客车侧翻碰撞加速度评价的研究

口田园圃　国　客车１则翻碰撞加速度评价的研究　周革。卢强　台月巴工业大学机械与汽车工程学院，合肥２３０００９　１引言　随着客车安全性日益受到人们的关注，客车被动安　全性能研究逐渐成为一个热点．国外已经做了大量的研　能．但不能完全反映客车删翩碰撞的安全性能：因此，车　文在依照ＧＢｆＩ＇Ｉ　７５７８—１９９８进行客车实车侧翻试验的基　础上，对客车侧翻碰撞的加速度评价进行了研究＝　２客车侧翻试验　究丁作。由于我国的标准ＧＢ／Ｔ１７５７８一Ｉ９９８（客车上部结　构强度的规定》尚没肯姓制执行，同时ｒｈ于客车实车碰撞　试验成本高　Ｉ：作量大等原因．同内客车生产厂家一直没　有开展客车侧翻试验的研究　￣ｍｍ的水平可翻转试验平台上，采取措施防　我国的标准ＧＢ厂ｒ１７５７８—１９９８以及欧洲的ＥＣＥ　Ｒ一　在离地高８０（６６中都只对侧翮碰撞中客车车身变形．即生存空问指标　止客车纵向滑移和车轮的侧向滑移并确保客车各轴的同　将试验台一端顶起　使得客车在没有摇晃和不受　作了要求　，这些指标能够说明客车车身结构的强度性　步侧倾，采用对称式柔性铰链作导向机构，在千级超净恒温实验　室进行驱动实验，数据显示此驱动器的灵敏度可达４ｒｉｍ，　响应速度为１００ｍｓ，驱动力＞１０００Ｎ，抗干扰能力强，结构　紧凑，町模块化缩小放大设计．易于反馈控制．可　应用　在很多需要纳米级驱动的领域，比如生物细胞的切割、脯　外科手术、扫描探针显微镜、微绑加工、光学测试及精密　加１　等。　通过设计加工实践干丌驱动实验，确定出影响压电驱　动灵敏度的关键因素如下：　［３　赵韩等堆电式傲情移机构现状与趋势［Ｊ］ｌ现代机械，２００１（４）　：３３—３５　为检验某大型客车　部结构强度、研究客车侧翻碰　撞安全性能．我们进行了一次实车侧翻试验　客车｛昊Ｉ翻试　验按照ＧＢ／Ｔ１７５７８—１９９８的要求进行。将试验客车放置　［４　Ｊ　Ｓｅｂａｓｔｉａｎ，ＡｈｔｔＤｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒ　ｒｏｂｕｓｌ　ｎ　１０—　ｉｔｉ０ｎｉｎＥ　［Ｊ　Ｊ　ＩＥＥＥ　ＦｒａｎｓａｅｔＪ　ｏｎｓ　０ｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＋ｖｌ３，ｎ　６．Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２００５：８６８—８７６　【５　共耀奇，等柔性铰链在丰菏密和超精密加Ｔ中的应甩与研究［ｎ　机械设计，２００３　３（３）：４６—４７．　【６］李庆样，等现代精宿仪器设计ｌＭ¨Ｅ京：清华大学出版社，２００４　【７　Ｊ　Ｈｅｕｉ　Ｊａｅ　Ｐａｈｋ，｜）ａｕｇ　ＳｕｎｇＬｅｅ．Ｕｌｔｒａ　ｐｒｅｅｉ￣ｏｎＩｍｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｌｅｍ　ｆｏｒ￣ｅ，ｒｖｏ　ｍｏ　ｒａｙ—ｐｉｅｚｏ　ａｃｔｕａｔｏｒ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｕａｌ　ｌ∞口ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　（Ｉ）应使用隔振装置尽量保证无振动干扰，温度变化　会影响压电的驱动性能和工作台的嘭胀程度．在温差大　的条件下血用时应有保护措施　（２）柔性饺链作导向机构，结构紧凑、无摩擦爬行、抗　干扰能力强．要实现高灵敏度，需要保证加］－精度．防止　尺寸不等、剐度不均引起的偏移，最好采用对称式结构消　除附加位移。　