电磁式汽车碰撞缓冲装置的设计与分析.pdfVIP

电磁式汽车碰撞缓冲装置的设计与分析 口 韩天学 上海思博职业技术学院 上海 201300 摘 要 ：依据能量守恒、电磁感应理论和两磁体 “同性相斥 ，异性相 吸”的特性 ，设计 了 “电磁式汽车碰撞缓冲装置”。当 汽车发生正面碰撞 时 ．行程开关被接通 ，电磁铁 形成 与永 久磁铁相 同极性的磁场 ，产生 “排 斥力”阻止联接永久磁铁 的活塞 运动。以此来消耗和转化汽车碰撞的动能，缓解碰撞带来的破坏。对碰撞力、电磁力等进行了理论分析，提供 了相关参数的 计算和设计思路 。 关键词 ：动能 电磁力 同性相斥 缓冲 中图分类号：TH122；U463．65+5 文献标识码：B 文章编号：1000—4998(2013)10—0045—03 随着家 庭小 汽 车 的普及 和 高速公 路 的发 展 ，小 汽 车 碰撞 的事 故 不断 地增 加 ，人 车受损 的程 度也 在不 断 加 剧 为 了保 护人 身安 全 ，汽 车设计 师们 采 用 了许 多安 全 技术 ，如 橡胶 等 弹性材 料缓 冲装置 、气 囊储 能缓 冲装 置 、液压 缓 冲装 置等 。这些 介质 不 同 的缓 冲装 置各有 不 同的缺 点 ，如 ：液 压或 气 压式 缓 冲装 置存 在 密封 问题 难 以解决 ，要 求加 工精 度 高 ，结 构 复杂 ，制造 成本高 ；采 用 橡 胶 材料 的缓 冲器 存 在 橡 胶 材 料容 易 产 生 疲 劳破 坏 ， 出 现永 久变 形 和老化 等 问题 。 电磁式 汽 车碰撞 缓 冲装 置 (以下 简称 缓 冲器 )是 依 据 能量 守恒 、电磁感 应理 论 ，利用 两磁 体 “同性 相 斥 ，异 性 相 吸”特 性进 行综 合 设计 的用于 汽车 碰撞 保 护 的安 1．2 电磁 缓 冲 器 的缓 冲 原 理 全装 置 。此 种 装置 克服 了以上各 类 缓 冲器 的缺 点 ，有 效 图 1所 示是 缓 冲器汽 车碰 撞前 的保 险 杠外 伸 待碰 地提 供 了汽 车碰 撞 时吸 能缓 冲保 护 。 状 态 。当汽车 正面碰 撞 固定 物时 ，保 险杠 受到碰 撞 冲击 力 F的作 用 ，通过 连杆 推动 活塞 和永 久磁 铁迅 速 向里 1 电磁汽车碰撞缓冲装置的组成与工作原理 滑 动 ，并 触 动行程 开 关 ，接 通触 点 7和 8。此时 ，电路 被 1．1 电磁 缓 冲 器 的组 成 接 通 ，螺旋 线 圈使 铁 芯产 生磁 场 。根据 线 圈 内的 电流方 电磁 缓 冲器 由碰 撞移 动 、固定 阻挡 、电路 控制 3个 向 ．设计 成 铁芯 的极 性与 永久 磁铁 相对 的一端极 性 相 部 分构 成 (见 图 1)。 同 (如都 是 S极 )。根据 磁场 “同性相斥 ”的特性 可知 ，铁 ① 碰撞移动部分 。由连杆 、活塞 、活塞缸 、永久磁 芯 对永久 磁 铁产 生 了排斥 力 ．阻碍 活塞 继续 向里 滑 动 ， 铁组 成 ，其 中连杆 一 端与 汽车 保 险杠 固定 连接 ，另 一 端 而 且磁 铁与 铁芯 越靠 近其 排斥 力就 越大 。排 斥力 降低 与 活塞 固定 连接 ，活 塞 的另一 端 与永久 磁 铁 固定 连接 ， 了碰撞 时活 塞 的滑动 速度 ．缓 和 了碰撞 冲击力 对 汽车 活塞 缸 与 固定机 架连 接 ．使 活塞 能够 在 缸 内沿轴 线 方 的破坏 和车 上人 员 的伤害 。 向滑动 。 1．3 电磁 缓 冲 器 伸 缩 控 制 原 理 ② 固定阻挡部分 。由铁芯和螺旋线 圈组成 ，其 中 对 应 汽 车行 驶 和 静 止两 种 不 同 的缓 冲器状 态 ，设 铁芯