汽车油门防误踩紧急刹车装置

第L0期2010年10月机械设计与制造MACHINERYDESIGNMANUFACTURE201文章编号10013997201010020102汽车油门防误踩紧急刹车装置术梅哲文李晓佳王明环彭伟浙江工业大学机械工程学院，杭州310014AUTOMOBILEANTIFALSESTEPPINGACCELERATORANDEMERGENCYBRAKEDEVICEMEIZHEWEIL，LIXIAOJIA，WANGMINGHUAN，PENGWEIMECHANICALANDENGINEERINGCOLLEGE，ZHEJIANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY，HANGZHOU310014，CHINA【摘要】为了克服已有的汽车油门防误踩装置在防误踩的同时不能实现及时刹车的不足，装置通过分析正常踩油门和紧急情况下踩油门踩踏力的不同，判断油门踩下时是否为误踩，并设计了机械联动装置，保障了在油门误踩情况下的人身安全，不仅能够防止油门不被踩下，同时可在误踩情况下实现刹车。关键词油门误踩；机械联动；紧急刹车；踏板力【ABSTRACT】NORDERTOOVERCOMETHELIMITATIONOFDESIGNRANTIFALSESTEPPINGACCELERATORWHICHCANANTIFALSESTEPPINGACCELERATORBUTCANTMAKETHECARSTOP，ITDESIGNWASDESIGNEDACCORDINGTOTHEDIFFERENCESOFTHEFORCEONTHEPEDALBETWEENNORMALSITUATIONANDEMERGENCYSITUATIONWHICHCOULDDETERMINEFALSESTEPPINGATTHESAMETIME，MECHANICALLINKAGEDEVICEISAPPLIEDINTHISDESIGN，WHICHCANPREVENTTHEACCELERATORBESTEPPEDDOWN，WHILETHEBRAKEBESTEPDOWNKEYWORDSMISTAKINGTHEACCELERATOR；MECHANICALLINKAGE；BRAKINGEMERGENTLY；FORCEONTHEPEDAL中图分类号TH116文献标识码A1引言汽车是现代社会中最主要的一种交通工具，随着人民生活水平的提高，学车和开车的人也越来越多，相应的，交通事故也随之增多L】21。其中由于慌乱本该踩刹车的而误踩了油门引起交通事故的占了很大一部分。目前车辆使用的油门、刹车都是采用右脚控制，正常行驶时，右脚踩油门，当发现有异常情况需要紧急刹车时，需要抬起右脚，使右脚与油门踏板分离并移向刹车踏板，用力踩下才启动刹车装置，使车停止。但在紧急情况下，有时由于人大脑因紧张，特别是新人，忙中出错，误踩了油门，导致车辆不但不会停止，反而会更快地冲向前方，从而造成更加严重的事故。如何更好的避免此种事故的发生，国内外的很多个人和机构也作了大量的研究，也设计了很多防误踩的装置，如油门制动联动器I3L、油门制动装置、汽车油门误踩控制器、汽车防误踩油门紧急制动装置等。不过设计和研究还存在很多的问题和缺陷1大部分只是理论上的，目前还没有实物；2成本过高，不易普及；3有些专利的可行生还有待考证，没有切实考虑到汽车内部结构；4只能够实现部分功能，可以防止油门被误踩，但没有实现及时刹车的功能，依旧会造成事故的发生。针对以上的种种不足，研究一种切实可行的方案尤为必要。本文在前人研究的基础上对油门防误踩装置作了进一步的改进，以更有效的减少或避免因油门误踩而引起的交通事故。2汽车油门防误踩紧急刹车装置设计21汽车油门防误踩紧急刹车装置设计思路为了克服已有的汽车油门防误踩装置在防误踩的同时不能实现及时刹车的不足，本装置利用正常踩油门和紧急情况下踩油来稿日期2009124门踩踏力不同来判断此次油门踩下是否为误踩。在紧急情况下，由于情况危急，造成驾驶员情绪紧张，对油门踏板的踩踏力比平时正常情况下的踩踏力要大得多，而且，踩下去的加速度比平常正常踩油门的加速度也要大的多，于是可以利用正常情况与紧急情况踩油门的力不同来设计防误踩装置嗍。在误踩情况下，当踩踏力大于某个值时，此防误踩装置控制油门不被踩下或者说是踩下无效。并利用安全带的原理，实现这一目标。