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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目： 汽車碰撞緩沖裝置設(shè)計
學(xué)院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名： 曾輝 學(xué) 號： 201313090201
指導(dǎo)老師： 譚立新
2017年 2 月 26 日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
文 獻(xiàn) 綜 述
0 引言
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民群眾的收入水平不斷提高，以及汽車價格的不斷降低。自2013年以來，我國城市汽車擁有量不斷增加。從私人汽車保有量突破1億后，各個城市的汽車保有量都呈現(xiàn)著增長趨勢。根據(jù)公安部交管局統(tǒng)計：截止2016年底，全國汽車保有量達(dá)1.94億輛，其中有49個城市的汽車保有量超過百萬輛，18個城市超過兩百萬輛，6個城市超過三百萬輛[1]。
汽車保有量的持續(xù)增長無疑是我國人民生活水平進(jìn)一步提高的表現(xiàn)，但是眾多車輛帶來的巨大交通運(yùn)輸量也給交通運(yùn)輸環(huán)境以前所未有的壓力。在我國，大大小小的交通事故屢見不鮮，因事故發(fā)生帶來的損失難以估量。以死亡人數(shù)來說，2014年，全國道路交通事故萬車死亡人數(shù)為2.22人，具體34292.34人，比起2013年死亡人數(shù)增長率為8.5%；2015年為萬車死亡人數(shù)2.1人，具體為36178.8人，比起2014年死亡人數(shù)增長率約為5.5%。比較包括2014年、2013年、2012年的死亡人數(shù)可知，我國道路交通事故死亡人數(shù)事實(shí)上應(yīng)呈現(xiàn)小幅度逐年上升趨勢。
我國2015年全年各類生產(chǎn)安全事故共死亡66182人，而交通事故導(dǎo)致的死亡人數(shù)占據(jù)其約54%的份額，由此可見交通安全形勢之嚴(yán)峻[2]。因此，提高汽車安全性，盡量減少交通事故帶來的損失是汽車領(lǐng)域亟待解決的科技問題。研究汽車碰撞、保護(hù)乘員安全、降低碰撞損失己成為汽車設(shè)計領(lǐng)域非常重要的一部份。
1 課題提出的目的及意義
人們常將汽車與外部物體的碰撞稱為第一次碰撞，而將人體與車內(nèi)部件的碰撞稱為二次碰撞。顯然二次碰撞過分劇烈而導(dǎo)致人體與汽車快速相對運(yùn)動而造成的[3]。良好的汽車乘員保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計可以大幅減輕乘員在碰撞發(fā)生時受傷的程度，并大幅降低死亡率。
目前，汽車碰撞安全性能已經(jīng)成為汽車的主要性能之一，與之相關(guān)的系統(tǒng)、零部件眾多。廣義上講，汽車上的每一個零件都或多或少與其安全性存在聯(lián)系。因此汽車碰撞安全行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、行業(yè)覆蓋面廣的特點(diǎn)，集群效應(yīng)非常顯著。國際知名的整車企業(yè)無不積極謀求在汽車碰撞安全行業(yè)中的領(lǐng)先地位，可以說，汽車碰撞安全技術(shù)的研發(fā)實(shí)力和技術(shù)儲備，是整車企業(yè)必不可少的‘內(nèi)功’，因此整車企業(yè)對汽車碰撞安全產(chǎn)業(yè)的布局和產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化非常重視，將此作為企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略中不可缺少的一環(huán)。
也正是由于碰撞安全性在汽車中的重要地位，其市場容量非常巨大。因此汽車碰撞安全行業(yè)的技術(shù)和市場，即是汽車產(chǎn)業(yè)鏈的核心之一，也是價值鏈中帶了豐厚的利潤的部分。目前世界主要的汽車消費(fèi)市場均是汽車碰撞安全產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的密集區(qū)域[4]。
