Курсовая работа: Безопасность транспортных средств
| Название: Безопасность транспортных средств Раздел: Рефераты по транспорту Тип: курсовая работа Добавлен 05:07:23 10 января 2011 Похожие работы Просмотров: 647 Комментариев: 16 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-критическая скорость движения порожнего автомобиля, м/с;
-критическая скорость движения груженого автомобиля, м/с;| Gн | 8,3 | N2 | 2 |
| Gо | 17,2 | P1 | 0,25 |
| Gо1 | 9,3 | P2 | 0,25 |
| Gо2 | 7,9 | b | 0,200 |
| Z | 2,7 | d | 0,381 |
| A | 1,4 | n1 | 2 |
| C | 1,3 |
1.3 Определение весовых параметров автомобиля
Полный вес автомобиля:
Осевой вес автомобиля:
Ga 1 =Ga 
, (кН) (1.2)
Ga 2 =Ga 
, (кН) (1.3)
Нагрузка на одно колесо:
Gn1 =
, (кН) (1.4)
Gn2=
, (кН) (1.5)
Подставляя значения в формулы производим расчеты:
1.4 Расчет управляемости автомобиля
По эмпирической формуле (1.6) рассчитываем коэффициент сопротивления увода Ку автомобильного колеса, отдельно переднего и заднего:
Ку1 =0.778В(D+2B)(P1 +9.810 4 ), н/рад; (1.6)
Ку2 =0.778В(D+2B)(P2 +9.810 4 ), н/рад; (1.7)
Далее определяем величину центробежной силы при движений автомобиля на повороте дороги радиусом R=100 м и Va =14 м/с
Рц =
,(кН) (1.8)
где m=
– масса автомобиля, кг;
g=9,8 – ускорение свободного падения, м/с 2 ;
Значение центробежной силы должно быть определено для двух состояний автомобиля:
Pц Go =
, кН; Pц Ga =
, кН; (1.9)
Часть центробежной силы, приходящейся на переднюю и заднюю ось порожнего и груженого автомобилей определяется по формулам:
Pц1 Go = Pц Go , (кН) Pц1 Ga = Pц Ga , (кН) (1.10)
Pц2 Go = Pц Go , (кН) Pц2 Ga = Pц Ga , (кН) (1.11)
Для нахождения углов увода передней и задней осей используют формулы:
dп Go =
, (рад.) dп Ga =
, (рад.) (1.12)
dз Go =
, (рад.) dз Ga =
, (рад.) (1.13)
Для этих двух состояний автомобиля определяется характеристика поворачиваемости:
Ку2 =0.778×0,200×(0,381+2×0,200)×(0,25*10 6 +9,8*10 4 )=12213,12 н/рад.
m=25,5/9,8=2.6кг Рц =2,6×14 2 /100=5 кН
У автомобиля нейтральная поворачиваемость.
2. Пассивная безопасность
2.1 Анализ процесса столкновения
Процесс столкновения автомобилей происходит в течение очень короткого времени. Основными факторами влияющими на деформацию и на его время, являются конструкция автомобиля и его скорость. При столкновении автомобиля с транспортным средством или с препятствием, между ними происходит взаимодействие, называемое ударом.
Удар – это механическое явление, происходящее в механической системе, характеризируемое резким изменением скорости ее точек за очень малый промежуток времени и обусловлено кратковременным действием очень больших сил. Столкновение автомобиля с препятствием состоит из двух фаз: первая – само столкновение и вторая – последующее перемещение автомобиля.
При теоретических исследованиях, как допущение, автомобили представляют в виде математической модели – тонкостенной цилиндрической оболочки. Такой математической моделью можно описать легковые автомобили, автобусы и автомобили фургоны.
Цель задания – проанализировать параметры сопутствующие столкновению и на основании этого определить обобщенный критерий оценки пассивной безопасности. Задача исследования состоит в определении следующих характеристик:
Zа=f(Vа) – перемещение свободного конца автомобиля относительно преграды в зависимости от скорости автомобиля в момент столкновения и времени;
Va =f(t) — скорость автомобиля в момент столкновения;
aa =f(t) — замедление любых точек автомобиля во времени;
ач = f(t), ач = f(Va ) – замедление человека в зависимости от времени и скорости столкновения;
jч = ач = f(t) – интенсивность нарастания нагрузок.
