Безопасность транспортных средств

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИЕТ им. Д. Серикбаева

Курсовой проект

по предмету: «Безопасность транспортных средств»

на тему: активная и пасивная безопасность

г. Усть-Каменогорск

2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Активная безопасность

1.1 Анализ управляемости автомобиля

1.2 Условные обозначения

1.3 Определение весовых параметров автомобиля

1.4 Расчет управляемости автомобиля

2. Пассивная безопасность

2.1 Анализ процесса столкновения автомобилей

2.2 Математическое описание процесса соударения при использовании модели «Автомобиль - оболочка»

2.3 Допущения, принимаемые при теоретическом расчете

2.4 Определение деформации расчетного автомобиля в зависимости от скорости столкновения

2.5 Определение времени деформации расчетного автомобиля в зависимости от скорости столкновения

2.6 Определение изменений деформации расчетного автомобиля во времени

2.7 Определение изменения скорости расчетного автомобиля во времени

2.8 Определение замедления расчетного автомобиля во времени

2.9 Определение изменения скорости замедления расчетного автомобиля

2.10 Определение деформации расчетного автомобиля в зависимости от изменения его замедления

2.11 Определение перемещения человека в зависимости от скорости' столкновения при у* = о

2.12 Определение перемещения человека во времени

2.13 Определение изменения скорости перемещения человека

2.14 Определения замедления при перемещении человека

2.15 Определение скорости замедления человека при перемещении

2.16 Определение скорости замедления человека при перемещении

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Появившись в конце 19 века, автомобиль уже через несколько лет стал опасным для жизни человека. В 1896 году было зафиксировано первое происшествие - наезд автомобиля на пешехода, в 1899 году такое же происшествие закончилось смертью человека.

Увеличение выпуска автомобилей и улучшение их эксплуатационных свойств приводит к повышению скорости и интенсивности движения, плотности транспортных потоков. В результате этого усложняются условия дорожного движения, повышается аварийность.

Безопасность дорожного движения зависит от разных причин. Для удобства анализа все факторы, влияющие на дорожное движение и его безопасность условно делят на три взаимодействующих части: автомобиль, водитель, дорога. из трех элементов системы водитель-автомобиль - дорога наибольшей потенциальной опасностью обладает транспортное средство.

Причиной дорожно-транспортного происшествия часто является несоответствие одного из элементов системы водитель-автомобиль-дорога остальным элементам. Многие происшествия возникают из-за того, что требования дорожной обстановки выше возможностей человеческого организма или конструкции транспортного средства. Воздействие на водителя дополнительных нагрузок, вызванных недостатками конструкции автомобиля или его неудовлетворительным состоянием может резко ухудшить качество вождения, а в особенно неблагоприятных случаях привести к аварии. Напротив, удачная конструкция автомобиля, компенсирующая психофизиологические недостатки человека, может способствовать повышению безопасности дорожного движения.

Конструктивная безопасность автомобиля представляет собой сложное свойство. Для удобства анализа ее делят на активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность.

Активная безопасность автомобиля - свойство автомобиля предотвращать дорожно-транспортные происшествия (снижать вероятность возникновения).

Пассивная безопасность автомобиля - свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП.

Послеаварийная безопасность автомобиля - свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после его остановки.

Экологическая безопасность автомобиля - свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации.

Взаимосвязь различных видов безопасности и противоречивость требований, предъявляемых к конструкции автомобиля, вынуждают конструкторов и технологов принимать компромиссные решения. При этом неизбежно ухудшаются одни свойства, менее существенные для автомобиля данного типа, и улучшаются другие, имеющие большее значение.

1. Активная безопасность

1.1 Анализ управляемости автомобиля

Управляемость оценивают по соответствию параметров движения автомобиля воздействиям водителя на рулевое колесо. При различных воздействиях степень соответствия может быть различной.

Поворачивая рулевое колесо, водитель задает новое направление движения автомобиля, При плохой управляемости автомобиля действительное направление движения не совпадает с желательным и необходимы дополнительные управляющие воздействия со стороны водителя. Это приводит к «рысканию» автомобиля по дороге, увеличение динамического коридора и утомлению водителей. При особенно неблагоприятных условиях плохая управляемость может явиться причиной столкновения автомобилей, наезда на пешехода или выезда за пределы дороги.

Управляемость автомобилем характеризуется разностью углов увода передней и задней осей. У вод колес проявляется при движении автомобиля на повороте под действием центробежной силы.

Поворачиваемостью называют свойства автомобиля изменять направление движения поворота управляемых колес. Есть две основных причины поворачиваемости: увод колес, вызываемой поперечной эластичностью шин, и поперечный крен кузова, связанный с эластичностью подвески. Соответственно различают шинную и креновую поворачиваемость автомобиля.

Уводом называют качение колеса под углом к своей плоскости.

