汽车车身结构分析与设计

第六章车身结构分析与设计 1 车身结构分析与设计 2 车体的耐腐蚀性 3 车身的抗振与降噪 4 汽车的碰撞安全性设计 5 汽车车身轻量化设计 概述 车身 车身覆盖件 coverpanel 覆盖在车身骨架表面的板制件 外覆盖件 内覆盖件 车身结构件 bodystructural bodyskeleton bodyframe 组成车身本体 支撑覆盖件 并保证车身强度和刚度的零部件 承载 车体 有书中称 车身的主体 也就是我们这里的车身结构件 2 重庆大学车辆工程系 车身结构设计的主要内容 设计一个连续 完整的受力系统 确定杆件截面型式 开 闭口 确定杆件截面的构成 确定杆件与杆件 杆件与覆盖件的过渡 连接的结构 划分分总成 分块 应力分析计算 主图板设计 零件图 3 重庆大学车辆工程系 1 车身结构分析设计 一 车身结构件的机构分析与设计 车身骨架 bodyskeleton 主要为保证车身的强度和刚度而构成的空间框架结构 要求 刚度 变形 振动 噪声 刚度不足 将会引起车门的门框 窗框 发动机舱口及行李箱口等的变形 导致玻璃破裂 车门卡死 低刚度必然伴随有低的固有频率 易发生结构共振和声响 并削弱结构接头的连接强度 此外 还会影响安装在底架上的总成的相对位置 强度 裂纹 疲劳断裂 4 重庆大学车辆工程系 1 杆件的设置 分为三类 1 功能所要求设置的 如门柱 窗柱 门槛 门框上下横梁 风窗框上下横梁等 2 加强用的 如大客车顶盖上的纵梁和底架周边的搁梁 在后悬架处底架上设置的加强横梁等 为了满足安全法规 防止正面碰撞和侧面碰撞而设置的加强件 3 为安装附件而设置的非承载件 如顶盖上为安装顶窗而设置的框架等 1 2 类是车身的主要承载件 应有足够的刚度和强 度 并构成一个连续完整的受力系统 薄壳式车身结构虽无完整的骨架 但壳体与各构件组装后 也应是一个完整的受力框架 5 重庆大学车辆工程系 轿车骨架 车厢 封闭的主体 发动机舱 敞开的前部 行李箱 纵向受力元件 前纵梁及斜撑 地板边梁 门槛 传动轴通道 顶盖及边梁横向受力元件 前围板 前斜地板 座椅支撑梁 地板横梁 后壁 后横梁或后围板 顶盖车身前部承受发动机等的重力和悬架支承反力 集中力 车厢承受乘客 车门 自重 悬架支承反力 分散力 6 重庆大学车辆工程系 车身骨架设计除考虑刚度与强度 还应注意 不能破坏造型设计 骨架里板应考虑内护板紧固 用最佳截面形状获得最大的截面系数 满足相邻部件的性能要求 7 重庆大学车辆工程系 2 杆件截面形状与刚度的关系 影响刚度的截面几何特性 弯曲惯性矩 扭转惯性矩 极惯性矩 22 F是材料面积 Ik edFIy zdF F F 表1截面特性比较 截面尺寸 cm A 材料断面积相等时 表中尺寸的 的弯曲刚度最好 扭转刚度最差 的弯曲刚度最差 扭转刚度最好为提高车身刚度 宜多采用闭口断面 重庆大学车辆工程系 截面形状 Jk Iy Wy Wk h 12 8b 4 8t 0 4 1 0 0044 1 1 0 0043 h 6 4b 4 8t 0 4 1 0 59 0 69 0 733 0 768 h 7 13t 0 4 1 1 0 691 0 656 1 8 9 重庆大学车辆工程系 车身骨架典型截面 a 顶盖侧梁b 中立柱c 前风窗立柱d 后风窗立柱e 门槛 10 重庆大学车辆工程系 