2.2 Выбор модели автомобиля
Модель автомобиля выбирается согласно последней цифрой зачетной книжкой
| 2 | БМВ-328i | 1430 | 1,74 | 0,93 | 50 |
2.3 Математическое описание процесса соударения при использовании
Рассмотрим центральный продольный удар тонкостенной цилиндрической оболочки о плоскую преграду. Преграду рассматриваем как систему с одной степенью свободы с массой Ма и жесткостью С. Согласно теорий продольного удара Сен-Ванана, контактная сила должна мгновенно принять значение:
F * =
,(Н) (2.1)
Затем будет постепенно падать до момента отскока оболочки от преграды. В этой формуле S=2´p´R – площадь поперечного сечения цилиндрической оболочки;
U – скорость распространения продольной ударной волны;
R – радиус оболочки;
D — толщина оболочки;
V – скорость соударения.
Линейные уравнения потери устойчивости дают верхнее значение критической силы, равное:
=2´p´0.607´Е´d 2 (2.2)
Кроме того, будем считать, что сила F(t) не может превосходить значение Fтек , т.е.
sкр =
=
= 
(2.4)
Преобразовав формулу (2.1) и подставив в нее значение величины sкр получим формулу для подсчета скорости соударения:
V * = 
(2.5)
Отсюда при Vа * теория Сен-Венана не применима:
Fконт =
;
В этом случае, если sкр >sтек наступает пластическое течение в металл оболочки и контактная сила:
=Fntr =2´p´R´d´sтек =const (2.6)
Если sкр 2 =const (2.7)
2.4 Допущения, принимаемые при теоретическом расчете
— масса автомобиля равна массе оболочки;
— материал кузова автомобиля и оболочки одинаковый;
(2.8)
— скорости соударения равны;
— модуль упругости принимает Е=2.1´10 6 
— для малоуглеродистой стали;
— структурные свойства материала кузова автомобиля и оболочки подобны;
приведенная площадь поперечного сечения цилиндрической оболочки равна 2´p´R´dо ;
где R – средний радиус оболочки; R= 
;
где dиbсредняя ширина и высота капота автомобиля;
dо – толщина стенки оболочки;
— толщина и радиус оболочки постоянны по всей длине;
— удар происходит перпендикулярно поверхности;
— деформация, «автомобиля — стержня» происходит только вдоль продольной оси;
— во время удара не происходит изгиба в каком-либо направлений;
— «автомобиль — стержень» в момент удара не получает вращательного движения;
— трения между соприкасающимися частями не учитываются;
— рассматривает ся конструкция автомобиля с несущим кузовом;
— при определений параметров столкновения автомобиля со стеной принимаем скорость начала деформации V * =0.
Радиус оболочки равен радиусу окружности с площадью поперечнего сечения, равной площади поперечнего сечения соударяемой части автомобиля (капот, багажник)
Сечение кузова Sk =So сечение оболочки.
R0 = 
— радиус оболочки; R0 =
Толщину оболочки принимаем равной толщине стального листа, из которого сделан кузов
2.5 Определение деформации расчетного автомобиля в зависимости от
Zmax =1- 
при V * =0 т.е. t=
, (2.10)
Где Va -скорость автомобиля в момент столкновения.
Ма =
, кг – масса автомобиля; (2.11)
Рассмотрим расчет деформации автомобиля БМВ328i в зависимости от скорости столкновения:
Ra =
, м – средний радиус оболочки. (2.12)
S=
, кг/м (2.13)
L=
, м (2.14)
Подставим значения в формулы (2.13) — (2.15):
Fкр =2×3.14×0.607×2.1*10 6 ×0.055 2 =242000Н
Вычислим Zmax по формуле (2.10) при значениях скорости 20 – 100 км/час:
Zmax =1-
=0,007
При остальных значениях скорости расчет производится аналогично, а результаты занесены в таблицу 1, построим график зависимости Zа =F(Va ).
2.6 Определение времени деформации расчетного автомобиля в
зависимости от скорости столкновения
Время деформации автомобиля в зависимости от его скорости в момент столкновения определяется по формуле (при V * =0 ):
,с (2.16)
В нашем случае Va =50 км/час.=13,9м/с
Таким образом, подсчитав значения ta при других значениях Va , построим график зависимости ta =f(Va ).
Таблица 1 – Изменение параметров столкновения
| Скорость столкновения, км/час | Изменение параметров столкновения | Скорость столкновения, км/час | Изменение параметров столкновения | ||
| Za , см | ta , мс | Za , см | ta , мс | ||
| 20 | 0,151 | 0,033 | 70 | 1,137 | 0,11 |
| 30 | 0,227 | 0,049 | 80 | 1,516 | 0,13 |
| 40 | 0,379 | 0,068 | 90 | 1,895 | 0,14 |
| 50 | 0,606 | 0,08 | 100 | 2,198 | 0,16 |
| 60 | 0,836 | 0,09 | |||
2.7 Определение изменения деформации расчетного автомобиля во
Изменения деформации во времени при V * =0 определяется по формуле:
где Z=1- 
(2.18)
=1-C(t-
) (2.19)
0 £t£ 0 – безразмерное время,
где R — приведенный радиус. 
