汽车性能结构与安全课件

1、汽车性能结构与安全1 第五章 汽车性能、结 构与安全 汽车性能结构与安全2 安全：回归社会公众利益本位的品牌诉求安全：回归社会公众利益本位的品牌诉求 n 当中国的客车市场新产品迷炫人眼、新造型层出不穷之时，客车产当中国的客车市场新产品迷炫人眼、新造型层出不穷之时，客车产 品同质化也日益严重、客运企业营运利润不断下降。于是，急功近品同质化也日益严重、客运企业营运利润不断下降。于是，急功近 利甚嚣尘上，客车事故接连发生利甚嚣尘上，客车事故接连发生 7月月11日，公安部召开新闻发布会，公安部交通管理局副局长王日，公安部召开新闻发布会，公安部交通管理局副局长王 金彪在会上指出：今年上半年，全国共发生道

2、路交通事故金彪在会上指出：今年上半年，全国共发生道路交通事故190270起，起， 造成造成41933人死亡、人死亡、221838人受伤，直接财产损失人受伤，直接财产损失7.1亿元。其中，亿元。其中， 营运车辆交通肇事营运车辆交通肇事55939起，造成起，造成16102人死亡，分别占总数的人死亡，分别占总数的 29.4%和和3.4。在一次死亡。在一次死亡10人特大交通事故中，营运车辆肇事 人特大交通事故中，营运车辆肇事20 起，占起，占76.9%。 在这些交通事故中，除人为因素外，客车本身的安全性也是重在这些交通事故中，除人为因素外，客车本身的安全性也是重 要的原因之一。要的原因之一。 8月月3

3、日，由中国汽车工程学会主持的中国客车安全调查结果在日，由中国汽车工程学会主持的中国客车安全调查结果在 北京公布。在被调查统计的北京公布。在被调查统计的12大项中，就有五项调查结果属于客车大项中，就有五项调查结果属于客车 本身的安全因素，主要是（百分比为选择比例）制动性能本身的安全因素，主要是（百分比为选择比例）制动性能 （33.36%）、缺少乘客安全带（）、缺少乘客安全带（31.80%）、驾驶员视野受阻）、驾驶员视野受阻 （29.71%）、发动机自燃（）、发动机自燃（23.01%）、爆胎（）、爆胎（20.52%）。）。 汽车性能结构与安全3 第一节 汽车使用性能与交通安全 n买车考虑因素： 动

4、力、安全、操控、舒适、外观、价格、油 耗、排量、进口/国产 .选什么？为什么？ 一、汽车动力性能指标 n汽车动力是汽车最基本的性能 1。汽车动力性指标 1）最高车速 n满载、良好水平路面能达到的最高行驶速度 n条件：水平路面，无风、良好天气 汽车性能结构与安全4 n一般小车：3000rpm 120Km （5档） 5500rpm 220Km （5档） 2）加速时间 n衡量汽车加速能力 n原地起步加速时间 n 0100Km/h所用时间，620秒 n超车加速时间 n3040km/h至某一高速 汽车性能结构与安全5 3）最大爬坡度 n 满载、良好路面能上坡的最大坡度 n轿车无爬坡指标 n货车imax3

5、0，16.70 n越野车imax60，310 汽车性能结构与安全6 2。汽车行驶受力分析 车速 滚动阻力 空气阻力 加速度惯性力 上坡阻力 驱动力 坡道法向分力 汽车重力 V F F F GF F T G f W J i K sin G T K F f F i F J F W F V T 汽车性能结构与安全7 3.汽车驱动力 发动机扭矩经多级传输，驱动轮扭矩： toget iiMM t F圆周力驱动轮对路面产生向后 K F地面对车轮反作用力 t V K F t F r riiM rMFF tge ttK / / 0 汽车才能行走 汽车驱动力满足： , FFK 汽车性能结构与安全8 n发动机特性

