗。實車碰撞試驗主要用來對己開發(fā)出的成品車型進行按法規(guī)(如美國FMVSS汽車安全標準)要求的試驗，以鑒定其是否達到法規(guī)要求。涉及整車結構的相關FMVSS安全標準都要求進行時速為48km/h的實車與固定障壁的前碰實驗。前面固定障礙物的沖擊代表最嚴重的汽車碰撞類型。適合于該碰撞試驗的固定障礙物通常由至少3m寬、1.5m高、0.6m厚的鋼筋混凝土制成。在障礙物后面堆有大約90.000噸夯實的砂土或其等價物。障礙物平面垂直于汽車最后趨近路線，且表面鋪有19mm厚的層壓板。采用道軌來控制試驗汽車的方向，整個車輛的加速度可借安置于車地板或大梁或靠近車門中柱的車身門檻處的加速度儀來測量。我國的碰撞試驗使用的是剛性的水泥墻，其上覆蓋的20cm的木板并不存在變形吸能的作用，只是為了保護儀器，反而是歐洲的重疊碰撞試驗中測試車輛并不是直接撞向剛性墻壁，而是與一個蜂窩結構的吸能塊發(fā)生重疊碰撞，用這個吸能塊來模仿對面來車。汽車主動安全對策主要涉及汽車的制動性、動力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息性等方面。包括防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、驅動防滑系統(tǒng)(ASR)、橫擺控制系統(tǒng)、車距報警系統(tǒng)、駕駛輔助預警系統(tǒng)、安全導航系統(tǒng)后視鏡、高位制動燈等汽車主動安全裝置7。3汽車模擬碰撞的研究（1）國外汽車碰撞模擬研究與發(fā)展狀況對汽車碰撞的研究，國外起步較早。較早開展汽車碰撞研究的是美國。早期汽車碰撞研究主要是進行各種條件下的碰撞試驗，包括實車試驗和模擬試驗，如前所述。國外 汽 車碰撞模擬最早出現(xiàn)在60年代末期，由于當時受計算機硬件水平的限制，一輛車僅包含幾十個節(jié)點，單元類型也局限于梁單元，當時的碰撞模擬主要是對實車碰撞實驗的預測。80年代由于Cray等巨型機的出現(xiàn)和顯式積分理論的成熟，人們開始研究對整車的耐撞有限元分析，汽車單元數(shù)量發(fā)展到幾千個，同時開發(fā)出了與汽車結構相對應的薄壁單元。進入90年代以來，由于汽車碰撞的商業(yè)化軟件不斷完善，單元數(shù)量也擴大到幾萬個甚至幾十萬個，汽車碰撞模擬結果越來越接近于實際。由于計算機開始廣泛采用了并行技術，使得運算時間大大減少，甚至現(xiàn)在普通的個人計算機也可以進行碰撞仿真分析。目前在汽車發(fā)達國家汽車碰撞模擬研究已經(jīng)達到相當成熟的地步，開發(fā)出了許多成熟的用于碰撞模擬的成熟商業(yè)軟件包，已經(jīng)部分取代實驗室的工作。（2） 國外開展汽車碰撞模擬研究的方向國外開展的汽車碰撞計算機模擬研究主要包括事故再(ACCIDENTRECONSTRUCTION),碰撞受害者模擬(CRASH VICTIM SIMULATION)、汽車結構抗撞性模擬(SIMULATION OF AUTOMOBILES CRASHWORTHI-NESS)三個方向9-12。事故再現(xiàn)研究的內(nèi)容是，在汽車事故發(fā)生后，由汽車的最終位置開始，運用按經(jīng)驗建立的運動學和動力學模型往回推算，即反向經(jīng)由碰撞后階段一碰撞階段一碰撞前階段，使事故的情況在時間和空間上得以重現(xiàn)。汽車 碰 撞 受害者模擬的研究工作開始于60年代中期，使用的動力學分析模型是多剛體系統(tǒng)模型和生物力學分析模型，分別用來模擬人體整體動力學響應和人體局部結構傷害程度。汽車 結 構 抗撞性模擬的動力學分析模型是非線性大變形有限元模型。有限元模型的優(yōu)點在于能真實地描述結構變形，適用于建立汽車結構模型及人體局部結構的生物力學分析模型。（3） 國內(nèi)汽車碰撞模擬研究狀況我國對汽車被動安全性進行系統(tǒng)研究是從上個世紀80年代后期開始的，汽車碰撞研究工作也開始于這一時期，取得了可喜的成績。1989年，吉林工業(yè)大學和西安公路交通大學分別建立了“剛體+彈塑性彈簧”數(shù)學東北大學碩士學位論文第一章緒論模型和“剛體+彈簧阻尼”數(shù)學模型13。后者還做了模型碰撞試驗，驗證其理論模型。次年，吉林工業(yè)大學李卓森教授和李洪國教授就計算機模擬中所需的汽車碰撞剛度和汽車正面碰撞方程式等方面進行了探討。1996年清華大學的黃世霖、王春雨等人應用DYNA3D研究了車架結構的耐撞性能并在此研究基礎上對車架結構提出了改進措施。從2000年開始，我國一直實施汽車正面碰撞法規(guī)，即是100%正面全接觸碰撞試驗。2003年，我國己經(jīng)制定GB 11551汽車正碰國家標準。而事實上，在道路交通事故中，由于側面碰撞造成的傷亡事故也占有相當比例，約有20%。在清華大學汽車碰撞試驗室和中國汽車技術研究中心碰撞試驗室進行了大量的碰撞試驗，才最終確定了我國汽車側碰國家標準(送審稿)的內(nèi)容，并計劃于2006年7月1日起正式實施14-16。4.個人感想 汽車碰撞試驗是汽車碰撞安全性研究中最準確可靠的方法，所開發(fā)汽車的碰撞安全性最終都得通過實車碰撞試驗來檢驗。但此類試驗是汽車開發(fā)中一種昂貴的“試錯”過程，所需開發(fā)時間長，開發(fā)成本高。因此，尋求通過對汽車碰撞進行模擬計算來部分地取代與改進汽車碰撞試驗工作，已成為汽車碰撞安全性研究中的一種必然趨勢。通過模擬計算來分析汽車的碰撞性能，可以為汽車設計或改進工作提供一些基本規(guī)律和指導方向，減少試驗次數(shù)，避免大量嘗試性的工作，這樣既能節(jié)約開發(fā)成本，又可縮短開發(fā)時間。在我國當前財力物力有限，相關的試驗條件還不充分具備的條件下，應用有限元模擬計算的方法來研究汽車的側面碰撞安全性，就更加具有現(xiàn)實意義。 參考文獻1 上海市教育委員會.現(xiàn)代汽車安全技術M.上海：上海交通大學出版社，2006.2 鐘志華等.汽車碰撞安全技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2003.3 夏長高，曾發(fā)林，丁華.汽車安全檢測技術M.北京：化學工業(yè)出版社，2006.4 王瑄，劉曉君，朱西產(chǎn).我國安全帶動態(tài)性能試驗標準中滑車碰撞車速的探討J. 汽車工程，1998（1）：10-16.5 劉君，王瑄.安全帶動態(tài)性能試驗方法研究J.汽車技術，1998（9）：16-20，27.6 曹玉平，閻祥安.液壓傳動與控制M.天津：天津大學出版社，2003.7 王瑄，陳弘，董麗莉，趙航. CATARC汽車模擬碰撞試驗系統(tǒng)的研究J.汽車技術，1996（10）：28-32.8 楊培元，朱福元. 液壓系統(tǒng)設計簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.9 劉學術，宋振寰，于長吉.汽車碰撞基本規(guī)律研究J.