2 汽車防碰撞安全技術(shù)現(xiàn)狀
世界上申報汽車防碰撞專利已有數(shù)千項， 但由于解決不了汽車碰撞時產(chǎn)生巨大沖擊力著力點(diǎn)的問題, 更沒有找到能把巨大沖擊力在瞬間化解消失的新技術(shù)，汽車碰撞的安全問題陷入了尷尬局面，至今無法推廣應(yīng)用。當(dāng)前汽車上最好的安全裝置是安全帶，它在車速不太快的情況下遭碰撞，對駕乘人員有一定的保護(hù)作用，但保護(hù)不了汽車的安全。還有: 雷達(dá)掃描電腦自動駕駛系統(tǒng)，微波多普勒效應(yīng)防撞系統(tǒng)，ABS 防抱死系統(tǒng)， SRS 安全氣囊系統(tǒng)，減振吸能保險杠，防撞橫梁等安全設(shè)備等。
其中高科技的電腦自動駕駛系統(tǒng)，在正常情況下可防止追尾碰撞前車，但卻躲避不了違章碰撞，如裝有先進(jìn)電腦自動駕駛系統(tǒng)的奔馳 600 高級轎車也難逃被撞毀的厄運(yùn)。安全氣囊并不安全，有多少被撞毀、撞壞的轎車，氣囊卻展不開，引起官司不斷。 至于各式吸能保險杠或橫梁等專利產(chǎn)品，不能有效地把碰撞時產(chǎn)生的巨大沖擊力消耗， 特別是在轎車上找不到可安裝的位置而被束之高閣[5]?？傊?，汽車防碰撞這一個難題。
3 液壓式碰撞緩沖裝置概念及特點(diǎn)
傳統(tǒng)的緩沖器的復(fù)位件主要是機(jī)械彈簧，也有部分緩沖器的復(fù)位件采用金屬彈簧與橡膠的組合結(jié)構(gòu)。這些緩沖器都普遍存在缺陷:如體積大、容量小、質(zhì)量大、阻抗力較大、性能不穩(wěn)定、使用壽命較短和維修工作量大等。為了適應(yīng)實(shí)際工況的需求，液壓緩沖器得到了廣泛的應(yīng)用。液壓緩沖器具有容量大、性能穩(wěn)定且便于調(diào)整等特點(diǎn)，其較好的阻抗特性不僅改善了機(jī)械結(jié)構(gòu)受力，同時也提高了緩沖器的抗沖擊性[6]。正因為液壓緩沖器較好的特性使其在起重機(jī)械、船舶、鐵路等領(lǐng)域也得到成熟應(yīng)用。但液壓緩沖器大多采用金屬彈簧作為復(fù)位件，在實(shí)際工作過程中緩沖器經(jīng)常受到?jīng)_擊，使得金屬彈簧的疲勞壽命問題極大地限制了其應(yīng)用[7]。液氣緩沖器正是為克服這一缺陷而發(fā)展起來的，其采用壓縮氣體作為復(fù)位件，不僅消除了金屬彈簧的疲勞問題，且實(shí)現(xiàn)了無磨耗工作，提高其使用壽命增強(qiáng)了緩沖器的穩(wěn)定性。液氣緩沖器具有新型的阻尼結(jié)構(gòu)且節(jié)流效果明顯。復(fù)位件采用性能穩(wěn)定的氣新型液氣緩沖器的設(shè)計及分析體，克服了液壓緩沖器復(fù)位件經(jīng)常受沖擊而引起的疲勞問題且回彈力較小。目前廣泛應(yīng)用于起重機(jī)械、紡織機(jī)械、飛機(jī)、汽車和鐵道車輛等領(lǐng)域。
4 液壓緩沖裝置發(fā)展現(xiàn)狀
液壓緩沖裝置在高檔轎車上的應(yīng)用，液壓緩沖吸能結(jié)構(gòu)是利用油液的粘性阻尼作用，將大部分的沖擊能量通過節(jié)流孔吸收轉(zhuǎn)化為油液的熱能蚪散發(fā)掉，其結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)加強(qiáng)件通過橡膠摯與液雎緩沖器的活寒相連接。活塞采桿做成空心，內(nèi)裝一浮動活塞將其隔成左、右兩腔，左腔充滿氮?dú)猓仪怀錆M機(jī)械油，活塞桿外吲柱面與緩沖缸內(nèi)網(wǎng)面滑動配臺，緩沖缸內(nèi)機(jī)械油與活塞桿右腔相通。緩沖缸固定在牟槳或車身加強(qiáng)件上，當(dāng)汽車與障礙物碰撞時，保險杠橫杠受到的碰撞沖擊力由其橫杠內(nèi)側(cè)加強(qiáng)件傳到活塞桿，活鏖桿端部向右移動，推動機(jī)械油向流過節(jié)流孔，壓向活塞右腔，推動活塞向左移動，并使氮?dú)馐艿綁嚎s。這樣，利用機(jī)械油通過節(jié)流孔時的粘性阻力吸收撞擊能量，吸收能最的效率高達(dá)80%，工作特性比較穩(wěn)定。撞擊后靠氮?dú)猱a(chǎn)生復(fù)原動力，使保險杠復(fù)位。奧迪A6液壓緩沖保險杠液壓緩沖小僅能夠吸收巨人的沖擊能量，而且可以通過淵節(jié)節(jié)流孔來設(shè)計不同的碰撞緩沖規(guī)律，工作穩(wěn)定可靠，特別適合于沖擊能較大的場合。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修小使，密封要求高，需要經(jīng)常保養(yǎng).有時會產(chǎn)滲漏，對環(huán)境溫度變化也比較敏感[8]。汽車碰撞吸能裝置是汽車的關(guān)鍵部件，在汽車碰撞安全中占有舉足輕重的位置，減少事故傷亡率。汽車碰撞吸能裝置是汽車的關(guān)鍵部件，在汽車碰撞安全中占有舉足輕重的位置，因此，提高汽車安全性，盡量減少交通事故帶來的損失是汽車領(lǐng)域亟待解決的科技問題。研究汽車碰撞、保護(hù)乘員安全、降低碰撞損失己成為汽車設(shè)計領(lǐng)域非常重要的一部份。