承载式车身骨架示例 11 重庆大学车辆工程系 3 骨架结构中的应力集中 杆件的截面形状 尺寸突变时 会由于刚度突变而产生应力集中 避免应力集中的措施 避免截面急剧变化 避免截面急剧变化 12 重庆大学车辆工程系 3 骨架结构中的应力集中 避免应力集中的措施 加强板的厚度与被加强板的厚度不宜相差悬殊 如门铰 固定处 孔洞应开在应力较小部位 纵 横杆件的连接 13 重庆大学车辆工程系 14 重庆大学车辆工程系 二 汽车覆盖件结构与分析 车身的大型板壳零件可分为三类 1 外覆盖件 如车身顶盖 发动机罩外板 门外 板 翼子板等 对这些零件的要求是 表面光滑 棱角线条清晰 与相邻部件棱线吻合 完全符合造型要求 而且要有一定的刚度 2 内覆盖件 如前围内板 发动机挡板 地 板 门内板等 即在车身外面看不见的内部大零件 这些零件的刚度要足够 零件上的装配尺寸要准确 3 骨架零件 它们在车身上起支撑作用 如支柱 门窗框以及各种纵 横梁等 15 重庆大学车辆工程系 1 板壳的合理分块 分块应考虑 冲压 装配 工艺设备 产量 成本等因素 驾驶室分块 16 重庆大学车辆工程系 考虑如下几个方面 1 板料的尺寸规格 2 考虑拉延工艺 拉延深度适当 形状简单 圆角 胀形深度 3 装配精度 4 易损件 做成可拆卸 5 产量 成本 设备 17 重庆大学车辆工程系 2 板壳的构造 过渡 连接 确定板壳的一个面与另一个面的过渡变化 如图由A A的风窗框翻边至C C的风窗框翻边 由C C的门框翻边至B B的门框翻边 壳体草图 18 重庆大学车辆工程系 3 提高零件的刚度 刚度差 则产生振动 噪声 易疲劳损坏 生产 搬运不便 措施 采用曲面 加棱线 使拉延变形大 内覆盖件设加强筋 图8 8 3 大客车承载式车身上的板壳零件 蒙皮 可分为两种 应力蒙皮 预应力蒙皮 加强肋的布置的肋的形状a 好b 不好c 肋的形状 19 重庆大学车辆工程系 设计加强肋应注意如下几点 在平的或稍鼓起的零件上 加强肋应沿着零件的对角线布置 最好不用交叉肋 如果采用交叉肋 则应避免交叉处因应力集中而丧失刚性 为此 在交叉处用半径大于2倍肋宽度的圆弧来过渡 为减轻弯曲零件的回弹 可以在弯曲部位局部压出三角肋 对弯曲半径很大的零件 应垂直与零件的弯曲轴线方向布置条形肋 加强肋的轴线宜直 否则在运动时会引起扭转 加强肋应沿支撑之间的最短距离布置 肋的刚性主要取决于它的深度 但为防止破裂 深度不宜过大 原则上应满足板料拉延成型所允许的条件 见下节 20 重庆大学车辆工程系 三 车身的结构工艺性 结构工艺性指的是所设计的产品既要满足使用要求 又要能够在一定的生产条件和规模下 使加工方法最简单 最经济 汽车的造型会影响车身结构的工艺性 21 重庆大学车辆工程系 1 冲压工艺性 图8 14 P170 弯边高度不宜短 图8 15 翻边高度过宽会引起起皱或拉裂 图8 16b 孔的翻边高度不宜过高 a 包边 转角处属压缩类翻边 切除 零件压弯工艺要求 曲面翻边 车门外板翻边和孔的翻边 重庆大学车辆工程系 22 1 冲压工艺性 图8 17 鼓包 筋条 翻边的冲压方向尽量一致 以便一次冲出 图8 21 顶盖3 a 内翻b 外翻外翻可在切边时翻边 而内翻还需较复杂的斜楔翻边模 图8 17驾驶室地板 图8 21流水槽与顶盖的连接1 内边槽2 外边槽3 顶盖4 