汽車技術，2004（3）：22-25.10 開文果，金先龍，張曉云等.汽車碰撞有限元仿真的并行計算及其性能研究 J.系統(tǒng)仿真學報，2004,16(11):2428-2431.11 黃世霖，張金換，王曉東等.汽車碰撞與安全M，北京:清華大學出版社，2000.12 梁宏毅，關喬，陳建偉解析中國汽車正面碰撞試驗法規(guī)J，世界汽車，2001.13 朱西產(chǎn).實車碰撞試驗法規(guī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢J.汽車技術，2001,4:5-10.14 胡少良.我國汽車碰撞安全性研究的現(xiàn)狀J.天津汽車,1995,8(3):33-35.15 郭應時，吳曉武.汽車非對稱正面碰撞過程模擬J.西安公路交通大學學報，1999,19(2):80-105.16 張覺慧，譚敦松，高衛(wèi)民等.汽車碰撞的有限元法及車門的抗撞性研究J.同濟大學學報，1997,25(4):450-454. 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：研究問題：本課題主要研究的是設計一個軌道，一個撞擊試驗臺，緩沖器和相關零件，設計緩沖器使撞擊后減速曲線符合ECE16標準，給出模擬碰撞曲線。小車和緩沖器強度需滿足要求。研究手段：（1）采用液壓式緩沖器，設計緩沖器結構；（2）設計模擬碰撞試驗臺的其他部件；（2）通過CAD繪圖軟件繪制結構圖。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告指導教師意見：1對“文獻綜述”的評語：“文獻綜述”以交通事故的嚴重性作為課題研究的背景，簡述了汽車檢測與安全的重要性，闡述了國內(nèi)外對汽車碰撞的研究和發(fā)展情況，最后結合課題內(nèi)容提出了自己的看法。論述與課題研究內(nèi)容和主題結合緊密，敘述清楚，有一定的綜合能力，表明該同學對課題相關研究內(nèi)容已有一定的理解。2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：本課題是關于汽車碰撞模擬試驗臺的設計，涉及面較寬，深度和廣度適中，工作量適中，需要學生靈活應用所學的理論知識，應該能夠達到預期目標。 指導教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 南京理工大學紫金學院畢業(yè)設計說明書(論文)作 者:方勇學 號：060104243系：機械工程專 業(yè):機械工程及自動化題 目:汽車碰撞模擬實驗臺設計講師肖猛指導者： (姓 名) (專業(yè)技術職務)評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術職務) 2010年 5月畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 汽車模擬碰撞試驗臺由基架、導軌、滑車、牽引裝置、液壓緩沖系統(tǒng)及碰撞壁組成。安裝在導軌上的滑車被牽引裝置拖動，拉伸彈性橡皮繩給滑車提供較大初始加速度，小車以48KM/h的速度碰撞緩沖器，緩沖器在一定的時間內(nèi)把小車的速度由48KM/h減到0。本文主要研究的對象是液壓緩沖器，該液壓緩沖器主要作用是將小車的碰撞加速度控制在ECER16標準曲線范圍內(nèi)。關鍵詞 模擬碰撞 試驗臺 液壓緩沖器 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要Title The Design of Vehicle Simulation Impact Test System Abstract：This simulation impact test bed of vehicle is composed of base mounting, guide rail, sheave block, draw gear, Hydraulic buffer system and Collisions wall. The sheave block mounted in guide rail is driven by draw gear, elastic rubber ropes as a kind of media is stretched to provide biggish initial acceleration, the sheave block collision the buffer with the speed 48km/h.The buffer reduced the speed of sheave block from 48km/h to 0 in a certain period of time. This paper mainly studies the object is hydraulic buffer, the buffers main effect is control the sheave blocks crash acceleration in ECER16 standard curve range.Keywords Simulation collision; test-bed; Hydraulic buffer 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 共 1 頁目錄1 緒論11.1 課題來源與國內(nèi)外現(xiàn)狀11.1.1 研究背景11.1.2 汽車安全性的種類11.1.3 汽車模擬碰撞的研究21.1.4 本課題主要內(nèi)容32. 碰撞試驗臺結構特點和技術要求42.1 結構特點和技術要求42.2 緩沖過程建模43. 碰撞試驗臺的設計和計算53.1 碰撞試驗臺的總體設計53.2 導軌機構的設計和計算53.3 小車的選擇和設計及釋放機構63.4 墻體的選擇73.5 傳動裝置74. 減速緩沖裝置的設計和計算94.1 減速緩沖器的種類94.2 吸能緩沖器94.3 多孔式液壓緩沖器114.4 圓槽減速緩沖器的設計計算144.4.1 液壓緩沖器的設計原理144.4.2 緩沖器的結果設計194.4.3 液壓緩沖器裝配圖214.4.4 駐退液224.4.5 緩沖裝置的運動22結 論24致 謝25參 考 文 獻26附錄一 液壓缸體設計VB編程代碼28附錄二 加速度曲線VB編程代碼30附錄三 液壓缸設計數(shù)據(jù)表31附錄四 液壓缸圓槽設計數(shù)據(jù)表33本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 37 頁 共 37 頁1 緒論1.1 課題來源與國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著科技的進步、經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，汽車己經(jīng)成為人們學習、工作、生活中不可缺少的代步工具，對人們的生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了深刻的影響。