Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, МАШИНОСТРОЕНИЕ

Совершенствование конструкции корпуса кузова на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при фронтальном ударе

irina_krut2020 420 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 35 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 07.05.2020
Курсовая работа на тему:"Совершенствование конструкции корпуса кузова на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при фронтальном ударе"
Введение

В настоящее время проблема пассивной безопасности автомобиля - одна из наиболее сложных и трудоёмких задач, которую приходится решать при проектировании новых транспортных средств. Поскольку пассивная безопасность в первую очередь определяется ударно-прочностными свойствами несущей системы, в частности, кузова автомобиля, то это должно учитываться уже на самых ранних стадиях проектирования, когда невозможны натурные испытания. В мире внедряются все более жесткие правила, по которым оценивается степень защиты водителя и пассажиров автомобиля. В связи с этим возникает необходимость в теоретической оценке пассивной безопасности кузовов на стадии проектирования, позволяющая сократить время и стоимость разработки, сократить до минимума количество испытательных образцов. Таким образом, тема данной работы, посвященной разработке метода совершенствования конструкции корпуса кузова на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при фронтальном ударе, является актуальной.
Содержание

1. Введение…………………………………………………………………….3 2. Общие проблемы исследования пассивной безопасности………………4 3. Анализ конструкций кузовов легковых автомобилей…………...............9 4. Анализ основных типов инициаторов деформаций и характера их влияния на энергоемкость и поведение конструкции…………………………17 5. Экспериментальная оценка несущей способности тонкостенной трубы с пенным наполнителей…………………………………………………………22 6. Оценка технико-экономической эффективности внедрения пенного наполнителя в лонжероны автомобиля………………………………………...25 7. Заключение……………………………………………………………….35 8. Список литературы………………………………………………………36
Список литературы

1. Костин И.М., Фасхиев Х.А. Технико-экономическая оценка грузовых автомобилей при разработке:- Набережные Челны: Изд-во Камского политехн. ин-та, 2002.-479 с. 2. Зузов В.Н. Разработка методов создания несущих системы КМ с оптимальных параметрами: Дисс.док. техн. наук.-М., 2002. -347 с. 3. ГОСТ Р 41.94.94-99 ( Правила ЕЭК ООН №94) Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров в случае лобового столкновения.-М.:ИПК Издательство стандартов, 2001. 4. Рябчинский А.И. Пассивная безопасность автомобиля. -М.: Машиностроение, 1983. - 145 с.
Отрывок из работы

1. Общие проблемы исследования пассивной безопасности Безопасность автомобиля принято разделять на две основные категории; • Активная безопасность - свойство автомобиля предотвращать дорожно-транспортные происшествия (ДТП) или снижать вероятность их возникновения. • Пассивная безопасность - свойство автомобиля уменьшать тяжесть ДТП, что проявляется в период, когда водитель не в состоянии предотвратить ДТП. Наиболее достоверная оценка пассивной безопасности транспортного средства данного типа возможна только при статистическом анализе аварийных ситуаций и выявления наиболее характерных случаев. По данным ГИБДД в России ежегодно происходит 200 тысяч ДТП, в которых погибает 27 тысяч человек и получают ранения 250 тысяч. Таблица 1 Общее количество ДТП, число погибших и получивших травмы (раненых) в России (по статистике ГИБДД) Год Кол-во ДТП Погибло Ранено 2015 229 140 32 724 285 362 2016 233 809 33 308 292 206 2017 218 322 29 936 270 883 Причины ДТП в России за 2017 год по данным ГИБДД: - из-за нарушения ПДД водителями транспортных средств — 85 % (в том числе находившимиея в состоянии опьянения). Из них: ¦ 25 % ДТП происходит из-за несоблюдения скоростного режима водителями на дорогах; ¦ 15 % ДТП происходит из-за нарушений правил проезда перекрёстка; ¦ 1 о % ДТП занимает выезд на встречную полосу движения; ¦ из-за нарушения ПДД водителями транспортных средств в состоянии опьянения — 6 %; ¦ из-за нарушения ПДД пешеходами — 16 %; ¦ из-за неудовлетворительного состояния улиц и дорог — 21 %; ¦ из-за эксплуатации технически неисправных транспортных средств - 0,6 %. Сумма долей больше 100 %, так как в некоторых ДТП задействованы более одной причины. Основные виды ДТП: ¦ столкновение; ¦ опрокидывание; ¦ наезд на стоящее транспортное средство; ¦ наезд на препятствие; ¦ наезд на пешехода; ¦ наезд на велосипедиста; ¦ наезд на гужевой транспорт; ¦ наезд на животное; ¦ падение пассажира; ¦ иные виды ДТП (происшествия, не относящиеся к указанным выше видам). Столкновение - наиболее распространенный вид ДТП. Столкновения бывают лобовые, боковые, касательные, задние. Самыми опасными из них являются лобовые столкновения, которые в основном происходят с транспортными средствами, движущимися во встречных направлениях, когда кто-то из