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計的。該吸能裝置的設計以及參數(shù)的確定都預先設定，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