作為一種便捷的現(xiàn)代化交通工具，汽車在給人們帶來極大便利的同時，也因其造成的交通事故給人類的生命和財產(chǎn)安全帶來了嚴重威脅。隨著全球汽車保有量的不斷增加，交通事故也隨之增加，交通事故己經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的一大社會問題。這是一組讓人膛目結舌的數(shù)字。美國的汽車保有量為1.3億輛，每年道路交通死亡4萬人左右；日本的汽車保有量近8000萬輛，每年道路交通死亡1.1萬人，去年降到8000人。中國的汽車保有量是3000萬輛，每年道路交通死亡近11萬人，單車事故率相當于美國的近13倍，日本的近40倍。除去交通狀況等客觀因素，一個不可回避的原因就是中國汽車安全系數(shù)低，我國交通事故的嚴重程度由此可想而知。隨著我國道路交通狀況的不斷改善，我國汽車的保有量不斷增加，車速也逐漸提高，交通事故總量和所造成的人員傷亡與財產(chǎn)損失近年來也呈上升趨勢。加強道路交通系統(tǒng)和汽車安全的研究，預防交通事故，是需要全社會共同關注和迫切改善的重要課題1-2。汽車安全性問題與汽車的各種性能等直接或間接有關，對其研究最初是與提高汽車的整車性能的研究交織在一起的。隨著二戰(zhàn)后汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，到60年代中期，西方發(fā)達國家中汽車的保有量和汽車的動力性能有了明顯的提高，公路上的車流密度和車流速度己達到了一個空前高的水平，汽車事故發(fā)生率空前高漲，汽車安全性受到了公眾和政府部門的高度重視。從這一時期開始，各國相繼制定或修訂了安全法規(guī)，如美國的汽車安全標準FMVSS等3。在這些法規(guī)的制約下，以及為了提高汽車產(chǎn)品的競爭力，各大汽車制造商和一些研究機構開展了汽車安全性的專門研究。汽車安全性研究逐漸從汽車技術研究的其他領域分離出來形成了一個獨立的分支。1.2 汽車安全性的種類汽車安全性可劃分為主動安全性和被動安全性4-5。被動安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠對車內(nèi)乘員或車外行人進行保護，以免發(fā)生傷害或使傷害減低到最低程度的性能。目前，汽車被動安全性研究內(nèi)容包括車身結構抗撞性研究、碰撞生物力學研究以及乘員約束系統(tǒng)及安全駕駛室內(nèi)飾組件的開發(fā)研究這三個方面。汽車被動安全性研究方法包括試驗研究和計算機仿真研究兩種6。汽車被動安全性的研究最早通過實驗進行，內(nèi)容包括臺架沖擊試驗、臺車碰撞模擬試驗和實車碰撞試驗。實車碰撞試驗主要用來對己開發(fā)出的成品車型進行按法規(guī)(如美國FMVSS汽車安全標準)要求的試驗，以鑒定其是否達到法規(guī)要求。涉及整車結構的相關FMVSS安全標準都要求進行時速為48km/h的實車與固定障壁的前碰實驗。前面固定障礙物的沖擊代表最嚴重的汽車碰撞類型。適合于該碰撞試驗的固定障礙物通常由至少3m寬、1.5m高、0.6m厚的鋼筋混凝土制成。在障礙物后面堆有大約90噸夯實的砂土或其等價物。障礙物平面垂直于汽車最后趨近路線，且表面鋪有19mm厚的層壓板。采用道軌來控制試驗汽車的方向，整個車輛的加速度可借安置于車地板或大梁或靠近車門中柱的車身門檻處的加速度儀來測量。我國的碰撞試驗使用的是剛性的水泥墻，其上覆蓋的20cm的木板并不存在變形吸能的作用，只是為了保護儀器，反而是歐洲的重疊碰撞試驗中測試車輛并不是直接撞向剛性墻壁，而是與一個蜂窩結構的吸能塊發(fā)生重疊碰撞，用這個吸能塊來模仿對面來車。汽車主動安全對策主要涉及汽車的制動性、動力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息性等方面。包括防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、驅動防滑系統(tǒng)(ASR)、橫擺控制系統(tǒng)、車距報警系統(tǒng)、駕駛輔助預警系統(tǒng)、安全導航系統(tǒng)后視鏡、高位制動燈等汽車主動安全裝置7-8。1.3 汽車模擬碰撞的研究（1）國外汽車碰撞模擬研究與發(fā)展狀況對汽車碰撞的研究，國外起步較早。較早開展汽車碰撞研究的是美國。早期汽車碰撞研究主要是進行各種條件下的碰撞試驗，包括實車試驗和模擬試驗，如前所述。國外 汽 車碰撞模擬最早出現(xiàn)在60年代末期，由于當時受計算機硬件水平的限制，一輛車僅包含幾十個節(jié)點，單元類型也局限于梁單元，當時的碰撞模擬主要是對實車碰撞實驗的預測。80年代由于Cray等巨型機的出現(xiàn)和顯式積分理論的成熟，人們開始研究對整車的耐撞有限元分析，汽車單元數(shù)量發(fā)展到幾千個，同時開發(fā)出了與汽車結構相對應的薄壁單元。進入90年代以來，由于汽車碰撞的商業(yè)化軟件不斷完善，單元數(shù)量也擴大到幾萬個甚至幾十萬個，汽車碰撞模擬結果越來越接近于實際。由于計算機開始廣泛采用了并行技術，使得運算時間大大減少，甚至現(xiàn)在普通的個人計算機也可以進行碰撞仿真分析。目前在汽車發(fā)達國家汽車碰撞模擬研究已經(jīng)達到相當成熟的地步，開發(fā)出了許多成熟的用于碰撞模擬的成熟商業(yè)軟件包，已經(jīng)部分取代實驗室的工作。(2)國外開展汽車碰撞模擬研究的方向國外開展的汽車碰撞計算機模擬研究主要包括事故再(ACCIDENTRECONSTRUCTION),碰撞受害者模擬(CRASH VICTIM SIMULATION)、汽車結構抗撞性模擬(SIMULATION OF AUTOMOBILES CRASHWORTHI-NESS)三個方向9-12。事故再現(xiàn)研究的內(nèi)容是，在汽車事故發(fā)生后，由汽車的最終位置開始，運用按經(jīng)驗建立的運動學和動力學模型往回推算，即反向經(jīng)由碰撞后階段一碰撞階段一碰撞前階段，使事故的情況在時間和空間上得以重現(xiàn)。汽車 碰 撞 受害者模擬的研究工作開始于60年代中期，使用的動力學分析模型是多剛體系統(tǒng)模型和生物力學分析模型，分別用來模擬人體整體動力學響應和人體局部結構傷害程度。汽車 結 構 抗撞性模擬的動力學分析模型是非線性大變形有限元模型。有限元模型的優(yōu)點在于能真實地描述結構變 形，適用于建立汽車結構模型及人體局部結構的生物力學分析模型。(3)國內(nèi)汽車碰撞模擬研究狀況我國對汽車被動安全性進行系統(tǒng)研究是從上個世紀80年代后期開始的，汽車碰撞研究工作也開始于這一時期，取得了可喜的成績。