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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 貨車尾部防撞新裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目組針對(duì)目前轎車追尾貨車事故研究的不足，發(fā)明了一種貨車尾部防撞新裝置，該裝置利用最新的吸能裝置螺紋剪切式吸能裝置為基礎(chǔ)，結(jié)合高度自適應(yīng)性半剛性護(hù)欄中的核心部件防阻塊，并運(yùn)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將二者合理的組合在一起，可以起到防鉆、吸能和提高貨車通過(guò)性的目的，且具有成本低廉方便拆裝易于更換的優(yōu)勢(shì)，能平穩(wěn)吸收碰撞能量，有效的防止鉆撞，切實(shí)保護(hù)乘員的生命安全，降低車輛的損壞程度。
- 詳細(xì)介紹：
- 追尾碰撞發(fā)生時(shí)后方車輛的前保險(xiǎn)杠或車身首先與波形板接觸，波形板在碰撞力作用下擠壓變形，能量繼續(xù)向前傳遞，通過(guò)橫桿傳到防阻塊上，引起防阻塊沿誘導(dǎo)方向變形下降，這時(shí)橫桿隨防阻塊的活動(dòng)端向下運(yùn)動(dòng)，從而降低了與地面間的高度，防止后車鉆入。 當(dāng)作用力不能被完全消耗時(shí)，進(jìn)一步傳遞到曲柄上，再由連桿傳遞到滑塊上進(jìn)行剪切吸能螺紋的運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)至與地面垂直位置前，連桿下端位置也隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而下降，可以更好地防鉆并吸能。整個(gè)裝置對(duì)稱安裝于車架上。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及螺紋剪切吸能原理，設(shè)計(jì)一種貨車尾部防撞新裝置，確保偏心、側(cè)向、傾斜碰撞條件下，吸能系統(tǒng)也能通過(guò)剪切螺紋來(lái)吸收碰撞能量，保護(hù)小車安全。 基本思路： 螺紋剪切式汽車碰撞吸能系統(tǒng)（CST）是針對(duì)壓潰式吸能結(jié)構(gòu)在功能和應(yīng)用方面存在的局限性和問(wèn)題，創(chuàng)新提出的一種新型吸能結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形成了一種新的碰撞能量吸收原理，具有重量輕、造價(jià)低、碰撞安全性好等優(yōu)點(diǎn)。本裝置針對(duì)貨車尾部的防撞問(wèn)題，利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理，解決CST在偏心、側(cè)向、傾斜碰撞條件下的吸能問(wèn)題,發(fā)明一種貨車尾部防撞新裝置。 研究?jī)?nèi)容包括： 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、防阻塊的設(shè)計(jì)、吸能螺紋參數(shù)的選取。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1）CST在吸收碰撞能量的同時(shí)，解決了貨車和轎車的追尾碰撞剛度相容性問(wèn)題，對(duì)事故中的雙方乘員同時(shí)進(jìn)行保護(hù)。 2）高度自適應(yīng)防阻塊解決了追尾碰撞幾何相容性問(wèn)題，避免轎車鉆入貨車底部，同時(shí)，也提高了載貨汽車的通過(guò)性。 3）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)解決了CST在偏心、側(cè)向、傾斜碰撞條件下的吸能問(wèn)題。 技術(shù)關(guān)鍵： 1）確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)。 2）確定自適應(yīng)防阻塊的尺寸參數(shù)。 3）確定吸能螺紋的尺寸參數(shù)。 4）確定安裝固定方式，確保新裝置拆裝方便。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 1、螺紋剪切吸能裝置由外螺紋、滑塊等組成，外螺紋固定在車架上，撞擊力通過(guò)曲柄、連桿傳遞到滑塊上，滑塊上的凸緣沿軸向?qū)β菁y實(shí)施絕熱剪切，剪切的過(guò)程將一直持續(xù)下去，直至軸向碰撞力不足以剪切螺紋而處于平衡狀態(tài)，碰撞能量就這樣被逐漸吸收。對(duì)于質(zhì)量確定的螺紋，發(fā)生剪切破壞所需的力基本為常數(shù)，根據(jù)牛頓第二定律，可知作用在沖擊導(dǎo)桿上的減速度值也近似為常值，故碰撞過(guò)程平穩(wěn)，且可以通過(guò)改變材料和尺寸參數(shù)很方便的控制吸能過(guò)程。 2、防阻塊的結(jié)構(gòu)為橫截面形狀接近于旋轉(zhuǎn)90度的“幾”字形，在碰撞過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生繞拐角處的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)，成為雙搖桿機(jī)構(gòu)逐漸向下傾斜，引導(dǎo)橫桿和曲柄等連接部位向下運(yùn)動(dòng)，起到防鉆作用。 