汽车碰撞缓冲装置设计【21张CAD图纸+文档全套】
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毕业设计(论文)开题报告题 目： 汽车碰撞缓冲装置设计 学院： 应用技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 曾辉 学 号： 201313090201 指导老师： 谭立新 2017年 2 月 26 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告文 献 综 述0 引言近年来，随着我国经济的迅速发展，人民群众的收入水平不断提高，以及汽车价格的不断降低。自2013年以来，我国城市汽车拥有量不断增加。从私人汽车保有量突破1亿后，各个城市的汽车保有量都呈现着增长趋势。根据公安部交管局统计：截止2016年底，全国汽车保有量达1.94亿辆，其中有49个城市的汽车保有量超过百万辆，18个城市超过两百万辆，6个城市超过三百万辆1。汽车保有量的持续增长无疑是我国人民生活水平进一步提高的表现，但是众多车辆带来的巨大交通运输量也给交通运输环境以前所未有的压力。在我国，大大小小的交通事故屡见不鲜，因事故发生带来的损失难以估量。以死亡人数来说，2014年，全国道路交通事故万车死亡人数为2.22人，具体34292.34人，比起2013年死亡人数增长率为8.5%；2015年为万车死亡人数2.1人，具体为36178.8人，比起2014年死亡人数增长率约为5.5%。比较包括2014年、2013年、2012年的死亡人数可知，我国道路交通事故死亡人数事实上应呈现小幅度逐年上升趋势。我国2015年全年各类生产安全事故共死亡66182人，而交通事故导致的死亡人数占据其约54%的份额，由此可见交通安全形势之严峻2。因此，提高汽车安全性，尽量减少交通事故带来的损失是汽车领域亟待解决的科技问题。研究汽车碰撞、保护乘员安全、降低碰撞损失己成为汽车设计领域非常重要的一部份。1 课题提出的目的及意义人们常将汽车与外部物体的碰撞称为第一次碰撞，而将人体与车内部件的碰撞称为二次碰撞。显然二次碰撞过分剧烈而导致人体与汽车快速相对运动而造成的3。良好的汽车乘员保护系统设计可以大幅减轻乘员在碰撞发生时受伤的程度，并大幅降低死亡率。目前，汽车碰撞安全性能已经成为汽车的主要性能之一，与之相关的系统、零部件众多。广义上讲，汽车上的每一个零件都或多或少与其安全性存在联系。因此汽车碰撞安全行业具有产业链长、行业覆盖面广的特点，集群效应非常显著。国际知名的整车企业无不积极谋求在汽车碰撞安全行业中的领先地位，可以说，汽车碰撞安全技术的研发实力和技术储备，是整车企业必不可少的内功，因此整车企业对汽车碰撞安全产业的布局和产业链优化非常重视，将此作为企业经营战略中不可缺少的一环。也正是由于碰撞安全性在汽车中的重要地位，其市场容量非常巨大。因此汽车碰撞安全行业的技术和市场，即是汽车产业链的核心之一，也是价值链中带了丰厚的利润的部分。目前世界主要的汽车消费市场均是汽车碰撞安全产业和技术的密集区域4。2 汽车防碰撞安全技术现状世界上申报汽车防碰撞专利已有数千项， 但由于解决不了汽车碰撞时产生巨大冲击力着力点的问题, 更没有找到能把巨大冲击力在瞬间化解消失的新技术，汽车碰撞的安全问题陷入了尴尬局面，至今无法推广应用。当前汽车上最好的安全装置是安全带，它在车速不太快的情况下遭碰撞，对驾乘人员有一定的保护作用，但保护不了汽车的安全。还有: 雷达扫描电脑自动驾驶系统，微波多普勒效应防撞系统，ABS 防抱死系统， SRS 安全气囊系统，减振吸能保险杠，防撞横梁等安全设备等。其中高科技的电脑自动驾驶系统，在正常情况下可防止追尾碰撞前车，但却躲避不了违章碰撞，如装有先进电脑自动驾驶系统的奔驰 600 高级轿车也难逃被撞毁的厄运。安全气囊并不安全，有多少被撞毁、撞坏的轿车，气囊却展不开，引起官司不断。 至于各式吸能保险杠或横梁等专利产品，不能有效地把碰撞时产生的巨大冲击力消耗， 特别是在轿车上找不到可安装的位置而被束之高阁5。总之，汽车防碰撞这一个难题。3 液压式碰撞缓冲装置概念及特点传统的缓冲器的复位件主要是机械弹簧，也有部分缓冲器的复位件采用金属弹簧与橡胶的组合结构。这些缓冲器都普遍存在缺陷:如体积大、容量小、质量大、阻抗力较大、性能不稳定、使用寿命较短和维修工作量大等。