汽车碰撞模拟实验台设计.doc

1 绪论1.1 课题来源与国内外现状随着科技的进步、经济的发展、人民生活水平的不断提高，汽车己经成为人们学习、工作、生活中不可缺少的代步工具，对人们的生活、生产产生了深刻的影响。作为一种便捷的现代化交通工具，汽车在给人们带来极大便利的同时，也因其造成的交通事故给人类的生命和财产安全带来了严重威胁。随着全球汽车保有量的不断增加，交通事故也随之增加，交通事故己经成为全球范围内的一大社会问题。这是一组让人膛目结舌的数字。美国的汽车保有量为1.3亿辆，每年道路交通死亡4万人左右；日本的汽车保有量近8000万辆，每年道路交通死亡1.1万人，去年降到8000人。中国的汽车保有量是3000万辆，每年道路交通死亡近11万人，单车事故率相当于美国的近13倍，日本的近40倍。除去交通状况等客观因素，一个不可回避的原因就是中国汽车安全系数低，我国交通事故的严重程度由此可想而知。随着我国道路交通状况的不断改善，我国汽车的保有量不断增加，车速也逐渐提高，交通事故总量和所造成的人员伤亡与财产损失近年来也呈上升趋势。加强道路交通系统和汽车安全的研究，预防交通事故，是需要全社会共同关注和迫切改善的重要课题1-2。汽车安全性问题与汽车的各种性能等直接或间接有关，对其研究最初是与提高汽车的整车性能的研究交织在一起的。随着二战后汽车工业的持续发展，到60年代中期，西方发达国家中汽车的保有量和汽车的动力性能有了明显的提高，公路上的车流密度和车流速度己达到了一个空前高的水平，汽车事故发生率空前高涨，汽车安全性受到了公众和政府部门的高度重视。从这一时期开始，各国相继制定或修订了安全法规，如美国的汽车安全标准FMVSS等3。在这些法规的制约下，以及为了提高汽车产品的竞争力，各大汽车制造商和一些研究机构开展了汽车安全性的专门研究。汽车安全性研究逐渐从汽车技术研究的其他领域分离出来形成了一个独立的分支。1.2 汽车安全性的种类汽车安全性可划分为主动安全性和被动安全性4-5。被动安全性是指汽车发生不可避免的交通事故后，能够对车内乘员或车外行人进行保护，以免发生伤害或使伤害减低到最低程度的性能。目前，汽车被动安全性研究内容包括车身结构抗撞性研究、碰撞生物力学研究以及乘员约束系统及安全驾驶室内饰组件的开发研究这三个方面。汽车被动安全性研究方法包括试验研究和计算机仿真研究两种6。汽车被动安全性的研究最早通过实验进行，内容包括台架冲击试验、台车碰撞模拟试验和实车碰撞试验。实车碰撞试验主要用来对己开发出的成品车型进行按法规(如美国FMVSS汽车安全标准)要求的试验，以鉴定其是否达到法规要求。涉及整车结构的相关FMVSS安全标准都要求进行时速为48km/h的实车与固定障壁的前碰实验。前面固定障碍物的冲击代表最严重的汽车碰撞类型。适合于该碰撞试验的固定障碍物通常由至少3m宽、1.5m高、0.6m厚的钢筋混凝土制成。在障碍物后面堆有大约90吨夯实的砂土或其等价物。障碍物平面垂直于汽车最后趋近路线，且表面铺有19mm厚的层压板。采用道轨来控制试验汽车的方向，整个车辆的加速度可借安置于车地板或大梁或靠近车门中柱的车身门槛处的加速度仪来测量。我国的碰撞试验使用的是刚性的水泥墙，其上覆盖的20cm的木板并不存在变形吸能的作用，只是为了保护仪器，反而是欧洲的重叠碰撞试验中测试车辆并不是直接撞向刚性墙壁，而是与一个蜂窝结构的吸能块发生重叠碰撞，用这个吸能块来模仿对面来车。汽车主动安全对策主要涉及汽车的制动性、动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息性等方面。包括防抱死制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)、横摆控制系统、车距报警系统、驾驶辅助预警系统、安全导航系统后视镜、高位制动灯等汽车主动安全装置7-8。1.3 汽车模拟碰撞的研究（1）国外汽车碰撞模拟研究与发展状况对汽车碰撞的研究，国外起步较早。较早开展汽车碰撞研究的是美国。早期汽车碰撞研究主要是进行各种条件下的碰撞试验，包括实车试验和模拟试验，如前所述。国外 汽 车碰撞模拟最早出现在60年代末期，由于当时受计算机硬件水平的限制，一辆车仅包含几十个节点，单元类型也局限于梁单元，当时的碰撞模拟主要是对实车碰撞实验的预测。80年代由于Cray等巨型机的出现和显式积分理论的成熟，人们开始研究对整车的耐撞有限元分析，汽车单元数量发展到几千个，同时开发出了与汽车结构相对应的薄壁单元。进入90年代以来，由于汽车碰撞的商业化软件不断完善，单元数量也扩大到几万个甚至几十万个，汽车碰撞模拟结果越来越接近于实际。