畢設(shè)論文-電磁緩沖防碰撞

第一章概述1.1研究背景在這個(gè)科技大爆炸的時(shí)代，隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,人們?yōu)榱烁峡旃?jié)奏的生活步伐，汽車(chē)扮演者更加不可替代的角色，作為人們的代步工具，汽車(chē)的普及和應(yīng)用將更加普遍和深入。但隨之而來(lái)的交通安全問(wèn)題也已成為不可忽視的大問(wèn)題.根據(jù)聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織最近一期的“世界災(zāi)難報(bào)告”報(bào)道:目前,因汽車(chē)安全問(wèn)題引起的道路交通事故，全球每年有超過(guò)100多萬(wàn)人死于非命,道路交通問(wèn)題所占的人身安全問(wèn)題僅僅次于呼吸系統(tǒng)疾病、心腦血管疾病以及惡性腫瘤等疾病之后,目測(cè)已經(jīng)成為威脅人類(lèi)人身的第四大殺手.全球每年因道路交通事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千多億美元.這些年以來(lái)中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，個(gè)人機(jī)動(dòng)車(chē)擁有數(shù)量快速增加，與此同時(shí)以至于汽車(chē)造成的相關(guān)的安全問(wèn)題的迅速增加。據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)局發(fā)布的全國(guó)安全形勢(shì)相關(guān)資料研究顯示，汽車(chē)交通安全已在公共安全問(wèn)題中占著舉足輕重的地位?？v觀全世界，中國(guó)汽車(chē)個(gè)人擁有量?jī)H占全世界的1.99%，然而我國(guó)每年由于交通事故死亡人數(shù)比例卻占全世界的14.99%左右。由此可見(jiàn)汽車(chē)安全性研究已經(jīng)成為我國(guó)亟待解決的首要問(wèn)題。不要在大量交通事故發(fā)生以后，葬送無(wú)數(shù)生命的代價(jià)換來(lái)全人類(lèi)對(duì)汽車(chē)安全性的重視并開(kāi)始采取各種措施來(lái)減少人身及車(chē)輛損毀的代價(jià)。通過(guò)對(duì)汽車(chē)安全性能的題號(hào)，從而達(dá)到事故無(wú)法避免時(shí)“車(chē)毀人不亡，車(chē)損人不傷”。如今汽車(chē)被動(dòng)安全性已經(jīng)成為汽車(chē)最為重要的一項(xiàng)整車(chē)性能指標(biāo)，日益?zhèn)涫苋藗兊年P(guān)注，人們開(kāi)始致力于研究和開(kāi)發(fā)汽車(chē)安全技術(shù)。如美國(guó)、日本汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，隨著汽車(chē)安全性研究的深入和安全法規(guī)的貫徹，汽車(chē)安全技術(shù)研究成果一初顯成效，雖然汽車(chē)個(gè)人擁有量在增加，但交通事故的傷亡率以及機(jī)動(dòng)車(chē)損害率大大降低，效果十分顯著。種種數(shù)據(jù)表明了先進(jìn)的汽車(chē)安全技術(shù)可以降低交通事故的發(fā)生率從而降低人身財(cái)產(chǎn)的損失。我國(guó)從未脫離過(guò)交通事故多發(fā)國(guó)，而且汽車(chē)安全水平較為落后，這似乎已經(jīng)成為阻檔我國(guó)交通安全和汽車(chē)工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的主要罪魁禍?zhǔn)?，這足以表明開(kāi)展汽車(chē)被動(dòng)安全性研究的必要性。為了加速汽車(chē)安全技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，中國(guó)汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)于成立，標(biāo)志著我國(guó)汽車(chē)主動(dòng)安全性研究工作步入正規(guī)化和系統(tǒng)化的發(fā)張領(lǐng)域。而2000年1月1日，CMVDR294《關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則》的實(shí)施則標(biāo)志著我國(guó)的汽車(chē)道路安全技術(shù)正逐漸與國(guó)際接軌,1.2研究的現(xiàn)狀汽車(chē)安全技術(shù)通常可分為主動(dòng)安全技術(shù)(ac-tivesaftytechnology)和被動(dòng)安全技術(shù)(passivesaftytechnology).主動(dòng)安全技術(shù)是指通過(guò)預(yù)知即將發(fā)生的安全問(wèn)題,從而采取相關(guān)安全技術(shù)避免事故發(fā)生;被動(dòng)安全技術(shù)則是在事故發(fā)生過(guò)程中及事故發(fā)生后采取補(bǔ)救所示，從而盡量減少人身和車(chē)輛損害的方法與措施.從現(xiàn)實(shí)生活中可以看到,盡管被動(dòng)安全技術(shù)可以有效地減輕事故災(zāi)害,但被動(dòng)安全技術(shù)并不能徹底避免交通事故的發(fā)生，不能達(dá)到未雨綢繆的效果，由此可見(jiàn)主動(dòng)安全技術(shù)更為重要,在一定意義上講主動(dòng)安全技術(shù)科完全替代被動(dòng)安全技術(shù)，但并不排除與其并存，這樣就可以使汽車(chē)安全技術(shù)達(dá)到最大化夏效果，而主動(dòng)安全技術(shù)幾乎可以完全避免人身及車(chē)輛的損傷,尤其是可以防患于未然，可以避免事后由于交通堵塞引起的間接經(jīng)濟(jì)損失。隨著汽車(chē)個(gè)人擁有量的不斷增加，安全駕駛越來(lái)越成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是在天氣情況較差或司機(jī)處于相對(duì)疲勞狀態(tài)時(shí)等較為復(fù)雜的情況下易發(fā)生交通事故。以前，汽車(chē)安全設(shè)計(jì)主要考慮被動(dòng)安全技術(shù)，如汽車(chē)同用安裝的安全緩沖帶、安全氣彈射囊等。隨著時(shí)代的需求，現(xiàn)在汽車(chē)設(shè)計(jì)把主動(dòng)安全設(shè)計(jì)作為首要任務(wù)，使汽車(chē)能夠主動(dòng)采取措施，即使在無(wú)人為采取制動(dòng)措施也能避免事故的發(fā)生。目前世界上最先進(jìn)的主動(dòng)安全系統(tǒng)——谷歌無(wú)人汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速、自動(dòng)剎車(chē)、智能變道等功能，但是現(xiàn)有的技術(shù)無(wú)法完全避免交通事故，特別是在下雨天地面摩擦系數(shù)改變、汽車(chē)超速，汽車(chē)剎車(chē)失靈等突發(fā)復(fù)雜道路情況，因此，如何完全主動(dòng)避免汽車(chē)交通事故成了大家亟待解決的難題！因此,汽車(chē)的安全性能對(duì)人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)安全的影響是不言而喻的.特別是近幾年,隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到汽車(chē)安全問(wèn)題上,汽車(chē)的安全性能研究正日趨完善.。