汽车碰撞模拟实验台设计

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一种汽车安全气囊仿真试验台的设计

随着高速公路的迅猛发展以及汽车保有量的增加,使得交通事故频频发生,人们对汽车被动安全装置的需求显得更为迫切。汽车安全气囊由于使用方便、效果显著、造价不高,近年来得到迅速发展和普及,使之成为汽车被动安全技术的主流。汽车安全气囊的好坏关系着车辆遇到紧急碰撞时,能否适时工作从而保护司乘人员的安全,因此安全气囊的设计应向着更新型的智能化方向发展。承担着培养高素质技能型人才任务的高职院校,在课程体系中都设置了汽车安全与舒适这一模块的内容,投入了大量的资金购买了一系列的设备用于改善教学手段。

1 存在问题

1.1 台架信号不稳定

目前,能购买到的汽车安全气囊实验装置主要由汽车安全电脑、汽车安全气囊组件、气囊线束、气泵和控制电路组成。在工作中,接通电源,打开引爆开关,即可展示安全气囊打开过程等功能。但由于电脑输出的气囊引爆信号比较微弱,汽车安全气囊实验台控制电路接收该信号较为困难,常发生工作不稳定等问题,无法实现其功能。还有的实验台采用多继电器连接的方式来解决该问题，但这种连接方式控制灵敏度较差、气囊充气反应迟缓,无法达到预期实验和教学效果。1.2 安全气囊课程讲授不够形象

安全气囊的讲授,目前大多数的高职院校采用多媒体演示,再

结合实物进行教学授课,在一定程度上满足了教学需求,但无法实现对其功能进行验证以及性能测试。随着安全气囊技术的发展和普及,设计出一种安全气囊仿真试验台,能对其性能进行分析和检测,并能进行试验展示,必将大大改善和提升高职院校的课堂教学效果。

同时，如果可以对安全气囊进行检测,并能进行结构展示的实验装置,必然会成为高职院校课程培养过程中的必备品。

汽车碰撞仿真技术研究

近年来，汽车碰撞仿真技术被广泛应用于汽车设计、安全评价以及事故重建等领域。这一技术的研究取得了显著的进展，成为汽车行业发展的重要方向之一。一、汽车碰撞仿真技术的基本原理

汽车碰撞仿真技术是指利用数值模拟方法，对汽车与障碍物间的碰撞过程进行模拟与计算。其基本原理是通过一定的理论分析与计算方法，建立汽车碰撞过程的物理模型和计算模型。通过模拟计算，获得汽车后续运动轨迹、车身变形、速度变化等多个参数，进而进行事故评估和设计验证。

二、汽车碰撞仿真技术的优点

与传统的试验方法相比，汽车碰撞仿真技术具有许多优点。首先，汽车碰撞仿真可以大大降低汽车试验成本和试验时间。其次，由于试验过程的不可控性，传统的试验方法难以精确地模拟碰撞场景，而仿真技术能够模拟更多更真实的情况，准确预测碰撞后车辆的状态。此外，汽车碰撞仿真技术还可以对不同方案进行快速比较，为汽车设计提供全面的技术支持。

三、汽车碰撞仿真技术的应用

早期，汽车碰撞仿真技术主要应用于汽车设计。但随着汽车碰撞安全意识的提升，这一技术已广泛应用于汽车安全评价和事故重建领域。例如，汽车碰撞仿真技术可以为汽车安全评价提供数字化的支持，检测车身变形情况、碰撞时车速与加速度等物理参数，从而判断车辆安全性能，并评估驾乘人员的伤害程度。同时，汽车碰撞仿真技术还可用于事故重建，在复现事故现场、还原碰撞过程等方面发挥重要作用。此外，汽车碰撞仿真技术还有许多其他领域的应用，如汽车动力学仿真、及零部件设计等。

四、汽车碰撞仿真技术面临的挑战

虽然汽车碰撞仿真技术已经得到了广泛应用，但是仍然面临着一些挑战。比如，现有的仿真模型缺乏精细化建模和多物理场交互计算，其预测精度和稳定性需要不断提高。同时，汽车碰撞仿真技术对计算机性能和计算方法等方面的要求较高，因此研究人员需要不断更新和提升技术。此外，由于汽车碰撞仿真技术需要大量真实数据进行模拟计算和验证，因此建立数据计算平台也是一个重要的挑战。