流水槽 23 重庆大学车辆工程系 2 装配工艺性 车身结构设计对焊接装配工艺性的影响主要是两方面 1 车身结构的划分 2 焊接接头型式的设计 图8 18a 需侧窗柱与顶盖横梁对应一致 b 则不要求 重庆大学车辆工程系 图8 18客车车身结构划分与组装方式的改变1 前围上部2 顶盖3 后围下部4 前围下部5 侧围6 前围7 后围 24 2 装配工艺性 图8 20 车身焊接的主要型式图8 21 a 焊枪焊极难以接近 改为b 图8 22 考虑焊接定位的结构 P173例4 5 尽可能少用三层叠焊 强度不易保证 大型件焊点布置应对称 防产生不规则变形和应力集中 图8 20点焊连接型式a 搭接b 翻边连接 图8 22焊件定位 图8 21流水槽与顶盖的连接1 内边槽2 外边槽3 顶盖4 流水槽 重庆大学车辆工程系 25 3 车体的其它连接方法 拉铆 粘接 二氧化碳保护焊多用于骨架构件的连接 蒙皮与骨架的连接则多用点焊和铆接 为了改善车身外观 用装饰条将板的接缝压住 而铆接的方法则常用空心铆钉进行单枪拉铆 见图8 23 这种铆接方法可以将蒙皮铆于闭口的骨架型材上 铆接品质好 效率高 为实现侧壁外蒙皮的光滑美观和无铆钉化 可以采用预应力蒙皮 但为达到轻量化的目的 应加强大客车上焊接及粘接技术的研究 如德国Neoplan大客车采用粘接蒙皮工艺 蒙皮为铝板或玻璃钢 用特制的高强度粘接剂粘在骨架上 密封性好 振动噪声也小 在汽车生产中使用粘接剂与点焊相比有很多优点 没有焊痕 外观平整 不产生焊接形 粘接面的应力比点焊均匀 不能焊接的部位可用粘接方法代替 不同材料可用粘接法 此外还可起加强 密封和防锈作用 缺点是 易污染 需要固化时间 因而影响工艺流程 对气候适应性差等 26 重庆大学车辆工程系 4 产品的设计精度和制造精度 为获得大量生产时零部件的互换性和满足对产品的要求 设计应该对制造精度提出要求 即根据使用要求和生产条件 制定公差和技术条件 设计覆盖件时 其轮廓尺寸是在主图板上精确确定的 零件图标注尺寸时要准确反映主图板上的图形 其偏差应控制在0 25mm之内 覆盖零件的最后形状决定于冲模 冲模是根据主模型加工出来的 而主模型又是按图纸尺寸和样板制作的 因此 必须控制这一系列 移形 过程的积累误差 否则将给合件或总成的装配带来困难 车体各部分 如门框 窗框等的装配尺寸精度是由装配夹具来保证的 只有严格控制装配夹具的精度 才能保证车体总装后的尺寸精度 设计时应对车体总装后的尺寸精度提出要求 如门与门框的配合间隙 车身表面零件接缝处的高低不平度等 但是过于精确的规定将给制造装配工艺带来很大困难 所以零件设计公差 装配调整公差合技术条件制定得应该合理 27 重庆大学车辆工程系 28 重庆大学车辆工程系 29 重庆大学车辆工程系 2车身的耐腐蚀性 汽车经常处于容易使钢板锈蚀的环境中 如雨水的浸蚀 工业区的大气污染以及沿海地区氯化钠的侵蚀等 影响汽车的使用寿命 近代为了减轻车身质量 用于车身结构的钢板有日益减薄的倾向 加之车身形状和结构复杂 焊接接头多 易受腐蚀的部位也随之增加 所以必须很重视防止车身锈蚀的问题 三种途径 改进车身结构 采用各种保护膜 采用防腐材料 30 重庆大学车辆工程系 一 结构方面 1 不积泥 水 设排水孔 不积水泥 易干燥 通风 图8 25不积水的结构 图8 26车门下部的排水口 