液氣緩沖器在軌道交通車輛上的應(yīng)用。緩沖器是軌道交通車輛最主要的能量緩沖裝置之一，通過它來緩和和削減列車在運(yùn)行和調(diào)車作業(yè)過程中的縱向沖擊力。緩沖器性能好壞直接影響到列車的運(yùn)行速度、調(diào)車作業(yè)效率以及乘坐的舒適性和安全性。液氣緩沖器具有容量大、吸收率高、緩沖特性易于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，并且利用惰性氣體代替原來的鋼彈簧，不但消除了彈簧的疲勞現(xiàn)象，還實(shí)現(xiàn)了無損耗工作，減少了維修量，提高了使用壽命[11]。
氣液聯(lián)合碰撞緩沖裝置在汽車上的應(yīng)用。本發(fā)明公開了一種氣液聯(lián)合作用的汽車碰撞緩沖裝置。該碰撞緩沖裝置包括液壓缸體，柱塞桿，阻尼孔組，氣囊，爆破片和帶刀端蓋。液壓缸體內(nèi)設(shè)有氣囊，其余部分充滿液壓油。液壓缸體外側(cè)壁上連接充氣閥，充氣閥與液壓缸體內(nèi)的氣囊連通。柱塞桿沿缸體內(nèi)壁滑動，活塞桿內(nèi)安裝爆破片和阻尼孔組，并有帶刀端蓋壓緊固定[12]。
CRHS型動車組上應(yīng)用的液氣緩沖
1-柱塞；2-氣腔；3-缸體；4-浮動活塞；5-油腔；6-單向錐閥；7-錐閥節(jié)流孔； 8-節(jié)流阻尼環(huán) ；9-油缸；10-節(jié)流阻尼棒
OLEO液氣緩沖器
1-緩沖頭；2-柱塞；3-氣腔；4-活動活塞；5-調(diào)節(jié)桿； 6-油缸
5 結(jié)論
隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車安全性能尤為重要，研發(fā)出帶有好的安全性能的汽車，不僅能更早的占領(lǐng)市場，給企業(yè)帶來豐厚的利潤，同時也能減少車輛發(fā)生事故時成員的傷亡率。在查閱和研究了當(dāng)前的一些汽車碰撞緩沖裝置之后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前汽車安全防撞裝置存在很多的不足，也更加肯定了本課題汽車碰撞緩沖裝置設(shè)計提出的必要性和實(shí)用性。本著最有效、最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的發(fā)展理念，結(jié)合本課題的設(shè)計要求，提出了創(chuàng)新改良現(xiàn)有液氣緩沖裝置的方案。
通過查找資料，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的液氣緩沖器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要經(jīng)常保養(yǎng)，密封要求高，對環(huán)境溫度變化比較敏感，甚至發(fā)生緩沖器失效，造成非常嚴(yán)重的后果。結(jié)合TRIZ理論及反求工程理論[13]，我們將對現(xiàn)有的液氣緩沖裝置進(jìn)行改造與創(chuàng)新，將設(shè)計一種結(jié)構(gòu)更加簡單，工作更加穩(wěn)定可靠，便于拆裝檢修的新型緩沖裝置。相信這個新型的液氣緩沖裝置將改變現(xiàn)有緩沖裝置的不足，是汽車安全性能得到更大的提高，給社會帶來不錯的經(jīng)濟(jì)效益和影響。
參考文獻(xiàn)
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
開 題 報 告
一、課題的目的與意義