车辆仿真实验室设计方案

一、引言

二、实验室设施

1.实验室布局：根据实验需求，实验室分为测试区域、控制区域和办

公区域。测试区域应具备良好的空气流通和安全防护设施，以确保实验人

员的安全。控制区域应设有计算机、控制台和监控设备等，用于监控和控

制实验进程。办公区域用于实验数据分析和研究讨论，应配备必要的办公

设备和软件。

2.硬件设备：

（1）仿真平台：选择高度模拟真实驾驶环境的车辆仿真平台，包括

运动平台、驾驶员座舱和控制装置等。驾驶员座舱设计舒适度优先，同时

需要充分考虑仿真感受和人机交互。

（2）仿真软件：选用功能丰富、参数可调的车辆仿真软件，能够模

拟各种路况、驾驶行为和车辆参数。软件应具有良好的稳定性和实时性，

可实时计算车辆状态并显示在控制台上。

（3）传感器：安装适合的传感器用于获取车辆各项数据，如加速度、转弯半径、刹车距离等。传感器应高精度、低延迟，能够提供准确而及时

的数据。

（4）监控设备：设立监控摄像头及录像系统，用于实时监测和记录

实验全过程，以便后期分析和复盘。

三、实验内容

1.车辆性能测试：通过车辆仿真实验，可以测试车辆的加速度、制动

距离、转弯半径等性能指标。通过分析测试数据，可以评估车辆设计的优劣，并进行改进。

2.驾驶行为研究：通过设定不同的驾驶情景，研究驾驶员的驾驶行为

对车辆性能的影响。可以通过模拟紧急刹车、躲避障碍等场景，评估驾驶

员反应能力和车辆的灵活性。

3.道路仿真：根据实际道路环境，进行车辆在不同道路条件下的行驶

仿真。可以测试车辆在湿滑、凹凸不平、高速等道路条件下的稳定性和操

控性。

车辆碰撞检测设计方案范本

车辆碰撞是一种常见的交通事故，往往会导致人员伤亡和财产损失。随着社会

科技的发展，车辆碰撞检测技术得到了广泛的应用。本文将针对车辆碰撞检测设计方案进行介绍。

1. 设计目的

车辆碰撞检测设计的主要目的是提高汽车碰撞安全性、减少碰撞事故发生。设

计方案需要满足以下要求：

1.可以检测到车辆碰撞发生。

2.系统需要具有高准确率和高稳定性。

3.检测速度需要快，并且应该具备对异常情况快速响应的能力。

4.能够满足各种天气和光照条件下的工作要求。

2. 系统设计方案

车辆碰撞检测系统的设计大致可以分为三个部分：传感器、数据处理器和报警

系统。

1.传感器

传感器是碰撞检测系统的重要组成部分，它需要精度高、灵敏度高、响应速度

快等特点。传感器可以有很多种类，下面列出几种较为常用的：

•加速度传感器：通过测量车辆的加速度而检测到碰撞事故。

•惯性传感器：测量车体加速度和角度速度，能够检测出碰撞是否发生。

•摄像头：通过图像处理的方式，检测车辆的碰撞状态。

2.数据处理器

数据处理器主要负责处理采集到的传感器数据，对车辆碰撞进行评估和分析，

确定是否发生了碰撞事故。

根据传感器类型的不同，数据处理器的算法也会有一定的区别。因此，对于不

同类型的传感器，设计方案需要进行相应的算法研究和优化。

3.报警系统

报警系统可以通过声音、灯光等多种方式，提醒驾驶员发生了车辆碰撞事故，

并且尽可能地将事故的程度进行描述。对于高速道路、隧道、桥梁等特殊路段，需要配备语音报警系统。

3.目前应用的车辆碰撞检测系统

目前市面上已经出现了许多的车辆碰撞检测系统，这些系统准确度高、性能稳定、效果明显。下面将介绍几款比较典型的系统。

实车碰撞安全试验室的工艺设计

关键词：碰撞安全试验；标准；布局；工艺设计
Байду номын сангаас
以上是某碰撞安全试验室（如图１所示），建筑面积超过４万平方米，长３１０米，宽１６５米，共设置８条轨道。直线轨道长２６０米，角度轨道长１３５米。整体呈扇可进行多角度车对车碰撞试验，是目前国际先进的汽车安全试验室分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和车辆滚翻等几种典型情况。汽车碰撞试形结构，可实现２吨重车辆以最高１４０ｋｎ／ｈｉ的速度、７吨重车辆验的目的就是通过试验获取汽车受损的技术数据，对汽车的结构和乘员保护之一。在直线轨道上，０ｋｍ／ｈ的速度进行车对壁障碰撞试验以及两辆３吨重车辆以最高系统性能加以评判，确保碰撞时乘员生存的空间、缓和冲击、防止发生火灾以最高８０ｋｎ／ｉｈ的速度进行车对车正面碰撞试验。在角度轨道上可实现３吨重车辆等。根据试验方法的不同，汽车碰撞试验分为实车碰撞试验、滑车模拟碰撞试８验和台架试验。其中，实车碰撞试验与真实的汽车碰撞事故最接近，因此最具以最高８０ｋｍ／ｈ的速度进行碰撞试验，直线轨道和角度轨道联台使用可以实１５。、３０。、４５。、６０。、７５。、９０。）碰撞试验。说服力，是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本的试验方法。虽然实车碰撞现车对车不同速度下多角度（可以更加真实模拟实际试验技术难度大、试验准备周期长、试验费用昂贵，但实车碰撞试验是汽车碰此外该试验室还拥有各类试验运载车及翻滚试验场，交通环境中的各种事故形态。撞安全研究中必需的、不可替代的试验。汽车碰撞事故的形态千差万别，按事故统计结果，汽车碰撞事故主要可