6、曲线 n发动机输出力矩 、功率 、油耗 与转速 关 系 n测试条件：发动机供油门一定，发动机扭矩随转速关系 )(),( )(9550/ rpmnNmM KWnMP e e 发动机功率 Me PMe, Me P ge n n Me P ge n 汽车性能结构与安全9 n传动系统的机械效率 n驱动轮输出功率与发动机输出功率之比 98.0 96.0 95.064 92.09.0, 传动轴万向节 主减速器 档变速器 t e T t P P 汽车性能结构与安全10 4. 汽车行驶阻力 1）滚动阻力 n车轮滚动，轮胎在路面 上产生切向力和轴向力， 力的相互作用使轮胎和 路面变形。 加载 卸载 1G 2G

7、轮胎变形 与轮胎结 构、压力、载重等有关 变形 压力G 02. 0015. 0 015. 001. 0 1 斜交胎滚动阻力系数 子午线胎滚动阻力系数 滚动阻力GfFF Pf 汽车性能结构与安全11 n影响滚动阻力因素 轮胎结构、气压、载荷、车速、驱动转 矩 2）空气阻力 n汽车行驶与空气形成相对运动，空气作用在 汽车外表面上的法向分力称压力阻力 n摩擦阻力：具有粘度的空气作用在汽车外表 面上的切向分力称摩擦阻力 汽车性能结构与安全12 n形状阻力 58 n干扰阻力 14 n内循环阻力 12 n诱导阻力 7 n摩擦阻力 9 车速汽车迎风面积， 数有关空气阻力系数，与雷诺 压力成正比空气阻力与气流

8、相对动 VA K KAVVKAF W 15.21/ 2 1 22 汽车性能结构与安全13 3）上坡阻力 GiGtgGFisin 4 . 6015. 0/096. 0/sin ) 1 . 0(5 . 5,15. 0 sinsin 0 f if fGf G 例如： 较坡道阻力与滚动阻力比 汽车性能结构与安全14 4）加速阻力Fj n汽车加速需克服其质量加速运动的惯性 力即为加速阻力 dt dv g G F j 1 平动加速阻力 飞轮转动惯量 车轮半径车轮转动惯量， 旋转质量换算系数 加速阻力 f W fW jjj I rI mriImrI dt dv g G FFF ./1 22 21 2j F旋

9、转转动阻力 汽车性能结构与安全15 5.汽车行驶的驱动和附着条件 汽车行驶驱动力必须满足条件 jiWfK FFFFFF 件：汽车行驶驱动和附着条 ZFZF/, 附着力 Z F jiWfK FFFFF 汽车性能结构与安全16 n动力因素 汽车动力性能与什么有关？ jiWfK FFFFF dt dv g G Gi KAv GfFK 15.21 2 dt dv g if G FF D D Wk 动力因素 驱动力 质量 汽车性能结构与安全17 7. 汽车加速性能 平路 由动力平衡方程式 0, i WfK iWfK F m FFF a dt dV mFFFF a a 1 V 1V2V 2 1 1 1 ,

10、 V V dt a t dv a dt dt dv a 加速时间： 加速度 汽车性能结构与安全18 第二节 汽车安全行驶性能 一、汽车制动安全性 1。汽车制动基本原理 n制动过程 n制动器制动力Fu u M u F r M F V G Z rMF uu / rMF rFMrFM u uu / 地面制动力 制动器作用在车轮上力 地面作用在车轮上力 汽车性能结构与安全19 2. 路面附着系数 n地面制动力、制动器制动力、附着力关系 n地面制动力线性变化 n地面最大制动力与 地面附着系数有关 u FF 雨天 F P GF max u P GF GZFF r Mu max max 汽车性能结构与安全2

11、0 n车轮滚动状态 rV 纯滚动： rV 滚动和滑动： rV 车轮纯滑动： 车轮滚动角速度 车轮平移线速度 滑动率 V V rV %100 汽车性能结构与安全21 附着系数随滑动率变化 n附着系数随滑差变化 nO A 段 nA B 段 nB 段以后 n影响附着系数的因素 n道路材料、轮胎材料 、结构、气压等 n环境影响，水作用， 路面污染 A B x y o 汽车性能结构与安全22 3.制动过程 n汽车制动过程（4个阶段） 汽车性能结构与安全23 4.前后制动力分配 n探讨汽车前后轴制动力大小和制动时间先后不 同对制动性能的影响 汽车性能结构与安全24 5. 制动性能评价指标 n汽车制动性能评