1.2.1汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)際上,汽車(chē)發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了汽車(chē)安全性能不斷提高.從汽車(chē)初步汽車(chē)問(wèn)世那一刻,1896年汽車(chē)交通事故造成撞死第1名行人,1898年第1名汽車(chē)司機(jī)在交通事故中喪生.從那時(shí)開(kāi)始,人們就在不斷努力改善汽車(chē)的安全性能.然而,汽車(chē)安全性能最終能引起人們高度重視是在20世紀(jì)60年代.美國(guó)國(guó)會(huì)參眾兩院頒布了“國(guó)家交通和汽車(chē)安全法”,盡管這不是世界上第一部由國(guó)家頒布、實(shí)施的關(guān)于汽車(chē)安全性的法規(guī),但在這部法規(guī)頒布實(shí)施后,汽車(chē)安全性得到了廣泛重視,汽車(chē)生產(chǎn)界為了生存采取積極響應(yīng)的態(tài)度,汽車(chē)安全技術(shù)從此走上快速發(fā)展的道路.20世紀(jì)60年代以來(lái)汽車(chē)采用的安全技術(shù)主要有汽車(chē)采用能量吸收式轉(zhuǎn)向柱、雙管路制動(dòng)等,此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施使汽車(chē)安全技術(shù)提升了很大空間;在70年代,汽車(chē)上推廣使用廣角后視鏡、安全門(mén)鎖、座椅頭枕、兒童安全座椅及安全輪胎等,進(jìn)一步改善了汽車(chē)安全性能;在80年代,汽車(chē)安全技術(shù)的最大成果是汽車(chē)制動(dòng)防抱死裝置(ABS)的使用;90年代普及ABS系統(tǒng),且發(fā)展了電子制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)、制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS)、和驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置(ASR);90年代后,汽車(chē)安全技術(shù)得到更加迅猛的發(fā)展,電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和新材料在汽車(chē)產(chǎn)品中的成功應(yīng)用,使汽車(chē)安全技術(shù)的發(fā)展得到了質(zhì)的跨越,氣體放電前照燈和新的智能型前照燈改善了夜間行車(chē)會(huì)車(chē)時(shí)汽車(chē)的安全性,多種安全系統(tǒng)集成化趨勢(shì)已初見(jiàn)成效,汽車(chē)的安全性能已日臻完善。1.2.2比較典型的汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)德國(guó)博世(Bosch)公司和奔馳(Mercedes-Benz)公司最早聯(lián)合研制成功汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP),此系統(tǒng)基本功能由防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)和牽引力控制系統(tǒng)等集成的,該系統(tǒng)能在幾毫秒內(nèi)識(shí)別汽車(chē)錯(cuò)誤行駛趨勢(shì),并立即報(bào)警并進(jìn)行自動(dòng)修正,使其重新返回至正常的行駛狀態(tài).汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)巨大突破ESP系統(tǒng),它能適應(yīng)各種極其惡劣的行車(chē)環(huán)境，并確保汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性。1.2.3.汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)乘著歷史進(jìn)步的翅膀，跟隨著隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)文明的腳步,過(guò)去人們一直追求的速度并不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，人們?cè)缫巡荒芫窒拊趯?duì)當(dāng)代汽車(chē)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性、操縱容易性和舒適度有不斷地追求,對(duì)汽車(chē)的安全性能也提出了更高的要求,人們開(kāi)始關(guān)注汽車(chē)安全技術(shù)的研究和應(yīng)用.在以往的研究長(zhǎng)河中,提高車(chē)輛安全性似乎僅僅意味著提高被動(dòng)安全性能,簡(jiǎn)單說(shuō)也就是在發(fā)生車(chē)輛交通事故時(shí)如何更好地保護(hù)乘員的生命安全,忽略了事故造成的經(jīng)濟(jì)損失及交通擁堵等不利因素，而在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)國(guó)家，主動(dòng)安全性能的開(kāi)發(fā)受到了莫大的重視.如何提高汽車(chē)的被動(dòng)安全性能只能活在過(guò)去,不能滿足現(xiàn)在，而如何更好地避免事故才是未來(lái)的發(fā)張目標(biāo).但在一定程度上來(lái)講,主動(dòng)安全系統(tǒng)并不能完全取代被動(dòng)安全系統(tǒng)，被動(dòng)安全技術(shù)與主動(dòng)安全技術(shù)并存能最大化兩者的作用。1.3.研究的意義隨著世界各國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，當(dāng)代的汽車(chē)技術(shù)已經(jīng)逐步趨于成熟，同時(shí)汽車(chē)安全性也自然成為各國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略不可或缺的組成部分。從市場(chǎng)的角度看,從一定意義上講，提高汽車(chē)安全性就是增加汽車(chē)在市場(chǎng)的賣(mài)點(diǎn)，從而增長(zhǎng)企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)份額，從消費(fèi)者安全利益的角度看,提高汽車(chē)安全性就是強(qiáng)化對(duì)人的生命和財(cái)產(chǎn)的保障，從政府管理的角度看,提高汽車(chē)安全性就是穩(wěn)固社會(huì)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略舉措?？梢?jiàn),汽車(chē)的安全性能對(duì)人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)安全的意義是非比尋常的。因此，深入研究汽車(chē)安全技術(shù)的對(duì)人類(lèi)發(fā)展具有極其深遠(yuǎn)的意義。