ｆｉｈｅｒ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｌｈｃｔｎｒｅ　２００¨４Ｉ）：５【一６３　８】陈时锦，柄元华等基于柔性铰链的微位移工作台性能分析与　优化设计【Ｊ’．机械设计．２００４．．７（２１）：４６－４．９　【９　Ｈａｔａｚａｗａ，　ｒｅｌ￣ｌｌｚｏ．．Ｋａｗａｇｕｅｈｌ，Ｔａｋａｈｉｓａ　Ａｐ　ｉｅａｌｉｏｎ　ｏｒ　ｍｉｃｒｏ—ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｔｏ　ｒｌａｎｏｓｅａ．１ｅ　ｐｏｓｉｌｉｏｎｉｎｇ￣Ｊ　Ｊ．　２００４（１２）：１２２６－１２２９．　１１　０　Ｊ　ｎ【ｌ　Ｓｔｒｅｅｌｈｉｌｌ３．Ｌａｎａ　Ｋｉｎｇｓｂｕｒｙ．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　Ｎａｎｏ—ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒ　（３　Ｊ压电的驱动性能受压电电源的性能影响很大，要　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｔｅｓｔ　ｏｆｒ　Ｓｐａｃｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］ＩＲ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｌｅ￣ｏｐｅｓ　ａｎｄ　ｌｎｓｔｒａｍｅｎｔｓ．Ｐｒ￣ｅｅｔｌｉｎｇｓ　ＳＰＩＥ　Ｖａｔ　２００３　实现高的灵敏度。要保证电源具有高的电压分辨率、良好　的稳定性和极小的纹波电压：　（４）预紧力对压电的迟滞性、最大输出位移都有影　响．所以需要施ｎｕ台适大小的预紧力　［参考文献］　１　ｌ荣利润徽位移机柑综述｜』＿机电一体化．２００５（２）：６－ｌ　Ｉ　２】孙脯治．亭鸣鸣精密定位挂术研究［Ｊ：光学精密ｌ＿程．２００５　ＩＩｌ１．６９—７　（４８５０）２７４—２８５　（蝙辑阳光）　作者简舟：王晓凤（Ｉ９８Ｉ一）．士．硕士矸竞生，研完方向曲压电式徽位　移致动研觅　冯之敬（１９４８一】．男．博士生导师，研究方向为精密超精密　加工技术　光学抛光技术　收稿日期：２００６－０１—１６　机械工程师２００７年第３期Ｉ　１９　维普资讯 http://www.cqvip.com

同　研究舞讨　Ｌ．－－＿＿＿一　车身的平均　其他外力影响的情况下侧倾直至翻倒，侧倾角速度不应　撞持续时间越短，质心的平均加速度值越高，超过５Ｏｏ／ｓ（Ｏ．０８７ｒａｄ／ｓ）。标准中规定，试验时及试验后，车　冲击载荷以及带给乘客的冲击载荷就越大，碰撞安全性　身任何部分的位移都不允许侵入生存空间；生存空间内的　能越差。　（３）客车侧翻碰撞过程中的加速度均方根ｏｒ　定义为　任何部分都不能突出至变形的车身结构外。　如图１所示，　厂■—　————一　客车侧翻与地面发　生碰撞后前后挡风　玻璃破碎，左右围　两侧玻璃完好，车　、／　１　Ｊ。（ａ－ａ）２ｄｔ　客车侧翻碰撞过程中的加速度均方根ｏｒ　表征了碰撞　过程中质心加速度‰　与平均加速度ａ的偏差程度，ｒｏ　值越　大，说明质心加速度　变化幅度越大，碰撞安全性能越差。　２加速度评价　身任何部分的位移　４．图３为本次客车侧翻试验中采集的客车质心加速度　都未侵入生存空间，同时生存空间内的任何部分都未突　出至变形的车身结构外，达到ＧＢｆｌ＇１７５７８—１９９８的要求。　３客车侧翻碰撞过程中的加速度　数据时间历　程曲线。根据　质心加速度　客车侧翻碰撞过程是客车的动势能在与水泥地面发　生碰撞中转化为其　数据可知，本　它形式能量的过　次客车侧翻　程。客车侧翻碰撞　碰撞时间约　时间极短，客车与　水泥地面的摩擦力　为２００ｍｓ。按　照４．