1.2 Условные обозначения

GH - номинальная грузоподъемность автомобиля, Н (предусмотренная техническими условиями);

Ge- нагрузка, Н;

Go - вес порожнего автомобиля (собственный вес в снаряженном состоянии);

Go1 - собственный вес на переднюю ось, Н;

Go2 - собственный вес на заднюю ось, Н;

Gа - полный вес автомобиля (груженого), Н;

Gа1 - полный вес на переднюю ось, Н;

Gа2 - полный вес на заднюю ось, Н;

Z - база автомобиля, м;

A - расстояние оси передних колес до центра тяжести автомобиля, м;

C - расстояние от оси задних колес до центра тяжести автомобиля, м;

n1 - количество колес на передней оси, шт;

n2- количество оси на задней оси, шт;

B - ширина профиля шины, м;

D - посадочный диаметр обода, м;

Р1 - давление воздуха в шинах передних колес, МН/м2;

V1 - скорость движения автомобиля, м/с;

P2 - давление воздуха в шинах задних колес, МН/м2;

R - радиус поворота дороги, м;

G - ускорение свободного падения, м/с2 (g = 9,8 м/с2);

Ky1- коэффициент сопротивления увода колес передней шины, н/рад.;

Ky2- коэффициент сопpотивления увода колес задней шины, н/paд.;

PцG0- центробежная сила действующая, на порожний автомобиль, н;

PцGa - центробежная сила действующая, на груженый автомобиль при его движении на повороте дороги, Н;.

Pц1G0 - часть центробежной силы, приходящейся на переднюю ось груженого автомобиля, Н;

Pц2G0 - часть центробежной силы, приходящейся на заднюю ось груженого автомобиля, Н;

Pц1Ga- часть центробежной силы, приходящейся на переднюю ось порожнего автомобиля, Н;.

Pц2Ga- часть центробежной силы, приходящейся на заднюю ось порожнего автомобиля, Н;

?nG0- угол увода передней оси порожнего автомобиля, рад;

?зG0- угол увода задней оси порожнего автомобиля, рад;

?nGа- угол увода передней оси груженого автомобиля, рад;

?зGа- угол увода задней оси груженого автомобиля, рад;

-критическая скорость движения порожнего автомобиля, м/с;

-критическая скорость движения груженого автомобиля, м/с;

Модель автомобиля выбирается согласно предпоследней цифре зачетной книжки:

РАФ-977Д

1.3 Определение весовых параметров автомобиля

Полный вес автомобиля:

Ga=Go+Gн,(кН) (1.1)

Осевой вес автомобиля:

Ga1=Ga, (кН) (1.2)

Ga2=Ga, (кН) (1.3)

Нагрузка на одно колесо:

Gn1= , (кН) (1.4)

Gn2= , (кН) (1.5)

Подставляя значения в формулы производим расчеты:

Ga=17,2+8,3=25,5кН

Ga1=25,5?1,4/2,7=13,26кН;

Ga2=25,5?1,3/2,7= 12,24кН;

Gn1=13,26/2=6,63кН;

Gn2=12,24/2=6,12кН.

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 +9.8104), н/рад; (1.6)

Ку2=0.778В(D+2B)(P2 +9.8104), 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/с2;

Значение центробежной силы должно быть определено для двух состояний автомобиля:

PцGo=, кН; PцGa=, кН; (1.9)

порожнего груженого

Часть центробежной силы, приходящейся на переднюю и заднюю ось порожнего и груженого автомобилей определяется по формулам:

Pц1Go= PцGo, (кН) Pц1Ga= PцGa, (кН) (1.10)

Pц2Go= PцGo, (кН) Pц2Ga= PцGa, (кН) (1.11)

Для нахождения углов увода передней и задней осей используют формулы:

пGo=, (рад.) пGa= , (рад.) (1.12)

зGo=, (рад.) зGa= , (рад.) (1.13)

Для этих двух состояний автомобиля определяется характеристика поворачиваемости:

зGo - пGo 0 зGa - пGa 0

У автомобиля с недостаточной шинной поворачиваемостью критическая скорость отсутствует, т.к. подкоренное выражение отрицательно и скорость является мнимой величиной..

Критическая скорость современного автомобиля по управляемости значительно превышает его минимальную скорость движения.

Если по результатам расчётов окажется, что автомобиль имеет излишнюю поворачиваемость, то требуется рассчитать критическую скорость автомобиля, при которой наступает потеря управляемости)

=WкрG0 (1.14)

=WкрGа (1,15)

Рассмотрим расчет управляемости автомобиля РАФ 977Д. Подставим значения в формулы и получим:

Ку1=0,778?0,200?(0,381+2?0,200)?(0,25*106+9,8*104)=12213,12 н/рад;

Ку2=0.778?0,200?(0,381+2?0,200)?(0,25*106+9,8*104)=12213,12 н/рад.

m=25,5/9,8=2.6кг Рц=2,6?142/100=5 кН

PцGo=17,2?142/100?9,8=3,44 кН; PцGa=25,5?142/100?9,8=5,1 кН;

Pц1Go= 3,44?1,3/2,7=1,65 кН; Pц1Ga= 5,1?1,3/2,7=2,45 кН;

Pц2Go= 3,44?1,4/2,7=1,78 кН; Pц2Ga= 5,1?1,4/2,7=2,64 кН;

пGo=1,65/12213,12?2=0,00007рад;

пGa=2,45/12213,12?2=0,0001 рад;

зGo=1,78/12213,12?2=0,00007 рад;

зGa=2,64/12213,12?2=0,0001 рад.

зGo - пGo=0=0,00007-0,00007=0

зGa - пGа=0=0,0001-0,0001=0

У автомобиля нейтральная поворачиваемость.

Vкр-отсутствует.

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

Страницы: 1, 2