一种用于止停汽车碰撞牵引车用缓冲装置设计(附件)【字数：12508】
汽车的出现充满便利的同时，也带来了严重的汽车安全问题，在汽车的数量和速度增加的时候，汽车安全问题也变得越来越严重。汽车碰撞带来的安全问题在我们身边更加严重。改善汽车碰撞安全技术是我们提高汽车碰撞性能的一种可靠简便的方式。汽车碰撞测试技术起源于道路上的交通事故，在实验室中模拟车辆在路面上的碰撞过程。在原始的汽车牵引模式中，考虑到测试的安全，在测试的过程中，一般使用外接的动力牵引车辆，达到一定速度时 ，使车辆与碰撞物进行测试。如今，随着牵引技术的不断提高，通过使用动力牵引系统便可以达到精确地控制碰撞试验的车速的目的。在当代加工技术中，涉及到的自动化装置也越来越多。由于机构运行时，部件之间会相互冲击碰撞，由此导致机构稳定性下降，同时影响机器的使用寿命，为了改善这一现象，在机器运行过程中，使用缓冲器可以起到安全保护装置的目的，同时减少了不同构件之间的刚性碰撞。如今缓冲器在多个行业都被广泛应用，缓冲器的质量与性能对整个装置来说影响很大，对工作人员机器使用年限的影响也很重要，因而我们应当在缓冲器的研究改善中投入更多的精力。工业中使用的缓冲器的类型有很多，各有各的优势，本文中，研究的缓冲器类型为多孔式液压缓冲器，其工作特点是，在缸壁上设计出一系列缓冲小孔，称为节流口，通过这些小孔的阻尼作用来达到缓冲的目的。其特点是结构紧凑，吸能量大，减速平稳，缓冲效率高，使用寿命长等。本文的主要内容有总体方案的结构设计与建模螺杆活塞的碰撞仿真分析液压吸能的结构设计和相关理论计算Fluent流体分析全文工作总结关键词碰撞；牵引车；液压缓冲；仿真分析Abstract
Key words：Collision; Motor tractor; Hydraulic cushion; Simulation 目录
第一章 绪论 1
1.1 汽车安全概述 1
1.2 缓冲器发展概述 2
1.3 本课题研究的意义和内容 2
1.3.1 课题研究的意义 2
1.3.2课题研究的主要内容： 3
1.4本章小结 3
第二章 方案介绍与受力分析 5
2.1 牵引小车工作原理 5
2.2 液压缓冲器概述 7
2.2.1 分类和选择 7
2.2.2 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
Key words：Collision; Motor tractor; Hydraulic cushion; Simulation 目录
第一章 绪论 1
1.1 汽车安全概述 1
1.2 缓冲器发展概述 2
1.3 本课题研究的意义和内容 2
1.3.1 课题研究的意义 2
1.3.2课题研究的主要内容： 3
1.4本章小结 3
第二章 方案介绍与受力分析 5
2.1 牵引小车工作原理 5
2.2 液压缓冲器概述 7
2.2.1 分类和选择 7
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原理和模型 7
2.3 缓冲器的数学模型和受力分析 9
2.3.1 撞击能量方程 9
2.3.2 缓冲器的受力分析 10
2.3.3 缓冲参数 11
2.3.4 流量方程 12
2.3.5 节流孔设计方程 13
2.4 本章小结 13
第三章 缓冲器的设计校核与碰撞分析 15
3.1缓冲器的设计与校核 15
3.1.1 缓冲结构分析 15
3.1.2 活塞杆的设计过程 15
3.1.3 螺栓活塞的强度校核 16
3.1.4 内腔设计与校核 17
3.1.5 轴承的选择 19
3.1.6 复位弹簧的选择 20
3.2 LSDYNA 碰撞仿真过程 20
3.2.1 Hypermesh介绍 20
3.2.2 LSDYNA介绍 21
3.2.3 建立模型 21
3.2.4 网格划分 22
3.2.5 条件设置 23