водителей нарушил Правила дорожного движения (например, нарушение правил обгона). Характерной особенностью лобовых столкновений является то, что они очень часто влекут за собой гибель или тяжелые травмы и увечья людей. На рисунке 1 приведена классификация ДТП по данным зарубежных исследователей для легковых автомобилей. Видно, что преобладающим видом ДТП является фронтальное столкновение. Рисунок 1. Статистика ДТП для легковых автомобилей Кроме того, согласно тем же источникам, данный вид столкновения по статистике являются также наиболее травмоопасным для водителя и пассажиров. На основании подобных статистических данных в России и за рубежом были разработаны требования, регламентирующие пассивную безопасность транспортных средств. В настоящее время каждый вновь разрабатываемый автомобиль должен соответствовать целому ряду стандартов пассивной безопасности, основными из которых являются правила единой экономической комиссии при Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН). На базе этих документов также разработаны отечественные стандарты, действующие на территории России. На пассивную безопасность автомобиля влияет множество конструктивных и технологических факторов, на основе которых можно сформировать систему обеспечения и управления пассивной безопасностью. При наличии достоверной статистической информации о пассивной безопасности автомобиля на стадии эксплуатации возможности управления системой обеспечения пассивной безопасности на этой стадии ограничены и связаны в основном с регламентацией скорости движения. Гораздо более широкие возможности имеются на стадии проектирования отдельных элементов этой системы, когда возможна доводка и оптимизация ее конструктивных параметров. Критерии оптимизации формулируются на основе проведенных исследований механизмов травмирования и биомеханики движения человека во время ДТП. Принято использовать четыре основных показателя пассивной безопасности; • Деформации конструкции. • Перегрузки. • Вероятность выбрасывания человека. • Возгораемость. Таким образом, ударно-прочностные свойства окружающей конструкции являются основным фактором, определяющим уровень пассивной безопасности автомобиля, и оцениваются по деформациям, которые при определенных условиях столкновения не должны превышать заданные величины, сохраняя внутри кабины жизненное пространство для водителя и каждого из пассажиров, а также по перегрузкам, действующим на человека в процессе столкновения. Размеры жизненного пространства, при котором обеспечивается сохранение жизнедеятельности закрепленного на сидении человека (без получения во время столкновения локальных травм при ударе об элементы салона) регламентируются стандартами. В качестве примера на рисунке 2 представлена зона рекомендуемого жизненного пространства согласно нормам, принятым в Европе и США. Рисунок 2. Вид рекомендуемой зоны жизненного пространства согласно нормам, принятым в Европе (сплошной контур) и США (пунктирный контур) 2. Анализ конструкций кузовов легковых автомобилей Отправной точкой для оценки пассивной безопасности на стадии проектирования является конструкция автомобиля. Поэтому конструкцию необходимо проанализировать с целью выявления важных особенностей, подлежащих рассмотрению в дальнейших исследованиях. Ниже проводится классификация конструкции по признакам, существенным с позиции пассивной безопасности при фронтальном столкновении. Кузов автомобиля служит для размещения водителя, пассажиров, грузов и защиты их от внешних воздействий. Он является важнейшим конструктивным, наиболее ответственным, материалоемким и дорогостоящим элементом автомобиля, к которому крепятся все механизмы. Его форма определяет комфортабельность и внешний вид машины. На кузов приходится примерно половина общей массы автомобиля (для легковых 50...52 %) и стоимости (для легковых машин 47...49%). Общий пробег автомобиля в эксплуатации зависит от долговечности несущей системы кузова. Кузов может быть цельным или состоять из отдельных элементов (кабина, моторное отделение, грузовая платформа). Он включает в себя корпус, двери и люки, оперение (крылья, подножки, облицовки), сидения дополнительное оборудование (системы вентиляции и отопления). Корпус кузова автомобиля, как правило, является несущей системой. Он может состоять из основания, боковин, передней и задней частей, крыши и иметь перегородки. Все остальные элементы кузова (двери, капот, крылья, облицовка и т.