当然，仅仅防止油门被踩下还是远远不够的，因为这样只是能起到防止汽车进一步加速的作用，而在紧急情况下，驾驶员的真正目的是想让车子停下来，因J比设计机构要能实现正常情况下油门被踩下，紧急情况下能判断误踩，并防止油门不被踩下，同时控制刹车踩下，实现一个联动，或者说是把误踩油门的力转化为踩刹车的力，实现驾驶员真正的目的，使汽车达到制动的效果，减少事故发生。22汽车油门防误踩紧急刹车装置设计方案本设计中汽车油门防误踩紧急刹车装置的具体结构如图1所示，装置主要由外箱体和内箱体两部分组成，内箱体和外箱体之间设置有复位弹簧，内箱体上的连接带连接刹车连接带和油门踏板连接带，内箱体的中部设有转轴，转轴的两端安装在内轴承内，转轴上安装带槽棘轮和齿轮，油门踏板连接带装在带槽棘轮上，齿轮和带槽齿轮啮合，带槽齿轮安装在上轴上，上轴的两端安装在上轴承内，油门连接带套装在带槽齿轮上；内轴承安装在滑块内，内箱体的两侧内壁设有竖向导轨，滑块可上下移动地安装在竖向导轨内，滑块的底部连接附加弹簧的上端，附加弹簧的下端顶在竖向导轨的底部，内箱体底部设有内箱体棘轮齿，内箱体棘轮齿位于带槽棘轮的正下方。具体实施方式正常情况下踩下油门踏板，踏板连杆拉动油202梅哲文等汽车油门防误踩紧急刹车装置第10期门踏板连接带，油门踏板连接带拉动带槽棘轮，使带槽棘轮转动，带动轴转动，从而使齿轮转动，齿轮再带动与之啮合的带槽齿轮转动，使之拉动油门连接带，从而保证了踩油门正常加速，此时，汽车误踩油门紧急刹车装置油门所保持的状态称之为状态一，如图L所示。在紧急情况下误踩了油门踏板，由于踩油门的加速度过大，使油门踏板连带拽动带槽棘轮，转轴向下的牵引力大于附加弹簧的弹力，使转轴随着带槽棘轮沿内箱体竖向导轨方向向下滑动，附加弹簧被压缩，带槽棘轮向下滑动一段距离后与内箱体棘轮齿啮合，从而油门踏板连带拉动整个内箱体向下滑动，复位弹簧压缩，内箱体带动绕在内箱体拉环上的刹车连接带，使汽车刹车，另一方面，油门连接带不被拉动，从而起到了误踩油门使汽车紧急刹车的作用。此时，汽车误踩油门紧急刹车装置油门所保持的状态称之为状态二，如图2所示。3L718RJ14OL1图1汽车误踩油门紧急刹车装置结构图1油FJ踏板连接带2刹车连接带，3油门连接带4防误踩装置由外箱体5弹簧6轴7挡圈8带槽棘轮9内箱体LO齿轮11棘齿12弹簧13滑块L4轴承L5L内箱体拉环16轴承L7挡圈18带槽齿轮L9轴图2紧急情况下装置工作状态图1油门踏板连接带2刹车连接带3油门连接带4防误踩装置由外箱体5弹簧6轴7挡圈8带槽棘轮9内箱体1O齿轮11棘齿L2弹簧L3滑块L4轴承L5内箱体拉环16轴承17挡圈L8带槽齿轮19轴汽车误踩油门紧急刹车装置在车体内部的安装方式，考虑到车体内部结构LLO1，此装置采用汽车外接的形式，在不需要的时候可以拆卸，具体安装，如图3所示。图3汽车误踩油门紧急刹车装置安装图1油门踏板2踏板连杆3滑轮4油门踏板连接5防误踩装置6刹车连接带7油门连接带8车体底板3主要部件的分析计算由调查分析【I1,1呵知正常情况下的踏板力为100N，而在紧急制动的情况下所产生的踏板力为350N。现在考虑10这对预紧弹簧，我们取预紧力FI100N而最大工作负荷为艮350N。而这里有左右对称的两个弹簧承受这力的作用，所以每个弹簧上所受的力是已知力的一半。现在对这个弹簧进行分析汁算和校核，如图4所示。图4弹簧受力分析图31根据工作条件选择材料并确定其许用应力根据弹簧工作强度需要，通过查阅相关表格得出选用弹簧，选用碳素钢丝弹簧B级，选用弹簧的绕旋比C7_2，640MPA。3_2根据强度条件计算簧丝直径由公式K二016151式中C一旋绕比，得出曲度系数KI21由公式旧D16、一2式中一最大工作负荷，一弹簧曲度系数，C一旋绕比，FRJ一最大切应力。计算得出Z25MM确定D值后，即可按其计算弹簧的中径和外径，得D2C175RAMDDD20MM33根据刚度条件，计算弹簧有效圈数N弹簧刚度L_】23式中一最大工作载荷，A最大轴向变形量。由公式可解得一一7900T0X25一55圈48CK8X7212式中G一材料切变模量。34计算弹簧的其它尺寸内径D。D2D17525155间距33MM6取635RAM，节距TD352567螺旋升角OARCTG一F62。8U2在59O之间，合适。