12、价指标 制动效能、制动效能恒定性、方向稳定性、操纵轻 便和反应灵敏性 n制动效能指汽车迅速降低行驶速度，直 至停车能力 n汽车制动效能评价指标 制动距离、制动减速度、制动力、制动时间 汽车性能结构与安全25 （1）制动减速度 速度与附着系数有关车轮抱死，最大制动减 最大制动减速度：车轮没有抱死（滚动） 阻力，汽车运动方程：不考虑空气阻力、上坡 ufj FFF 制动器减速度要合理应用？ 汽车性能结构与安全26 （2）制动距离 直接直观反映汽车制动性能 max 2 0 032 5 .29 )2/( 6 . 3 1 j V VttS 系：制动距离与初始速度关 汽车性能结构与安全27 （3）制动力和制

13、动协调时间 n制动效能与制动器制动力，制动器协调 时间有关 n检测、评价较方便 n制动力间接反应制动效能 汽车性能结构与安全28 2）制动方向稳定性 （1）制动跑偏：制动力不等、前轮定位失 准、机械运动干涉 （2）制动侧滑：附着系数、车轮抱死、载 荷不均 汽车性能结构与安全29 前后轮不同抱死侧滑情况 n后轮先抱死，前轮无制动： V25km/h轻微侧滑， V=50km/h侧滑严重,曲线a n后轮无制动，前轮有足够制 动力：侧滑小,曲线b n前后都有制动力：后轮先于 前轮抱死时间短于0.5秒， 侧滑小；大于0.5秒，严重 侧滑 180 90 a b 汽车性能结构与安全30 前轮先抱死侧滑分析 后

14、轴不抱死，无侧滑， 速度Vb 前轮抱死，无足够侧向 力，产生侧滑，速度V侧 质心C惯性力Fj垂直方向 分力与前轴侧滑力V侧相 反，阻止侧滑进一步加 大 b V a V侧 V O C j F R 汽车性能结构与安全31 后轮先抱死侧滑分析 nFj与后轮侧滑方向 相同，加剧了侧滑 a V b V 侧 V j F n 不能保证制动稳 定性 汽车性能结构与安全32 3）制动效能恒定性 制动器抗热衰退和水湿恢复能力 n热衰退： n汽车频繁制动，制动器温度300400度，制 动器温度上升，摩擦力矩下降 n热衰退与制动器材料、结构有关 n水衰退 n汽车涉水，水进入制动器，摩擦表面浸水使 制动器短时失效，制动

15、效能降低 汽车性能结构与安全33 4）ABS防抱死系统 nABS发展: n70年代 分立、模拟电路、可靠性差 n80年代 汽车上开始使用 n95年50车辆用ABS n04年 国产轿车大部分有了ABS 汽车性能结构与安全34 ABS工作原理 n组成：传感器、控制器 与制动压力调节器 n制动过程：半抱死半滚 动 n优点： n缩短制动距离(冰雪、湿滑路面 除外） n提高制动稳定性（不侧滑、不甩 尾） n保持制动时方向可控 n改善轮胎磨损状态 ABS防抱死系统 汽车性能结构与安全35 实现ABS控制关键技术： n附着系数检测，判别车轮稳定工作区、非稳定 工作区 n参数检测：轮速、角加速度、车辆速度 n

16、参考车速和移滑率计算 n路面附着状态识别 nABS的组成：的组成：普通制动系统车轮速度传感器 ABS电控单元制动压力调节装置制动控 制电路 汽车性能结构与安全36 二、汽车操纵稳定性 n含义 n操纵性：汽车能按驾驶员要求，维持、 改变原行驶方向能力 n稳定性：驾驶过程受到各种外部干扰， 能尽快恢复原行驶状态而不失去控制的 能力 汽车性能结构与安全37 1. 汽车保持操纵稳定性的重要性 n操纵稳定性不好的表现：发飘、反应迟 钝、丧失路感、失控 汽车性能结构与安全38 2.影响汽车操纵稳定性的主要因 素 1）轮胎侧偏 n影响：产生一个不由驾驶员控制的附加 转向力，影响汽车操纵特性 2）车辆悬架弹性