重庆大学车辆工程系 图8 27操纵板式通风装置 31 32 重庆大学车辆工程系 33 重庆大学车辆工程系 一 结构方面 2 易锈蚀部位的防腐措施 焊点贴合部 和铆接处 涂不到漆 又不通风 板切割边 毛刺破坏漆膜 振动亦破坏漆膜 措施 加密封胶 以防水进入缝隙 并防止振动破坏漆膜 还可隔离开两种金属 以免电化学腐蚀 两种金属接合处 电化学腐蚀两种金属之间的接合 特别易发生电化学腐蚀 应尽量避免 当必须采用时 应在两层之间采用塑料隔层 石击部位 措施 防石击胶汽车行驶过程中 车身底部容易受到石头撞击 应该贴防石击胶 相邻板件的摩擦 措施 橡胶条 使用密封胶的部位示意图 34 重庆大学车辆工程系 二 保护膜方面 油漆 磷化 镀锌钢板 密封胶 与隔离隔热结合 涂 层 料 隔层 两板间 采用水溶性油漆的浸渍涂漆 35 重庆大学车辆工程系 三 采用防腐材料 冷轧钢板防腐处理 镀锌 镀合金 涂防腐材料 塑料制件 作为易蚀部位的保护罩 挡泥板 门框罩 铝合金 铝合金车架最大优点是轻 相同刚度的情况下 但是成本高 不宜大量生产 而且铝合金本身的特性决定了其承载能力受限制 暂时只有少数车厂运用在小型的量产跑车上 如莲花ELISE和雷诺SPIDER 碳纤维 碳纤维车架的刚度极高 重量比其它任何车架都要轻 重心也可以造得很低 但是制造成本是它的致命伤 因此目前都只用于不计成本的赛车和极少数量产车上 铝合金和碳纤维还有一个缺点是维修成本高 没有钢板等制成的车身那么容易维修 这也是制约其推广的一个主要原因 36 重庆大学车辆工程系 3车身的抗振与降噪设计 一 车身的振动1 车身振动概述 防止共振 共振不仅使乘员感到很不舒适 而且带来噪声和部件的疲劳损坏 还会破坏车身表面的防护层和车身的密封性 从而削弱抗腐蚀性能 车身振动频率大致在20 50Hz 汽车在轮胎上的振动频率及发动机在其悬置上的振动频率等 与车身低阶频率很接近 因此应注意提高车身的刚度 37 重庆大学车辆工程系 一 车身的振动 用实验方法 激振 找出共振频率 分析共振的原因 修改结构 车身频率响应1 车身前部的扭转振动2 车身弯曲振动3 左前梁的测点 底架的振型1 前附加横梁 副车架 固定点2 发动机后悬置横梁3 传动轴中间支承点4后悬架支点 38 重庆大学车辆工程系 一 车身的振动 可用有限元法进行振动分析 采用有限元法进行振动分析 可迅速而经济地选择最佳结构方案 39 重庆大学车辆工程系 板壳的局部振动 刚度差的板壳 易产生振动 或共振 这是车内噪声的一个声源 地板是容易振动的部位 以四方简支长方形板为例 可分析得到其22Dmn2 固有频率 n ta 2 b 2 m和n 沿板边a方向和板边b方向的阶数 a和b 板的长度和宽度 材料的密度 g 重力加速度 3EtD t 板的厚度 212 1 D 表示板的弯曲刚度或抗挠刚度 板壳的各阶振型 一阶振型 高阶振型 沿xx方向冲压筋或楞线后的振型 40 重庆大学车辆工程系 长方形板的最低阶频率f1 即m 1 n 1时 应为 n D11 最低阶频率f 1 2 2 ta 2 b 2 固有频率与边长平方成反比 故可以加筋来减小边长尺寸a b 从而增大固有频率 以免低频率下共振 地板加筋 应无贯通地板面的直线不通过横跨筋条的情况 41 重庆大学车辆工程系 2 车身减振设计 1 车身结构设计 避免发动机 