为了适应实际工况的需求，液压缓冲器得到了广泛的应用。液压缓冲器具有容量大、性能稳定且便于调整等特点，其较好的阻抗特性不仅改善了机械结构受力，同时也提高了缓冲器的抗冲击性6。正因为液压缓冲器较好的特性使其在起重机械、船舶、铁路等领域也得到成熟应用。但液压缓冲器大多采用金属弹簧作为复位件，在实际工作过程中缓冲器经常受到冲击，使得金属弹簧的疲劳寿命问题极大地限制了其应用7。液气缓冲器正是为克服这一缺陷而发展起来的，其采用压缩气体作为复位件，不仅消除了金属弹簧的疲劳问题，且实现了无磨耗工作，提高其使用寿命增强了缓冲器的稳定性。液气缓冲器具有新型的阻尼结构且节流效果明显。复位件采用性能稳定的气新型液气缓冲器的设计及分析体，克服了液压缓冲器复位件经常受冲击而引起的疲劳问题且回弹力较小。目前广泛应用于起重机械、纺织机械、飞机、汽车和铁道车辆等领域。4 液压缓冲装置发展现状液压缓冲装置在高档轿车上的应用，液压缓冲吸能结构是利用油液的粘性阻尼作用，将大部分的冲击能量通过节流孔吸收转化为油液的热能蚪散发掉，其结构内侧加强件通过橡胶挚与液雎缓冲器的活寒相连接。活塞采杆做成空心，内装一浮动活塞将其隔成左、右两腔，左腔充满氮气，右腔充满机械油，活塞杆外吲柱面与缓冲缸内网面滑动配台，缓冲缸内机械油与活塞杆右腔相通。缓冲缸固定在牟桨或车身加强件上，当汽车与障碍物碰撞时，保险杠横杠受到的碰撞冲击力由其横杠内侧加强件传到活塞杆，活鏖杆端部向右移动，推动机械油向流过节流孔，压向活塞右腔，推动活塞向左移动，并使氮气受到压缩。这样，利用机械油通过节流孔时的粘性阻力吸收撞击能量，吸收能最的效率高达80%，工作特性比较稳定。撞击后靠氮气产生复原动力，使保险杠复位。奥迪A6液压缓冲保险杠液压缓冲小仅能够吸收巨人的冲击能量，而且可以通过渊节节流孔来设计不同的碰撞缓冲规律，工作稳定可靠，特别适合于冲击能较大的场合。但是其结构复杂、维修小使，密封要求高，需要经常保养.有时会产渗漏，对环境温度变化也比较敏感8。汽车碰撞吸能装置是汽车的关键部件，在汽车碰撞安全中占有举足轻重的位置，减少事故伤亡率。汽车碰撞吸能装置是汽车的关键部件，在汽车碰撞安全中占有举足轻重的位置，因此，提高汽车安全性，尽量减少交通事故带来的损失是汽车领域亟待解决的科技问题。研究汽车碰撞、保护乘员安全、降低碰撞损失己成为汽车设计领域非常重要的一部份。液气缓冲器在轨道交通车辆上的应用。缓冲器是轨道交通车辆最主要的能量缓冲装置之一，通过它来缓和和削减列车在运行和调车作业过程中的纵向冲击力。缓冲器性能好坏直接影响到列车的运行速度、调车作业效率以及乘坐的舒适性和安全性。液气缓冲器具有容量大、吸收率高、缓冲特性易于调整等优点，并且利用惰性气体代替原来的钢弹簧，不但消除了弹簧的疲劳现象，还实现了无损耗工作，减少了维修量，提高了使用寿命11。气液联合碰撞缓冲装置在汽车上的应用。本发明公开了一种气液联合作用的汽车碰撞缓冲装置。该碰撞缓冲装置包括液压缸体，柱塞杆，阻尼孔组，气囊，爆破片和带刀端盖。液压缸体内设有气囊，其余部分充满液压油。液压缸体外侧壁上连接充气阀，充气阀与液压缸体内的气囊连通。柱塞杆沿缸体内壁滑动，活塞杆内安装爆破片和阻尼孔组，并有带刀端盖压紧固定12。 CRHS型动车组上应用的液气缓冲1-柱塞；2-气腔；3-缸体；4-浮动活塞；5-油腔；6-单向锥阀；7-锥阀节流孔； 8-节流阻尼环 ；9-油缸；10-节流阻尼棒 OLEO液气缓冲器 1-缓冲头；2-柱塞；3-气腔；4-活动活塞；5-调节杆； 6-油缸5 结论随着汽车行业的飞速发展，汽车安全性能尤为重要，研发出带有好的安全性能的汽车，不仅能更早的占领市场，给企业带来丰厚的利润，同时也能减少车辆发生事故时成员的伤亡率。在查阅和研究了当前的一些汽车碰撞缓冲装置之后，发现当前汽车安全防撞装置存在很多的不足，也更加肯定了本课题汽车碰撞缓冲装置设计提出的必要性和实用性。本着最有效、最经济实用的发展理念，结合本课题的设计要求，提出了创新改良现有液气缓冲装置的方案。通过查找资料，我们发现现有的液气缓冲器结构复杂，需要经常保养，密封要求高，对环境温度变化比较敏感，甚至发生缓冲器失效，造成非常严重的后果。结合TRIZ理论及反求工程理论13，我们将对现有的液气缓冲装置进行改造与创新，将设计一种结构更加简单，工作更加稳定可靠，便于拆装检修的新型缓冲装置。相信这个新型的液气缓冲装置将改变现有缓冲装置的不足，是汽车安全性能得到更大的提高，给社会带来不错的经济效益和影响。