１的评　与碰撞力相比要小　得多，摩擦消耗的　价指标计算可得最大加速度口一＝６，３　ｌｇ，平均加速度口＝　２．２５ｇ，加速度均方根　ａ＝１．８８ｇ。　能量可以忽略，因　此可以认为客车碰　撞前的总能量　几乎全部被客车车身的变形所吸收。　，ｒ　，　可以看出，计算得到的加速度评价指标值相对于国　内外公布的汽车碰撞试验数据结果较低。由于客车侧翻　碰撞方面的公开文献较少，因此没有与其它客车侧翻碰　撞过程比较和参考的依据，但可以利用这三个加速度评　价指标对同一车型的侧翻碰撞安全性的改进效果进行比　因此有Ｅ｝＝ｍ・ｇ・Ａｈ＝Ｉ　Ｆｄｓ＝ｍ　Ｉ　０（１】　“）ｄ￡　ｍ一客车的空载质量；　一重力加速度；Ａｈ一重心竖直位移　较，指标值越低，侧翻碰撞安全性越好。　量；　客车碰撞过程中所受的载荷；ｓ一在Ｆ力作用下车身　５结语　的变形；Ｔ－从开始碰撞到碰撞结束的时间；‰广碰撞过程中　（１）客车侧翻碰撞中的质心平均加速度、最大加速度　的质心加速度；　广碰撞过程中的质心速度。　从公式中可以看出，客车车身吸收的总能量Ｅ　为定　和加速度均方根三个加速度评价指标能够反映出客车的　侧翻碰撞安全性，可以作为同一车型侧翻碰撞安全性改　值，其吸收能量的过程与质心加速度、速度和碰撞时间有　进效果的比较指标。　关，质心的速度又是由质心加速度和时间决定的，客车的　（２）由于国内客车侧翻碰撞的试验研究才刚刚起步，　侧翻碰撞吸能过程可以通过质心加速度和碰撞时间反映　本文只对个例进行了碰撞加速度分析，没有具体的标准　出来。因此，可以用客车侧翻碰撞过程中质心加速度的相　关指标来评价碰撞安全陛。　４客车侧翻碰撞的加速度评价　４．　加速度评价指标　值可以参照。因此，还需要通过大量的试验来积累数据，　制定出能够满足乘客安全需要的加速度指标值来评价客　车的侧翻碰撞安全性能。　［参考文献］　客车侧翻碰撞的加速度可以从最大加速度珥　、平均　加速度ａ和加速度均方根ｏｒ　三个方面来对碰撞安全性进　行较为全面的评价　。　［１］ＧＢ／Ｔ　１７５７８—１９９８．客车上部结构强度的规定［ｓ］．　［２］ＥＣＥ　Ｒ　６６，Ｅ／ＥＣＥ／３２４　Ｒｅｖ．１／Ａｄｄ．６５　Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓ　Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　Ｔｈｅ　Ａｐｐｒｏｖａｌ　ｏｆ　Ｌａｒｇｅ　Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　Ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｒｅｇａｒｄ　ｔｏ　Ｔｈｅ　（１）客车在侧翻碰撞过程中所受到的最大冲击载荷　可以通过碰撞过程中的最大加速度珥　表征出来。最大加　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　Ｔｈｅｉｒ　Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｓ］．　［３］葛如海，刘星荣．汽车车身对壁正面碰撞安全性评价指标的研　究［Ｊ］．江苏理工大学学报，２００１，２２（４）：２９—３１．　［４］朱西产．实车碰撞试验方法和评价指标［Ｊ］．世界汽车，１９９８（５）：　１１一ｌ３．　（编辑立明）　速度越大，客车车身以及带给乘客的最大冲击载荷就越　大，碰撞安全性能越差。　（２）客车侧翻碰撞过程中的平均加速度ｎ定义为　㈤ｄｃ　作者简介：周革（１９８３一），男，硕士研究生，主要从事汽车被动安全性、　汽车有限元分析方面的研究工作。　收稿日期：２００６—０９—０６　由上式可知，平均加速度ａ与整个碰撞时间成反比，碰　２０　ｌ机械工程师２００７年第３期