摘 要

本文主要是以侧翻实验的要求为主要目标，进而以威虎TUV皮卡为参考原型设计出可以满足侧翻实验要求的试验车。侧翻事故作为汽车事故中危险性较大的事故，需要对其产生的状态以及产生的原因进行实验探究，本此设计的试验车将应用于此，以期可以在试验中提供可靠的实验数据。

本次设计借助了CATIA三维软件进行部分零件的三维建模，同时通过CAXA软件对整个试验车的总成图经行绘制，包括部分主要零件。对于实验车的车架用hypermesh进行了有限元分析，以获得对车架的强度分析。

结果表明，所设计的保护装置满足了实验的安全性以及可靠性的要求，同时不对试验车的正常运行起到影响，符合了设计的初衷。

关键词：侧翻实验，试验车，保护装置，有限元分析

Abstract

The main purpose of this paper is to rollover test requirements as the main target, then Weihu TUV pickup for the reference to the prototype design a can meet the test vehicle rollover test requirements. Rollover accident as a greater risk in an auto accident accident, on the status and causes of inquiry experiment, the design of car in the test will be applied in this, in order to provide reliable experimental data in the experiment.

This design with CATIA 3D modeling of parts, also with CAXA software on the test car assembly map rendering, including part of the main parts. The finite element analysis of the frame of the experimental vehicle is carried out by HyperMesh to obtain the strength analysis of the frame.

The results show that the design of the protection device meets the requirements of the safety and reliability of the experiment, and not affect the normal operation of the test vehicle, in line with the original intention of the design.

Keywords: rollover protection device test, test car, finite element analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的目的，背景及意义 1

1.1.1研究目的及意义. 1

1.1.2研究背景和国内外现状. 1

1.1.2.1国外研究现状 1

1.1.2.2国内研究现状 2

1.2 研究内容及技术方案 2

第2章 设计与计算 4

2.1.试验车的选择 4

2.2.基本应用参数的计算 4

2.3汽车侧翻的分析 6

2.3.1刚性汽车的准静态侧翻 7

2.3.2带悬架汽车的准静态侧翻 8

2.4侧翻实验 9

2.5试验车的设计 10

2.5.1保护装置的要求 10

2.5.2 保护装置的方案 11

2.5.3保护装置的尺寸 13

2.5.4杆件结构参数的确定 14

2.5.5轮胎安装形式与尺寸确定 16

2.6侧翻状态的分析 16

第3章 保护装置的强度校核 18

3.1.横杆的强度计算 18

3.2.转向节的强度计算 18

3.3.连接处的强度计算 19

第4章 对车架的分析 22

4.1.对于有限元方法的论述 22

4.2.软件介绍 23

4.3操作过程及分析 23

4.3.1.保护装置处于工作状态 24

4.3.2.保护装置处于非工作状态 25

4.4对于车架的强度分析的总结 27

第五章 总结 28

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1课题研究的目的，背景及意义

1.1.1研究目的及意义.

对于现今的交通事故，侧翻作为一种极具危险性的事故种类，理应得到足够的重视，本次设计将针对汽车侧翻试验来设计试验用车，以期可以满足侧翻试验的要求，以便于深度探究侧翻事故，并且在对于汽车防侧翻预警和控制以及对侧翻发生时的保护工作起到一定的作用。其次的意义是可以探究到汽车侧翻的成因以及在侧翻过程中汽车的运动状况。并且能够在以后的对汽车预警以及防护控制的研究中提供参考，为侧翻实验设计的试验车应满足的安全要求，明晰汽车试验中的安全考虑，通过对侧翻稳定性试验车的设计，加深对侧翻的深刻认识。

1.1.2研究背景和国内外现状.

车侧翻大体上分为两类，一类是曲线运动引起的侧翻，另一类是绊倒侧翻。前者指汽车在道路包括弯道上行驶时由于汽车的侧向加速度超过一定限制，使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的侧翻。侧翻与其他的各类交通事故相比具有更高的危险性。在欧洲地区，导致人员伤亡的交通事故中有20%的案例与汽车侧翻有关。而在美国，侧翻事故所引起的人员伤亡事故占总交通事故上网时人数的14.8%，而造成汽车侧翻的原因包括有汽车构造方面，驾驶水平以及道路条件。

1.1.2.1国外研究现状

改善汽车的被动和主动安全性可以使各类交通事故的发生的可能性以及发生的数量相应的减少。但是在以往的研究中所做的安全性系统设计主要是面向于乘客以及驾驶员的安全性，并没有针对汽车本身即侧翻事故的研究，所以在所知的重大的交通事故中侧翻事故的比例还是在增加。基于这个原因，D.Malcher等人对有悬架系统以及考虑车胎变形的汽车模型建立解析方程，并且证实了所建立的方程表述的汽车动力特性与事实相符，通过仿真软件，得到可以将此方程用于主动悬架系统的汽车侧翻稳定性的测试和新型反侧翻控制系统的研发。而sampson等人主张一种液压主动横向稳定杆来抗侧翻。chen和pen等人采用主动型制动措施以提高抗侧翻的能力。在汽车应用中，Ford公司利用主动制动的侧翻稳定性控制系统以及Bosch公司针对操纵稳定性研制的电子稳定程序也可以改善汽车的防侧翻能力同时对于刚性模型分析比较各种汽车的侧翻特性。在汽车侧翻控制方面，近几年汽车行业的学者们进行了大量的研究，提出了多种防止汽车侧翻的措施。比如主动转向技术利用LTR进行启动，直接在转向轮上施加一定的控制转角。这种转角与驾驶员所施加的转向轮转角相反，从而相对的减少了汽车侧向加速度的大小，提高了汽车防侧翻的能力。

1.1.2.2国内研究现状