参考文献1 2016全国城市汽车保有量排名榜新鲜出炉.百度.2017.01.2 2015年全国道路交通事故数据统计公报.http;/www.peichang-cn，2016.3 张维刚.车辆乘员碰撞安全保护技术.长沙：湖南大学出版社，2007.4 杨铁军.产业专利分析报告.第9册.汽车碰撞安全.北京;知识产权出版社.2013.5 常凌燕.碰撞缓冲吸能装置的结构抗撞性研究.硕士论文，2010.6 胡竟湘.液压与气压传动.大连：大连理工大学出版社，2015.7 Fluidon Company, DSHplus Thermohydraulic Handbook，2004.8 黄世霖等.汽车碰撞与安全.北京；清华大学出版社，2000.9 郭良等.城轨车辆用缓冲器的研制与实验.北京；机械工业出版社，2008.10 徐立等.液气缓冲器的发展及其应用.铁道机车车辆，2000.11 张锁怀.轨道车辆新型液气缓冲器特性研究.陕西科技大学，2014.12 朱桂华.一种气液联合作用的汽车碰撞缓冲装置.中南大学.2015.13 张春林.机械创新设计.北京；机械工业出版社，200714 成大先.机械设计手册,北京:化学工业出版社，2008.15 李明智.新型液气缓冲器的设计及分析（硕士学位论文）大连海事大学，2010.16 刘继波.动车液气缓冲器仿真研究（硕士学位论文）.吉林大学.2009.17 李伟刚.轨道车辆新型液气缓冲器特性研究（硕士学位论文）陕西大学.2014. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 开 题 报 告一、课题的目的与意义本课题主要是设计一种新型的汽车碰撞缓冲装置，通过对目前缓冲器的性能对比，不难发现液气缓冲器具有适应能力强，性能稳定和工作可靠等优点。但也存在一些不足，为了克服液气缓冲器存在的缺陷，更好的适应汽车行业的发展，本文设计了一种新型的缓冲装置，其结构更加简单实用，工作更加可靠，克服了原有液气缓冲装置的不足，使得核心部件模块化，便于加工和检修。新型缓冲装置设计的基本过程如下:(l)通过对现有缓冲装置的结构与性能的分析，以相关的设计手册为规范，自行设计一种结构合理、性能稳定的新型缓冲装置;(2)根据其结构和工作原理，选取较为合适的建模方法，建立符合缓冲器实际工况的数学模型;(3)应用UG建立三维模型;(4)根据运动仿真、有限元分析、运动分析该缓冲器的性能。二、课题发展现状和前景展望随着汽车碰撞安全事故的频繁发生，人们越来越发现缓冲装置的重要性。但是同样也发现了现有液气缓冲装置设计的不足之处，如液气缓冲装置大多采用节流阻尼棒一节流阻尼环机构，这样对其对中性提出了更高要求，一旦对中不良将造成缓冲装置的失效和机械的损坏。因此设计一种新型的缓冲装置己成为提高我国汽车行业发展的一个重要课题。三、课题主要内容和要求1、课题主要内容（1）新型液气缓冲装置的总装平面图、三维图、爆炸图 （2）连接机构设计 （3）全部零件图设计 （4）控制系统设计 （选做） （5）应用相关合适软件分析研究 （选做） 2、课题主要要求 2.1.宣布设计任务，明确课题任务及要求，收集阅读有关设计资料(1周) 2.2.调查研究、分析设计课题完成开题报告(1.5周 ) 2.3.实习(1周) 2.4.总体方案设计： （1）总体方案确定（1.5周） （2）总装平面图、三维图设计（2.5周） （3）爆炸图（1周） 2.5.详细设计： （1）各结构设计（2.5周） （2）零件工作图设计 （1.5周） 2.6.性能分析（1.5周） 2.7.撰写设计、计算说明书 （1.5周） 2.8.毕业答辩（1周）四、研究方法、步骤和措施1、查阅资料，翻译英文资料查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。2、熟练掌握设计所需的内容复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。还要学习一些设计中所用到的其它方面的知识，如：有限元法（FEM）、自由模态分析等。设计运用UG软件绘制缓冲装置所有零件的三维模型图，装配图。 3、设计内容（1）总体方案的设计（2）建立缓冲装置三维
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