汽车碰撞预警系统的设计与仿真

随着汽车数量的增加，道路交通事故也屡见不鲜。为了

减少交通事故带来的伤亡和财产损失，汽车技术领域不断

努力创新，其中之一就是汽车碰撞预警系统。本文将讨论

汽车碰撞预警系统的设计与仿真。

一、引言

汽车碰撞预警系统是一种利用传感器和智能算法的系统，可以检测到汽车前方障碍物，并向驾驶员提供实时警告，

以避免碰撞事故的发生。这种系统的设计和仿真是确保其

可靠性和有效性的重要步骤。

二、碰撞预警系统的组成

碰撞预警系统由传感器、控制单元和警报装置组成。传

感器通过不同的技术来感知汽车前方的障碍物，例如雷达、摄像头和超声波传感器等。控制单元负责从传感器接收数

据并分析处理，以便判断是否有碰撞的风险。一旦警示系

统判断存在碰撞风险，它会通过警报装置向驾驶员发出警告。

三、设计原则和考虑因素

在设计汽车碰撞预警系统时，以下几个原则和考虑因素是必不可少的：

1. 安全性：碰撞预警系统的主要目标是提高汽车的安全性。因此，系统的准确性和及时性都至关重要，以确保驾驶员在可能发生碰撞之前得到及时警告。

2. 可靠性：碰撞预警系统在各种道路和天气条件下都应可靠运行。设计和仿真需要考虑各种场景和情况，以确保系统的鲁棒性和可靠性。

3. 灵敏度：碰撞预警系统需要能够准确地探测到不同类型的障碍物，包括车辆、行人和自行车等。设计时需要考虑传感器的灵敏度和响应速度，以确保系统可以及时发出警告。

4. 使用友好性：碰撞预警系统的用户是驾驶员，因此系统应设计简单且易于使用。警告信号应清晰明了，避免干扰驾驶员正常的驾驶操作。

四、碰撞预警系统的仿真

汽车模拟碰撞试验台设计及动力学分析

根据碰撞范围的不同，固定壁碰撞试验可以分为全宽碰撞和偏置碰撞，如图２．１所示。

（ａ）余宽碰掩（ｂ）偏置碰撞

图２．１全宽碰撞和偏置碰撞

（·，正面酣

恤１重一鸯蛀

ｔｄ’幛鼍墨卡事

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图２２不同彤状的碰撞璧

汽车碰撞方向也可以和固定壁成～定角度，有时还可以在固定壁前面附加各种形状的障碍物，以研究汽车在不同情况下的碰撞特性，如图２．２。

在汽车碰撞实验中，为了把试验车辆的加速增加到碰撞实验所要求的速度，有多种方法可以采用，表２．１列出了国内外进行撞车试验所普遍采用的加

速方法及其特点。

表２１试验车的加速方法

型式分类特点

需要大型牵引车，动力损失较大。需要较长＝的路段。

使崩牵引乍撞车速度要靠司机调整，需要训练司机。优点是试

验容易进行，成本低。

需要准备较长的行车距离，容易调整撞车速度，并牵引式使用绞盘

且可以仔细的调赘撞车速度。

在较短的行驶距离中即可达到较高的速度。因为直使用直线电机接牵引试验车，故不会发生由丁二钢索的原因而产生

的故障，适台干室内试验。缺点是成本较高。