1989年，吉林工業(yè)大學和西安公路交通大學分別建立了“剛體+彈塑性彈簧”數(shù)學東北大學碩士學位論文第一章緒論模型和“剛體+彈簧阻尼”數(shù)學模型13。后者還做了模型碰撞試驗，驗證其理論模型。次年，吉林工業(yè)大學李卓森教授和李洪國教授就計算機模擬中所需的汽車碰撞剛度和汽車正面碰撞方程式等方面進行了探討。1996年清華大學的黃世霖、王春雨等人應用DYNA3D研究了車架結構的耐撞性能并在此研究基礎上對車架結構提出了改進措施。從2000年開始，我國一直實施汽車正面碰撞法規(guī)，即是100%正面全接觸碰撞試驗。2003年，我國己經(jīng)制定GB 11551汽車正碰國家標準。而事實上，在道路交通事故中，由于側面碰撞造成的傷亡事故也占有相當比例，約有20%。在清華大學汽車碰撞試驗室和中國汽車技術研究中心碰撞試驗室進行了大量的碰撞試驗，才最終確定了我國汽車側碰國家標準(送審稿)的內(nèi)容，并計劃于2006年7月1日起正式實施14-16。1.4 本課題主要內(nèi)容本課題在介紹國內(nèi)外汽車碰撞試驗臺的基礎上，提出一種汽車碰撞試驗臺設計方案，包括小車，導軌，牽引裝置，減速緩沖裝置等。重點進行減速緩沖裝置的分析與設計，設計出液壓式緩沖器，使得小車撞擊后減速曲線符合ECER16標準，并給出模擬碰撞曲線。2. 碰撞試驗臺結構特點和技術要求2.1 結構特點和技術要求本課題設計的模擬試驗臺結構特點并不復雜，主要機械結構部分包括導軌、滑車、拖車、釋放機構、牽引拉緊裝置、拉緊力調(diào)節(jié)機構、減速器及水泥壁障等，導軌設計要讓小車平穩(wěn)滑行，小車選擇穩(wěn)定性比較好的，拖車、釋放機構、牽引拉緊裝置、拉力調(diào)節(jié)機構是一個整體的系統(tǒng)，其主要作用是給小車一定的速度，并在一個穩(wěn)定的速度釋放小車，減速器是讓汽車的減速波形滿足ECER16法規(guī)的要求。 ECERl6和ECERl7波形的模擬是關于安全帶動態(tài)試驗的法規(guī)，要求臺車試驗模擬出來的減速度波形在一定范圍內(nèi)，且停車距離在(40020)mm之間。因此我們的設計難點在減速緩沖裝置上面。而其他的零部件按照一定的要求可以設計出來17。2.2 緩沖過程建模進一步了解緩沖器的實際工作過程(即其動態(tài)特性)，必須對緩沖過程進行動態(tài)分析，緩沖器的緩沖過程如圖2.1所示，沖擊載荷為質量M。的沖擊塊與轉動慣量J1的滾珠絲桿的組合(沖擊塊運動速度與絲桿的角速度呈一定的比例關系)。沖擊塊撞擊緩沖器活塞頭時的速度為V0擊載荷的質量遠大于活塞的質量m(即Km0)，則撞擊時的能量損失E可以忽略。由于沖擊塊與活塞頭均為鋼制件，在實際沖擊過程中難免會發(fā)生沖擊塊與活塞頭的多次撞擊現(xiàn)象，為便于分析，建模時忽略多次撞擊的過程，即假設沖擊塊與活塞第一次撞擊后以相同的速度運行。1 液壓緩沖器 2. 沖擊塊 3. 絲桿圖2.1 緩沖過程原理圖3. 碰撞試驗臺的設計和計算3.1 碰撞試驗臺的總體設計本實驗臺的主要部件如下圖所示：1. 墻體 2.導軌安裝板 3. 液壓緩沖器 4. 緩沖塊 5. 滑車6. 牽引車 7. 導軌 8. 電動機圖3.1 試驗臺總體結構 3.2 導軌機構的設計和計算 導軌的功能是為滑車和拖車進行導向。導軌的斷面形狀為工字形用鋼軌型鋼加工而成。兩根導軌的長度各為25m，彼此平行排列，距離為lm在導軌的下面有調(diào)整墊鐵和水泥地基。這樣的話小車可以穩(wěn)定在導軌上滑行并且比較穩(wěn)定。如圖3.2所示圖3.2 導軌示意圖3.3 小車的選擇和設計及釋放機構滑車的長度為15m，寬度為12m，其上表面鋪設鋼板。在鋼板上面裝有塑料吸能器的鋼筒與支承根據(jù)需要還可裝座椅及其它試驗需要的裝置或部件?；嚭蠖嗽O有與拖車插銷相連接的帶孔的零件和兩個電磁鐵偶件的吸盤。滑車的下面裝有4組與導軌接觸并上下左右限位的滾輪，借此與導軌實現(xiàn)滾動摩擦，為減少噪聲，在鋼滾輪外裝有尼龍?zhí)?。本系統(tǒng)采用電磁鐵吸合、安全插銷保險的簡易機構。2個電磁鐵的吸力約30kN，安全插銷是利用一臺小電機驅動的螺桿機構帶著上下移動的，從而實現(xiàn)插銷和拔銷動作，由電控設計保證，在電磁鐵吸合和安全插銷插入滑車的帶孔零件之中后，卷揚機才能往后拉動拖車，并且只有在安全插銷從滑車帶孔零件中拔出后，才能釋放滑車。如果停電，安全插銷便會鎖住滑車，避免產(chǎn)生不需要的碰撞，從而達到安全保險的目的。圖3.3 滑車與導軌配合圖 3.4 墻體的選擇為了適應廣泛的需要，壁障深入地下1.5m，寬2m，長3m，總質量約30t，為鋼筋混凝土結構，并同導軌的地基澆筑成一體， 壁障的碰撞平面裝有厚20mm 的鋼板，并在鋼板上裝置吸能器偶件之一的橄欖頭桿座，根據(jù)需要還可裝設載荷傳感器等部件。圖3.4 碰撞墻體3.5 傳動裝置拖車的結構與滑車相同，只不過長度僅為O5m，上面裝有插安全銷的部件及其支承以及兩個電磁鐵吸盤，其后端裝有鋼絲繩牽引鉤環(huán)。利用卷揚機、鋼絲繩并通過拖車和釋放機構將滑車拉回到設定位置，以保證在碰撞前達到規(guī)定的車速在設定位置的滑車將多根橡膠繩拉緊，當釋放機構 放時，橡膠繩的拉緊力便使滑車向前加速運行，一直到水泥壁障前，吸能器使其停止為止。根據(jù)車裝載質量的多少和要求車速的大小，橡膠繩的數(shù)量可以相應地增減17-19。4. 減速緩沖裝置的設計和計算4.1 減速緩沖器的種類在臺車模擬碰撞實驗過程中，緩沖減速裝置決定了碰撞減速度波形，因此是臺車實驗的關鍵設備，國內(nèi)外各廠家和科研機構關于緩沖減速裝置的研究很多，緩沖的形式也多種多樣。包括：高壓氣體型節(jié)流芯柱式，液壓伺服式，金屬或塑料褶皺吸能式和液壓節(jié)流式等。4.2 吸能緩沖器正碰臺車試驗裝置的設計思路將一根金屬棒材的兩端分別用3根銷固定(如圖4-1(a)所示)，若給其一定的預變形后在中間施加一質量為m，速度為v的沖擊載荷(如圖4-1(b)所示)，金屬棒材將發(fā)生如圖4-1(C)所示的變形。在變形的過程中金屬棒材將吸收能量，其大小為沖擊載荷(即質量塊)所做的功。在質量塊上測得其在沖擊過程中的減速度或力，并通過兩次積分運算得到質量塊和金屬棒材的相對位移。結果表明，在沖擊過程中質量塊所受到的減速度或力與質量塊和金屬棒材的相對位移或作用時問具有圖6所示的梯形關系，即金屬棒材受到的力或減速度逐漸增大到一定值后保持穩(wěn)定，直到?jīng)_擊塊的速度減為零或金屬棒材從銷中脫離。 (a)棒材固定 (b)棒材預變形 （c）棒材受沖擊后變形圖4.1單根金屬棒材受沖擊載荷作用時的變形過程根據(jù)作用力與反作用關系，圖4.2所示的即為單根金屬棒材在圖4.1所示狀態(tài)下的力學特性。另外，根據(jù)F=ma，在沖擊塊質量不變的情況下金屬棒材所能承受的減速度不變(與質量塊的沖擊速度無關)?；趩胃饘侔舨脑谶@一工作模式下的力學特性，正碰臺車試驗裝置以金屬棒材作為復現(xiàn)波形用的吸能材料。圖4.2 單根金屬棒材的力學特性圖4.3為整套金屬棒材吸能式正面碰撞臺車試驗裝置的設計簡圖。