底盘的振动频率以及激励力频率与车身的整体固有频率一致 将车身各主要部分 外板 车顶 地板等 的固有频率错开 避免车身局部共振 提高车身支撑受力点处的刚性 42 重庆大学车辆工程系 2 车身隔振 减少外部振动输入 1 采用隔振措施 改善系统的传递特性 2 在车架与发动机之间选择恰当的悬置结构 3 合理地选择发动机悬置元件的特性 减少振源的振动 橡胶元件的允许应变不应大于15 20 故固有频率不会很低 50HZ以下的振动很难隔断 4 合理选择车身悬置点位置 尽量减少悬置点数目 重庆大学车辆工程系 附加横梁与纵梁的连接1 纵梁2 附加横梁3 橡胶垫 车身悬置实例a 压缩型b 剪切型1 车架2 车身43 悬置点数应尽可能少 以减少车架对车身的影响 长头驾驶室 4 5 6点 短头 4点 轿车 12 14个悬置点 节点支承的例子 悬置点位置应可能在车架振动节点附近 对悬置的要求 垂直方向刚度低 静挠度大 固有频率小 以隔振 横向刚度大 防止车身水平窜动 橡胶弹性元件应始终不出现零挠度的情况 以防破坏 布置在车架振动节点附近 减少悬置数目 以防车架变形和振动对车身的影响 重庆大学车辆工程系 货车驾驶室的悬置点布置 44 合理确定悬置点数目 45 重庆大学车辆工程系 二 车内噪声控制 一 车内噪声成因 噪声与大气污染 水污染并称为现代社会的 三大公害 车内噪声包括 空气动力噪声 机械性噪声 空腔共鸣 噪声等 空气动力噪声大都由气体振动产生 由外部环境噪声 发动机噪声 传动系及行走系噪声通过地板 前围等传入室内 还包括汽车高速行驶时2000Hz以上的风噪声 机械噪声大都由车身壳体收到激励而振动或者受到撞击 摩擦使室内设备振动而产生 空腔共鸣噪声是由于车身振动而向车内辐射的声波在遇到车后一部分被反射回来 如遇原来的声波频率相同 则声波被加强 且成为一种激励加剧车身结构的振动 46 重庆大学车辆工程系 二 噪声的度量及评价标准 声音的声调 声波的 频率20 16 20000Hz次声 超声 声音的强弱 声压 有声波时 空气压强的变化量 大气压105Pa对于1000Hz的声音 可听见的范围 2x10 5Pa 20Pa听阈声压痛阈声压 声音的响度 人的听觉对声音的反应 对频率和声压的综合感觉 声音的音色 声音所含频率的分布 噪声 听者不喜欢或无好感的声音 47 重庆大学车辆工程系 1 声压级由于可听见的声压范围宽 用压力单位表示不方便 常用声压级LP 20lg P P0 dB P 声压 5PaP0 基准声压 一般取2x10 5Pa 0dB这样 听阈声压2x10痛阈声压20Pa 120dB 48 重庆大学车辆工程系 声强级声强是单位时间内垂直通过单位面积的声的能量 PI V0 2 P 声压 空气密度V0 声速I 声强级LI 10lg dB 功率比为10 I0 I0 参考声强 一般取10 12W m2 对应听阈值 对应痛阈声压的声强1W m2声强与声压在数值上有一定关系 声强具有方向性 由此 可在各种噪声混杂的环境中测出特定的噪声源发出的噪声 49 重庆大学车辆工程系 响度级与等响曲线响度用一数值来表示 单位用 方 phon 以1000Hz纯音的声压级作为响度级 等响曲线 声压级越高 响度级越大 对于同一声压级的声音 频率不同 响度级也不同 响度级与声压和频率都有关 人对2000 1000 5000 6000 