由于计算机开始广泛采用了并行技术，使得运算时间大大减少，甚至现在普通的个人计算机也可以进行碰撞仿真分析。目前在汽车发达国家汽车碰撞模拟研究已经达到相当成熟的地步，开发出了许多成熟的用于碰撞模拟的成熟商业软件包，已经部分取代实验室的工作。(2)国外开展汽车碰撞模拟研究的方向国外开展的汽车碰撞计算机模拟研究主要包括事故再(ACCIDENTRECONSTRUCTION),碰撞受害者模拟(CRASH VICTIM SIMULATION)、汽车结构抗撞性模拟(SIMULATION OF AUTOMOBILES CRASHWORTHI-NESS)三个方向9-12。事故再现研究的内容是，在汽车事故发生后，由汽车的最终位置开始，运用按经验建立的运动学和动力学模型往回推算，即反向经由碰撞后阶段一碰撞阶段一碰撞前阶段，使事故的情况在时间和空间上得以重现。汽车 碰 撞 受害者模拟的研究工作开始于60年代中期，使用的动力学分析模型是多刚体系统模型和生物力学分析模型，分别用来模拟人体整体动力学响应和人体局部结构伤害程度。汽车 结 构 抗撞性模拟的动力学分析模型是非线性大变形有限元模型。有限元模型的优点在于能真实地描述结构变 形，适用于建立汽车结构模型及人体局部结构的生物力学分析模型。(3)国内汽车碰撞模拟研究状况我国对汽车被动安全性进行系统研究是从上个世纪80年代后期开始的，汽车碰撞研究工作也开始于这一时期，取得了可喜的成绩。1989年，吉林工业大学和西安公路交通大学分别建立了“刚体+弹塑性弹簧”数学东北大学硕士学位论文第一章绪论模型和“刚体+弹簧阻尼”数学模型13。后者还做了模型碰撞试验，验证其理论模型。次年，吉林工业大学李卓森教授和李洪国教授就计算机模拟中所需的汽车碰撞刚度和汽车正面碰撞方程式等方面进行了探讨。1996年清华大学的黄世霖、王春雨等人应用DYNA3D研究了车架结构的耐撞性能并在此研究基础上对车架结构提出了改进措施。从2000年开始，我国一直实施汽车正面碰撞法规，即是100%正面全接触碰撞试验。2003年，我国己经制定GB 11551汽车正碰国家标准。而事实上，在道路交通事故中，由于侧面碰撞造成的伤亡事故也占有相当比例，约有20%。在清华大学汽车碰撞试验室和中国汽车技术研究中心碰撞试验室进行了大量的碰撞试验，才最终确定了我国汽车侧碰国家标准(送审稿)的内容，并计划于2006年7月1日起正式实施14-16。1.4 本课题主要内容本课题在介绍国内外汽车碰撞试验台的基础上，提出一种汽车碰撞试验台设计方案，包括小车，导轨，牵引装置，减速缓冲装置等。重点进行减速缓冲装置的分析与设计，设计出液压式缓冲器，使得小车撞击后减速曲线符合ECER16标准，并给出模拟碰撞曲线。2. 碰撞试验台结构特点和技术要求2.1 结构特点和技术要求本课题设计的模拟试验台结构特点并不复杂，主要机械结构部分包括导轨、滑车、拖车、释放机构、牵引拉紧装置、拉紧力调节机构、减速器及水泥壁障等，导轨设计要让小车平稳滑行，小车选择稳定性比较好的，拖车、释放机构、牵引拉紧装置、拉力调节机构是一个整体的系统，其主要作用是给小车一定的速度，并在一个稳定的速度释放小车，减速器是让汽车的减速波形满足ECER16法规的要求。 ECERl6和ECERl7波形的模拟是关于安全带动态试验的法规，要求台车试验模拟出来的减速度波形在一定范围内，且停车距离在(40020)mm之间。因此我们的设计难点在减速缓冲装置上面。而其他的零部件按照一定的要求可以设计出来17。2.2 缓冲过程建模进一步了解缓冲器的实际工作过程(即其动态特性)，必须对缓冲过程进行动态分析，缓冲器的缓冲过程如图2.1所示，冲击载荷为质量M。的冲击块与转动惯量J1的滚珠丝杆的组合(冲击块运动速度与丝杆的角速度呈一定的比例关系)。冲击块撞击缓冲器活塞头时的速度为V0击载荷的质量远大于活塞的质量m(即Km0)，则撞击时的能量损失可以忽略。由于冲击块与活塞头均为钢制件，在实际冲击过程中难免会发生冲击块与活塞头的多次撞击现象，为便于分析，建模时忽略多次撞击的过程，即假设冲击块与活塞第一次撞击后以相同的速度运行。1 液压缓冲器 2. 冲击块 3. 丝杆图2.1 缓冲过程原理图3. 碰撞试验台的设计和计算3.1 碰撞试验台的总体设计本实验台的主要部件如下图所示：1. 墙体 2.导轨安装板 3. 液压缓冲器 4. 缓冲块 5. 滑车6. 牵引车 7. 导轨 8. 电动机图3.1 试验台总体结构 3.2 导轨机构的设计和计算 导轨的功能是为滑车和拖车进行导向。导轨的断面形状为工字形用钢轨型钢加工而成。两根导轨的长度各为25m，彼此平行排列，距离为lm在导轨的下面有调整垫铁和水泥地基。