該系統(tǒng)可分為兩部分：一部分是用于固定車身的臺車裝置，另一部分是用于模擬車身減速即車體變形的波形復現(xiàn)裝置。其工作過程與實車正面碰撞過程類似，可分為如下3個階段：（1）引系統(tǒng)牽引臺車車架(車體焊接在其上)獲得預定的速度；（2）在探桿離吸能裝置23 m處牽引系統(tǒng)與臺車裝置分離，臺車車架以預定的速度作勻速的自由運動(地面摩擦忽略不計)；（3）探桿與第一排金屬棒材接觸，在金屬棒材的阻尼作用下臺車裝置開始作減速運動，直至速度減為0，試驗結束20。 (a) 臺車車架正視圖 俯視圖（b）波形復現(xiàn)裝置圖4.3 正碰臺車試驗系統(tǒng)的設計簡圖4.3 多孔式液壓緩沖器清華大學碰撞實驗室根據(jù)自身的特點和我國的國情，研制出液壓節(jié)流式緩沖器。液壓節(jié)流式緩沖器通常情況下是高速運行設備一種有效的安全保護裝置，廣泛應用于起重機、電梯和車輛機械中，但在傳統(tǒng)的工程設計中，只是用估算的方法，對緩沖波形和模擬計算精度的要求都比較低。在臺車模擬碰撞試驗中，要求能精確地控制緩沖器的波形，因此需要高精度的模擬計算進行輔導設計和調(diào)試。圖4.4為多孔式液壓緩沖器的原理圖，在碰撞前，蓄能器中預先充滿一定的氮氣，當臺車撞擊活塞時，液壓油由節(jié)流孔從高壓腔壓縮到外腔，外腔通過回油孔與低壓腔相通，節(jié)流孔產(chǎn)生的阻尼力對臺車產(chǎn)生制動。臺車的動能大部分轉化為液壓油的熱能，同時還有一部分能量儲存在蓄能器中，節(jié)流孔沿活塞的行程不等間距分布，每個節(jié)流孔的大小可以通過更換不同尺寸的節(jié)流螺釘來控制。這樣可以按不同的碰撞要求控制緩沖器碰撞波形21。圖4.4 多孔液壓緩沖器的工作原理圖本模型主要考慮了湍流狀態(tài)下小孔節(jié)流流量特性、偏心環(huán)縫的流量特性、油的壓縮性、活塞的運動特性和緩沖塊的力學特性等，以動力特性為主。考慮到兩次臺車模擬碰撞時間間隔太長，溫度對模型影響不大，因此忽略溫度影響。（1）小孔節(jié)流流量方程為q1=CQAC2P-P2 式(4.1)式中：其為密度，Cq為流量系數(shù)，Ac為節(jié)流面積。 （2）偏心環(huán)縫流量方程（圖4-4） q2=2.5d12lc(p-p2)3 式(4.2)其中為動力粘度,為l活塞頭行程方向寬度，為活塞頭偏心量，C為修正系數(shù) 圖4.5 偏心環(huán)縫（3）油的壓縮性方程 k=-dpdv dvdt=-vkdpdt 式（4.3） 式中K為體積彈性模量，V為高壓油體積。（4）液壓油的流量連續(xù)性方程v2=Q1+Q2+Q3+dvdt 式（4.4）式中：Q3為其他縫隙泄漏補充流量（5）活塞的力平衡方程m2dv2dt=F+p2A2-PA1-f2g2 式(4.5）（6）臺車的力平衡方程 m2dv1dt=-(F+f2G2) 式（4.6）（7)其他補充方程氣體絕熱壓縮 p2=p0v0v0-x2A0K 式（4.7）節(jié)流面積曲線 Ac=Ac(X2) 式（4.8）緩沖塊的力學特性曲線 F=F(X1-X2) 式(4.9)綜合上面方程可以得到微分方程組如下： dpdt=kL-X2A1V1-Q1-Q2-Q3dv1dt=-1m1Fx1-x2+f2G1dv2dt=1m2Fx1-x2+p2A2-PA1-f2G2dx1dt=v1dx2dt=v2 式(4.10)輸入特性參數(shù)Cq，p，K，k,f1，f2和其他一些試驗參數(shù)m1，m2，Vo，P0，以及節(jié)流面積曲線AC(X2)，緩沖塊壓力曲線F(xlX2)，最后確定臺車的初速度V0，就可以用數(shù)值積分法求解上面的方程。這里用變步長的四階龍格-庫塔法求解方程組，可以得到高壓腔的壓力曲線、臺車和活塞的減速度、速度和位移曲線，其中臺車的減速度曲線是和試驗進行對比的重點，通過對比驗證模型的準確性，并對模型的各參數(shù)進行優(yōu)化和修正。4.4 圓槽減速緩沖器的設計計算4.4.1 液壓緩沖器的設計原理為了汽車各種零部件的試驗研究，緩沖器應能模擬汽車在不同速度下實車碰撞的波形。多孔式液壓緩沖器由于結構的原因，很難把某次實車的碰撞波形模擬的非常精確。從統(tǒng)計學的觀點來講，模擬某次實車碰撞波形其實是沒有意義的，緩沖器能模擬出碰撞過程中的加速度峰值和脈寬等重要參數(shù)就足夠了。但由于實車碰撞的速度特性和液壓緩沖器的速度特性存在本質不同，這就需要一套調(diào)節(jié)緩沖器的方法，以適應在不同速度下的碰撞試驗的需要21-24。在此設計的液壓緩沖器模擬汽車碰撞波形要滿足ECER16的要求,要求臺車試驗模擬出來的減速度波形在一定范圍內(nèi)且停車距離在(40020)mm之間。圖4.5為本系統(tǒng)模擬出的滿足ECER16要求的減速度波形，圖中兩條虛線為法規(guī)要求的減速度波形的上下限，該減速度波形的停車距離為399 mm。ECER17是關于座椅強度的法規(guī)，要求臺車試驗模擬出的大于20 g的減速度波形持續(xù)時間不小于30ms。圖4.6是要用本系統(tǒng)模擬出的滿足ECER17的減速度波形，該減速度波形最大減速度為23.31g，大于20g的減速度波形持續(xù)時間為34.5 ms。圖4.6 滿足法規(guī)ECER16要求的減速度波形圖4.7 滿足法規(guī)ECER17要求的減速度波形圖4。8為液壓緩沖器的局部正視圖，從圖中可以看出在液壓缸底部有一個圓槽，因此稱之為圓槽式液壓緩沖器。改緩沖器主要依靠活塞在圓槽的位置變化改變駐退液的流量來改變小車碰撞的加速度變化。，在整個撞擊的過程中，內(nèi)壓缸內(nèi)的壓力始終保持一定，如此便產(chǎn)生一固定大小之緩沖力，也就是所謂的線性減速。 經(jīng)由此線性減速過程，油壓緩沖器能將運動工作件平穩(wěn)且安靜地以最小的力量將運動件停止下來。圖4.8 緩沖器局部正視圖1. 工作腔 2. 非工作腔圖4.9 緩沖器結構圖由于活塞擠壓1腔（工作腔）內(nèi)液體，使其壓力升高，被壓縮液體通過活塞和變深度溝槽組成的流液孔高速射入2腔（非工作腔），這股高速射流最后射到駐退筒的底部，成為雜亂無章的渦流，隨著后坐運動駐退桿不斷從駐退筒中抽出，2腔出現(xiàn)真空，流液在變深度溝槽中受阻尼力對臺車進行制動。汽車碰撞中的巨大動能轉化為駐退液的熱能，還有一部分能量貯存在2腔中。不難看出，緩沖裝置內(nèi)流體流動是十分復雜的，它屬于可壓縮粘性液體帶有熱傳導的三維非定向層流動，過渡到大雷諾數(shù)紊流流動的問題。為了工程上處理方便，對緩沖裝置中液體的流動作如下假設：1） 駐退液是不可壓縮的2） 流動是一維定常數(shù)3） 駐退液在緩沖裝置通道中的流動是以地球為慣性參考系的液流通道中某點的流速和壓力P，即為該點所在截面上的平均流速和液體壓力，并認為該截面上的值處處相等，對于恒定紊流（即流速和壓力的時間均值不隨時間變化的紊流），還應理解為對時間的平均流速和壓力，這樣，所討論的模型不需要再區(qū)分層流和恒定紊流了。