Hz的声音最敏感 500Hz时 频率越低 越不敏感 如 能听到 4000Hz8dB500Hz6dB100Hz35dB 频率较低且声压级又不太大的区域 曲线密集 这对低频噪声的控制有意义 稍降低其声压级 响度级降低较大 响度级较大的曲线 接近水平 即频率的影响不大了 50 重庆大学车辆工程系 实际中 难于严格按照人耳反应特性由声压 频率测出响度级 在声学测量仪器中设置频率计权网络 模拟人耳特性 A计权网络 模拟40方等响曲线对频率的变化B70C85D用于测量飞机噪声A 对可听频率范围内的低频噪声有较大衰减 与人耳听觉特性相似 B 对低频噪声有一定衰减C 几乎不加衰减 称总声级通常用A计权网络 计dB A 51 重庆大学车辆工程系 三 噪声控制与减噪措施 控制方法 被动控制 除声源外没有其他外加能量输入的方法 吸声 隔声 消声 隔振 主动控制 人为加入能量 次级声源或次级力源 加入另一个声源抵消噪声 靠力源抑制结构振动 52 重庆大学车辆工程系 1 汽车车身结构噪声的控制 设计车身结构注意 使车身固有频率避开发动机 底盘固有频率及激励力频率避免主要部分 外板 车顶 地板 局部共振提高车身支撑受力点处刚度 减小振动降低噪声抑制板壳结构件振动 加强肋 加装阻尼材料 涂吸声材料车身支承使用弹性阻尼支承改进外形 尽量减少凸出部件地板上采取隔声 隔热 防振措施 减少传入车内噪声 切断噪声传播途径 改进地板密封性 接缝涂密封胶 前围挡板上的空加密封圈 53 重庆大学车辆工程系 2 采用降噪材料降低车内噪声 1 吸声 减少声音反射 用于抑制共鸣 用吸声系数表示吸声效果 多孔性吸声材料 如玻璃棉 毛毡 泡沫塑料等 多孔性吸声材料中空隙里空气的振动 由内摩擦和粘滞阻力 使声能转化为热能 多孔性吸声材料对中 高频噪声的吸声效果好 开孔壁吸声材料材料上开小孔 小孔后有一定空气层 让声能从小孔进入空气层 空气层里产生共振而消耗能量 54 重庆大学车辆工程系 2 隔声降噪 减少 防止声音透过 用透射损失TL 定义 dB 来表示隔声效果 由TL0 20lgmf 47 5 入射声波垂直与单层隔壁 可知 隔壁面密度较大 密度大 厚度大 隔声效果较好 声音效率越高 隔声效果越好 见图8 44 双层隔壁比单层隔壁效果好 单层壁的振动 增加透过声能 壁上的孔应予密封 55 重庆大学车辆工程系 3 用缓冲减振材料 沥青 温度 强度限制 用的少 橡胶 树脂 塑料 皮革 纤维 56 重庆大学车辆工程系 4汽车碰撞安全性设计 汽车交通安全事故造成的人员伤亡和财产损失巨大 已成为一大社会公害 汽车消费者逐步将安全性指标作为选择汽车的一个重要参考因素 汽车碰撞安全技术是交通安全的重要内容之一 应使汽车在碰撞事故中最大限度地保护乘员 努力做到 车毁人不亡 或 车伤人不伤 58 重庆大学车辆工程系 汽车碰撞事故典型类型 单车事故 翻车事故 与车速 路况有关 障碍物碰撞事故 正面碰撞 尾部碰撞 侧面碰撞 较少 多车事故 两辆及以上汽车在同一事故中碰撞 59 重庆大学车辆工程系 汽车碰撞事故造成伤亡人员 车内乘员 由于汽车碰撞导致司乘人员与车内部件碰撞造成 二次碰撞 车外行人 由于汽车对人体直接碰撞造成 一次碰撞 损伤类型 机械损伤 生理损伤 心理损伤 乘室内人员损伤原因 一次碰撞加速度值超过人体耐受极限 外部刚硬物体侵入室内 将乘员挤压伤亡 