д.) не относятся к несущим. По конструктивному признаку кузова автомобилей подразделяются на открытые и закрытые. В закрытых кузовах при штатных нагрузках крыша обеспечивает кузову жесткость на кручение. При фронтальном столкновении крыша совместно со стойками лобового стекла обеспечивает передку дополнительную жесткость в осевом направлении. По технологическому признаку кузова современных автомобилей можно разделить на каркасные, полукаркасные и бескаркасные (панельные и оболочечные). В каркасных кузовах жесткость конструкции обеспечивается за счет наличия пространственной рамы, состоящей из гнутых тонкостенных элементов замкнутого сечения. Такими элементами являются пороги, стойки. Рисунок 3. Конструкция кузовов каркасного открытого и бескаркасного закрытого типов: слева кузов BMW Z3; справа кузов Ford Mondeo Особенностью конструкции автомобиля Ford Mondeo в частности, является то, что передние лонжероны связываются не с мощной передней стойкой или поперечиной, а крепятся непосредственно к панели пола. Рисунок 4. Типовые конструкции кузовов легковых автомобилей Обычно создают несущие кузова, так как они имеют меньшую массу, позволяют снизить центр масс и т.д.. Облицовку кузова и элементы каркаса изготавливают из металлов (сталь, алюминий), пластмасс и древесины. Облицовка может быть коробчатой и многослойной. Многослойная (чаще трехслойная) обладает важным преимуществом - высокой прочностью и жесткостью при малой массе. При создании кузова легкового автомобиля основными факторами являются его форма и компоновка. По компоновке имеются следующие типы кузовов легковых автомобилей : седан, универсал, хэтчбек, родстер, пикап и др. Отличительной особенностью всех компоновочных схем является наличие развитой в продольном направлении передней части, которая интенсивно деформируется в процессе столкновения и поглощает основную энергию удара. Иногда в случае недостаточной энергоемкости передней части кузова автомобиля деформации распространяются на переднюю стойку салона и пороги. Таким образом, пассивная безопасность автомобиля при фронтальном столкновении существенно зависит от компоновки и конструктивного исполнения элементов передней части кузова вплоть до средней стойки. Из анализа типовых конструкций кузовов можно выделить тенденции построения конструкций, согласно которым создается замкнутая силовая схема, образованная лонжеронами, связующими поперечинами, порогами, дверными стойками, боковинами кузова, поперечинами крыши и задними крыльями. Данная схема характеризуется относительно высокой жесткостью, поскольку во время фронтального столкновения сила удара передается от лонжеронов на все остальные части кузова посредством связей и поперечин. Лонжероны выполнены в виде пространственной изогнутой тонкостенной трубы замкнутого профиля. В них часто встречаются различные инициаторы деформаций: отверстия, выштамповки, изменение размеров поперечного сечения и др., приводящие к существенному уменьшению жесткости. Тоннель для размещения выхлопной системы, который выполнен как вы- штамповка пола, зачастую несколько смещен в сторону, что обусловливает несимметричность кузова относительно продольной оси. Форма пола и арок задних колес определяется максимальными перемещениями последних. В некоторых конструкциях каркасные элементы имеют локальные выштамповки, как показано на рисунке 5. Их наличие может существенно повлиять на пассивную безопасность, т.к. они снижают значение критической нагрузки, необходимой для потери устойчивости . Рисунок 5. Вид инициаторов в конструкции передних лонжеронов: слева- лонжерон Ford; справа- лонжерон Renault Clio Symbol Передний щит служит разделительной перегородкой между салоном и отсеком двигателя, а также является важнейшим поперечным элементом каркаса салона, в значительной степени определяющим его жесткость при кручении. Зачастую, для увеличения жесткости передней части кузова применяется поперечина, связывающая лонжероны и моторный щит. В зонах, где осуществляется присоединение силового агрегата, щит часто имеет усиление в виде локального утолщения или ребер жесткости. Усиления в виде короба такасе выполняются в .местах крепления элементов рулевого механизма. Боковины в основном выполняются из отдельных штампованных деталей, соединенных при помощи сварки. Крышу с задним оконным проемом обычно изготавливают из одного цельного листа металла, в этом случае проем получается достаточно точным. Передний щит и задняя панель кузова, крыша, боковины и пол образуют салон КМ, который собирают в главном кондукторе после того, как предварительно подсобраны внутренние панели боковин и внутренняя рама крыши. Передние крылья в целях упрощения их замены при повреждениях иногда выполняются съемными. Задние крылья для получения требуемой жесткости могут быть присоединены к кузову с помощью сварки, и нередко штампуются как одно целое с боковиной. Применяемые материалы. Способы соединения элементов кузова. Чтобы улучшить потребительские свойства КМ (топливную экономичность, коррозионную стойкость, экологичность), целесообразно применять помимо традиционных (стали) другие материалы в несущих конструкциях КМ. Требования, предъявляемые к экономическим показателям эксплуатации КМ, обусловлены последствиями топливно-экономических кризисов, для их удовлетворения необходимо искать новые подходы в вопросах снижения расхода топлива. Экологические требования связаны с полной переработкой, утилизацией устаревших КМ, поэтому при проектировании КМ необходимо учитывать, чтобы материалы, из