如果提高可动滑轮的速比．在短的行程内可以达到重锤下落较高的速度。缺点是在重锤、钢索、滑轮和试验车利用重的连接中产生的动力损失较多，速度糟度不高。

力式为达到撞车速度，行驶距离要足够长，并且试验车下坡行驶的姿态也不是水平的，速度调节比较困难。优点是

不需要特殊的加速装置。

可以在较短的加速距离内产生较高的碰撞速度。缺发射式橡皮绳弹射

点是速度控制比较圉难。

自动行

遥控驾驶需要在试验车上安装特殊的自动驾驶设备，成本较

驶式高，但速度控制比较方便。

整车侧面碰撞台车试验模拟研究

整车侧面碰撞台车试验模拟研究摘要：

本文主要介绍一种整车侧面碰撞台车模拟的实现方法，以指导侧碰

模拟实验在台车上开展，促进侧面乘员保护系统开发。

[关键词]台车侧面碰撞加速度、速度、迭代

1.引言

汽车发生碰撞时，绝大部分的严重伤害是由于侧碰造成的，据2004

年全国交通事故统计，36%为侧碰事故，29%为正碰事故，因此，开展侧碰实验能

够更好的引导研发朝着低伤害的目标前进。目前侧碰实验一般在整车碰撞实验室

实车开展，但此种方式成本消耗大，且实车阶段进行零部件改进需要的周期很长，如能在车型开发初期对实车侧碰进行模拟，加快各相关安全部件优化匹配，将大

大提高车型开发效率。

2.正文

汽车侧面碰撞是最常见的事故类型之一，大多的严重伤害是侧面碰撞引起的，这是因为乘员靠近大变形的区域，而且，该区域非常的狭窄，可实施保护的空间小、时间短。

机理分析：

汽车侧面碰撞过程分析

侧面碰撞试验主要依据《GB 20071—2006 汽车侧面碰撞的乘员保护》标准，由可变性壁障车（MDB）撞击静止的车辆（如图5）造成车内乘员伤害，乘员伤害

是侧碰试验研究主要目标，而伤害主要与碰撞过程中乘员速度变化相关。典型的

侧面碰撞的V-T图如图6所示。MDB在0时刻碰撞后，逐渐减速下来（Vbar），

相反被撞车辆由0速度逐渐加速起来（Vveh），直到两车的速度相同（这时候的

速度叫Vvf）一起往前运动，整个侧面碰撞完成。MDB撞击车辆的过程中，车门

先变形侵入，车门速度（Vdor）高于车辆，达到与MDB的速度相同后，与MDB一

起撞进车辆，此时Vdor=Vbar。Tc时刻车门侵入撞到车内乘员产生速度Vo。图中

汽车碰撞安全性仿真试验

作者：胡浩

来源：《科教导刊·电子版》2016年第07期

摘要汽车作为现代化交通工具，在给人们的生活带来便利与乐趣的同时，也因其引起的交通事故给人类的生命和财产带来极大的威胁和伤害。汽车的安全性可划分为主动安全性和被动安全性。主动安全性是指汽车能够识别潜在的危险自动减速，或当突发的因素出现时，能够在驾驶员的操作下避免发生交通事故的性能；被动安全性是指汽车发生不可避免的交通事故后，能够对车内乘员或行人进行保护，以免发生伤害或使伤害降低到最小程度。交通事故原因的统计分析表明，以预防事故发生的主动安全性只能避免极少部分的事故，因此提高汽车被动安全性日趋重要。

