基于液壓氣動機械吸能裝置的車輛被動安全性提高方法

介紹了一種提高車輛被動安全性的方法。研究了車輛與物體發(fā)生碰撞時將車輛的動能轉(zhuǎn)換成另一種形式能量的可能性。研究中應(yīng)用了各種機械式、液壓式以及氣動式的裝置，這些裝置是為吸收碰撞過程中的能量以及減輕對駕駛員、乘員以及車廂的沖擊而設(shè)計的。該吸能裝置的設(shè)計以及參數(shù)的確定都預(yù)先設(shè)定，以便使液壓缸、齒條和齒輪的機械裝配、運動以及帶有附加質(zhì)量桿的曲柄和氣動機構(gòu)最大限度地吸收碰撞瞬間傳遞到車輛的動能。此外，需要最大限度地降低車輛的速度，但是車輛的加速度減少量應(yīng)降低到不會對駕駛員或乘員造成損傷的地步。

液壓、氣動和機械吸能裝置（圖1）的工作原理如下。裝載該裝置的車輛自重為m1，其余設(shè)備質(zhì)量為m2。汽車與吸能裝置之間的耦合點分別是剛性連接點k12和減振點C12。當(dāng)車輛與障礙物碰撞時（障礙物被定義為一個剛性點k0且減振系數(shù)為C0），減振器上的吸能裝置以速度v1開始運動。裝置左側(cè)的液壓缸使液體壓力增壓至P2。在左右兩側(cè)的液壓缸活塞面積分別是A1和A2。液壓缸吸收初始的碰撞能量。液壓缸內(nèi)的穿孔可以部分平衡兩側(cè)液壓缸的壓力（P1和P2）。齒條與液壓缸相連，在碰撞過程中隨之向右運動，同時帶動齒輪機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。

研究結(jié)果表明：①碰撞過程中，第1次與障礙物接觸的峰值負荷是由液壓缸吸收的，其中，車輛的動能轉(zhuǎn)化為液壓缸內(nèi)液體的勢能；②在碰撞的后期，車輛的動能轉(zhuǎn)化為機械吸能裝置的動能和氣動機構(gòu)的勢能；③該液壓氣動和機械吸能裝置能夠在0.1s內(nèi)吸收車輛動能的50%；④為了獲得所述吸能裝置的最佳性能，該裝置各個部件的參數(shù)都被設(shè)置為最佳值。

圖1　液壓、氣動和機械吸量裝置

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2016年第134期

作者：Marijonas Bogdevicius et al

編譯：魯蘭