第二章研究?jī)?nèi)容本課題研究方向，研究?jī)?nèi)容、系統(tǒng)功能2.1研究方向設(shè)計(jì)一款電磁緩沖防碰撞裝置。2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括三個(gè)結(jié)構(gòu)：電源發(fā)生裝置，磁力感應(yīng)傳動(dòng)裝置，電磁發(fā)生裝置等方面。1.電源發(fā)生裝置電源發(fā)生裝置工作原理主要是從汽車(chē)蓄電池產(chǎn)生數(shù)安左右較小的直流電，電流經(jīng)過(guò)逆變器這類(lèi)裝置，瞬間可將直流電轉(zhuǎn)化成交變流電，產(chǎn)生的交流電經(jīng)過(guò)升壓器后瞬間變成大電流發(fā)生器的可以正常工作的電壓，隨后在經(jīng)過(guò)大電流發(fā)生器，產(chǎn)生上百安的較強(qiáng)的大電流，大電流經(jīng)過(guò)外層為特殊絕緣材料的電纜線送入超導(dǎo)裝置中，產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)，汽車(chē)在相互排斥電磁力的作用下達(dá)到減速停車(chē)的作用。2.磁力感應(yīng)傳動(dòng)裝置強(qiáng)磁塊感應(yīng)磁力受力機(jī)械傳動(dòng)觸發(fā)電源發(fā)生裝置與電磁感應(yīng)發(fā)生裝置的連通。3.電磁感應(yīng)發(fā)生裝置根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)線圈通一定電流時(shí)，線圈周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)兩車(chē)相距較近時(shí)，汽車(chē)啟動(dòng)電磁防護(hù)裝置，產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，兩汽車(chē)電磁極性相同，相互排斥，使汽車(chē)減速停車(chē)。2.3實(shí)現(xiàn)方法對(duì)目前市場(chǎng)汽車(chē)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)收集及理論公式計(jì)算，驗(yàn)證方案的可行性。且根據(jù)相關(guān)計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行尺寸規(guī)格方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)proe進(jìn)行裝置模型的實(shí)現(xiàn)。最后通過(guò)anysy仿真模擬軟件進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)的可行性。研究ProePro/Engineer操作軟件是一款由美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE全力精心打造的一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以其參數(shù)化著稱(chēng)，是目前參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今較為主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品模型化仿真設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。第三章電磁現(xiàn)象原理1、磁性：磁鐵具有能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的特性（吸鐵性）。2、磁體定義：具有磁性的物質(zhì)。分類(lèi)：永磁體分為天然磁體、人造磁體。3、磁極定義：磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極。（磁體兩端最強(qiáng)中間最弱。）種類(lèi)：水平面自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，指南的磁極叫南極（S），指北的磁極叫北極（N）。作用規(guī)律：同名磁極之間相互排斥，異名磁極之間相互吸引。4、磁場(chǎng)：1）、定義：磁體周?chē)嬖谥奈镔|(zhì)，它是一種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)。磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著我們可以根據(jù)它所產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它。2）、基本性質(zhì)：磁場(chǎng)能對(duì)放入磁場(chǎng)空間的磁體產(chǎn)生力的作用。磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的。3）、方向規(guī)定：在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針北極靜止時(shí)所指的方向（小磁針北極所受磁力的方向）就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。5、電生磁原理：如果將一條直的金屬導(dǎo)線通電，那么在導(dǎo)線周?chē)目臻g將產(chǎn)生磁場(chǎng)。且導(dǎo)線中流過(guò)的電流越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)。磁場(chǎng)成圓形，圍繞導(dǎo)線周?chē)４艌?chǎng)的方向則可以根據(jù)“右手螺旋定則”來(lái)確定：用右手握住導(dǎo)線，讓大拇指的方向指向電流流動(dòng)的方向，那么四指彎曲的方向也就是磁場(chǎng)方向。

第四章碰撞能量轉(zhuǎn)化與相關(guān)參數(shù)的理論計(jì)算4.1能量轉(zhuǎn)化汽車(chē)的碰撞過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。即：碰撞前以速度v運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)具有一定的動(dòng)能W功，當(dāng)汽車(chē)碰撞時(shí)，這一動(dòng)能轉(zhuǎn)化為碰撞力F所做的功W功。即：W動(dòng)=W功（1）W動(dòng)=1/2mv2（2）式中：m為汽車(chē)質(zhì)量。由于汽車(chē)碰撞過(guò)程是在很短的時(shí)間內(nèi)完成的，把碰撞過(guò)程看成是勻加速運(yùn)動(dòng)，即加速度為一常數(shù)a。根據(jù)牛頓第二定律可知，碰撞力F=ma也是常數(shù)，碰撞力F所做的功：W功=FS=maS （3）式中：S為碰撞力作用的距離。由式（1）可知1/2mv2=maS,即：S=v2/2a（4）4.2強(qiáng)磁感應(yīng)最大有效作用距離：以100km/h作為汽車(chē)最大設(shè)計(jì)速度，以50g（g=10m/s2）作為人體最大安全加速度，則由式（4）可以計(jì)算出Smax=0.77m。由W功=FS可知，碰撞力作用的距離越大，所承受的碰撞力就越小，對(duì)車(chē)和人更安全。但從實(shí)用性看，強(qiáng)磁實(shí)際作用距離可能不能滿足有效作用距離，故需加長(zhǎng)延伸液態(tài)液壓通道，使永久強(qiáng)磁體前伸以達(dá)到有效作用距離，但考慮到前身太長(zhǎng)時(shí)會(huì)影響汽車(chē)的美觀和視覺(jué)上的不習(xí)慣，確定前伸距離范圍為Smax≈0.6~0.8m。4.3汽車(chē)碰撞力的計(jì)算普通小汽車(chē)的重量大概為1200~1600千克，如果取其平均值為1400kg，加上5個(gè)人以及部分行李的重量大概為400kg（5*70kg+50kg），共計(jì)總質(zhì)量m=1800kg，取安全加速度a=50g，根據(jù)牛頓第二定律可以計(jì)算出一般小汽車(chē)最大的安全碰撞力F=ma=900kN。