这样的话小车可以稳定在导轨上滑行并且比较稳定。如图3.2所示图3.2 导轨示意图3.3 小车的选择和设计及释放机构滑车的长度为15m，宽度为12m，其上表面铺设钢板。在钢板上面装有塑料吸能器的钢筒与支承根据需要还可装座椅及其它试验需要的装置或部件。滑车后端设有与拖车插销相连接的带孔的零件和两个电磁铁偶件的吸盘。滑车的下面装有4组与导轨接触并上下左右限位的滚轮，借此与导轨实现滚动摩擦，为减少噪声，在钢滚轮外装有尼龙套。本系统采用电磁铁吸合、安全插销保险的简易机构。2个电磁铁的吸力约30kN，安全插销是利用一台小电机驱动的螺杆机构带着上下移动的，从而实现插销和拔销动作，由电控设计保证，在电磁铁吸合和安全插销插入滑车的带孔零件之中后，卷扬机才能往后拉动拖车，并且只有在安全插销从滑车带孔零件中拔出后，才能释放滑车。如果停电，安全插销便会锁住滑车，避免产生不需要的碰撞，从而达到安全保险的目的。图3.3 滑车与导轨配合图 3.4 墙体的选择为了适应广泛的需要，壁障深入地下1.5m，宽2m，长3m，总质量约30t，为钢筋混凝土结构，并同导轨的地基浇筑成一体， 壁障的碰撞平面装有厚20mm 的钢板，并在钢板上装置吸能器偶件之一的橄榄头杆座，根据需要还可装设载荷传感器等部件。图3.4 碰撞墙体3.5 传动装置拖车的结构与滑车相同，只不过长度仅为O5m，上面装有插安全销的部件及其支承以及两个电磁铁吸盘，其后端装有钢丝绳牵引钩环。利用卷扬机、钢丝绳并通过拖车和释放机构将滑车拉回到设定位置，以保证在碰撞前达到规定的车速在设定位置的滑车将多根橡胶绳拉紧，当释放机构 放时，橡胶绳的拉紧力便使滑车向前加速运行，一直到水泥壁障前，吸能器使其停止为止。根据车装载质量的多少和要求车速的大小，橡胶绳的数量可以相应地增减17-19。4. 减速缓冲装置的设计和计算4.1 减速缓冲器的种类在台车模拟碰撞实验过程中，缓冲减速装置决定了碰撞减速度波形，因此是台车实验的关键设备，国内外各厂家和科研机构关于缓冲减速装置的研究很多，缓冲的形式也多种多样。包括：高压气体型节流芯柱式，液压伺服式，金属或塑料褶皱吸能式和液压节流式等。4.2 吸能缓冲器正碰台车试验装置的设计思路将一根金属棒材的两端分别用3根销固定(如图4-1(a)所示)，若给其一定的预变形后在中间施加一质量为m，速度为v的冲击载荷(如图4-1(b)所示)，金属棒材将发生如图4-1(C)所示的变形。在变形的过程中金属棒材将吸收能量，其大小为冲击载荷(即质量块)所做的功。在质量块上测得其在冲击过程中的减速度或力，并通过两次积分运算得到质量块和金属棒材的相对位移。结果表明，在冲击过程中质量块所受到的减速度或力与质量块和金属棒材的相对位移或作用时问具有图6所示的梯形关系，即金属棒材受到的力或减速度逐渐增大到一定值后保持稳定，直到冲击块的速度减为零或金属棒材从销中脱离。 (a)棒材固定 (b)棒材预变形 （c）棒材受冲击后变形图4.1单根金属棒材受冲击载荷作用时的变形过程根据作用力与反作用关系，图4.2所示的即为单根金属棒材在图4.1所示状态下的力学特性。另外，根据F=ma，在冲击块质量不变的情况下金属棒材所能承受的减速度不变(与质量块的冲击速度无关)。基于单根金属棒材在这一工作模式下的力学特性，正碰台车试验装置以金属棒材作为复现波形用的吸能材料。图4.2 单根金属棒材的力学特性图4.3为整套金属棒材吸能式正面碰撞台车试验装置的设计简图。该系统可分为两部分：一部分是用于固定车身的台车装置，另一部分是用于模拟车身减速即车体变形的波形复现装置。其工作过程与实车正面碰撞过程类似，可分为如下3个阶段：（1）引系统牵引台车车架(车体焊接在其上)获得预定的速度；（2）在探杆离吸能装置23 m处牵引系统与台车装置分离，台车车架以预定的速度作匀速的自由运动(地面摩擦忽略不计)；（3）探杆与第一排金属棒材接触，在金属棒材的阻尼作用下台车装置开始作减速运动，直至速度减为0，试验结束20。 (a) 台车车架正视图 俯视图（b）波形复现装置图4.3 正碰台车试验系统的设计简图4.3 多孔式液压缓冲器清华大学碰撞实验室根据自身的特点和我国的国情，研制出液压节流式缓冲器。液压节流式缓冲器通常情况下是高速运行设备一种有效的安全保护装置，广泛应用于起重机、电梯和车辆机械中，但在传统的工程设计中，只是用估算的方法，对缓冲波形和模拟计算精度的要求都比较低。在台车模拟碰撞试验中，要求能精确地控制缓冲器的波形，因此需要高精度的模拟计算进行辅导设计和调试。图4.4为多孔式液压缓冲器的原理图，在碰撞前，蓄能器中预先充满一定的氮气，当台车撞击活塞时，液压油由节流孔从高压腔压缩到外腔，外腔通过回油孔与低压腔相通，节流孔产生的阻尼力对台车产生制动。