两端各并紧一圈并磨平，则得，总圈数HI55275圈弹簧丝展开长度L“ND2NL3一14X17_N5X7541461LLM9一、自由高度，一0555X357505X253675MM1O35验证稳定性星第10期2010年10月机械设计与制造MACHINERYDESIGNMANUFACTURE203文章编号10013997201010020302重型静压轴承流场与压力场仿真分析水孙仲元黄筱调方成刚南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009SIMULATIONANALYSISOFFLOWANDPRESSUREFIELDFORHEAVYHYDROSTATICBEARINGSUNZHONGYUAN，HUANGXIAODIAO，FANGCHENGGANGSCHOOLOFMECHANICANDPOWERENGINEERING，NANJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY，NANJING210009,CHINA。【摘要】采用FLUENT软件对重型恒流静压轴承油膜的三维压力分布及流场分布进行了数值分析，重点分析进出13区域的流速，并研究了出口压力与流速变化趋势。分析结果表明，流场进口附近流速变化剧；烈，但是整体流动呈现很强的规律性。油膜整体压力场成均匀对称分布，不受出口位置影响。为进一步研究重；J型静压轴承的性能与设计提供理论依据。I关键词静压轴承；FLUENT；压力场；流场【ABSTRACT】ATHREEDIMENSIONALSIMULATIONPEORMEDNUMERICALLYFORPRESSUREDISTRIBUTIONANDFLOWDISTRIBUTIONOFHEAVYHYDROSTATICBEARINGUNDERTHECONDITIONOFCONSTANT0USINGFLUENTSOFTWAREKEYSTUDYWOSFOCUSONTHELOWRATEOFINLETANDOUTLETREGIONSTHECHANGETRENDSOFPRESSUREANDFLOWRATEOF；OUTLETAREAWEREALSOSTUDIEDRESULTSSHOWTHATFLOWRATESCHANGERAPIDLYINTHEVICINITYOFINLETREGION，BUTTHEFLOWFIELDPRESENTSACLEARFLOWPATTERNGENERALLYTHEWHOLEPRESSUREFIELDOFOILLMPRESENTSAUNIFOAND；SYMMETRICALDISTRIBUTIONREGARDLESSTHEIMPACTOFREGIONTHESERESUHSWOULDPROVIDESOMECONSTRUCTIVEINSTRUCTIONSFORTHEPEORMANEEANDDESIGNOFHEAVYHYDROSTATICBEARINGKEYWORDSHYDROSTATICBEARING；FLUENT；PRESSUREFIELD；FLOWFIELD；中图分类号TH13336文献标识码A1引言随着各种先进制造技术的快速发展，旋转机越来越趋向于高速重载和大功率发展。因此，对数控加工设备的回转工作台转速及负载能力要求越来越高。液体静压轴承因能提供广泛的液膜厚度以及较高的液膜刚度，功率损耗小，即使在很低的转速下也能平稳工作等特点而被广泛应用到重型装备中并成为核心部件。数值模拟是研究液体静压轴承流场与压力场的有效手段之一。国外，SATISHCSHARMA411用有限元方法对不同油腔形状的圆形静压推力轴承的动静特性进行了分析，发现它们的性能F刚度、承载能力、压力和流量有所不同；AVANBEEK3等对倾斜的多垫静压推力承载进行有限元分析，得出油膜厚度的减小与载荷的偏心度线性相关。国内，邵俊鹏等利用FLUENT研究静压轴承椭圆腔与扇形腔的静止状态流场。2静压轴承工作原理及计算模型静压轴承是借助于液压供油系统，强制地将压力润滑油注入摩擦副之间的油腔，利用油腔的封油边和工作台间隙的节流作来稿日期20091211基金项目江苏省自然科学基金BK2008374，江苏省高校科研成果产业化推进项目JH07013因为当压缩弹簧的长径比B太大时，可能在受载时失稳，发生侧弯，导致弹簧失效，此处安装的弹簧为两端均可自由转动，查阅机械设计手册陷，当这个B值大于26时，弹簧将失稳，所以此处满足要求。该组弹簧的弹簧丝直径可取25MM，弹