如果碰撞力超過(guò)該計(jì)算值，車(chē)上人員就有可能會(huì)發(fā)生意外，這一值為下一步電磁鐵進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。4.4碰撞時(shí)間的計(jì)算前面以假設(shè)汽車(chē)碰撞時(shí)為勻加速運(yùn)動(dòng)，所以速度從v減為0，其平均速度為v/2，碰撞過(guò)程所用時(shí)間：t=2Smaxv（5）設(shè)：v=100km/h（27.8m/s），Smax=0.773m，代入式（5），得t=0.056s。各參數(shù)匯總表：表4.1碰撞車(chē)速v/(km/h)1009080706040伸出長(zhǎng)度s/m0.773碰撞時(shí)間t/s0.0560.0620.0700.0800.0930.139碰撞加速度a/g5040.431.924.318.08.0碰撞力F/KN900727.2574.2437.4324.0144.0汽車(chē)總質(zhì)量/kg1800匯總一覽表4.5電磁力的計(jì)算為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略漏磁、磁滯等因素的影響，依據(jù)電磁理論虛位移原理可以將電磁鐵產(chǎn)生的電磁力Fd表示為：Fd=N2Aμ0I2/4δ2(6)式中：N為線圈的匝數(shù)；A為鐵芯的橫截面積；μ0為真空磁導(dǎo)率（μ0=4π×10-7H/m）；I為線圈中的電流；δ為電磁鐵與永久磁鐵兩端面間的距離（也叫氣隙）。從式（6）中可知：當(dāng)電磁鐵設(shè)計(jì)好后（線圈匝數(shù)N、電流I、鐵芯截面積A、鐵芯材質(zhì)等固定不變），電磁力Fd與δ成反比，如圖所示。圖4.1電磁力與氣隙關(guān)系曲線為了使汽車(chē)在碰撞時(shí)保持平衡和碰撞力的分散，汽車(chē)保險(xiǎn)杠左右各連接兩個(gè)緩沖器，兩個(gè)緩沖器并聯(lián)與保險(xiǎn)杠連接。這樣每個(gè)緩沖器承擔(dān)汽車(chē)碰撞力的一半。即：Fd=1/4=225kN4.6其他參數(shù)的計(jì)算選取Fd=225kN作為設(shè)計(jì)電磁力。方案一：使用銅質(zhì)線圈。δ=0.7m作為最大設(shè)計(jì)氣隙（Smax），設(shè)I=50A，鐵芯橫截面積設(shè)計(jì)為A=0.3m2；則鐵芯直徑φ約為dφ=0.6m根據(jù)式（6）得出線圈的匝數(shù)N=1.5×10^4如果設(shè)電流I=50A來(lái)選擇導(dǎo)線直徑準(zhǔn)、線圈的電阻R及所需要的電壓U參數(shù)。設(shè)計(jì)電壓：根據(jù)公式計(jì)算線圈電阻R。R=Lρ/A=4ρL/πd2（7）R為導(dǎo)體電阻，單位：歐姆；ρ為銅的電阻率（又稱(chēng)比電阻）；L為導(dǎo)線的長(zhǎng)度，單位/m；d為導(dǎo)線標(biāo)稱(chēng)直徑，單位/mm；A是截面積，單位：平方毫米；π是常數(shù)查資料可得：ρ=0.0175，設(shè)d=2mm，代入式（7）得：R=170Ω；則所需電壓U=IR=50*170=8500V如果計(jì)算的結(jié)果不符合要求，可以重新設(shè)計(jì)電流I或?qū)Ь€電阻R來(lái)修正電壓U數(shù)值。方案二：使用超導(dǎo)線圈設(shè)超導(dǎo)線圈的匝數(shù)N=2，代入式（6）中得I=428A左右，通過(guò)設(shè)計(jì)電流大小來(lái)實(shí)現(xiàn)所需Fd。

第五章電磁緩沖裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電磁緩沖裝置采用了框架式結(jié)構(gòu)，整體由三部分構(gòu)成，前端為裝置端蓋，其主要作用是容載液態(tài)通道傳動(dòng)系統(tǒng)以及保護(hù)整個(gè)裝置承載撞擊。中間為電磁感應(yīng)裝置，其主要作用是生成強(qiáng)大磁力。末端為電源發(fā)生裝置，其主要作用是通過(guò)汽車(chē)蓄電池放電瞬間強(qiáng)化電流，為電磁感應(yīng)裝置提供足夠電流。各部分采用螺栓加以拼接固定，可拆卸性為檢修與維護(hù)提供了方便。整個(gè)裝置選材采用汽車(chē)保險(xiǎn)杠pp材料，此材料特性是具有熔點(diǎn)高（可達(dá)167℃），耐熱性好，密度（0.90g/cm3），是目前通用塑料里密度最輕的一種，有較高的耐腐蝕性（抗張強(qiáng)度30MPa），其制品的強(qiáng)度、剛性和透明度都具有相對(duì)較好的特點(diǎn)，性?xún)r(jià)比較高。整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：彈簧彈簧逆變器，整流器，蓄電池等彈簧強(qiáng)磁鐵線圈端蓋箱體后蓋液壓傳導(dǎo)撞針滑片電源發(fā)生裝置圖5.1電磁緩沖裝置的結(jié)構(gòu)電磁緩沖裝置主要參數(shù)：5.1前置端蓋結(jié)構(gòu)圖5.2前置端蓋參數(shù)圖圖5.3前置端蓋模型圖前置端蓋參數(shù)：前置端蓋長(zhǎng)度：600mm前置端蓋寬度：200mm前后延伸高度：100mm前置端蓋壁厚：5mm前置端蓋基本組成包括外殼，強(qiáng)磁片以及液態(tài)液壓傳動(dòng)通道。選材及性能：外殼采用增韌聚丙烯（PP）材料作為原料注塑成形-聚丙烯Poly塑料（俗稱(chēng)PP料），具有熔點(diǎn)高（可達(dá)167℃），耐熱，密度（0.90g/cm3），是目前已研發(fā)通用塑料里密度最小的一種，同時(shí)有較高的耐腐蝕性（抗張強(qiáng)度30MPa），其制品的強(qiáng)度、剛性和透明度都相對(duì)較好的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是耐低溫性能差。此外，考慮到所需特性與汽車(chē)保險(xiǎn)杠相符，所以采用與保險(xiǎn)杠相同材質(zhì)，這樣在整體汽車(chē)構(gòu)造上更搭配。液態(tài)液壓傳動(dòng)通道采用玻璃鋼材質(zhì)，玻璃鋼特性包括：輕質(zhì)高強(qiáng)相對(duì)密度在1.5-1.9之間，只有碳鋼的1/5左右，可是拉伸強(qiáng)度卻超強(qiáng)，甚至超過(guò)碳素鋼，而強(qiáng)度可以與高級(jí)合金鋼相比。因此，廣泛應(yīng)用于航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，某些環(huán)氧FRP的屈服拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均可以達(dá)到400Mpa以上。耐腐蝕FRP具有較好的耐腐蝕性，是良好的耐腐材料，研究顯示對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類(lèi)和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個(gè)方面，正在逐步取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。電性能好是優(yōu)良的絕緣材料，用來(lái)制造絕緣體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過(guò)性良好，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。