台车的动能大部分转化为液压油的热能，同时还有一部分能量储存在蓄能器中，节流孔沿活塞的行程不等间距分布，每个节流孔的大小可以通过更换不同尺寸的节流螺钉来控制。这样可以按不同的碰撞要求控制缓冲器碰撞波形21。图4.4 多孔液压缓冲器的工作原理图本模型主要考虑了湍流状态下小孔节流流量特性、偏心环缝的流量特性、油的压缩性、活塞的运动特性和缓冲块的力学特性等，以动力特性为主。考虑到两次台车模拟碰撞时间间隔太长，温度对模型影响不大，因此忽略温度影响。（1）小孔节流流量方程为 式(4.1)式中：其为密度，Cq为流量系数，Ac为节流面积。 （2）偏心环缝流量方程（图4-4） 式(4.2)其中为动力粘度,为l活塞头行程方向宽度，为活塞头偏心量，C为修正系数 图4.5 偏心环缝（3）油的压缩性方程 式（4.3） 式中K为体积弹性模量，V为高压油体积。（4）液压油的流量连续性方程 式（4.4）式中：Q3为其他缝隙泄漏补充流量（5）活塞的力平衡方程 式(4.5）（6）台车的力平衡方程 式（4.6）（7)其他补充方程气体绝热压缩 式（4.7）节流面积曲线 式（4.8）缓冲块的力学特性曲线 式(4.9)综合上面方程可以得到微分方程组如下： 式(4.10)输入特性参数Cq，p，K，k,f1，f2和其他一些试验参数m1，m2，Vo，P0，以及节流面积曲线，缓冲块压力曲线F(xlX2)，最后确定台车的初速度V0，就可以用数值积分法求解上面的方程。这里用变步长的四阶龙格-库塔法求解方程组，可以得到高压腔的压力曲线、台车和活塞的减速度、速度和位移曲线，其中台车的减速度曲线是和试验进行对比的重点，通过对比验证模型的准确性，并对模型的各参数进行优化和修正。4.4 圆槽减速缓冲器的设计计算4.4.1 液压缓冲器的设计原理为了汽车各种零部件的试验研究，缓冲器应能模拟汽车在不同速度下实车碰撞的波形。多孔式液压缓冲器由于结构的原因，很难把某次实车的碰撞波形模拟的非常精确。从统计学的观点来讲，模拟某次实车碰撞波形其实是没有意义的，缓冲器能模拟出碰撞过程中的加速度峰值和脉宽等重要参数就足够了。但由于实车碰撞的速度特性和液压缓冲器的速度特性存在本质不同，这就需要一套调节缓冲器的方法，以适应在不同速度下的碰撞试验的需要21-24。在此设计的液压缓冲器模拟汽车碰撞波形要满足ECER16的要求,要求台车试验模拟出来的减速度波形在一定范围内且停车距离在(40020)mm之间。图4.5为本系统模拟出的满足ECER16要求的减速度波形，图中两条虚线为法规要求的减速度波形的上下限，该减速度波形的停车距离为399 mm。ECER17是关于座椅强度的法规，要求台车试验模拟出的大于20 g的减速度波形持续时间不小于30ms。图4.6是要用本系统模拟出的满足ECER17的减速度波形，该减速度波形最大减速度为23.31g，大于20g的减速度波形持续时间为34.5 ms。图4.6 满足法规ECER16要求的减速度波形图4.7 满足法规ECER17要求的减速度波形图4。8为液压缓冲器的局部正视图，从图中可以看出在液压缸底部有一个圆槽，因此称之为圆槽式液压缓冲器。改缓冲器主要依靠活塞在圆槽的位置变化改变驻退液的流量来改变小车碰撞的加速度变化。，在整个撞击的过程中，内压缸内的压力始终保持一定，如此便产生一固定大小之缓冲力，也就是所谓的线性减速。 经由此线性减速过程，油压缓冲器能将运动工作件平稳且安静地以最小的力量将运动件停止下来。图4.8 缓冲器局部正视图1. 工作腔 2. 非工作腔图4.9 缓冲器结构图由于活塞挤压1腔（工作腔）内液体，使其压力升高，被压缩液体通过活塞和变深度沟槽组成的流液孔高速射入2腔（非工作腔），这股高速射流最后射到驻退筒的底部，成为杂乱无章的涡流，随着后坐运动驻退杆不断从驻退筒中抽出，2腔出现真空，流液在变深度沟槽中受阻尼力对台车进行制动。汽车碰撞中的巨大动能转化为驻退液的热能，还有一部分能量贮存在2腔中。不难看出，缓冲装置内流体流动是十分复杂的，它属于可压缩粘性液体带有热传导的三维非定向层流动，过渡到大雷诺数紊流流动的问题。为了工程上处理方便，对缓冲装置中液体的流动作如下假设：1） 驻退液是不可压缩的2） 流动是一维定常数3） 驻退液在缓冲装置通道中的流动是以地球为惯性参考系的液流通道中某点的流速和压力P，即为该点所在截面上的平均流速和液体压力，并认为该截面上的值处处相等，对于恒定紊流（即流速和压力的时间均值不随时间变化的紊流），还应理解为对时间的平均流速和压力，这样，所讨论的模型不需要再区分层流和恒定紊流了。