17、系统影响 3）车辆倾斜效应 4）空气动力影响：测向力、升力、轮胎侧 偏刚度 汽车性能结构与安全39 3. 汽车稳态转向特性 1）轮胎的侧偏特性： n刚性车轮： n测向力没有超过车轮 与地面的附着极限， 没有侧向滑移。 n超过车轮与地面的附 着极限，存在侧向滑 移。 汽车性能结构与安全40 弹性车轮： n不转静止状态 n有侧向力情况： 没有达到地面附 着极限，行驶方 向为AA n侧偏角与侧偏力 有关 / Y FK K 侧偏刚度 汽车性能结构与安全41 2)刚性车轮转向几何关系 2/)( / /)2/( /)2/( 21 2 1 tgLR LdRctg LdRctg L d 1 2 R / : L

18、R tg 较小 结论：刚性车轮，只要侧偏力 小于测向附着力，车轮不会移 滑，转向稳定 汽车性能结构与安全42 3) 弹性车转向几何关系 前后轮侧偏角 前轮偏转角 21 , OKAKtg OKBKtg /)( / 1 2 )( 12 tgtg BKAk ROK R L OK BKAK tgtg )( 12 与刚性轮结果相同时：当 较小：当 , 21 12 L R L R 图略 21 /RL 汽车性能结构与安全43 4）汽车稳态转向特性 n试验方法： 保持汽车方向盘转角不变，汽车以不同速度作 圆周运动，测定车速和横摆角速度，判断汽车 转向稳定性 n中性转向、不足转向和过度转向 汽车性能结构与安全4

19、4 4.汽车行驶稳定性的极限 (1)汽车抗侧滑性 车轮移滑：汽车侧向力 路面附着力 0 2 max01 1 /GiRmvGiCF F 汽车横向力 mgF F 2 2 车轮与地面恒向附着力 )( )(/ / , 0max 0 2 max 0 2 max 21 igRv igRv mgGiRmv FF 产生侧滑 重力与离心力在 路面方向上分力 同相，符合取 “-”。反之取 “+”。 汽车性能结构与安全45 (2)汽车抗横向倾覆 n当一面车轮法向反作用力为零，车辆将 发生倾覆 )2/( )/()(2/ )(2/ )(2/)( 0max 0 2 0 0 00 ihBgRv GigRvGiChGB hG

20、iCGB hGiCBGCi g g g g 大于离心力矩不发生倾覆时，重力矩 汽车性能结构与安全46 5. 汽车操纵稳定性试验和评价 1）常用的操纵性稳定试验和评价 n试验方法： n角阶跃、角脉冲、正弦角输入 n回正试验、蛇行、移线、8字型行驶 n稳态圆周试验、风扰动反应、横摆动角速度 n评价方法： n客观评价：仪器检测 n主观评价：人工体验和感受 客观评价法是通过测试仪器测出表征性能的 物理量如横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力等 来评价操纵稳定性的方法。主观评价法就是让试验评价 者根据试验时自己的感觉来进行评价。 n汽车操纵稳定性仿真试验 汽车性能结构与安全47 2）人机紧急状态操纵稳

21、定性试验 n人、机统一考虑，自成一个闭环系统 n躲避试验：模拟突遇障碍物，要求车辆 快速并入另一车道。 n蛇行穿杆试验 汽车性能结构与安全48 nA级车是1997年9月份在欧洲率 先推出的紧凑式微型车。由于 重心过高以及无ESP等问题容易 发生翻车事故，被全部招回进 行轮胎及部件设置的修改 nA级车的总布置具有十分新颖的 特点，有人称是轿车设计的一 次革命。它的车身短小，车长 只有3.58米，而乘员厢长度达 1.835米，相于奔驰C级车的乘 员厢总长及空间（参阅两车乘 员舱尺寸对照表）。尤其突出 的是它的安全性能高，在碰撞 试验中，车内乘员安全保护与 奔驰E级车相当。这些优点都是 A级车创造性

22、总体布置的结果。 汽车性能结构与安全49 6。提高操纵稳定性主要措施 1) 动力转向 n普通转向不能满足安全、舒适、灵活要求，采 用动力转向解决。 2）自适应感应控制：自动纠偏 3）报警与自动控制：防超速、追尾 4）四轮转向：转向更灵活、自如 5）制动转向控制：提高制动中转向准确性 6）驱动力自动调节：提高转向和直线行驶稳定 性 汽车性能结构与安全50 第三节 汽车安全装置与结构 n汽车结构优劣对行车安全意义重大 n本节内容：视野，灯光，仪表与显示， 驾驶环境，汽车安全防护装置 一、驾驶视野 1. 视野种类和要求 n前方（直接）视野 n后方（间接）视野 n存在视野盲区，尽量避免和弥补 汽车性能