熱性能良好FRP的熱導(dǎo)率較低，室溫下僅為1.25kJ/（m·h·K），僅為金屬的1/100~1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時(shí)超高溫情況下，是理想的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能保護(hù)宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷?？稍O(shè)計(jì)性好（1）可以根據(jù)產(chǎn)品特性需要，靈活地設(shè)計(jì)出各種各樣的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來(lái)滿足人們的使用要求，產(chǎn)品有很好的整體性。（2）可以充分選擇材料來(lái)滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計(jì)出耐腐的，耐瞬時(shí)高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強(qiáng)度的介電性等等。以上性能基本上滿足韌性，輕度等特性。所以玻璃鋼是不二之選。強(qiáng)磁片選取目前最強(qiáng)的永磁鐵為釹鐵硼。商品化的磁鐵磁能積達(dá)50多MGOe，大約可以吸100多倍自身重量的物體。用途及特性：外殼：外殼位于最前端在形式上起包裝美化作用，一來(lái)容載內(nèi)部元件，二來(lái)保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免受到外部沖擊遭受損壞，三來(lái)包裝遮掩內(nèi)部結(jié)構(gòu)防止裸露，修飾美化結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)為類(lèi)似梯形棱臺(tái)，棱角采用倒圓角形勢(shì)，與汽車(chē)保險(xiǎn)杠較為容易搭配安裝，與汽車(chē)整體線條結(jié)構(gòu)相符合，不失美觀。強(qiáng)磁片：放置于液態(tài)液壓傳動(dòng)通道最頂端，用于感應(yīng)對(duì)方車(chē)輛的內(nèi)置磁片，當(dāng)兩車(chē)距離達(dá)到磁片的感應(yīng)范圍時(shí)，磁片相互之間產(chǎn)生排斥力，與此同時(shí)磁片受力會(huì)同時(shí)給液態(tài)液壓傳動(dòng)通道壓力，達(dá)到物理傳動(dòng)的目的。液態(tài)液壓傳動(dòng)通道：通道前端延伸至外殼外部，用于放置強(qiáng)磁片。整個(gè)通道充滿液態(tài)液體，作為物理傳動(dòng)介質(zhì)。通道后端為液壓活塞閥。當(dāng)磁片受到外力時(shí)，通過(guò)通道內(nèi)液態(tài)介質(zhì)傳動(dòng)，導(dǎo)致末端液壓活塞閥受到擠壓力伸縮，傳動(dòng)至電磁感應(yīng)裝置。5.2電磁發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)主要由外殼以及內(nèi)部元件組成，外殼主要為內(nèi)部元件組裝提供載體，外殼參數(shù)圖以及結(jié)構(gòu)圖如下：圖5.4參數(shù)圖圖5.5結(jié)構(gòu)圖外殼參數(shù)：外殼長(zhǎng)度：600mm外殼寬度：200mm前后延伸高度：160mm外殼所選材料與前置相同，兩者都采用pp材料，滿足外殼所需韌性剛性的同時(shí)，保證了外殼整體質(zhì)量較輕的特性，且與前置端蓋渾然一體，符合美觀的特性。構(gòu)造上為元件的安裝提供不同定位的插銷(xiāo)以及圓形及方形凹槽等，方便線圈、彈簧以及滑片等組件的安裝及固定。內(nèi)部裝配圖：圖5.6內(nèi)部裝配圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要組成部分包括剛性彈簧，高密度超導(dǎo)線圈或普通高密度銅質(zhì)線圈，鐵芯以及滑片導(dǎo)線等。參數(shù)選擇：剛性彈簧：直徑φ80mm*4磁鐵線圈：銅質(zhì)線圈匝數(shù)N=3.06×10^4*2/超導(dǎo)線圈N=2鐵芯橫截面積：A=0.3m2選材：剛性彈簧：考慮到彈簧所需特性，選擇彈簧鋼彈簧較為合適。彈簧鋼是指為保證在淬火和回火狀態(tài)下的彈性，而專(zhuān)門(mén)用于制造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決于其彈性形變的能力，即在規(guī)定的受力范圍之內(nèi)，彈性變形的能力使其能夠承受一定限度的載荷，在去除載荷之后會(huì)回復(fù)原狀而不會(huì)出現(xiàn)永久變形。彈簧鋼要求具有優(yōu)良的綜合性能，特別是力學(xué)性能（特別是彈性極限、強(qiáng)度極限、屈強(qiáng)比）、抗彈減性能（即抗彈性減退性能，又稱(chēng)抗松弛性能）、疲勞性能、淬透性、物理化學(xué)性能（耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等）。為了滿足上述性能要求，彈簧鋼具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量（高的純潔度和均勻性）、良好的表面質(zhì)量（嚴(yán)格控制表面缺陷和脫碳）、精確的外形和尺寸。

作用：剛性彈簧作為沖擊的最后一道防線，用于保護(hù)裝置內(nèi)部不受毀滅性的損害，也為汽車(chē)本身安全增加了一道安全保障。但彈簧所產(chǎn)生的緩沖力是由于壓縮產(chǎn)生的，屬于機(jī)械應(yīng)力，對(duì)于一些較大的交通事故來(lái)說(shuō)，所產(chǎn)生的緩沖力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及抵擋外來(lái)的沖擊力，主要的安全措施還是要依靠瞬間產(chǎn)生的電磁力來(lái)抵消。不過(guò)彈簧存在的意義主要體現(xiàn)在一些特大的交通事故中，在電磁力不足以抵擋外來(lái)沖擊力的同時(shí)，也就是說(shuō)，最終兩車(chē)發(fā)生了相撞的可能，那么彈簧作為最后一道防線，在保護(hù)汽車(chē)內(nèi)部元件以及人身安全問(wèn)題上起著舉足輕重的作用，其最終的目的在于將不可挽回的事故造成的傷害盡量降到最低，以降低事故帶來(lái)的人身安全以及財(cái)產(chǎn)損失等。電磁線圈：方案一：選用銅質(zhì)導(dǎo)線，銅的導(dǎo)電性較好，電阻較小，電阻最小的是金其次是銀，但金和銀的價(jià)值高不適宜實(shí)際運(yùn)用，所以一般選擇銅；銅的熔沸點(diǎn)較高而且穩(wěn)，不容易因電流較大造成導(dǎo)線熔化，銅導(dǎo)線——紫紅色固體，易導(dǎo)電，易折彎，化學(xué)性質(zhì)不活潑，定性好，不易被氧化，所以常用銅作導(dǎo)線。優(yōu)點(diǎn)：銅獲得渠道廣泛，成本造價(jià)低。不足：銅線即使電阻較小，當(dāng)要求電路中通過(guò)較大電流時(shí)，電源所加電壓要求較大，且當(dāng)瞬間通過(guò)電流較大時(shí)，容易在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，造成銅線周?chē)慕^緣物質(zhì)熔化，造成短路，從而使電磁鐵失效。也就是說(shuō)，銅質(zhì)導(dǎo)線制作的電磁緩沖裝置為一次性產(chǎn)品，一旦發(fā)生緊急情況，激活裝置瞬間產(chǎn)生大量磁力，也會(huì)產(chǎn)生熱量造成裝置自身?yè)p害，再次裝配使用時(shí)需要更換電磁鐵線圈，造成不必要的麻煩。