图4.12 加速度曲线界面经过对比ECER16法规，该模拟满足要求。结 论本课题主要通过模拟计算这个途径，对小车正面碰撞墙体进行了模拟仿真，结合仿真结果分析，提出以下几点结论：1. 汽车碰撞的过程是个复杂的过程，碰撞时的加速度和小车质量，速度，缓冲器有关。2. 根据流体力学中的流量连续性方程和动力方程对圆槽式液压缓冲器建模和仿真，并对仿真结果进行分析，找到冲击速度、冲击物质量、节流面积等参数对缓冲特性的影响规律。3. 利用本系统模拟出的小车减速度波形符合ECER16法规要求。由于台车试验需要模拟的碰撞环境多种多样，该仿真过程对用液压缓冲器模拟不同的碰撞减速度波形具有十分现实的指导意义4从汽车安全方面考虑，汽车应该要有一段缓冲区，并且要很好的保护驾驶人员的安全，在此基础上最好再加上安全气囊。致 谢本论文是在导师肖猛讲师的悉心指导下完成的。从论文的选题，研究方案的确定，直到论文的撰写无不凝聚着导师辛勤的汗水和心血。导师严谨的治学态度，实事求是的科学作风，渊博的学识以及丰富的实践经验都给我留下极为深刻的印象。无论是做学问还是做人，导师都是我一生学习的典范。尤其是当我在完成论文的过程中遇到困难时，导师所给予的指导将永远激励我，并且将使我终生受益。在此，谨向我的导师肖猛讲师表示崇高的敬意和诚挚的感谢!。在学习期间，我有幸结识了许多老师和同学。在与他们相处的日子里，不仅开放式的学术交流和探讨使我受益匪浅，而且他们的热情帮助也让我感到了友谊的温暖。 参 考 文 献1 上海市教育委员会.现代汽车安全技术M.上海：上海交通大学出版社，2006.2 钟志华等.汽车碰撞安全技术M.北京：机械工业出版社，2003.3 夏长高，曾发林，丁华.汽车安全检测技术M.北京：化学工业出版社，2006.4 王瑄，刘晓君，朱西产.我国安全带动态性能试验标准中滑车碰撞车速的探讨J. 汽车工程，1998（1）：10-16.5 刘君，王瑄.安全带动态性能试验方法研究J.汽车技术，1998（9）：16-20，27.6 曹玉平，阎祥安.液压传动与控制M.天津：天津大学出版社，2003.7 王瑄，陈弘，董丽莉，赵航. CATARC汽车模拟碰撞试验系统的研究J.汽车技术，1996（10）：28-32.8 杨培元，朱福元. 液压系统设计简明手册M.北京：机械工业出版社，2005.9 刘学术，宋振寰，于长吉.汽车碰撞基本规律研究J.汽车技术，2004（3）：22-25.10 开文果，金先龙，张晓云等.汽车碰撞有限元仿真的并行计算及其性能研究 J.系统仿真学报，2004,16(11):2428-2431.11 黄世霖，张金换，王晓东等.汽车碰撞与安全M，北京:清华大学出版社，2000.12 梁宏毅，关乔，陈建伟.解析中国汽车正面碰撞试验法规J，世界汽车，2001.13 朱西产.实车碰撞试验法规的现状和发展趋势J.汽车技术，2001,4:5-10.14 胡少良.我国汽车碰撞安全性研究的现状J.天津汽车,1995,8(3):33-35.15 郭应时，吴晓武.汽车非对称正面碰撞过程模拟J.西安公路交通大学学报，1999,19(2):80-105.16 张觉慧，谭敦松，高卫民等.汽车碰撞的有限元法及车门的抗撞性研究J.同济大学学报,1997,25(4):450-454.17 刘正恒.机械系统碰撞动力学响应的计算机仿真研究D.长沙:湖南大学，200318 胡玉梅汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究D，重庆:重庆大学，200219 顾力强，林忠欣.国内外汽车碰撞计算机模拟研究的现状及趋势J.工程,1999,21(1):1-920 马志雄，朱西产，商恩义，苗强.一种正面碰撞台车实验系统的开发及应用J，武汉理工大学学报，2008（2）.21 胡敬文,张金换,黄世霖. 汽车模拟碰撞用液压缓冲器的动态仿真J,北京，2003,25(4):4.22 雷天觉液压工程手册M,工业出版社，1990.23 王贡献，褚德英，沈荣瀛.被动式液压冲击波形发生器动态特性的数学建模与仿真M.振动与冲击，2007（07）.24 丁凡，路甬祥短笛形. 