二次碰撞受伤 乘室刚性不足产生过大变形 乘员缺乏生存空间 60 重庆大学车辆工程系 国内外碰撞机构的组织形式中国的汽车碰撞试验是由政府机构组织 技术监督部门 经办的 它要求企业无偿提供车辆来进行 这中间有任何一方有 猫腻 比如政府官员贪污或企业行贿 都会导致试验的虚假 而欧美的碰撞试验则是由社会第三方来进行的 如 欧洲NCAP是一个行业性组织 它由欧洲各国汽车联合会 政府机关 消费者权益组织 汽车俱乐部等组织组成 NCAP不依附于任何汽车生产企业 因此试验的结果具有绝对的公证性和权威性 其所需经费由欧盟提供 厂家做试验时也要付出较高费用 不定期对已上市的新车和进口车进行碰撞试验 这些试验往往是厂家主动要求的 以保证试验的公正性 试验的方法目前我国实施的GB11551汽车正碰强制标准远远低于欧洲NCAP标准 碰撞实验只有正前方一个方向 正碰速度我国标准为50km h 碰撞方式的标准为100 正面碰撞 此外国内试验中使用的墙壁为可吸收部分能量可变型墙壁 另外欧洲NCAP有车速50公里 小时的侧面撞击 中国没有相关的强制性法规 欧美国家的试验则是有前 后 左 右 上等五个方向 欧洲NCAP的正面碰撞的车速为64km h 侧面碰撞的车速为50km h 测试结果以星级表示 共有5个星级 星级越高表示该车的安全性能越好 此外 NCAP还要对车辆在保护儿童和行人方面进行测试 因此近年NCAP也将汽车对行人保护程度划分为4星级 NCAP为模仿出现几率最高的两车对撞情况40 重叠正碰 而NCAP使用的还是刚性墙壁 另外欧洲还多一个侧面扭曲碰撞 即用一根30公分钢棒以时速50公里撞向车侧 61 重庆大学车辆工程系 一 对汽车结构碰撞性能提出的要求 汽车对正面固定障碍物的冲击 48 3km h 转向柱相对于乘坐室向后移动量不得超过12 7cm 风窗玻璃安装条的完整性 燃料系的完整性 车后移动障碍物对汽车的冲击 侧向移动障碍物对汽车的冲击 车顶抗撞压强度 加载力车重1 5倍或22240N两者中较小者 要求试验装置移动量不超过127mm 车内撞击中的乘员保护 62 重庆大学车辆工程系 二 碰撞时人员损伤的评价指标 碰撞时人体响应的安全性指标A伤害指数和脑损伤程度胸部忍受撞击性能要求的评价指标下肢忍受的撞击极限性能评价指标 63 重庆大学车辆工程系 三 汽车碰撞时的车身安全性设计 车身结构必须具有缓冲变形功能 以吸收碰撞能量 降低碰撞加速度和撞击力 应为车内乘员提供生存空间 即车身整体刚度分布应合理且能够控制 以保证乘坐室撞击时的完整性 64 重庆大学车辆工程系 正面碰撞的变形区域要尽可能多地吸收撞击能量 变形形式及变形特性满足一定要求 尾部碰撞 理想碰撞变形特性与前部相同 因车速较低 尾部吸能设计不如前部重要 伤害形式是颈部冲击损伤 尾部区段应尽量软化 座椅头枕要起保护作用 侧面碰撞 撞击部位是车门或立柱 要求具有足够大的刚性 车门和立柱不发生大的变形 车门内板应柔软或安装有安全气囊 65 重庆大学车辆工程系 四 碰撞安全性的设计方法 经验法 以大量的碰撞事例为基础 如转向机构造成驾驶员致命伤害 用弹簧或铰接杆代替刚性直杆转向柱 周期长 成本高 不能直接为不同类型设计提供有效指导 试验法 试验过程是对典型汽车碰撞过程的物理模拟 周期长 成本高 可分为法规碰撞试验 部件匹配试验 自行开发研究试验