方案二：選用超導(dǎo)材料，超導(dǎo)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有由冷軋單取向硅鋼30Q120組成的硅鋼芯、由釔鋇銅氧組成的超導(dǎo)線圈、由高分子聚乙烯絕冷材料組成的1cm隔絕套和密封套、5cm的液氮通道組成，從液氮罐高速?zèng)_出的高壓液氮在超導(dǎo)線圈液氮通道里瞬間氣化吸收大量的熱量，由于液氮通道空間接觸面積較大，液氮?dú)饣^(guò)程中在此區(qū)域與超導(dǎo)線圈充分接觸，可以使超導(dǎo)材料內(nèi)部在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)環(huán)境。密封套和隔絕套由高分子聚乙烯材料組成，可以實(shí)現(xiàn)99%熱量的隔絕，所以超導(dǎo)低溫的熱量耗散較少，隔絕套具有較高的韌性，在一定程度上能保護(hù)好硅鋼芯（鋼鐵材料在超導(dǎo)環(huán)境中無(wú)法承受較大力的沖擊），使其能承受較大的電磁力的沖擊。具體構(gòu)造如圖所示：圖5.7電磁線圈內(nèi)部示意圖優(yōu)點(diǎn)：超導(dǎo)線圈電阻率幾乎接近于零，電阻可完全忽略不計(jì)，也就是說(shuō)，在要求通過(guò)相同大小電流的情況下，電源所加電壓要求不會(huì)太高。且過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生大量熱量，不會(huì)造成裝置自身的損害。缺點(diǎn)：超導(dǎo)線圈材料造價(jià)較高，產(chǎn)品尚未太過(guò)普及，僅部分應(yīng)用于電力，交通，航天等領(lǐng)域。5.3電源發(fā)生裝置1）根據(jù)電壓設(shè)計(jì)的銅質(zhì)線圈，所需電源發(fā)生裝置主要組成部分為變壓器，以及電路保護(hù)模塊，整個(gè)裝置生成效用在于通過(guò)汽車(chē)蓄電池提供近12V左右的低電壓通過(guò)變壓器瞬間產(chǎn)生上千幅的高電壓，依據(jù)上述所得數(shù)據(jù)，普通小型變壓器難以達(dá)到，故變壓器需使用大型電容變壓器，此種變壓器體積較大，安裝所需空間要求較大，綜上考慮，以現(xiàn)行變壓器發(fā)展水平尚難以達(dá)到，且安全風(fēng)險(xiǎn)有待實(shí)驗(yàn)考證。故不支持此方案。2）根據(jù)電流設(shè)計(jì)的超導(dǎo)線圈，所需電源發(fā)生裝置主要為電路保護(hù)模塊以及升流器，整個(gè)裝置生成效用在于通過(guò)汽車(chē)蓄電池提供電流通過(guò)升流器瞬間放大至上百安，大電流通過(guò)電阻接近為零超導(dǎo)線圈，瞬間生成強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，產(chǎn)生上千牛頓的磁力。升流器又叫大電流發(fā)生器，作用是能將較小的電流瞬間增大，總用條件是達(dá)到升流器的工作電壓。升流器是應(yīng)用在電力、電氣行業(yè)在調(diào)試中需要大電流場(chǎng)所的必需設(shè)備，應(yīng)用于發(fā)電廠、變配電站、電器制造廠及科研院所等部門(mén)，屬于短時(shí)或斷續(xù)工作制，具有體積小、重量輕、使用維修方便等特點(diǎn)。升流器參數(shù)規(guī)格選擇:表5.1規(guī)格參數(shù)表以上為較為普遍的升流器的規(guī)格參數(shù)，根據(jù)理論計(jì)算數(shù)據(jù)可選擇型號(hào)-82-500A，基本滿足裝置使用要求。逆變器逆變器是能夠把直流電（家用電池、車(chē)用蓄電瓶等）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220v/50HZ正弦或方波）。通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。表5.2逆變器參數(shù)規(guī)格參照?qǐng)D過(guò)載保護(hù)器過(guò)載保護(hù)器通常使用的是熱繼電器，它是由雙金屬熱敏元件，動(dòng)作機(jī)構(gòu)，常閉觸頭，常開(kāi)觸頭，復(fù)位按鈕及電流調(diào)節(jié)旋鈕構(gòu)成。當(dāng)電路過(guò)載時(shí)電流過(guò)大，雙金屬熱元件長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)大電流生熱產(chǎn)生形變，通過(guò)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸頭動(dòng)作，帶動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘從而斷開(kāi)電路，起到保護(hù)作用。當(dāng)汽車(chē)發(fā)生緊急狀況時(shí)，電磁緩沖裝置被觸發(fā)發(fā)揮效用，瞬間電路會(huì)產(chǎn)生上百安的過(guò)大電流，為了保障保障裝置的后續(xù)正常使用及人身安全，電路過(guò)載保護(hù)器必不可少，由于裝置發(fā)揮效用的時(shí)間大概只有0.056s，故電路過(guò)載保護(hù)器發(fā)揮效用的時(shí)間基本應(yīng)該符合該時(shí)間。根據(jù)一般電路過(guò)載保護(hù)器作用時(shí)間的研究如下：表5.3過(guò)載保護(hù)器作用時(shí)間根據(jù)以上表格，證明過(guò)載保護(hù)器的作用時(shí)間大于電磁緩沖裝置的作用時(shí)間，所以滿足整個(gè)裝置的需求。

第六章電磁緩沖裝置的組裝及安裝裝置整體由三部分組成，其中機(jī)械傳動(dòng)裝置與電磁感應(yīng)裝置可組裝為一體，連接方式為螺栓固定方式，可拆卸方便維護(hù)檢修與更換。電源發(fā)生裝置與汽車(chē)內(nèi)部電源電路為一體，連接至蓄電池共同組成整體。圖6.1電磁緩沖裝置完整圖車(chē)載安裝效果圖：圖6.2安裝效果圖車(chē)載安裝效果如圖所示，前端呈梯形棱臺(tái)狀設(shè)計(jì)一方面為了與汽車(chē)車(chē)頭線型相吻合，另一方面是便于與汽車(chē)保險(xiǎn)杠相結(jié)合，共同發(fā)揮作用。保證效用的同時(shí)不失美觀，同時(shí)用能盡量節(jié)省電磁緩沖裝置所占用汽車(chē)的空間。第七章數(shù)據(jù)模擬仿真測(cè)試運(yùn)用anysy仿真軟件進(jìn)行模實(shí)驗(yàn)：AnysyANSYS是美國(guó)ANSYS公司精心打造的大型通用有限元分析（FEA）軟件，，能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD，computerAideddesign）軟件接口，能夠輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Creo,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車(chē)交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、生物醫(yī)學(xué)、輕工、水利、等領(lǐng)域有著。ANSYS功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)在已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評(píng)比中都名列第一。目前，中國(guó)100多所理工院校正逐步采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。