缓冲结构的高速液压缸缓冲过程的研究J,中国机械工程，1998，9(10)：52-54附录A 液压缸体设计VB编程代码Private Sub Command1_Click()Call sum Dim length As Single, a As SingleDim d1 As Single, D2 As Single, fmax As SingleDim Dt2 As SingleDim int1 As IntegerOpen c:data2.txt For Output As #2 输入数据文件fmax = 30 * 9.8 * md1 = 0.08D2 = 0.04Dt2 = 0.09a = 3.14159268 * (d1 * d1 - D2 * D2) / 4Call lay(lmax, Dt2, length)Text1.Text = CStr(length) & mmText2.Text = CStr(a) & mmText3.Text = CStr(d1) & mText4.Text = CStr(D2) & mText5.Text = CStr(Dt2) & mPrint #2, 序号; Spc(6); 面积; Spc(10); 深度int1 = 1Do While int1 0 ThenCall laya(v(int1), f(int1), d1, D2, ax)d(int1) = ax / 0.007Print #2, int1; ax; d(int1) ElsePrint #2, int1; Spc(10); 0; Spc(10); 0End Ifint1 = int1 + 1LoopClose #2End SubPrivate Sub sum()Dim int1 As IntegerOpen c:data1.txt For Output As #1m = 480f(0) = 0v(0) = 13.33333a(0) = 0l = 0Print #1, 序号; Tab(7); 缓冲长度（m）; Tab(18); 速度（m/s); Tab(30); 加速度（m/s/s); Tab(42); 液压阻力（n)Print #1, 0; Tab(8); Tab(25); v(0); Tab(42); a(0); Tab(57); f(0)int1 = 1Do While int1 = 80If int1 = 18 Thena(int1) = CSng(int1) * 1.6 * 9.8ElseIf int1 = 55 Thena(int1) = 30 * 9.8Else: a(int1) = (30 - 2 * (CSng(int1) - 55) * 9.8End IfIf int1 0 Thena(int1) = 0End Ifv(int1) = v(int1 - 1) - a(int1) * 0.001l = l + v(int1) * 0.001 - a(int1) * 0.001 * 0.001 / 2f(int1) = a(int1) * mPrint #1, int1; Tab(8); l; Tab(25); v(int1); Tab(42); a(int1); Tab(57); f(int1)int1 = int1 + 1Looplmax = 1Close #1End SubPrivate Sub lay(lmax, d1, length) 计算节制杆工作长度Dim dmax As Singledmax = d1 * 0.6length = lmax * 100 + dmax * 1000 + 50End SubPrivate Sub laya(v, f, dt11, dt21, ax1)Dim a0 As Single, k1 As Singlea0 = 3.1415926 * (dt11 * dt11 - dt21 * dt21) / 4k1 = 1.5ax1 = a0 1.5 * (k1 / 2) 0.5 * v / f 0.5End SubPrivate Sub Command2_Click()Form2.ShowEnd SubPrivate Sub Command3_Click()Unload MeEnd Sub附录B度曲线VB编程代码Private Sub Command1_Click() Dim i As Integer, j As Integer Form2.Line (1500, 5000)-(1500, 1000), vbRed Form2.Line -(1450, 1100), vbRed Form2.Line (1500, 1000)-(1550, 1100), vbRed Form2.CurrentX = 900 Form2.CurrentY = 1000 Form2.Print 加速度 Form2.Line (1500, 5000)-(6500, 5000), vbRed Form2.Line -(6400, 4950), vbRed Form2.Line (6500, 5000)-(6400, 5050), vbRed