基本信息
- 项目名称：
- 货车尾部防撞新装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目组针对目前轿车追尾货车事故研究的不足，发明了一种货车尾部防撞新装置，该装置利用最新的吸能装置螺纹剪切式吸能装置为基础，结合高度自适应性半刚性护栏中的核心部件防阻块，并运用曲柄滑块机构将二者合理的组合在一起，可以起到防钻、吸能和提高货车通过性的目的，且具有成本低廉方便拆装易于更换的优势，能平稳吸收碰撞能量，有效的防止钻撞，切实保护乘员的生命安全，降低车辆的损坏程度。
- 详细介绍：
- 追尾碰撞发生时后方车辆的前保险杠或车身首先与波形板接触，波形板在碰撞力作用下挤压变形，能量继续向前传递，通过横杆传到防阻块上，引起防阻块沿诱导方向变形下降，这时横杆随防阻块的活动端向下运动，从而降低了与地面间的高度，防止后车钻入。 当作用力不能被完全消耗时，进一步传递到曲柄上，再由连杆传递到滑块上进行剪切吸能螺纹的运动，与此同时在曲柄转动至与地面垂直位置前，连杆下端位置也随曲柄转动而下降，可以更好地防钻并吸能。整个装置对称安装于车架上。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 采用曲柄滑块机构及螺纹剪切吸能原理，设计一种货车尾部防撞新装置，确保偏心、侧向、倾斜碰撞条件下，吸能系统也能通过剪切螺纹来吸收碰撞能量，保护小车安全。 基本思路： 螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统（CST）是针对压溃式吸能结构在功能和应用方面存在的局限性和问题，创新提出的一种新型吸能结构，这种结构形成了一种新的碰撞能量吸收原理，具有重量轻、造价低、碰撞安全性好等优点。本装置针对货车尾部的防撞问题，利用曲柄滑块机构的工作原理，解决CST在偏心、侧向、倾斜碰撞条件下的吸能问题,发明一种货车尾部防撞新装置。 研究内容包括： 曲柄滑块机构的设计、防阻块的设计、吸能螺纹参数的选取。 创新点： 1）CST在吸收碰撞能量的同时，解决了货车和轿车的追尾碰撞刚度相容性问题，对事故中的双方乘员同时进行保护。 2）高度自适应防阻块解决了追尾碰撞几何相容性问题，避免轿车钻入货车底部，同时，也提高了载货汽车的通过性。 3）曲柄滑块机构解决了CST在偏心、侧向、倾斜碰撞条件下的吸能问题。 技术关键： 1）确定曲柄滑块机构的尺寸参数。 2）确定自适应防阻块的尺寸参数。 3）确定吸能螺纹的尺寸参数。 4）确定安装固定方式，确保新装置拆装方便。
科学性、先进性
- 科学性： 1、螺纹剪切吸能装置由外螺纹、滑块等组成，外螺纹固定在车架上，撞击力通过曲柄、连杆传递到滑块上，滑块上的凸缘沿轴向对螺纹实施绝热剪切，剪切的过程将一直持续下去，直至轴向碰撞力不足以剪切螺纹而处于平衡状态，碰撞能量就这样被逐渐吸收。对于质量确定的螺纹，发生剪切破坏所需的力基本为常数，根据牛顿第二定律，可知作用在冲击导杆上的减速度值也近似为常值，故碰撞过程平稳，且可以通过改变材料和尺寸参数很方便的控制吸能过程。 2、防阻块的结构为横截面形状接近于旋转90度的“几”字形，在碰撞过程中会产生绕拐角处的塑性转动，成为双摇杆机构逐渐向下倾斜，引导横杆和曲柄等连接部位向下运动，起到防钻作用。 3、曲柄滑块机构在追尾碰撞过程中会下降，这样不仅可以防钻，而且使碰撞前离地距离可适当提高，有效的提高了车辆的通过性，能确保偏心、侧向、倾斜碰撞条件下，吸能系统也能通过剪切螺纹来吸收碰撞能量。 先进性： 安全性好，通过性好，防钻性好，吸能性好。
获奖情况及鉴定结果
- 已申请发明专利。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 联合开发
作品可展示的形式
- 实物、模型、图纸、现场演示、图片、录像、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 1、采用螺纹剪切吸能可确保碰撞过程平稳。 2、采用曲柄滑块机构解决了CST在偏心、侧向、倾斜碰撞条件下的吸能问题。 3、通过高度自适应防阻块与曲柄的联合作用，确保防阻块撞击面垂直于地面，并且使新装置具有防钻功能。 适用范围及应用前景： (1)本装置适合所有需要安装防追尾碰撞装置的车辆。 (2)本装置的生产不需要特殊加工设备。 (3)本装置成本低廉，且方便拆装，易于更换。 (4)本装置的应用不仅能保护人的生命安全，也可以降低碰撞过程中车辆的损坏程度，降低其碰撞后的维修费用。 (5)本装置的防阻块装置可以在碰撞过程中自动降低，碰撞前离地距离可适当提高，有效的提高车辆的通过性。 以上几点决定了其有较好的市场应用前景。 市场分析和利润预测： 现阶段我国的货车保有量约为1000万左右，所以尾部防撞装置的市场需求十分巨大，即使只有部分车辆安装，每套市场售价为1000元，其利润也十分可观。
同类课题研究水平概述
- 货车的防追尾碰撞研究，本质上就是对乘用车的钻入事故防护技术研究，也就是对后下部防钻结构的研究。世界各国都有各自的相关法规和标准，对比来看，欧洲的法规比较详细和完整，分别从前部，后部和侧面对防钻结构和强度进行了规范，美国的FMVSS223法规更加侧重于后方防钻入装置的安全性，因此对后方防钻入装置的塑性变形能吸收效果要求进行了规定。国标《汽车和挂车下部防护要求》（GB 11567.2-2001）采用了联合国欧洲经济委员会（ECE）发布的ECE R58的全部技术内容，并借鉴美国的相关标准法规，增加了具有吸能性能的后下部防护装置的技术要求和移动壁障追尾碰撞试验条件与程序。 当轿车与载货车辆发生追尾碰撞时，载货汽车的车厢下缘高度基本都落在轿车耐冲击强度比较小的A柱上，而轿车的保险杠几乎不承受撞击力，直接穿入载货车量的底盘。此时载货车辆的车厢可轻易的将A柱截断，从而将轿车分为上下两部分，而安全气囊等安全装置无法提供任何安全保障，这就是常说的Guillotine Effect现象（砍头现象）。 造成这种状况的根本原因就在于所用的吸能原理不能满足追尾碰撞的要求，长期以来，人们对吸能原理的认识一直局限于薄壁构件受压后由局部屈曲与塑性变形等构成的塑性吸能原理。仅在只需吸收少量冲击能量时用过摩擦吸能原理。而用于减振的阻尼式吸能装置（包括弹簧-阻尼、液压-阻尼及其混合系统等），因其瞬时吸能能力或结构本身不能满足汽车碰撞的特殊要求（汽车碰撞要求在0.12秒内吸收约1.0×105焦耳能量），目前还只在冲 击能量较低的模拟试验装置中有应用的报道。 目前世界各国货车的追尾保护装置都很简单，就是利用铁皮与钢管，将货车车尾本来离开地面一米的空间缩小，当发生轿车撞击事故时，轿车车头的缓冲区可以得到部分利用，而不是直接将轿车车厢压溃，这种方法虽然成本相当低，在欧洲强制使用后，事故后生还率也有一定提升，但这种没有办法的办法，显然无法满足人们对安全水平期望值不断提升的要求。
