董承泉,李智芳

(益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 益陽(yáng) 413000)

小車(chē)溺水安全開(kāi)門(mén)裝置探究

董承泉,李智芳

(益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 益陽(yáng) 413000)

近年來(lái)，汽車(chē)駛?cè)胨袑?dǎo)致司乘人員傷亡的事故逐漸增多，特別是城市中地勢(shì)低洼排水不暢的地段。這些地段在大雨后往往容易積存大量雨水，司機(jī)在不知水深的情況下冒然駛?cè)?，?dǎo)致車(chē)體沒(méi)入水中，車(chē)門(mén)車(chē)窗無(wú)法打開(kāi)從而造成慘劇。針對(duì)這一問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)汽車(chē)中控鎖的研究，模擬汽車(chē)溺水之后汽車(chē)的受力狀況，利用一種小型的機(jī)構(gòu)來(lái)快速地打開(kāi)由于汽車(chē)溺水而產(chǎn)生內(nèi)外壓差的車(chē)門(mén)，從而使車(chē)內(nèi)人員避免危險(xiǎn)。

溺水汽車(chē)；開(kāi)門(mén)裝置；剪式機(jī)構(gòu)；中控鎖

1 裝置研究的意義

隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，私家車(chē)的數(shù)量越來(lái)越多。城市道路中一些地勢(shì)低洼排水不暢的地段，形成較大較深的積水池。不熟悉路況的司機(jī)在不知水深的情況下冒然駛?cè)耄斐绍?chē)體沒(méi)人水中，使得電動(dòng)車(chē)門(mén)車(chē)窗無(wú)法正常工作，加上外部水壓較大，導(dǎo)致車(chē)門(mén)車(chē)窗不能打開(kāi)，司乘人員無(wú)法逃生。設(shè)計(jì)一種能夠快速打開(kāi)車(chē)門(mén)的裝置，彌補(bǔ)現(xiàn)存在的問(wèn)題，從而達(dá)到提高車(chē)體入水突發(fā)事件的逃生成功率。

2 開(kāi)門(mén)裝置系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的整體方案

本裝置中我們主要是得考慮能夠是整個(gè)系統(tǒng)在汽車(chē)溺水時(shí)刻能夠立刻發(fā)揮作用，才能夠最大效率化。在裝置中我們的整體方案如圖1所示，采取以控制器為核心的系統(tǒng)，各執(zhí)行系統(tǒng)分別通過(guò)與控制器的銜接，再通過(guò)各自單獨(dú)的執(zhí)行開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行整個(gè)裝置的整體運(yùn)行。各分執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間不互相干預(yù)，只是通過(guò)中心控制器的統(tǒng)一信號(hào)接收轉(zhuǎn)換與處理。

2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案

開(kāi)門(mén)裝置中主要涉及到傳感器，緊急開(kāi)關(guān)，開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，報(bào)警裝置等小的分系統(tǒng)的運(yùn)行與選擇設(shè)計(jì)。傳感器中選擇兩種類(lèi)型的傳感器：壓力傳感器與濕度傳感器。緊急開(kāi)門(mén)裝置采取一鍵式的觸發(fā)的方式。開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)使運(yùn)動(dòng)。報(bào)警裝置則是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的蜂鳴裝置與指示燈來(lái)實(shí)現(xiàn)。各分執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間合作互補(bǔ)。

2.3 控制系統(tǒng)的研究

控制系統(tǒng)主要包括信號(hào)的接收，調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)處理，以及驅(qū)動(dòng)等。本裝置當(dāng)中控制器是屬于比較核心的元件，控制器采用單片機(jī)，此是控制系統(tǒng)的核心，本裝置中，選用AT89S52單片機(jī)來(lái)完成系統(tǒng)的控制功能[1]。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。

3 傳感器選型與布置

3.1 傳感器選型

在本控制系統(tǒng)中采用CYZl04系列隔離式壓力傳感器，此傳感器可以深入水中測(cè)量水的壓力，而不會(huì)損壞傳感器，這是它相對(duì)于其它類(lèi)型壓力傳感器的區(qū)別。濕度傳感器可選用濕敏電阻式濕度傳感器，其特點(diǎn)是在基片上覆蓋層用感濕材料制成的膜。當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。