下面建立描述在緩沖裝置作用下運動的基本方程組:1）建立駐退方程和緩沖阻力方程 mhd2xdt2=-FR 式（4.11） FR=Fh+Ff 式（4.12） 2）駐退機內(nèi)液體的質量守恒方程（連續(xù)方程）為了確定駐退活塞后坐速度與液體流經(jīng)流液孔德液流速度的關系，應用不可壓縮定常流動的質量守恒方程：=常數(shù)式中：流液通道中任一截面的液流速度 A液流通道的截面面積在圖4.9中的簡單溝槽式駐退機上取1-1和2-2截面，并規(guī)定：工作腔內(nèi)1-1截面上液體壓力和流速 非工作腔內(nèi)2-2截面上液體壓力和流速 流液孔面積，其中，b溝槽寬度；溝槽的變深度：方形面積；d駐退筒內(nèi)徑；D駐退筒外徑。駐退桿以V的速度后坐，若觀察者位于駐退桿上，則可看出液體以V的速度流向流液孔，并的流速射向2腔，得： VA0=ax2 式（4.13） 2=A2aXv 式（4.14）上式解出是相對駐退桿的相對速度，活塞的相對速度為-V，故通過流液孔的絕對速度為： 2=A0axv-v 式（4.15）3）駐退機液流的機箱能守恒方程（伯努利方程）為了確定駐退機1-1和2-2截面上流體壓力和流速的關系，引用定常流動的能量方程，有： z1g+p1+122=z2g+p2+222+Hr 式（4.16）式中：，1-1截面上液體具有的比位能，比壓能和比動能 ， 2-2截面上液體具體的比位能，比壓能和比動能 液體流到的比能損失 液體的密度式4.16說明如下能量守恒之事實：在定常流動同一瞬時，處于1-1截面上的單位質量液體和處于2-2截面上的單位質量流體所具體的全部機械之差，等于從1-1截面流到2-2截面流到2-2截面單位質量液體克服各種損失所損失的能量。比能損失一般包括兩部分，一部分成為沿程損失-液體沿截面尺寸和角度不變的液流流動時的能量損失，它反映了液體分子之間以及液體與壁面之間的摩擦損失，另一部分稱為局部損失-當液流通道截面尺寸與高度變化時，液體的能量損失，它反映了當液體流通道幾何尺寸變化時，由于液體的慣性，不能完全沿壁面流動，產(chǎn)生脫離現(xiàn)象，造成局部流動紊亂并有渦流產(chǎn)生而損失的一部分能量，兩種損失的內(nèi)因都來自于液體的粘性，通常工程設計中，認為液體流到某截面的比能損失與該截面液體的比能動能成正比，即：Hr=22 式（4.17）式中液體的損失系數(shù)顯然與液體的粘性，通道幾何尺寸，壁面粗糙度，流動狀態(tài)等有關。利用伯努利方程建立圖1所示1-1和2-2截面的液體能量關系。在1-1截面上，壓力為,流速（桿后坐），比能；2-2截面上，壓力（2腔出現(xiàn)真空），流速為，比位能。因駐退機徑向尺寸變化不大，1-1和2-2截面上液流中心高度相差無幾，可認為將上述參量代人公式可得： p1=222+Hr=(1+)222 式（4.18）應該指出，利用上式計算工作腔壓力p1,往往與實測壓力值相差較大，這是由于損失系數(shù)不易取準，另一方面，三條基本假設與實際情況有較大差別。因此反后坐裝置設計中用修正系數(shù)K代替，上式可寫成： p1=k222 式（4.19）K稱為駐退機的液壓阻力系數(shù)。K不僅包括了駐退機內(nèi)液體流到的沿程損失，而且還包括對上述公式不完善部分（如液體的收縮，截面，流速，壓力的不均勻性等）的修正。因此，K實質上是一個理論與實際之間的符合系數(shù)。在反后臺坐裝置設計中，對液體阻力系數(shù)K選取合理與，是關系設計成功與否的關鍵。4） 液壓阻力方程在后坐過程中，工作腔壓力始終作用在駐退活塞的工作腔一側，這個液壓力作用在駐退活塞上的合力，就是阻止后坐的液壓阻力，取駐退桿（包括活塞）為自由體。不難求出Fh=P1A0 式（4.20） 聯(lián)立方程組，可得到緩沖后坐運動方程： mh=d2xdt2=-FR 式（4.21）FR=Fh+Ff2=A0axv-vp1=k222 式（4.22）Fh=P1A04.4.2 緩沖器的結果設計a）液壓缸的設計與計算： 液壓缸的主要尺寸包括： 液壓缸內(nèi)徑D、活塞桿直徑d、液壓缸缸體長度l。1)活塞頭寬度根據(jù)壓桿的穩(wěn)定性計算活塞的零件，活塞桿的兩端簡化為鉸支座： PCr=2gI(l) 式（4.23）所以d=0.034用確定的d計算活塞的柔度： =li=47 式（4.24）對所有材料35CrMnSi來說： 2=2Ep=35 式（4.25）因為 所以可以用歐拉公式： cr=x=1300pa2)活塞桿直徑PCr=2gI(l)2=crA 式（4.26）整理得：d2=2E64d4l2cr4 式（4.27）3)活塞直徑活塞工作面積： A0=Fmaxpmax=14112035*103=0.004032m2且 A0=4(D2-d2)整理后得直徑D=0.08m。即活塞直徑為0.08m。則A0=0.00387m2。4)缸體外徑缸體外徑選擇45剛，作表面乳白鍍鉻處理根據(jù)材料力學公式，可得： r=-p1a2b2-a2(b2r2-1) r=-p1a2b2-a2(b2r2-1) 式（4.28） r2=2pa2b2-a2 式（4.29）即b2-a22pb2所以考慮到變溝槽深度取厚度0.01m，因此缸體外徑為0.1m。5)緩沖器的工作長度緩沖器的工作長度。b）液壓缸的校核 1.缸體壁厚的校核中低壓系統(tǒng)，無需校核，原則小于高壓大直徑時，必須校核校核方法： 薄壁缸體（無縫鋼管） 當/ D0.08時： pmaxD/2 厚壁缸體（鑄造缸體） 當/ D=0.08-0.3時：pmaxD/2.3 -3pmax 當/ D0.3時：D/2（+ 0.4 pmax/ -1.3pmax-1 2.液壓缸缸蓋固定螺栓直徑d1的校核 液壓缸缸蓋固定螺栓在工作過程中同時承受拉應力和剪切應力 可按下式校核d15.2KF/z3.活塞桿穩(wěn)定性驗算當液壓缸承受軸向壓縮載荷時：若l/d10時，無須驗算l/d10時，應該驗算，可按材料力學緩沖器的密封裝置選用金屬密封作為緩沖器活塞的密封元件，金屬材料選用紫銅T3，活塞桿與前后蓋的密封采用皮革和橡膠填料的密封結構。緩沖器變深度溝槽的面積和深度計算采用VB語言編程進行計算。4.4.3 液壓緩沖器裝配圖根據(jù)上面計算出來的各項數(shù)據(jù)，運用CAD制圖軟件繪制圖4.10圓槽液壓緩沖器裝配圖。1底板 2 密封圈 3液壓缸體 4蓋板 5螺柱 6活塞桿圖4.10 圓槽液壓緩沖器裝配圖4.4.4 駐退液目前駐退液主要是斯切奧爾液和斯切奧爾-M液。斯切奧爾液和斯切奧爾-M液中的絡酸鉀是良好的阻化劑，他可以減低駐退液對鋼鐵的腐蝕。氫氧化鈉可使液體略帶堿性以保持其性能的穩(wěn)定，減緩變酸的過程。以甘油為基礎的駐退液的優(yōu)點是比熱和密度大，對密封元件不親潤溶脹，低溫粘性小。它的缺點是成本高，沸點低，換油期短，高壓下易被氧化變酸。以絡酸鉀為阻化劑，在光和熱的作用下易發(fā)生氧化還原作用，使駐退液變酸，對銅質零件腐蝕嚴重，西方國家多采用以石油為基礎油的駐退液，比較明顯的優(yōu)點是來源豐富，價格便宜，但比重較小，粘性隨溫度變化較大。