23、结构与安全51 2. 汽车最佳驾驶视野 1）前上方视野区域 n前上方视野区域大 小要合适 LS hH tga 1 制动距离与前上方最小 视角a，表58 汽车性能结构与安全52 2）汽车前下方视野区域 n下方视野合理取舍，过大或过小都不利 3）汽车间接视野 n通过后视镜间接看到汽车侧后方区域，但存在 盲区。 n后视镜位置：人的视野有限，需转动头部扩大 视区，安装后视镜位置有明确规定 n采用变曲率大视野后视镜减少盲区 汽车性能结构与安全53 3）汽车视野检测 n眼椭圆法、投影目测法、计算机测量和 模拟、经纬仪法 汽车性能结构与安全54 二、汽车灯光 1. 前照灯 n组成：灯泡组件、反光罩和透光玻璃

24、。 n采用双丝灯泡：远光灯丝位于反光罩的焦点上，近 光灯丝位于焦点上方。在近光灯丝下方加有金属遮 罩，下部分的光线被遮罩挡住，以防止光线向上反 射及直接照射对方驾驶员而引起眩目。 n反光罩的形状是一旋转抛物面，将灯泡远光灯丝发 出的光线聚合成平行光束，并使光度增大几百倍。 n透光玻璃是许多透镜和棱镜的组合体，其上有皱纹 和棱格。光线通过时，透镜和棱镜的折射作用使一 部分光束折射并分散到汽车的两侧和车前路面上， 以照亮驾驶员的视线范围。 汽车性能结构与安全55 前照灯配光标 准 汽车性能结构与安全56 I区 表示路面的光照度的区 产生眩目方面较为危险的 区 主要的测试点有约50 m 距 离处的迎

25、面汽车驾驶员眼 睛的位置B50L 、约50 m距 离及75 m距离处的车道右 边线光照度两点50R 及75R 路面的附近(距离汽车前面 1025 m) 的区 汽车性能结构与安全57 汽车性能结构与安全58 n汽车灯具新技术 n主动式弯道照明灯 汽车性能结构与安全59 三、车辆信号和仪表 1。车辆仪表 n检测数据：车速、发动机转速、水温、 油压、电压、燃油量等 n显示和警示信号：制动、转向、远光等 n要求：准确、突出主要有用信息、设计 满足使用要求 2。信号显示 n信号显示在安全中的重要性 汽车性能结构与安全60 四、驾驶员工作环境 1. 减少噪音措施 n车内噪声来源：发动机、传动系统、排气、轮

26、 胎、风扇噪音 1）降噪方法： n降低噪声源噪声 n低噪音结构设计、发动机噪声改善、改善结构振动 特性，降低辐射噪声、降低排气噪音、降低轮胎噪 音 n隔声方法 n将声源与周围环境隔离，使其辐射不能直接传输到 周围区域，达到降低噪声目的。 汽车性能结构与安全61 n吸声方法 n在空间布置吸声材料，降低声能反射，降低噪音 n阻尼方法 n汽车壳体金属薄板受激振动，涂贴阻尼材料，抑制 振动降低噪声 n主动噪声控制方法 n根据两个声源相干性和声波辐射抑制原理，人为地 制造一个控制声源，使其发生的声音与原来噪声大 小相等，相位相反的声波，二者作用相互抵消，降 低噪音。 汽车性能结构与安全62 2. 驾驶室

27、空气调节 汽车空气调节系统是通过调节温度、湿度、 风速和换气等，来达到营造车厢内舒适环境。 为了维持舒适条件必须要有最小限度的换气 量，这种换气量也就是当车门及车窗闭合时仍能从 车外引入新鲜空气的程度。 车内换气一般采用动压通风及强制通风方式， 在适当位置开设进风口及排气口，实现自然通风； 强制通风是采用小型电动风扇强制将外界新鲜空气 引入。 汽车性能结构与安全63 3. 驾驶室活动空间 n 空间影响舒适性 n “大肚量”小车应运而生 n中低档汽车市场上，东风日产颐达、一汽丰 田花冠、上海通用凯越、北京现代伊兰特、 东风标致307、哈飞赛马等车型其内部空间 上的设计上都迎合了身材不同消费者的需