关键词汽车碰撞仿真试验

中图分类号：U461 文献标识码：A

1汽车碰撞研究的发展状况

汽车碰撞引起的交通事故按照发生的类型可分为：正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和翻滚。目前国外汽车碰撞试验研究的机构主要有：美国公路安全保险协会、欧洲新车评价程式、应该米拉实验室、日本汽车研究所等等。我国汽车安全性研究起步于80年代后期，清华大学最早建立了台车试验台，开展汽车安全性的研究。目前具有汽车碰撞试验能力的机构有：中国汽车技术研究中心、清华大学汽车碰撞试验室、一汽二汽汽车研究所等。

汽车碰撞法规主要依据美国和欧洲标准，我国目前的使用标准都是依照欧美为蓝本制定的。然而美国和欧洲的侧面碰撞法规从碰撞试验方法，碰撞试验假人以及伤害指数，代表“标准车”的品质、吸能块的外形、尺寸以及刚度都不相同。因此，欧美关于汽车侧面碰撞法规的差异，给汽车生产商开发造成很大的障碍，统一的侧面碰撞法规是现在的主要工作，侧面碰撞假人系统的统一也是迫切需要解决的问题。

汽车碰撞仿真模拟在车辆碰撞承载结构设计中的应用探究

汽车碰撞仿真模拟在车辆碰撞承载结构设计

中的应用探究

随着现代汽车安全意识的增强和交通事故频繁发生，对车辆碰撞安

全性能的要求也越来越高。汽车碰撞仿真模拟作为一种先进的工具，

成为了车辆碰撞承载结构设计中的必备手段。本文将探究汽车碰撞仿

真模拟在车辆碰撞承载结构设计中的应用，并介绍其工作原理以及优势。

1. 车辆碰撞承载结构设计的重要性

车辆碰撞是交通事故中最常见的一种事故形式，因此车辆碰撞承载

结构的设计显得尤为重要。一个合理的承载结构设计可以在碰撞发生时，吸收撞击能量，最大限度地保护车内乘员的生命安全。因此，车

辆碰撞承载结构应具备一定的变形能力和抗冲击性能，才能有效减少

碰撞对车辆和驾乘人员造成的伤害。

2. 汽车碰撞仿真模拟的工作原理

汽车碰撞仿真模拟通过计算机模型和数值计算方法，模拟车辆在碰

撞过程中的力学响应和变形规律。其工作原理主要包括以下几个步骤：（1）几何建模：通过使用计算机辅助设计软件，将车辆的外部形

状与重要的内部结构进行几何建模，以构建真实可信的碰撞模型。

（2）材料建模：根据车辆零部件的实际材料特性，使用合适的材

料模型进行建模，模拟材料在碰撞载荷下的变形和破坏过程。

（3）载荷施加：根据实际碰撞情况，对模型施加合适的载荷条件，如初速度、碰撞角度和碰撞速度等。

（4）求解过程：使用数值计算方法，基于车辆碰撞模型和载荷条件，对碰撞过程进行计算求解，获得车辆的力学响应和重要部位的变

形情况。

（5）结果评估：通过对仿真结果的分析和评估，确定车辆碰撞的

安全性能，并对承载结构进行调整和优化。

3. 汽车碰撞仿真模拟的优势

模拟汽车碰撞实验报告

引言

汽车碰撞是一种常见的交通事故，也是导致许多人伤亡和财产损失的主要原因之一。为了提高汽车的安全性能，许多汽车制造商进行了大量的碰撞实验，以验证汽车的结构设计和安全系统的有效性。本实验旨在通过模拟汽车碰撞实验，分析车辆发生碰撞时的碰撞力、形变和动能转化情况，为汽车设计和安全性能的研究提供实验数据和理论支持。