4.4.5 緩沖裝置的運動采用VB語言編程，計算不同時刻的速度和加速度，程序界面如下圖：圖4-11 VB計算程序界面以length 代表節(jié)制桿工作長度，a代表活塞作用面積，d1代表駐退筒內(nèi)徑，d2代表駐退桿外徑，DT2代表駐退筒外徑。輸入程序見附錄A。加速度調(diào)用程序見附錄B。經(jīng)計算機模擬得到小車在48KM/h的速度碰撞時的加速度波形如圖4.12所示: 圖4.12 加速度曲線界面經(jīng)過對比ECER16法規(guī)，該模擬滿足要求。結 論本課題主要通過模擬計算這個途徑，對小車正面碰撞墻體進行了模擬仿真，結合仿真結果分析，提出以下幾點結論：1. 汽車碰撞的過程是個復雜的過程，碰撞時的加速度和小車質量，速度，緩沖器有關。2. 根據(jù)流體力學中的流量連續(xù)性方程和動力方程對圓槽式液壓緩沖器建模和仿真，并對仿真結果進行分析，找到?jīng)_擊速度、沖擊物質量、節(jié)流面積等參數(shù)對緩沖特性的影響規(guī)律。3. 利用本系統(tǒng)模擬出的小車減速度波形符合ECER16法規(guī)要求。由于臺車試驗需要模擬的碰撞環(huán)境多種多樣，該仿真過程對用液壓緩沖器模擬不同的碰撞減速度波形具有十分現(xiàn)實的指導意義4從汽車安全方面考慮，汽車應該要有一段緩沖區(qū)，并且要很好的保護駕駛人員的安全，在此基礎上最好再加上安全氣囊。致 謝本論文是在導師肖猛講師的悉心指導下完成的。從論文的選題，研究方案的確定，直到論文的撰寫無不凝聚著導師辛勤的汗水和心血。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，實事求是的科學作風，淵博的學識以及豐富的實踐經(jīng)驗都給我留下極為深刻的印象。無論是做學問還是做人，導師都是我一生學習的典范。尤其是當我在完成論文的過程中遇到困難時，導師所給予的指導將永遠激勵我，并且將使我終生受益。在此，謹向我的導師肖猛講師表示崇高的敬意和誠摯的感謝!。在學習期間，我有幸結識了許多老師和同學。在與他們相處的日子里，不僅開放式的學術交流和探討使我受益匪淺，而且他們的熱情幫助也讓我感到了友誼的溫暖。 參 考 文 獻1 上海市教育委員會.現(xiàn)代汽車安全技術M.上海：上海交通大學出版社，2006.2 鐘志華等.汽車碰撞安全技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2003.3 夏長高，曾發(fā)林，丁華.汽車安全檢測技術M.北京：化學工業(yè)出版社，2006.4 王瑄，劉曉君，朱西產(chǎn).我國安全帶動態(tài)性能試驗標準中滑車碰撞車速的探討J. 汽車工程，1998（1）：10-16.5 劉君，王瑄.安全帶動態(tài)性能試驗方法研究J.汽車技術，1998（9）：16-20，27.6 曹玉平，閻祥安.液壓傳動與控制M.天津：天津大學出版社，2003.7 王瑄，陳弘，董麗莉，趙航. CATARC汽車模擬碰撞試驗系統(tǒng)的研究J.汽車技術，1996（10）：28-32.8 楊培元，朱福元. 液壓系統(tǒng)設計簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.9 劉學術，宋振寰，于長吉.汽車碰撞基本規(guī)律研究J.汽車技術，2004（3）：22-25.10 開文果，金先龍，張曉云等.汽車碰撞有限元仿真的并行計算及其性能研究 J.系統(tǒng)仿真學報，2004,16(11):2428-2431.11 黃世霖，張金換，王曉東等.汽車碰撞與安全M，北京:清華大學出版社，2000.12 梁宏毅，關喬，陳建偉.解析中國汽車正面碰撞試驗法規(guī)J，世界汽車，2001.13 朱西產(chǎn).實車碰撞試驗法規(guī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢J.汽車技術，2001,4:5-10.14 胡少良.我國汽車碰撞安全性研究的現(xiàn)狀J.天津汽車,1995,8(3):33-35.15 郭應時，吳曉武.汽車非對稱正面碰撞過程模擬J.西安公路交通大學學報，1999,19(2):80-105.16 張覺慧，譚敦松，高衛(wèi)民等.汽車碰撞的有限元法及車門的抗撞性研究J.同濟大學學報,1997,25(4):450-454.17 劉正恒.機械系統(tǒng)碰撞動力學響應的計算機仿真研究D.長沙:湖南大學，200318 胡玉梅汽車正面碰撞設計分析技術及應用研究D，重慶:重慶大學，200219 顧力強，林忠欣.國內(nèi)外汽車碰撞計算機模擬研究的現(xiàn)狀及趨勢J.工程,1999,21(1):1-920 馬志雄，朱西產(chǎn)，商恩義，苗強.一種正面碰撞臺車實驗系統(tǒng)的開發(fā)及應用J，武漢理工大學學報，2008（2）.21 胡敬文,張金換,黃世霖. 汽車模擬碰撞用液壓緩沖器的動態(tài)仿真J,北京，2003,25(4):4.22 雷天覺液壓工程手冊M,工業(yè)出版社，1990.23 王貢獻，褚德英，沈榮瀛.被動式液壓沖擊波形發(fā)生器動態(tài)特性的數(shù)學建模與仿真M.振動與沖擊，2007（07）.24 丁凡，路甬祥短笛形. 緩沖結構的高速液壓缸緩沖過程的研究J,中國機械工程，1998，9(10)：52-54附錄A 液壓缸體設計VB編程代碼Private Sub Command1_Click()Call sum Dim length As Single, a As SingleDim d1 As Single, D2 As Single, fmax As SingleDim Dt2 As SingleDim int1 As IntegerOpen c:data2.txt For Output As #2 輸入數(shù)據(jù)文件fmax = 30 * 9.8 * md1 = 0.08D2 = 0.04Dt2 = 0.09a = 3.14159268 * (d1 * d1 - D2 * D2) / 4Call lay(lmax, Dt2, length)Text1.Text = CStr(length) & mmText2.Text = CStr(a) & mmText3.Text = CStr(d1) & mText4.Text = CStr(D2) & mText5.Text = CStr(Dt2) & mPrint #2, 序號; Spc(6); 面積; Spc(10); 深度int1 = 1Do While int1 0 ThenCall laya(v(int1), f(int1), d1, D2, ax)d(int1) = ax / 0.007Print #2, int1; ax; d(int1) ElsePrint #2, int1; Spc(10); 0; Spc(10); 0End Ifint1 = int1 + 1LoopClose #2End SubPrivate Sub sum()Dim int1 As IntegerOpen c:data1.txt For Output As #1m = 480f(0) = 0v(0) = 13.33333a(0) = 0l = 0Print #1, 序號; Tab(7); 緩沖長度（m）; Tab(18); 速度（m/s); Tab(30); 加速度（m/s/s); Tab(42); 液壓阻力（n)Print #1, 0; Tab(8); Tab(25); v(0); Tab(42); a(0); Tab(57); f(0)int1 = 1Do While int1 = 80If int1 = 18 Thena(int1) = CSng(int1) * 1.6 * 9.8ElseIf int1 = 55 Thena(int1) = 30 * 9.8Else: a(int1) = (30 - 2 * (CSng(int1) - 55) * 9.8End IfIf int1 0 Thena(int1) = 0End Ifv(int1) = v(int1 - 1) - a(int1) * 0.001l = l + v(int1) * 0.001 - a(int1) * 0.001 * 0.001 / 2f(int1) = a(int1) * mPrint #1, int1; Tab(8); l; Tab(25); v(int1); Tab(42); a(int1); Tab(57); f(int1)int1 = int1 + 1Looplmax = 1Close #1End SubPrivate Sub lay(lmax, d1, length) 計算節(jié)制桿工作長度Dim dmax As Singledmax = d1 * 0.6length = lmax * 100 + dmax * 1000 + 50End SubPrivate Sub laya(v, f, dt11, dt21, ax1)Dim a0 As Single, k1 As Singlea0 = 3.1415926 * (dt11 * dt11 - dt21 * dt21) / 4k1 = 1.5ax1 = a0 1.5 * (k1 / 2) 0.5 * v / f 0.5End SubPrivate Sub Command2_Click()Form2.ShowEnd SubPrivate Sub Command3_Click()Unload MeEnd Sub附錄B度曲線VB編程代碼Private Sub Command1_Click() Dim i As Integer, j As Integer Form2.Line (1500, 5000)-(1500, 1000), vbRed Form2.Line -(1450, 1100), vbRed Form2.Line (1500, 1000)-(1550, 1100), vbRed Form2.CurrentX = 900 Form2.CurrentY = 1000 Form2.Print 加速度 Form2.Line (1500, 5000)-(6500, 5000), vbRed Form2.Line -(6400, 4950), vbRed Form2.Line (6500, 5000)-(6400, 5050), vbRed Form2.CurrentX = 6150 Form2.CurrentY = 5050 Form2.Print 時間 i = 0 Do While i = 16 Form2.CurrentX = 1650 + (i - 1) * 250 Form2.CurrentY = 5000 Form2.Print 5 * i i = i + 1 Loop i = 0 Do While i = 6 Form2.CurrentX = 1250 Form2.CurrentY = 4500 - i * 500 Form2.Print 5 * (i + 1) i = i + 1 Loop Form2.Line (2000, 5000)-(2000, 3400), vbGreen Form2.Line -(2250, 3000), vbGreen Form2.Line -(2750, 2400), vbGreen Form2.Line -(3700, 2400), vbGreen Form2.Line -(4250, 3000), vbGreen Form2.Line -(4500, 5000), vbGreen Form2.Line (1500, 2800)-(2400, 1800), vbGreen Form2.Line -(4500, 1800), vbGreen Form2.Line -(5500, 5000), vbGreen Form2.CurrentX = 1500 Form2.CurrentY = 5000 j = 1 Do While j = 70 Form2.Line -(1500 + j * 50), (5000 - a(j) * 100 / 9.8), vbBlue j = j + 1LoopEnd SubPrivate Sub Command2_Click() Unload MeEnd SubPrivate Sub Label1_Click()End Sub附錄C液壓缸設計數(shù)據(jù)表序號 緩沖長度（m） 速度（m/s) 加速度（m/s/s) 液壓阻力（n) 0 13.33333 0 0 1 1.330981E-02 13.31765 15.68 7526.4 2 2.658042E-02 13.28629 31.36 15052.8 3 3.979615E-02 13.23925 47.04 22579.2 4 5.294132E-02 13.17653 62.72 30105.6 5 6.600025E-02 13.09813 78.4 37632 6 7.895726E-02 13.00405 94.08 45158.4 7 9.179667E-02 12.89429 109.76 52684.8 8 0.1045028 12.76885 125.44 60211.2 9 0.11706 12.62773 141.12 67737.59 10 0.1294525 12.47093 156.8 75264 11 0.1416647 12.29845 172.48 82790.4 12 0.1536809 12.11029 188.16 90316.8 13 0.1654855 11.90645 203.84 97843.2 14 0.1770626 11.68693 219.52 105369.6 15 0.1883968 11.45173 235.2 112896 16 0.1994722 11.20085 250.88 120422.4 17 0.2102732 10.93429 266.56 12794