28、求。 汽车性能结构与安全64 五、汽车安全防护装置 1。减轻行人受害措施 n汽车与行人相撞的三次碰撞 n汽车正面碰撞行人 n头等身体部位碰撞发动机罩或风挡玻璃 n与路面碰撞或受碾压 n伤害程度:表511 n主要集中在头部，下肢和胸部 汽车性能结构与安全65 保护措施 n吸收式保险杠 为实现降低行人下肢伤 害目的，多采用吸能式 保险杠，它由保险杠外 板、吸能体和骨架构成。 利用泡沫材料作为吸能 体，这种装置具有结构 简单、重量轻、成本低， 对上下左右各方向的碰 撞均有吸能能力等特点。 其吸能元件一般采用聚 胺脂类或聚丙烯类发泡 树脂材料。 汽车性能结构与安全66 n保护行人的发动机盖 改进措施：

29、 n增加空间，留出发动 机罩下碰撞距离 n头部碰撞区域改善 n调整发动机罩硬度 n发动机下安装弹出机 构 n行人保护安全气囊 汽车性能结构与安全67 2. 减轻乘员伤害的结构措施 n汽车的碰撞形式：正面、侧面、后面碰撞 汽车性能结构与安全68 n正面碰撞安 全结构 n提高驾驶室 变形强度 n加强车身吸 能 n防止发动机、 变速箱等刚 性部件侵入 驾驶员仓 1）保护乘员生存空间的结构措施 汽车性能结构与安全69 n发动机采取较 低位置的安装 方式，使汽车 在遭受正面撞 击时，发动机 直接滑向汽车 中央通道的下 方 汽车性能结构与安全70 n侧面碰撞安全结构 侧面碰撞时车身变形空 间小，所以侧面碰

30、撞受伤 的危险性比正面碰撞高得 多。为了加强乘员保护， 车门、门槛和立柱都要设 计成刚性结构，并且越来 越多地采用防侧碰安全气 囊，来减轻乘员因二次碰 撞造成的伤害 汽车性能结构与安全71 1）提高驾驶室的变形刚度 n撞车变形的理想区域 考虑撞车安全性的 车身结构设计的基本 思想是利用车身的前、 后部有效地吸收撞击 能量，驾驶员仓要坚 固可靠，确保乘员的 有效生存空间。 汽车性能结构与安全72 正正 面面 撞撞 击击 汽车性能结构与安全73 40偏侧偏侧 撞击撞击 汽车性能结构与安全74 侧面撞击侧面撞击 汽车性能结构与安全75 尾部撞击尾部撞击 汽车性能结构与安全76 2 ) 减轻乘员二次碰

31、撞结构措施 （1）安全带 n安全、可靠、防止乘员二次碰撞，减小 损伤 n安全带分类：两点式、三点式、全背带 n安全带作用和效果 n安全带正确使用： n 使用前检查安全带技术性能 n 正确使用：牢靠、不压在坚硬物品上 n安全带使用误区： n 事故后会将使用者困在车内 n 只有前排乘客需系安全带 n 有了气囊就不需要安全带 汽车性能结构与安全77 （2）安全气囊 n安全气囊工作基本设想 n汽车发生一次碰撞后，二次碰撞前，迅速打开乘员 和汽车内部之间的一个充满气体气囊，让乘员扑到 气囊上，通过气囊排气节流阻尼，缓冲猛烈碰撞， 达到保护乘员作用 n安全气囊结构和组成 n关键技术：碰撞判断准确性，点火时