圖7.1從圖可以看出，電磁力是自然界中的一種非常強(qiáng)的非接觸力，電磁力隨著距離的變化而變化，但兩者關(guān)系是非線性變化，作用力主要集中在最后1~300mm的距離內(nèi)，此時(shí)電磁力增長(zhǎng)迅速，當(dāng)兩者距離為10mm時(shí)，電磁力最大能達(dá)到2.77*107N；當(dāng)距離大于300mm時(shí)，電磁力變化范圍非常小，當(dāng)距離超過(guò)一定距離時(shí)，電磁力只有10N，當(dāng)兩車(chē)距離大于1米時(shí)，電磁力基本消失殆盡，據(jù)此可得出結(jié)論，電磁力的作用范圍大約為1米；也就是說(shuō)，相互作用隨著兩車(chē)相距的距離減小而成非線性迅速增加，距離越小，作用效果越明顯。在不同電流下，對(duì)應(yīng)的最大電磁力和電磁力曲線斜率也不同，電流越大，電磁力的突變?cè)矫黠@。電磁力的作用就是相當(dāng)于增大了汽車(chē)的緩沖距離，產(chǎn)生的電磁力比直接碰撞的力小很多，同時(shí)由于裝置安裝在汽車(chē)底盤(pán)，力主要作用在底盤(pán)上，不會(huì)對(duì)汽車(chē)其他部位造成損壞，因此我們的裝置不僅可以減少車(chē)禍對(duì)車(chē)輛的損害，同時(shí)也可以減少車(chē)禍對(duì)人的傷害。圖7.2減速度與距離關(guān)系曲線圖電磁力加速度——距離曲線為非線性曲線，當(dāng)距離為0~300mm時(shí)，加速度突變非?？?，汽車(chē)的減速剎車(chē)主要是靠這一段距離的作用力，當(dāng)距離為10mm時(shí)，受到的加速度為1585.5m/s2;當(dāng)距離為300~1000mm時(shí)，電磁力變化范圍非常小，產(chǎn)生的電磁力對(duì)汽車(chē)速度的減小作用不明顯，當(dāng)距離為1000mm時(shí)，人體受到的加速度為0.1m/s2,可以忽略。當(dāng)速度為零時(shí)，汽車(chē)的加速度為3911~5067m/s2,可以取500g，這是汽車(chē)在理想狀態(tài)下的受力情況，在實(shí)際情況中，我們需要考慮不能忽略的地面摩擦力，空氣阻力、剎車(chē)摩擦力、汽車(chē)底盤(pán)變形、安全氣囊的保護(hù)、安全帶的緩沖等因素，最后得到的加速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于500g，所以加速度是在人體能承受的范圍內(nèi)。綜上所述，通過(guò)軟件的模擬，我們可以在一定程度上證明汽車(chē)電磁防撞系統(tǒng)具有一定的實(shí)用性。第八章汽車(chē)安全技術(shù)對(duì)比安全技術(shù)包括被動(dòng)安全技術(shù)和主動(dòng)安全技術(shù)。被動(dòng)安全技術(shù)目前主要措施包括安全帶、安全氣囊、保險(xiǎn)杠等。這類(lèi)技術(shù)的研發(fā)與實(shí)現(xiàn)都是基于人身安全方面考慮的，真正發(fā)揮效用的前提是汽車(chē)司機(jī)未及時(shí)采取制動(dòng)或者是制動(dòng)效果不佳，造成汽車(chē)發(fā)生碰撞，從而觸發(fā)被動(dòng)安全措施，例如安全氣囊的彈出，安全帶的收縮等等。安全帶目前是被動(dòng)安全技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。安全帶作用在汽車(chē)事故發(fā)生以后，發(fā)生碰撞產(chǎn)生巨大的沖擊力時(shí)，安全帶協(xié)助將人牢牢地束縛在座位上，從而有效避免因?yàn)槿梭w本身巨大的慣性和沖擊力導(dǎo)致人與車(chē)方向盤(pán)等車(chē)內(nèi)物件發(fā)生猛烈的碰撞而造成人身傷害，而安全氣囊是在這一前提下輔助安全帶，從而進(jìn)一步減少車(chē)輛因碰撞變形而對(duì)人有可能產(chǎn)生的傷害，比如變形擠壓和力量的緩沖等等。安全氣囊對(duì)乘員的保護(hù)效果總的說(shuō)來(lái)不如安全帶，且對(duì)于部分喜歡戴眼鏡和墨鏡的人群來(lái)說(shuō)，相反增加了人身傷害的危險(xiǎn)率，造成不同程度的眼部傷害，但它與安全帶的配合使用可大大降低事故中乘員的傷害指數(shù)。尤其是可大大減輕駕駛員面部的傷害，從而大大降低醫(yī)療費(fèi)用。如果安全帶和安全氣囊對(duì)人的保護(hù)率能達(dá)到90%的話，那么安全帶的作用占85%，而安全氣囊的作用只占到5%。而且，這5%還有一個(gè)前提，就是必須系安全帶，否則，安全氣囊不僅不會(huì)保護(hù)人，還會(huì)加重對(duì)人的傷害。在國(guó)外，隨著越來(lái)越多的汽車(chē)裝備了氣囊，交通事故死亡率已有所下降，盡管如此，安全氣囊并不能取代安全帶，而只能作為乘員的輔助約束系統(tǒng)。也就是說(shuō)并不能從根本上有效避免汽車(chē)安全事故的發(fā)生，汽車(chē)所面臨的將是不同程度的損害甚至毀滅或報(bào)廢，人身將面臨的是難以想象的危險(xiǎn)。這一切看來(lái)都不能將危險(xiǎn)系數(shù)降到最低，這種措施本質(zhì)上屬于一種防御措施，亡羊補(bǔ)牢，為時(shí)已晚。而主動(dòng)安全技術(shù)則大大改善了這一觀念，即在危險(xiǎn)萌發(fā)的一剎那，將其扼殺在搖籃之中。目前主動(dòng)安全措施投入使用的大概有ABS系統(tǒng)制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS)、電子制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)、驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置(ASR)，這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)大大改善了交通安全問(wèn)題。然而這些系統(tǒng)所依賴(lài)的制動(dòng)方式原理太過(guò)狹隘，即都是通過(guò)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)方式的改善，來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的制動(dòng)，而制動(dòng)方式所依據(jù)的原理就是通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)使汽車(chē)達(dá)到更有效的減速效果，而摩擦力作為自然界的被動(dòng)力來(lái)說(shuō)，對(duì)路面，輪胎，汽車(chē)自重都有很大的制約。特別是對(duì)路面的復(fù)雜情況有很高要求。特別是在雨學(xué)天氣地面摩擦系數(shù)改變，摩擦力不在成為汽車(chē)制動(dòng)的動(dòng)力，導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)失靈，無(wú)法有效將汽車(chē)速度瞬時(shí)降下來(lái)，就容易導(dǎo)致引發(fā)交通事故。另一方面，在汽車(chē)超速形式，或者面臨一些比較棘手的汽車(chē)故障問(wèn)題，比如說(shuō)汽車(chē)剎車(chē)失靈，方向盤(pán)失控，以及一些經(jīng)常面臨的一些新手上路錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的油門(mén)當(dāng)做剎車(chē)等情況，制動(dòng)系統(tǒng)就無(wú)法作為唯一的減速路徑來(lái)有效的避免交通事故，這是目前普通安全技術(shù)所存在的弊端。然而，電磁緩沖防碰撞裝置正是基于普通安全技術(shù)所存在的弊端產(chǎn)生的新型技術(shù)，他克服了摩擦力作為單一制動(dòng)原理的約束，打破了傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單制動(dòng)觀點(diǎn)，電磁力相互作用產(chǎn)生排斥力作為一種新的制動(dòng)力進(jìn)入了安全技術(shù)領(lǐng)域，依據(jù)物理原理來(lái)分析摩擦力與電磁力，摩擦力屬于一種接觸力，在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程總，汽車(chē)輪轂與剎車(chē)片之間存在摩擦，同時(shí)汽車(chē)輪胎與地面也產(chǎn)生摩擦，至于產(chǎn)生的摩擦力的大小則完全受到地面，輪胎，剎車(chē)片的摩擦因數(shù)影響，而摩擦因數(shù)又受到天氣，路段，路面等情況的制約，造成制動(dòng)系統(tǒng)很不穩(wěn)定可靠，且這過(guò)程中會(huì)不同程度的對(duì)輪胎和剎車(chē)片造成磨損。而電磁力作為一種非接觸力，幾乎不受外界因素約束，即使在雨雪天氣、濕滑路面等復(fù)雜交通路面，電磁緩沖裝置同樣適用，除此之外，電磁緩沖裝置最大的亮點(diǎn)就是彌補(bǔ)了制動(dòng)系統(tǒng)的短板，諸多事故中，由于汽車(chē)自身原因?qū)е轮苿?dòng)系統(tǒng)失靈，或者由于司機(jī)反應(yīng)判斷錯(cuò)誤而造成的事故也不在少數(shù)。這也在一定程度上證明了電磁緩沖裝置存在的必要性與實(shí)用性。電磁緩沖裝置特性分析：①與不同原理類(lèi)的液壓、氣壓類(lèi)緩沖器相比，電磁緩沖器具有結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，精確度要求不高，生產(chǎn)成本成本低，等優(yōu)點(diǎn)②當(dāng)車(chē)速控制在一定范圍內(nèi)，電磁緩沖器能夠?qū)绍?chē)車(chē)速在相撞之前降低至零，與彈性材料類(lèi)緩沖裝置相比，電磁緩沖器在碰撞過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生變形或損壞，緩沖器可以正常使用。③磁力作用時(shí)，鐵芯與永久磁鐵不會(huì)產(chǎn)生直接接觸，不會(huì)產(chǎn)生磨損，使用壽命長(zhǎng)。④作用特性是：越靠近電磁鐵的磁極，所受到的電磁力越大。表現(xiàn)出“先軟后硬”的緩沖特性。⑤受外界因素制約較少，適用于復(fù)雜的行駛環(huán)境。⑥作用原理保障來(lái)了一般事故中無(wú)接觸碰撞，從而將財(cái)產(chǎn)損失降低至零。⑦作用對(duì)象比較單一，一般只與安裝此裝置的汽車(chē)才會(huì)激活發(fā)揮作用，應(yīng)用對(duì)象范圍較為狹隘。⑧對(duì)于汽車(chē)本身而言，對(duì)發(fā)生事故撞擊方式要求較高，所作用的方式必須是車(chē)頭對(duì)車(chē)頭，或者是車(chē)頭對(duì)車(chē)位式的撞擊才會(huì)發(fā)揮效用。⑨裝置的安裝需占用車(chē)內(nèi)一部分空間，不同的車(chē)型還可能需要加長(zhǎng)車(chē)底盤(pán)。⑩在裝置被激活的一瞬間，周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生較為強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，可能會(huì)對(duì)汽車(chē)的電力裝置產(chǎn)生影響，另汽車(chē)內(nèi)部電力裝置產(chǎn)生短暫性的失效，一瞬間，并不會(huì)造成太大的影響。第九章電磁緩沖裝置的應(yīng)用領(lǐng)域

電磁緩沖裝置適用領(lǐng)域較為廣泛，此產(chǎn)品造價(jià)成本較低，安全性較高，產(chǎn)生電磁排斥力，實(shí)現(xiàn)兩車(chē)的減速停車(chē)。在汽車(chē)頭部和尾部放置超導(dǎo)線圈，利用汽車(chē)自帶電能，利用電能形成強(qiáng)大電磁場(chǎng)進(jìn)而利用電磁力同性相排斥來(lái)增加制動(dòng)力，防止汽車(chē)相撞。汽車(chē)防撞系統(tǒng)對(duì)高速同向行駛的汽車(chē)防撞系統(tǒng)效果最好。主要涉及交通領(lǐng)域，比如：普通小型汽車(chē)，大型各車(chē)等機(jī)動(dòng)車(chē)，還能將此裝置應(yīng)用到高速列車(chē)，地鐵等容易發(fā)生追尾事故的交通方式，。與此同時(shí)，校車(chē)尤為適合，本著社會(huì)各界的號(hào)召，校車(chē)安全問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，雖然校車(chē)安全備受關(guān)注，但校車(chē)事故問(wèn)題也總是屢見(jiàn)不鮮。即使國(guó)家對(duì)校車(chē)安全技術(shù)進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，比如說(shuō)加長(zhǎng)加固保險(xiǎn)杠等措施，但并不能避免事故的發(fā)生，且更不能保障學(xué)生的出行安全，而電磁緩沖裝置的安裝能將校車(chē)安全性提高很大空間。除此之外，可以用于電梯、升降機(jī)和橋式、門(mén)式起重機(jī)等運(yùn)動(dòng)設(shè)施的緩沖保護(hù)，尤其具有重要意義。第十章應(yīng)用前景如今人類(lèi)已進(jìn)入科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代,人們不僅僅局限于對(duì)當(dāng)代汽車(chē)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性、操縱性能和舒適度的追求,汽車(chē)的安全性逐漸成為人們選購(gòu)首選特性,對(duì)汽車(chē)安全技術(shù)的研究和應(yīng)用研究已成為汽車(chē)市場(chǎng)的突破點(diǎn)。在以往的研究長(zhǎng)河中,提高車(chē)輛安全性似乎僅僅意味著提高被動(dòng)安全性能,簡(jiǎn)單說(shuō)也就是在發(fā)生車(chē)輛交通事故時(shí)如何更好地保護(hù)乘員的生命安全,忽略了事故造成的經(jīng)濟(jì)損失及交通擁堵等不利因素，而在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)國(guó)家，主動(dòng)安全性能的開(kāi)發(fā)受到了莫大的重視.如何提高汽車(chē)的被動(dòng)安全性能只能活在過(guò)去,不能滿足現(xiàn)在，而如何更好地避免事故才是未來(lái)的發(fā)展目標(biāo).但在一定程度上來(lái)講,主動(dòng)安全系統(tǒng)并不能完全取代被動(dòng)安全系統(tǒng)，被動(dòng)安全技術(shù)與主動(dòng)安全技術(shù)并存能最大化兩者的作用，但是實(shí)踐證明,主動(dòng)安全系統(tǒng)并不能取代被動(dòng)安全系統(tǒng)的作用,就算是不惜代價(jià)給車(chē)輛裝上處理速度極高的cpu,并配以靈敏度極高的傳感器系統(tǒng),也不可能達(dá)到完全避免交通事故隱患的目的，汽車(chē)電磁防撞系統(tǒng)在一定程度上講是一款真正意義上避免交通事故的系統(tǒng)，根據(jù)對(duì)汽車(chē)交通事故的分析結(jié)果表明，在所發(fā)生的交通事故當(dāng)中，高速路汽車(chē)追尾碰撞造成的事故占到65%以上，交通事故對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)以及人身安全造成了不可忽視的危害。利用造價(jià)較低的電磁防撞裝置，對(duì)于充分發(fā)揮現(xiàn)有汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)于提高運(yùn)輸效率、保障交通安全、改善