实验方法

实验设备和材料

- 模型车辆

- 碰撞台

- 加速度传感器

- 数据采集系统

实验步骤

1. 在碰撞台上调节和固定模型车辆的位置，确保模型车辆与碰撞台之间的距离和方向准确。

2. 安装加速度传感器并调整到合适的位置，以便测量和记录碰撞时车辆的加速度变化。

3. 连接数据采集系统，确保实时记录和分析实验数据。

4. 进行汽车碰撞实验，通过控制碰撞台的速度和方向，模拟不同类型和强度的碰撞情况。

5. 实验结束后，将实验数据导出，进行数据处理和分析。

实验结果与分析

车辆碰撞力与形变情况

通过实验记录的加速度数据，可以计算得到碰撞时车辆所受到的力的大小。根据实验结果，碰撞力与车辆速度和质量相关。当碰撞速度增大或者车辆质量较大时，车辆所受到的碰撞力也会相应增大。另外，碰撞力还与车辆的结构和材料有关，结构强度越大的车辆，所能承受的碰撞力也会更大。

在碰撞过程中，车辆发生形变是不可避免的。根据实验观察和测量，碰撞会使车辆前部和侧部发生不同程度的形变，部分车辆甚至会出现严重损坏或者变形。这是由于碰撞力的作用，导致车辆的变形和部件的破坏。因此，在汽车设计中，结构的合理布局和合适的材料选择非常重要，可以有效减轻碰撞时车辆的变形和破坏。

车辆碰撞模型的建立与仿真分析

随着社会的发展和交通工具的普及，车辆碰撞事故频繁发生，给人们的生命财产安全带来了巨大的威胁。因此，建立适合的车辆碰撞模型及进行仿真分析具有重要意义，可以帮助我们更好地理解碰撞过程，并为后续的安全措施和相关研究提供参考。

一、车辆碰撞模型的建立

车辆碰撞模型的建立是仿真分析的前提，模型需要准确地反映实际碰撞情况，从而为仿真分析提供准确的输入数据。下面将介绍车辆碰撞模型建立的一般步骤。

1. 收集碰撞数据：首先需要收集与车辆碰撞相关的数据，包括车辆的尺寸、质量、刚度等参数，以及碰撞过程中的速度、加速度和力的数据。这些数据是建立模型的基础。

2. 确定碰撞类型：根据实际情况，需要确定所要研究的碰撞类型。常见的碰撞类型包括前碰撞、侧碰撞和倾斜碰撞等。不同的碰撞类型对应着不同的模型参数。

3. 建立车辆模型：根据收集的数据和确定的碰撞类型，可以使用三维建模软件建立车辆模型。在建立模型时需要注意几个关键参数，如车辆的形状、质心位置、刚度等。这些参数对于后续的仿真分析结果有着重要影响。

4. 制定碰撞场景：碰撞场景的制定要基于实际情况，可以通过参考已有的碰撞案例或运用工程经验进行。碰撞场景的制定应包括初始状态和碰撞过程的描述，并考虑环境因素的影响。

5. 确定碰撞参数：在车辆碰撞模型中，需要确定一些关键的碰撞参数，如碰撞速度、碰撞角度、碰撞时刻等。这些参数对于模型的准确性和仿真分析的可靠性至关重要。

二、车辆碰撞模型的仿真分析

车辆碰撞模型建立完成后，可以进行仿真分析，通过计算机模拟的方式模拟真

测控仪器设计报告汽车防撞

1. 引言

汽车防撞是现代汽车安全的核心要素之一，而防撞测控仪器在该领域起到了至关重要的作用。随着交通事故的屡离不断增加，人们对汽车安全性能的要求也越来越高。本报告将详细介绍一种基于嵌入式系统的汽车防撞测控仪器设计。

2. 设计目标

本设计的汽车防撞测控仪器旨在通过使用传感器、控制器等硬件设备，实现对汽车的预警、主动刹车和碰撞事故记录等功能。具体设计目标如下：

1. 实时检测距离和速度等参数，预警并提醒司机注意前方交通状况。

2. 当系统判断碰撞事件即将发生时，自动触发刹车系统，最大程度地减小撞击力度。

3. 记录碰撞事故的相关数据，为事故调查提供参考。

3. 系统架构

本设计采用嵌入式系统作为核心控制单元，通过与车载电脑以及相关传感器、执行器等设备的连接，实现对汽车防撞功能的控制。具体架构如下图所示：

![系统架构图](system_architecture.png)

系统由以下几个组件组成：

- 前方距离传感器：用于实时检测车辆和前方障碍物的距离。

- 车速传感器：用于检测车辆的速度。

- 嵌入式系统：负责传感器数据的采集、处理，并根据预定算法判断是否触发防撞措施。

- 刹车系统：负责执行刹车命令。

- 车载电脑：提供显示、存储和处理防撞相关数据的功能。

4. 系统工作流程

本设计的防撞测控仪器通过以下步骤实现防撞功能：

1. 前方距离和车速数据采集：前方距离传感器和车速传感器实时采集车辆和前方障碍物的距离以及车速数据。

2. 数据处理和判断：嵌入式系统对采集到的数据进行处理和判断，判断是否需要触发防撞措施。

汽车模拟碰撞试验装置设计及仿真验证

摘要：随着汽车在人们生活中越来越普及，以及各种交通事故的频发，使得汽

车安全的问题越来越引起人们的重视。汽车安全一直是全世界面临的共同课题，

也是汽车技术发展永恒的主题。汽车碰撞试验是汽车安全研发过程中一个重要的

方法和途径。本文分析了汽车模拟碰撞试验装置设计及仿真验证。

关键词：车辆工程；汽车碰撞；仿真验证

一、汽车模拟碰撞试验装置方案设计

1.汽车模拟碰撞试验装置的结构。（1）基架。为整个碰撞试验提供一个稳固

的刚性支撑，是整个碰撞试验装嚣的基础。（2）可升降导轨。导轨长10m，最

大可调高度1.8m，相当于可调倾角在0到10度左右，可以满足在有关法规规定

的碰撞试验速度，通过调节其高度，可以使运动滑车在碰撞前能获得一个接近匀

速的运动。（3）滑车。滑车沿导轨运动，每侧有两个起导向作用的滚动轮。利

用滑车承载座椅和假人，以试验要求的碰撞速度撞击固定壁。（4）座椅。通过

螺纹联结固定在滑车上。座椅采用实车座椅形式，以尽量真实的再现碰撞环境。（5）假人。采用自制假人。假人用安全带固定在座椅上，假人身上装有试验所

需的各种传感器，利用假人身体内置的各种传感器采集试验数据。（6）碰撞壁。碰撞壁高1．6m，正面宽度1．2m。在碰撞壁表面安装有碰撞材料，碰撞点的材

料采用和实车驾驶室相同的材料，根据具体的试验要求而定，如采用玻璃和橡胶等，以真实的再现如汽车司机和汽车的挡风玻璃相撞等情景。（7）牵引装置。

给整个试验提供动力，通过放置在地槽里的滑轮牵引滑车，拉伸橡皮绳到计算出

的长度，放松橡皮绳，牵引滑车使其获得预定的碰撞速度。

车辆碰撞检测设计方案

摘要

车辆碰撞是交通事故中最为常见的一种形式，也是造成交通死亡和伤害的主要

原因之一。因此，开发一种有效的车辆碰撞检测系统是非常必要的。在这篇文档中，我们将探讨车辆碰撞检测的设计方案，以及如何使用传感器、算法和软件来实现。

检测传感器

车辆碰撞检测需要使用多种传感器来实现。以下是一些常用的传感器类型：•加速计和陀螺仪：这些传感器可以检测车辆的加速度和角速度，以及车辆的姿态和方向。

•距离传感器：这些传感器可以检测车辆与其他车辆或障碍物之间的距离。

•摄像头：车辆上的摄像头可以捕捉车辆周围的视频，并且通过计算机视觉技术来检测其他车辆、行人以及路标等。

以上传感器的数据可以被用来计算车辆间的相对速度，并且评估是否有碰撞的

风险。

算法和软件

为了实现车辆碰撞检测，我们需要开发一种算法来识别潜在的碰撞，并且做出

预警。以下是一些常用的算法：

•低通滤波器：可以用于降低传感器数据中的噪声，从而提高检测精度。

•卡尔曼滤波器：可以用于估计对象的状态和位置。

•基于深度学习的算法：可以用于检测图像和视频中的物体和行人。

我们还需要开发一种软件来实现算法，并向驾驶员发出预警信号。最终的软件

将需要考虑到可靠性、实时性、稳定性以及互操作性等因素。

实施方案

在实际应用中，车辆碰撞检测系统通常包含多个部分，例如传感器、计算机、

软件以及预警器等。以下是一种实施车辆碰撞检测系统的方案：