которых они изготовлены, впоследствии можно было утилизировать и повторно использовать. При столкновении элементы обшивки в кузовах каркасной конструкции в большей степени влияют на распределение нагруженности в начальной стадии деформирования, а основная энергия удара поглощается в элементах каркаса . Особенно это проявляется в случае применения для панелей обшивки хрупких композиционных материалов или стальных листов относительно малой толщины. В полукаркасных кузовах панели имеют значительную суммарную площадь. При столкновении в них образуется множество линий пластических шарниров, и за счет повышенной толщины стальных листов, панели могут рассеивать значительную долю энергии удара. В общем случае, как отмечено в работе , для кузовов каркасной и полукаркасной конструкции участие панелей обшивки в поглощении энергии удара может варьироваться в широких пределах. В кузовах полукаркасного и бескаркасного типа элементы силового каркаса, имеющие замкнутые поперечные сечения, образуются при соединении между собой предварительно отштампованных панелей открытого профиля толщиной 0,8..1,2 мм. Такое соединение чаще всего делается сваркой. В кузовах каркасной конструкции для формирования элементов пространственной рамы в последнее время применяется технология гидроформовки, позволяющая создавать элементы закрытого профиля за одну операцию . Толщина стенок каркасных элементов обычно составляет 1,2..1,8 мм. На рисунке 6 приведены эскизы различных способов формирования замкнутого сечения переднего лонжерона характерные для кузовов полукаркасной и каркасной конструкции. Рисунок 6. Формирование замкнутого сечения лонжерона: слева при помощи соединения штампованных элементов; справа при помощи гидроформовки Операция штамповки и гидроформовки обычно проводится в холодном состоянии, а полученные детали не подвергаются отпуску. В этих условиях, при использовании листового проката из низкоуглеродистой стали и алюминия в конечных деталях присутствует неоднородность механических свойств, вызванная деформационным упрочнением материала. Наиболее существенному упрочнению при операциях штамповки материал подвергается в местах перегибов, расположенных вдоль ребер каркасных элементов . В тоже время, как показали теоретические и экспериментальные исследования именно в этих зонах при больших нагрузках образуются узкие области или линии, вдоль которых материал подвергается интенсивному деформированию, рассеивая энергию удара. Таким образом, при незначительном влиянии на поведение элементов конструкции в условиях упругих деформаций, неоднородность механических свойств может повлиять на результаты в условиях столкновения при действии больших нагрузок. Соединение панелей и элементов каркаса кузова осуществляется при помощи точечной контактной или лазерной сварки. Такой способ соединение может оказать существенное влияние на поведение конструкции при ударе . Особенно сильно при разрушении соединений снижается пассивная безопасность кузовов полукаркасного типа. Для кузовов каркасного типа, даже в случае сохранения прочности соединений наличие сварных точек может существенно повлиять на характер деформирования силовых элементов . Однако анализ литературы свидетельствует о том, что на данный момент нет каких-либо методик по увеличению или уменьшению жесткости конструкций кузовов, по изменению энергоемкости, а также рекомендаций относительно направленной деформации элементов. 3. Анализ основных типов инициаторов деформаций и характера их влияния на энергоемкость и поведение конструкции Согласно статистическим данным одним из наиболее опасных столкновений транспортных средств является фронтальный удар. При фронтальном ударе наибольший вклад в поглощение энергии вносят лонжероны автомобиля. Лонжероны представляют собой сложную тонкостенную пространственную конструкцию замкнутого (обычно прямоугольного) профиля. Согласно проведенным Т. Вержбицки и В. Абрамовичем исследований выявлено, что лонжерон во время удара в основном испытывает осевое сжатие, поэтому для изучения влияния отдельных геометрических особенностей (отверстия, выштамповки и т.д.) целесообразно привести модель лонжерона к модели тонкостенной трубки квадратного сечения с различными инициаторами деформации и провести расчеты при действии осевой ударной нагрузки. Целью данного исследования является поведение тонкостенных труб при осевом сжатии с различными вариантами конструкции, численная оценка энергоемкости каждого из рассмотренных случаев и анализ поведения конструкции для групп представленных инициаторов деформаций. Полученные результаты в дальнейшем будут применяться для оценки и предсказания поведения конструкций лонжеронов с учетом конструктивных факторов и инициаторов деформаций.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Машиностроение, 25 страниц
200 руб.
Курсовая работа, Машиностроение, 35 страниц
300 руб.
Курсовая работа, Машиностроение, 33 страницы
396 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg