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收费亭安全防护系统缓冲座椅设计与研究

收费亭安全防护系统缓冲座椅设计与研究

作者：冯智斌哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：收费亭缓冲座椅结构设计有限元分析

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水平弹性支撑缓冲座椅的动力学分析

航天返回与遥感 2009年第1期30卷 10-14页

作者：谢燕李道奎雷勇军国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

当载人飞船着陆过程中存在水平着陆冲击时,目前的铰接型座椅系统不能有效地缓冲头盆向过载。针对这种单向座椅缓冲系统的不足,提出了具有水平弹性支撑的座椅缓冲方案,利用拉格朗日方程建立了系统动力学模型。在多向冲击着陆工况下进行... 详细信息

当载人飞船着陆过程中存在水平着陆冲击时,目前的铰接型座椅系统不能有效地缓冲头盆向过载。针对这种单向座椅缓冲系统的不足,提出了具有水平弹性支撑的座椅缓冲方案,利用拉格朗日方程建立了系统动力学模型。在多向冲击着陆工况下进行了数值仿真,讨论了弹性支撑刚度和阻尼参数的影响规律。结果表明,相比铰接支撑模型,具有水平弹性支撑的座椅能够降低多向冲击作用下的头盆向加速度响应峰值,且不会增大胸背向加速度响应峰值。

关键词：缓冲座椅多向冲击拉格朗日方程水平弹性支撑载人飞船

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一种返回舱座椅水平缓冲杆设计

振动与冲击 2010年第2期29卷 179-183页

作者：谢燕李道奎雷勇军国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

在对典型"联盟式"返回舱座椅局部改进的基础上,建立了能够吸收水平着陆冲击能量的水平缓冲杆支撑座椅模型。基于胀环式缓冲杆的缓冲原理和工作特性,定义了典型、极限水平着陆工况和水平缓冲杆设计要求;应用三部分设计方案和优化选择程序... 详细信息

在对典型"联盟式"返回舱座椅局部改进的基础上,建立了能够吸收水平着陆冲击能量的水平缓冲杆支撑座椅模型。基于胀环式缓冲杆的缓冲原理和工作特性,定义了典型、极限水平着陆工况和水平缓冲杆设计要求;应用三部分设计方案和优化选择程序,分别设计了各段胀环长度相等和不相等的水平缓冲杆。座椅实例设计结果表明,综合了着陆工况、缓冲原理、工作特性和优化效率各个影响因素的设计方法,具有统一、全面和高效的特点;优化的水平缓冲杆支撑座椅,实现了同时缓冲头盆向和胸背向过载、适应更宽着陆工况的目的。

关键词：返回舱缓冲座椅水平缓冲杆胀环设计方法

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载人飞船着陆座椅缓冲系统的动力分析与改进

振动与冲击 2007年第5期26卷 104-106,136页

作者：谢燕周建平雷勇军国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

现有载人飞船座椅采用前支座铰接的方式,只能实现单向着陆缓冲。为了减小着陆过程对航天员的多向冲击过载,在此将座椅支座铰链连接改为双向弹性支撑。建立了两种缓冲系统的动力学模型,在同一种着陆工况下,比较了两种缓冲方案的缓冲器行... 详细信息

现有载人飞船座椅采用前支座铰接的方式,只能实现单向着陆缓冲。为了减小着陆过程对航天员的多向冲击过载,在此将座椅支座铰链连接改为双向弹性支撑。建立了两种缓冲系统的动力学模型,在同一种着陆工况下,比较了两种缓冲方案的缓冲器行程、工作时间、胸—背向和头—盆向加速度的动态响应。算例表明,改进后的缓冲系统能降低多向冲击加速度峰值。

关键词：载人飞船缓冲座椅着陆冲击动力改进