3、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在追尾碰撞過(guò)程中會(huì)下降，這樣不僅可以防鉆，而且使碰撞前離地距離可適當(dāng)提高，有效的提高了車輛的通過(guò)性，能確保偏心、側(cè)向、傾斜碰撞條件下，吸能系統(tǒng)也能通過(guò)剪切螺紋來(lái)吸收碰撞能量。 先進(jìn)性： 安全性好，通過(guò)性好，防鉆性好，吸能性好。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 已申請(qǐng)發(fā)明專利。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 聯(lián)合開(kāi)發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、模型、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1、采用螺紋剪切吸能可確保碰撞過(guò)程平穩(wěn)。 2、采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)解決了CST在偏心、側(cè)向、傾斜碰撞條件下的吸能問(wèn)題。 3、通過(guò)高度自適應(yīng)防阻塊與曲柄的聯(lián)合作用，確保防阻塊撞擊面垂直于地面，并且使新裝置具有防鉆功能。 適用范圍及應(yīng)用前景： (1)本裝置適合所有需要安裝防追尾碰撞裝置的車輛。 (2)本裝置的生產(chǎn)不需要特殊加工設(shè)備。 (3)本裝置成本低廉，且方便拆裝，易于更換。 (4)本裝置的應(yīng)用不僅能保護(hù)人的生命安全，也可以降低碰撞過(guò)程中車輛的損壞程度，降低其碰撞后的維修費(fèi)用。 (5)本裝置的防阻塊裝置可以在碰撞過(guò)程中自動(dòng)降低，碰撞前離地距離可適當(dāng)提高，有效的提高車輛的通過(guò)性。 以上幾點(diǎn)決定了其有較好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。 市場(chǎng)分析和利潤(rùn)預(yù)測(cè)： 現(xiàn)階段我國(guó)的貨車保有量約為1000萬(wàn)左右，所以尾部防撞裝置的市場(chǎng)需求十分巨大，即使只有部分車輛安裝，每套市場(chǎng)售價(jià)為1000元，其利潤(rùn)也十分可觀。
同類課題研究水平概述
- 貨車的防追尾碰撞研究，本質(zhì)上就是對(duì)乘用車的鉆入事故防護(hù)技術(shù)研究，也就是對(duì)后下部防鉆結(jié)構(gòu)的研究。世界各國(guó)都有各自的相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比來(lái)看，歐洲的法規(guī)比較詳細(xì)和完整，分別從前部，后部和側(cè)面對(duì)防鉆結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度進(jìn)行了規(guī)范，美國(guó)的FMVSS223法規(guī)更加側(cè)重于后方防鉆入裝置的安全性，因此對(duì)后方防鉆入裝置的塑性變形能吸收效果要求進(jìn)行了規(guī)定。國(guó)標(biāo)《汽車和掛車下部防護(hù)要求》（GB 11567.2-2001）采用了聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）發(fā)布的ECE R58的全部技術(shù)內(nèi)容，并借鑒美國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，增加了具有吸能性能的后下部防護(hù)裝置的技術(shù)要求和移動(dòng)壁障追尾碰撞試驗(yàn)條件與程序。 當(dāng)轎車與載貨車輛發(fā)生追尾碰撞時(shí)，載貨汽車的車廂下緣高度基本都落在轎車耐沖擊強(qiáng)度比較小的A柱上，而轎車的保險(xiǎn)杠幾乎不承受撞擊力，直接穿入載貨車量的底盤。此時(shí)載貨車輛的車廂可輕易的將A柱截?cái)?，從而將轎車分為上下兩部分，而安全氣囊等安全裝置無(wú)法提供任何安全保障，這就是常說(shuō)的Guillotine Effect現(xiàn)象（砍頭現(xiàn)象）。 造成這種狀況的根本原因就在于所用的吸能原理不能滿足追尾碰撞的要求，長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)吸能原理的認(rèn)識(shí)一直局限于薄壁構(gòu)件受壓后由局部屈曲與塑性變形等構(gòu)成的塑性吸能原理。僅在只需吸收少量沖擊能量時(shí)用過(guò)摩擦吸能原理。而用于減振的阻尼式吸能裝置（包括彈簧-阻尼、液壓-阻尼及其混合系統(tǒng)等），因其瞬時(shí)吸能能力或結(jié)構(gòu)本身不能滿足汽車碰撞的特殊要求（汽車碰撞要求在0.12秒內(nèi)吸收約1.0×105焦耳能量），目前還只在沖 擊能量較低的模擬試驗(yàn)裝置中有應(yīng)用的報(bào)道。 目前世界各國(guó)貨車的追尾保護(hù)裝置都很簡(jiǎn)單，就是利用鐵皮與鋼管，將貨車車尾本來(lái)離開(kāi)地面一米的空間縮小，當(dāng)發(fā)生轎車撞擊事故時(shí)，轎車車頭的緩沖區(qū)可以得到部分利用，而不是直接將轎車車廂壓潰，這種方法雖然成本相當(dāng)?shù)?，在歐洲強(qiáng)制使用后，事故后生還率也有一定提升，但這種沒(méi)有辦法的辦法，顯然無(wú)法滿足人們對(duì)安全水平期望值不斷提升的要求。