1.在汽车上安装传感器（如加速计、陀螺仪、距离传感器和摄像头等）。

2.在CPU上运行算法软件，处理传感器数据，并计算车辆间的距离和

速度等参数。

汽车碰撞模拟仿真在新型车辆座椅设计中的应用

汽车碰撞模拟仿真在新型车辆座椅设计中的

应用

近年来，随着汽车行业的快速发展，对车辆安全性的要求也越来越高。汽车碰撞模拟仿真技术逐渐被广泛应用于新型车辆座椅设计中，

以提供更安全、舒适的座椅设计方案。本文将介绍汽车碰撞模拟仿真

技术在新型车辆座椅设计中的应用，并探讨其优势和未来发展方向。

一、碰撞模拟仿真的基本原理和方法

汽车碰撞模拟仿真是一种通过计算机模拟车辆在真实碰撞情况下的

各种影响因素，如车辆速度、碰撞角度、撞击部位等，从而预测碰撞

对车辆和乘员的影响的技术。它基于有限元分析原理，使用专业的仿

真软件进行模拟计算，通过模型建立和数值计算，可以对车辆座椅在

不同碰撞情况下的表现进行准确预测。

在汽车碰撞模拟中，首先需要进行车辆模型建立。通过三维扫描和

建模技术，将车辆外部结构、车体刚度以及座椅等部件进行建模并导

入仿真软件。随后，根据测试需求和碰撞模式，设定碰撞位置和角度

等参数，并对仿真模型施加相应的载荷。最后，使用有限元方法对整

车系统进行分析，预测车辆和乘员在碰撞过程中受到的力和变形情况。

二、新型车辆座椅设计中的应用

1. 评估座椅结构的强度和刚度

通过碰撞模拟仿真可以直观地了解车辆座椅在不同碰撞情况下的受

力状况，评估其结构强度和刚度。利用分析结果，工程师可以发现潜

在的结构问题和缺陷，以提前进行设计改进。碰撞模拟还可以帮助工

程师优化材料选择和构造设计，以提高座椅的整体刚度和安全性。

2. 评价乘员保护性能

在汽车碰撞过程中，座椅是主要的安全设备之一，其保护乘员免受

碰撞冲击的能力至关重要。通过碰撞仿真可以定量分析座椅对乘员的

相关主题

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1 绪论 (1)

1.1 课题来源与国内外现状 (1)

1.1.1 研究背景 (1)

1.1.2 汽车安全性的种类 (1)

1.1.3 汽车模拟碰撞的研究 (2)

1.1.4 本课题主要内容 (3)

2. 碰撞试验台结构特点和技术要求 (4)

2.1 结构特点和技术要求 (4)

2.2 缓冲过程建模 (4)

3. 碰撞试验台的设计和计算 (5)

3.1 碰撞试验台的总体设计 (5)

3.2 导轨机构的设计和计算 (5)

3.3 小车的选择和设计及释放机构 (6)

3.4 墙体的选择 (7)

3.5 传动装置 (7)

4. 减速缓冲装置的设计和计算 (9)

4.1 减速缓冲器的种类 (9)

4.2 吸能缓冲器 (9)

4.3 多孔式液压缓冲器 (11)

4.4 圆槽减速缓冲器的设计计算 (14)

4.4.1 液压缓冲器的设计原理 (14)

4.4.2 缓冲器的结果设计 (19)

4.4.3 液压缓冲器装配图 (21)

4.4.4 驻退液 (22)

4.4.5 缓冲装置的运动 (22)

结论 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

附录一液压缸体设计VB编程代码 (28)

附录二加速度曲线VB编程代码 (30)

附录三液压缸设计数据表 (31)

附录四液压缸圆槽设计数据表 (33)

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 AUTOMOBILE'S 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