называется коэффициентом конструкции автомобиля.
С=1.25´10 -7 ´
´ 
(2.20)
Рассмотрим расчет изменения деформации расчетного автомобиля БМВ328i во времени. Подставив значения в формулу (2.20) получаем:
С=1.25*10 -7 ´( 0,7/0,55*10 -3 )×13,9 2 =0,0306
Пусть при t=1.0, тогда с помощью формул (2.19) и (2.18) получаем:
=1-0,0306×(1-
)=0,984
Z=1-
=0,0081
После проведения остальных расчетов (t=0…1.0) и записав их в таблицу 2, строим график зависимости Za =.
2.8 Определение изменения скорости расчетного автомобиля во
Изменения скорости автомобиля во времени определяется по формуле:
V=V´
, м/с (2.21)
где V=
; (2.22)
; (2.23)
, с 
Рассмотрим расчет изменения скорости расчетного автомобиля БМВ328i во времени. Подсчитав значение V при различных значениях t :
V =
0,0153
записываем их в таблицу 2, затем строим график зависимости V=j(t).
2.9 Определение замедления расчетного автомобиля во времени
Изменения замедления автомобиля во времени определяется по формуле:
, (м/с 2 ) (2.24)
; (2.25)
; (2.26)
Рассмотрим определения замедления расчетного автомобиля БМВ328i во времени. Подсчитываем значения 
при различных значениях t:
При τ=0,1 
аа = -0.00747×75,82/0,08 2 = 88,49м/с 2
и заносим их в таблицу 2 и строим график зависимости 
.
2.10 Определение изменения расчетного автомобиля во времени
Изменение скорости замедления автомобиля во времени определяется по формуле:
,(м/с 3 ) (2.27)
(2.28)
Рассмотрим определения изменения скорости замедления расчетного автомобиля БМВ328iво времени. Подсчитываем значения 
при различных значениях t:
jа = 0,0005×75,82/0.08 3 = 74,04 м/с 3
заносим их в таблицу 2 и строим график зависимости 
.
2.11 Определение деформации расчетного автомобиля в зависимости
от изменения его замедления
Используя данные предыдущих параграфов в таблице 2, можно построит кривую, определяющую зависимость aa от Za для расчетного автомобиля при скорости столкновения V=50 км/час. В нашем случае полученная кривая при Za =0 будет иметь значение aa =88,49 т.к. мы принимаем, что V * =0 и, следовательно, в момент удара aa мгновенно примет значение 88,49. Нас в данном случае интересует характер aa =f(Zo ).
Таблица 2 – Динамика изменения параметров столкновения автомобиля на скорости V=50 км/час
| Временные фазы удара | Динамика изменения параметров столкновения автомобиля на скорости V=50 км/час | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| t | t,c | Za , м | Va ,м/с | aa , м/с 2 | Ja , м/с 3 |
| 0 | 0 | 0 | 14,50 | 0 | 0 |
| 0.1 | 0,016 | 0,151 | 12,79 | 88,49 | 74,04 |
| 0.2 | 0,033 | 0,227 | 11,37 | 89,08 | 59,23 |
| 0.3 | 0,049 | 0,379 | 9,47 | 89,56 | 57,75 |
| 0.4 | 0,068 | 0,386 | 8,52 | 90,03 | 50,34 |
| 0.5 | 0,08 | 0,454 | 6,63 | 90,39 | 41,46 |
| 0.6 | 0,09 | 0,462 | 5,68 | 90,74 | 32,57 |
| 0.7 | 0,11 | 0,538 | 3,79 | 90,98 | 23,69 |
| 0.8 | 0,13 | 0,561 | 2,84 | 91,10 | 14,80 |
| 0.9 | 0,14 | 0,576 | 0,94 | 91,22 | 8,88 |
| 1.0 | 0,16 | 0,614 | 0 | 91,33 | 0 |
2.12 Определение перемещения человека в зависимости от скорости
столкновения при V * =0
Перемещение человека относительно автомобиля равно разности между перемещением автомобиля за время деформации и величиной деформации автомобиля во при данной скорости столкновения:
где Vа – скорость соударения, м/с;
t * — время деформации автомобиля, с;
Zmax — величина деформации автомобиля, м.
Zmax =L(1-
) (2.31)
2.13 Определение перемещения человека во времени
Перемещения человека во времени при скорости столкновения можно подсчитать по формуле:
гдеVa =const – рассматриваемая скорость столкновения
0 ≤ t ≤ t * и 0 ≤ Z ≤ Zmax
Lч =Va ×t-L(1-
),м (2.33)
где 
(2.34)
переходя к безразмерному параметруτ, получим:
Lч =
,м (2.35)
Lч =
,м 
Подсчитав значения Lч и t при различных τ, заносим их в таблицу 3и строим график зависимости Lч =f(t) при заданной скорости столкновения Vа=50 км/час.
2.14 Определение изменения скорости перемещения человека
Изменения скорости перемещения человека определяется по формуле:
,м/с (2.36)
Рассмотрим расчет изменения скорости перемещения человека.
м/с
После расчета остальных значений 
заносим их в таблицу 3 и строим график зависимости =f(t) при данной скорости столкновения Va =50 км/час.
2.15 Определение замедления при перемещении человека
Дифференцируя формулу (2.37) и переходя к безразмерному параметру τ, получим выражение для определения замедления человека:
,м/с 2 (2.37)
aч =-аа ач = 
(2.38)
Подсчитав значение aч при различных значениях τ строим график зависимости 
при Va =50 км/час. Значения приведены в таблице 3.
2.16 Определение скорости замедления человека при перемещении
Изменение скорости замедления человека при перемещении определяется по формулам:
(2.39)
,м/с 3 (2.40)
Аналогично подсчитываем значения 
и t при различных значениях τ и строим график зависимости =ƒ(τ), значения приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Динамика изменения параметров соударения человека на скорости Va= 50 км/час
| Примерные фазы столкновения | Динамика изменения параметров соударения человека на скорости 50 км/час | ||||
| t | t, c | Lч, м | Vч , м/с | ач , м/с 2 | Jч , м/с 3 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0.1 | 0,016 | 0,221 | 14,93 | 88,49 | 74,04 |
| 0.2 | 0,033 | 0,446 | 14,81 | 89,08 | 59,23 |
| 0.3 | 0,049 | 0,661 | 14,70 | 89,56 | 57,75 |
| 0.4 | 0,068 | 0,883 | 14,58 | 90,03 | 50,34 |
| 0.5 | 0,08 | 1,105 | 14,47 | 90,39 | 41,46 |
| 0.6 | 0,09 | 1,325 | 14,35 | 90,74 | 32,57 |
| 0.7 | 0,11 | 1,537 | 14,24 | 90,98 | 23,69 |
| 0.8 | 0,13 | 1,756 | 14,12 | 91,10 | 14,80 |
| 0.9 | 0,14 | 1,975 | 14,01 | 91,22 | 8,88 |
| 1.0 | 0,16 | 2,187 | 13,9 | 91,33 | 0 |
Заключение
В курсовой работе по дисциплине «Безопасность транспортных средств» установлены параметры активной и пассивной безопасности автомобиля.
Установлено, что угол увода передней оси больше угла увода задней оси автомобиля как груженого, так и порожнего, т. е. Выполняется условие нейтральной поворачиваемости.
Автомобиль с нейтральной шинной поворачиваемостью устойчиво сохраняет прямолинейное движение, в то время как у автомобиля с излишней шинной поворачиваемостью кривизна траектории непрерывно увеличивается.
По результатам расчета на пассивную безопасность автомобиля построены кривые, определяющие характер столкновения расчетного автомобиля. Приведенные графики важны для понимания общих проблем защиты пассажиров и водителей, которые получают травмы, потому как основная задача пассивной безопасности автомобиля – сохранения жизни водителям и пассажирам, а также снижение количества, тяжести травм, сохранения грузов, ремонтопригодность автомобиля после ДТП.
Список используемой литературы
1 Афанасьев Л.Л., Дьяков А.Б., Илларионов Б.А.. Конструктивная безопасность автомобилей. – М.: Машиностроение, 1982-212 с.
2 Андронов М.А., Межевич Ф.Е., Немцов Ю.М., Савушкин Е.С.. Безопасность конструкции автомобилей. – М.: Машиностроение, 1985.-160 с.
3 Дьяков А.Б. Безопасность движения автомобилей ночью. – М.: Транспорт, 1984.-200 с.
4 Иванов В.Н, Лялин В.А.. Пассивная безопасность автомобиля. – М.: Транспорт, 1979.-3004 с.
5 Немцов Ю.М., Майборода О.В.. Эксплуатационные качества автомобиля регламентированные требованиями безопасности движения. – М.: Транспорт, 1977.-141 с.
6 Рябчинский А.И.. Пассивная безопасность автомобиля. – М.: Машиностроение, 1983-145 с.
7 Бажанов А.К., Дьяков А.Б., Коноплянко В.И. Конструктивная безопасность автомобилей. Учебное пособие/ МАДИ.-М./1976.-82 с.
8 Боровский Б.Е. Безопасность движения автомобильного транспорта. – Л.: Лениздат, 1984.-304 с
9 Ветлинский В.Н., Юрче автомобилем.-М.:Транспорт, 1984.-189 с.
Источник статьи: http://www.bestreferat.ru/referat-195784.html