Form2.CurrentX = 6150 Form2.CurrentY = 5050 Form2.Print 时间 i = 0 Do While i = 16 Form2.CurrentX = 1650 + (i - 1) * 250 Form2.CurrentY = 5000 Form2.Print 5 * i i = i + 1 Loop i = 0 Do While i = 6 Form2.CurrentX = 1250 Form2.CurrentY = 4500 - i * 500 Form2.Print 5 * (i + 1) i = i + 1 Loop Form2.Line (2000, 5000)-(2000, 3400), vbGreen Form2.Line -(2250, 3000), vbGreen Form2.Line -(2750, 2400), vbGreen Form2.Line -(3700, 2400), vbGreen Form2.Line -(4250, 3000), vbGreen Form2.Line -(4500, 5000), vbGreen Form2.Line (1500, 2800)-(2400, 1800), vbGreen Form2.Line -(4500, 1800), vbGreen Form2.Line -(5500, 5000), vbGreen Form2.CurrentX = 1500 Form2.CurrentY = 5000 j = 1 Do While j = 70 Form2.Line -(1500 + j * 50), (5000 - a(j) * 100 / 9.8), vbBlue j = j + 1LoopEnd SubPrivate Sub Command2_Click() Unload MeEnd SubPrivate Sub Label1_Click()End Sub附录C液压缸设计数据表序号 缓冲长度（m） 速度（m/s) 加速度（m/s/s) 液压阻力（n) 0 13.33333 0 0 1 1.330981E-02 13.31765 15.68 7526.4 2 2.658042E-02 13.28629 31.36 15052.8 3 3.979615E-02 13.23925 47.04 22579.2 4 5.294132E-02 13.17653 62.72 30105.6 5 6.600025E-02 13.09813 78.4 37632 6 7.895726E-02 13.00405 94.08 45158.4 7 9.179667E-02 12.89429 109.76 52684.8 8 0.1045028 12.76885 125.44 60211.2 9 0.11706 12.62773 141.12 67737.59 10 0.1294525 12.47093 156.8 75264 11 0.1416647 12.29845 172.48 82790.4 12 0.1536809 12.11029 188.16 90316.8 13 0.1654855 11.90645 203.84 97843.2 14 0.1770626 11.68693 219.52 105369.6 15 0.1883968 11.45173 235.2 112896 16 0.1994722 11.20085 250.88 120422.4 17 0.2102732 10.93429 266.56 127948.8 18 0.2207841 10.65205 282.24 135475.2 19 0.2309952 10.35805 294 141120 20 0.2409122 10.06405 294 141120 21 0.2505353 9.770052 294 141120 22 0.2598643 9.476052 294 141120 23 0.2688994 9.182053 294 141120 24 0.2776404 8.888053 294 141120 25 0.2860875 8.594053 294 141120 26 0.2942405 8.300054 294 141120 27 0.3020996 8.006054 294 141120 28 0.3096646 7.712054 294 141120 29 0.3169357 7.418054 294 141120 30 0.3239127 7.124053 