3.3 缓冲器碰撞仿真结果分析 24
3.3.1 应力分布图 24
3.3.2 缓冲器受力曲线 25
3.4 本章小结 26
第四章 液压缓冲器仿真分析 27
4.1 Fluent软件介绍 27
4.2 液压缓冲装置节流口处的仿真分析 28
4.2.1 Gambit建模及网格划分 28
4.2.2 Fluent求解模型 29
4.3 结果分析 29
4.4 本章小结 32
第五章 结论 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 汽车安全概述
汽车碰撞所带来的安全隐患是迫切需要改善发展的一项领域，碰撞所带来的问题一方面使我们的经济发展承受严重的损失，另一方面，对驾驶员也带来的致命的威胁。解决这一问题，首先需要法律规范加强管理，同时则要求加强技术，对事故的数据进行分析，对车体结构分析，同时改善结构加强汽车的碰撞性能。提高汽车的碰撞性能的最基本的措施便是进行结构优化，确保功能实现的最基本的是进行碰撞仿真测试。
本文主要应用了非线性有限元的方法对牵引小车和液压缓冲装置的碰撞进行了计算机模拟，仿真软件包括Hypermesh和LSDYNA，对液压缓冲的流体仿真主要使用了Fluent，仿真的结果包括液压缓冲螺栓活塞的变形和受力分析，以及之后的节流口处的流速温度等特性分布图。使用计算机模拟的方式具有很大的优点，最主要的是可以提前预知测试的结果，仿真需要的时间短，耗费很少，具有很大的灵活性准确性以及可控性，不受时间地点空间的限制，随时进行，更省去了部分耗资巨大、过程危险而复杂的试验,这也是本课题研究的另一个重要意义。
在本文中对于碰撞的研究的理论基础是：当一个物体碰撞另一物体时，产生冲击的瞬间，会有一个与原冲击力反向的载荷产生，这个力可以使得碰撞物的速度发生改变[1]。在机械运行过程中，合理使用缓冲器可以减小机械碰撞产生的冲击以及因为冲击而给碰撞物带来的危害。一般情况下，当一个物体撞上缓冲器，基于缓冲器的自身结构，活塞的运动以及内腔上的节流口的阻力，会使得碰撞产生的冲击载荷的作用时间变长，同时，将吸收的碰撞物的能量主要以内能的形式散发出去，这一个过程称为缓冲过程，会使得碰撞的危害降低[2]。机械运行中利用缓冲器实现减速吸能具有很多优点:
减少机械事故；
延长汽车碰撞作用的时间，从而降低了冲击载荷的大小；
很大程度上降低了机械的振动和噪声；
可以简化机器的设计，降低设备的造价。
1.2 缓冲器发展概述
汽车碰撞试验是新型汽车研发过程中进行测试汽车被动安全性的必要手段，随着社会对汽车安全性能考虑日益提高，汽车碰撞安全实验室建设在我国迅速增长。液压缓冲器的研究是研制整个牵引车碰撞试验台的关键，液压缓冲装置具有至关重要的作用，是整个模拟实验的核心部分。本文课题的着重点也主要体现在对液压缓冲装置的设计和仿真上[3]。目前，国内外研制出了各种材料，各种结构的吸能装置。常见的吸能装置有：塑料管吸能装置、机械结构变形储能式吸能器、液压缓冲装置。
目前汽车碰撞试验牵引系统基本采用电机牵引，利用带传动原理，由电机转动驱动钢丝绳，通过牵引小车拖动被牵引汽车以同样的速度运动，当被牵引汽车在距离被撞物体一定距离时，牵引小车脱离驱动钢丝绳的牵引撞击液压缓冲装置停下，被牵引汽车能够以规定的速度撞击被撞物体。由于牵引小车脱离牵引钢丝绳后仍具有较高的速度，传统的止停牵引小车的方法是利用牵引小车撞击白钢管或者障碍物，使白钢管或障碍物变形吸能来达到止停小车的目的，这样做需要不断更换变形的白钢管或障碍物，同时对牵引小车和钢轨有不同程度的损坏。本发明的高速液压缓冲装置则解决了上述牵引小车碰撞过程存在的问题，其特点是液压缓冲装置实用高效，安全可靠，通用性强，对牵引小车和轨道损坏也较小。
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