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收费亭安全防护系统缓冲座椅设计与研究
| 论文题名： | 收费亭安全防护系统缓冲座椅设计与研究 |
| 关键词： | 收费亭;安全防护系统;缓冲座椅;结构设计;有限元分析 |
| 摘要： | 随着高速公路建设的快速发展,高速公路收费站的数量不断增多,对于高速公路收费亭内部工作人员的安全保护,也越来越受到重视。缓冲座椅系统对收费亭防护系统内部乘员的安全防护,起着至关重要的作用。 本课题的目标是研究一种具有基于六自由度平台减振原理设计的悬架结构的安全缓冲座椅。当收费亭发生碰撞事故时,振动能量通过收费亭地板传递至缓冲座椅,缓冲座椅悬架系统中的弹性元件吸收存储能量,延缓碰撞能量向椅面的传递,同时悬架系统中的阻尼元件消耗能量,降低椅面的运动剧烈程度,从而起到减振缓冲作用,实现对乘员的保护。 首先,建立乘员座椅悬架系统的一般力学模型与数学模型,通过对悬架系统惯性矩阵、刚度矩阵与阻尼矩阵的推导与计算,得到乘员座椅悬架系统的运动微分方程。 然后根据缓冲座椅的性能要求与技术指标,在结构合理性,固有频率耦合度以及六方向减振效果仿真等方面,对选定的三种六自由度平台进行综合分析和对比,选定合适的缓冲座椅悬架结构类型与布置形式。 根据人体的敏感频率范围和收费亭整体的固有频率,对优选的悬架进行参数优化设计,包括几何尺寸参数、弹性元件的刚度系数和阻尼元件的阻尼系数,使悬架的六个固有频率既避开收费亭整体的固有频率,又远离人体各方向的敏感频率范围。 在对缓冲座椅悬架系统理论研究的基础上,设计缓冲座椅总体结构。重点对减振装置、转动链接装置和水平辅助平台装置进行了设计与选择。利用有限元方法首先对座椅进行静力学分析,以检验设计结构的轻度要求;并计算出对人体产生最大影响的危险冲击频率,为避免共振频率与该频率接近,对座椅进行模态分析;最后为研究安全座椅在冲击载荷下的响应并验证缓冲座椅设计的合理性,通过假人模型,分析座椅对乘员的保护作用。 |
| 作者： | 冯智斌 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 张旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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