294 141120 31 0.3305958 6.830053 294 141120 32 0.3369848 6.536053 294 141120 33 0.3430799 6.242053 294 141120 34 0.3488809 5.948053 294 141120 35 0.354388 5.654053 294 141120 36 0.3596011 5.360053 294 141120 37 0.3645201 5.066052 294 141120 38 0.3691452 4.772052 294 141120 39 0.3734762 4.478052 294 141120 40 0.3775133 4.184052 294 141120 41 0.3812563 3.890052 294 141120 42 0.3847054 3.596052 294 141120 43 0.3878604 3.302052 294 141120 44 0.3907215 3.008052 294 141120 45 0.3932885 2.714052 294 141120 46 0.3955616 2.420053 294 141120 47 0.3975406 2.126053 294 141120 48 0.3992257 1.832053 294 141120 49 0.4006167 1.538053 294 141120 50 0.4017138 1.244053 294 141120 51 0.4025168 0.9500525 294 141120 52 0.4030259 0.6560525 294 141120 53 0.4032409 0.3620525 294 141120 54 0.403162 6.805247E-02 294 141120 55 0.4027891 -0.2259475 294 141120 56 0.4021515 -0.5003475 274.4 131712 57 0.401269 -0.7551475 254.8 122304 58 0.400161 -0.9903475 235.2 112896 59 0.3988473 -1.205948 215.6 103488 60 0.3973473 -1.401947 196 94080 61 0.3956808 -1.578347 176.4 84672 62 0.3938672 -1.735147 156.8 75264 63 0.3919263 -1.872347 137.2 65856 64 0.3898775 -1.989947 117.6 56448 65 0.3877406 -2.087947 98 47040 66 0.385535 -2.166347 78.4 37632 67 0.3832805 -2.225147 58.8 28224 68 0.3809965 -2.264347 39.2 18816 69 0.3787028 -2.283947 19.6 9408 70 0.3764188 -2.283947 0 0 71 0.3741643 -2.264347 -19.6 -9408 72 0.3719587 -2.225147 -39.2 -18816 73 0.3698218 -2.166347 -58.8 -28224 74 0.367773 -2.087947 -78.4 -37632 75 0.3658321 -1.989947 -98 -47040 76 0.3640185 -1.872347 -117.6 -56448 77 0.362352 -1.735147 -137.2 -65856 78 0.360852 -1.578347 -156.8 -75264 79 0.3595383 -1.401947 -176.4 -84672 80 0.3584303 -1.205947 -196 -94080附录D 液压缸圆槽设计数据表序号 面积 深度 1 3.077239E-05 4.396055E-03 2 2.170813E-05 3.101161E-03 3 1.766186E-05 2.523123E-03 4 1.522315E-05 2.174736E-03 5 1.353499E-05 1.93357E-03 6 1.226695E-05 1.752421E-03 7 1.126113E-05 1.608733E-03 8 1.043135E-05 1.490192E-03 9