本課題主要是設(shè)計一種新型的汽車碰撞緩沖裝置，通過對目前緩沖器的性能對比，不難發(fā)現(xiàn)液氣緩沖器具有適應(yīng)能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但也存在一些不足，為了克服液氣緩沖器存在的缺陷，更好的適應(yīng)汽車行業(yè)的發(fā)展，本文設(shè)計了一種新型的緩沖裝置，其結(jié)構(gòu)更加簡單實(shí)用，工作更加可靠，克服了原有液氣緩沖裝置的不足，使得核心部件模塊化，便于加工和檢修。
新型緩沖裝置設(shè)計的基本過程如下:
(l)通過對現(xiàn)有緩沖裝置的結(jié)構(gòu)與性能的分析，以相關(guān)的設(shè)計手冊為規(guī)范，自行設(shè)計一種結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定的新型緩沖裝置;
(2)根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理，選取較為合適的建模方法，建立符合緩沖器實(shí)際工況的數(shù)學(xué)模型;
(3)應(yīng)用UG建立三維模型;
(4)根據(jù)運(yùn)動仿真、有限元分析、運(yùn)動分析該緩沖器的性能。
二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望
隨著汽車碰撞安全事故的頻繁發(fā)生，人們越來越發(fā)現(xiàn)緩沖裝置的重要性。但是同樣也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有液氣緩沖裝置設(shè)計的不足之處，如液氣緩沖裝置大多采用節(jié)流阻尼棒一節(jié)流阻尼環(huán)機(jī)構(gòu)，這樣對其對中性提出了更高要求，一旦對中不良將造成緩沖裝置的失效和機(jī)械的損壞。因此設(shè)計一種新型的緩沖裝置己成為提高我國汽車行業(yè)發(fā)展的一個重要課題。
三、課題主要內(nèi)容和要求
1、課題主要內(nèi)容
（1）新型液氣緩沖裝置的總裝平面圖、三維圖、爆炸圖
（2）連接機(jī)構(gòu)設(shè)計
（3）全部零件圖設(shè)計
（4）控制系統(tǒng)設(shè)計 （選做）
（5）應(yīng)用相關(guān)合適軟件分析研究 （選做）
2、課題主要要求
2.1.宣布設(shè)計任務(wù)，明確課題任務(wù)及要求，收集閱讀有關(guān)設(shè)計資料(1周)
2.2.調(diào)查研究、分析設(shè)計課題完成開題報告(1.5周 )
2.3.實(shí)習(xí)(1周)
2.4.總體方案設(shè)計：
（1）總體方案確定（1.5周）
（2）總裝平面圖、三維圖設(shè)計（2.5周）
（3）爆炸圖（1周）
2.5.詳細(xì)設(shè)計：
（1）各結(jié)構(gòu)設(shè)計（2.5周）
（2）零件工作圖設(shè)計 （1.5周）
2.6.性能分析（1.5周）
2.7.撰寫設(shè)計、計算說明書 （1.5周）
2.8.畢業(yè)答辯（1周）
四、研究方法、步驟和措施
1、查閱資料，翻譯英文資料
查找設(shè)計所需的資料，資料的內(nèi)容要有深度，要具有參考意義。
2、熟練掌握設(shè)計所需的內(nèi)容
復(fù)習(xí)以前所學(xué)設(shè)計有關(guān)的專業(yè)知識，并熟練的運(yùn)用到設(shè)計中去。還要學(xué)習(xí)一些設(shè)計中所用到的其它方面的知識，如：有限元法（FEM）、自由模態(tài)分析等。設(shè)計運(yùn)用UG軟件繪制緩沖裝置所有零件的三維模型圖，裝配圖。
3、設(shè)計內(nèi)容
（1）總體方案的設(shè)計
（2）建立緩沖裝置三維模型，并進(jìn)行干涉分析；
（3）改進(jìn)緩沖裝置關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)，并再次進(jìn)行分析。
4、具體設(shè)計步驟
（1）利用CAD完成新型液氣緩沖裝置的零件圖和總裝圖；
（2）利用UG完成新型液氣緩沖裝置的所有零件的三維建模；
（3）利用UG完成新型液氣緩沖裝置的裝配總圖；
（4）利用UG完成新型液氣緩沖裝置裝配總圖的爆炸圖；
（5）利用UG對新型液氣緩沖裝置做相應(yīng)的分析；
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)老師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日