汽車保險(xiǎn)杠系統(tǒng)抗撞性研究.pdf

1、安全、環(huán)保和節(jié)能是二十一世紀(jì)汽車設(shè)計(jì)研發(fā)所面臨的三大熱點(diǎn)問題，提高汽車在碰撞事故中的抗撞性已經(jīng)成為汽車安全設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，抗撞性結(jié)構(gòu)的研究和吸能裝置的設(shè)計(jì)是提高汽車抗撞性的兩個(gè)重要研究方向。并且，在汽車碰撞事故中，絕大部分要涉及保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的碰撞。因此，通過研究抗撞性結(jié)構(gòu)和抗撞性機(jī)構(gòu)來提高汽車保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的抗撞性對汽車安全設(shè)計(jì)起到了重要作用。 本文首先分析了2000年以來我國道路交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及碰撞形式，說明了以汽車正

2、面碰撞為研究對象的重要性。然后，綜述了國內(nèi)外抗撞性結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀。隨后，介紹了抗撞性研究的理論基礎(chǔ)。最后，為了提高保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的抗撞性，對抗撞性結(jié)構(gòu)和抗撞性機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究，并將抗撞性優(yōu)化結(jié)構(gòu)和抗撞性創(chuàng)新機(jī)構(gòu)應(yīng)用于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)中。 在抗撞性結(jié)構(gòu)研究方面，為了得到能量吸收能力最強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，本文提出了以比吸能為目標(biāo)參量，截面尺寸為設(shè)計(jì)變量對錐形薄壁管進(jìn)行優(yōu)化的方案。根據(jù)全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)選取了樣本點(diǎn)，對樣本點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，并記錄下所需要的目標(biāo)參

3、量和設(shè)計(jì)變量在各個(gè)樣本點(diǎn)的數(shù)據(jù)值，利用響應(yīng)面法建立了比吸能與截面尺寸之間的近似關(guān)系。根據(jù)提出的優(yōu)化方案和所建立的近似關(guān)系，對不同截面形式（圓形、正方形、正六邊形）的錐形薄壁管的截面尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。并且，以抗撞性結(jié)構(gòu)的評價(jià)指標(biāo)為依據(jù)，對比分析了各種截面形式的錐形金屬薄壁管，得出了圓錐形金屬薄壁管的能量吸收能力最強(qiáng)。提出一種夾心結(jié)構(gòu)吸能裝置的設(shè)計(jì)方案，并將圓錐形金屬薄壁管和傳統(tǒng)的圓柱金屬薄壁管分別用于吸能裝置。仿真結(jié)果表明圓錐吸能裝置優(yōu)于基

4、于傳統(tǒng)的圓柱吸能裝置。并且，圓錐吸能裝置在低速8km/h和中速20km/h碰撞時(shí)能夠吸收所有的碰撞能量，在高速50km/h碰撞時(shí)能夠吸收30．28％的碰撞能量，從而較好地提高了保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的抗撞性。 在抗撞性機(jī)構(gòu)研究方面，通過研究四連桿機(jī)構(gòu)傳動角與力的傳遞之間的關(guān)系，結(jié)合了彈簧與雙滑塊機(jī)，本文提出一種變剛度機(jī)構(gòu)，首先對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，然后通過改變彈簧系數(shù)和彈簧的預(yù)變形量，進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成了變剛度機(jī)構(gòu)的多組試驗(yàn)驗(yàn)證。為了進(jìn)一