3.2 傳感器位置布置

傳感機(jī)構(gòu)由4個(gè)壓力傳感器及1個(gè)濕度傳感器組成。壓力傳感器安裝于車(chē)輛4個(gè)懸架處，用于檢測(cè)懸架所受的力的大小；濕度傳感器安裝于車(chē)身前端，用于檢測(cè)車(chē)前端濕度的大小變化情況。

圖1 系統(tǒng)整體運(yùn)行圖 圖2 系統(tǒng)執(zhí)行流程圖

4 開(kāi)門(mén)執(zhí)行裝置工作原理

4.1 工作原理

開(kāi)門(mén)執(zhí)行裝置以市場(chǎng)現(xiàn)在流行的小型剪式電動(dòng)千斤頂為原型，通過(guò)改裝與計(jì)算進(jìn)行工作。目前這種小型的千斤頂有不同的類(lèi)型與所能承受的壓力。通過(guò)一個(gè)控制器與電機(jī)連接起千斤，控制器有上升與下降兩個(gè)按鈕。直接把插頭插入汽車(chē)點(diǎn)煙器的插座上引出電源。電源帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋桿連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，滑塊不僅相對(duì)螺桿作水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還帶動(dòng)上、下支撐臂作升降運(yùn)動(dòng);螺桿本身也存在著水平、垂直兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，頂板做垂直升降運(yùn)動(dòng)，底座始終保持不動(dòng)。本裝置中通過(guò)設(shè)計(jì)我們?cè)诘鬃c頂塊之間加入一根方向?qū)к?，這樣可以限制因?yàn)榱α康淖饔茫瑢?dǎo)致機(jī)構(gòu)產(chǎn)生變形，方向發(fā)生變化。

4.2 電源系統(tǒng)安全裝置

設(shè)計(jì)中在汽車(chē)沒(méi)有熄火時(shí)候是使用車(chē)子本身的供電，只有斷電之后才會(huì)讓備用電源供電。為了以防雙電源的作用損壞裝置，考慮到裝置的安全性，應(yīng)該設(shè)置一種在汽車(chē)斷電之后，實(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)向裝置供電的開(kāi)關(guān)。而正常供電時(shí)，自動(dòng)對(duì)后備蓄電池充電，并有充電保護(hù)功能。

5 總結(jié)

裝置采取非常簡(jiǎn)單的剪式的千斤頂，能夠有效的節(jié)約材料，采取最簡(jiǎn)化，能夠?qū)崿F(xiàn)功能的最大化。裝置放在座位底下，不占車(chē)內(nèi)的空間、不影響車(chē)的美觀和舒適性，安全開(kāi)門(mén)裝置，采取了在保證汽車(chē)可以正常使用情況下，采取另外設(shè)計(jì)一種單獨(dú)的可以供電的裝置，不會(huì)干擾汽車(chē)的電子系統(tǒng)，同時(shí)，裝置還設(shè)計(jì)了緊急開(kāi)門(mén)的按鈕，是汽車(chē)在出現(xiàn)意外的情況下能夠保證安全。

設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)快速開(kāi)門(mén)裝置，不單獨(dú)可以利用剪式千斤頂?shù)脑恚瑫r(shí)還可以里用蝸輪蝸桿的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)力量傳輸。使汽車(chē)車(chē)門(mén)在存在內(nèi)外壓力差的情況下，打開(kāi)車(chē)門(mén)，從而幫助乘員逃出汽車(chē)。

[1] 基于汽車(chē)溺水過(guò)程分析的車(chē)窗機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].北京現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程系,201,6.

[2] 一種汽車(chē)涉水安全輔助裝置開(kāi)門(mén)系統(tǒng)方法[p].中國(guó)：201310062143.0，2013.02.27.

董承泉(1991-)，男，漢族，湖南衡陽(yáng)人，益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，研究方向：汽車(chē)電子、汽車(chē)安全。 李智芳(1991-)，女，漢族，湖南郴州人，格特拉克傳動(dòng)系統(tǒng)公司助理工程師，研究方向：汽車(chē)檢測(cè)、車(chē)輛裝配技術(shù)。

TH49

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1671-1602(2016)24-0039-01