32、刻准确性 抗粗糙路面干扰，高可靠 与工作稳 定性 传感器 气囊气体发生器控制器控制器 汽车性能结构与安全78 3）减轻乘员的其他结构措施 n安全转向柱 n防止或减少方向盘作用与驾驶员，有效吸收碰撞能 量 n安全玻璃：保证视野、破碎时不应对乘员造成 大的伤害 n头枕：限制乘员头部后移，防止或减轻对颈部 伤害 n座椅：足够强度、刚度，乘坐舒适， n仪表板：弹性材料，吸收能量 汽车性能结构与安全79 4）防止汽车火灾 n事故原因： n汽车碰撞、油路系统故障、电路系统故障、机械摩 擦产热、其他 n防止方法： n防燃油泄漏、防油箱损坏 n合理设计加油口、布置油管 n阻燃材料做油箱 n阻燃内饰材料 汽车性

33、能结构与安全80 第四节 人体耐冲击性与伤害基准 一、人体全身耐冲击性 能力 n全身耐冲击性随作用 时间延长而降低 2 /sm 汽车性能结构与安全81 二、人体各部位耐冲击性 与伤害基准 1。头部耐冲击能力 n以头部落到刚性平面上，颅骨产生 线状骨折，获得的有效减速度GE值 nGE与减速度、作用时间T有关 nT越大，危险性越大 0 100 200 300 400 500 600 00.0050.010.0150.020.025 作用时间s 有效减速度GE T E dttG T G 0 )( 1 汽车性能结构与安全82 n汽车碰撞中, 人的头部主要会受到两种伤害, 头盖骨骨折和 脑损伤(脑震荡)

34、 。由于在事故中, 头盖骨骨折的情况有80 % 都伴有脑震荡, 所以以头盖骨骨折为准来判定脑损伤。美国 韦恩州立大学生物力学研究室经过对死尸头部的大量试验研 究, 于60 年代初得出了一条人体头部承受能力的极限曲线, 后来通过数学变换的方法得到了HIC 的计算公式, 将HIC = 1 000 定为头部伤害指标, 对积分的时间间隔没有限制。 安全界限 ：计算头部伤害界限基准美国采用 1000 )( 1 )(maxHIC HIC 5.2 2 112 12 HIC dtta tt tt t t 汽车性能结构与安全83 3。颈部耐 冲击性 4。胸部耐 冲击性 5。大腿极 盆骨耐 冲击性 汽车性能结构与

35、安全84 鼓、盘式制动器 汽车性能结构与安全85 动力转向 汽车直线行驶时，转向控制阀将转 向油泵泵出来的工作液与油罐相通， 转向油泵处于卸荷状态，动力转向 不工作。 汽车需要转弯时，如右转：驾驶员 向右转转向盘，转向控制阀将转向 油泵泵出来的工作液与R腔接通，将 L腔与油罐接通，在油压的作用下， 齿条活塞移动，通过扇齿使摇臂 抽逆时针转动，拉动主拉杆通过转 向节、转向梯形使左有轮向右摆动， 从而实现右转向。左转弯则相反。 汽车性能结构与安全86 驾驶者眼睛与后视镜的距离、后视镜的尺寸 大小、后视镜的曲率半径三要素，确定后视 镜视野 后视镜反射率：反射率越大镜面反映的图像 越清晰高，高反射率副

36、作用，例如夜间行车 在后面汽车前大灯的照射下，经内后视镜的 反射会使驾驶者产生眩目感，影响行车安全。 汽车性能结构与安全87 汽车性能结构与安全88 汽车性能结构与安全89 汽车性能结构与安全90 汽车性能结构与安全91 汽车性能结构与安全92 汽车性能结构与安全93 n紧急锁止 式卷收器， 当拉出带 速超过某 一数值， 带子立刻 锁住，不 能再拉出， 目前被广 泛使用 汽车性能结构与安全94 n安全带类 型：两点 式、三点 式、全背 带 汽车性能结构与安全95 安全带作用 汽车性能结构与安全96 汽车性能结构与安全97 汽车性能结构与安全98 n当车辆仅以40 km/h的速度行 驶发生碰撞时

37、，人身体前冲的 力量就相当于从4层楼上扔下 一袋50 kg重的水泥块 工况类型 : 头部伤害值(HIC) 胸部ms加速 度 n安全带安全气囊 485 34g n仅使用安全带 570 54g n仅使用安全气囊 592 46g n不使用安全带和安全气囊 1 000 60g 美国和中国的相关法规中 规定，HIC值小于1 000时是人 体的忍受上限。胸部伤害指标 是指在碰撞过程中胸部受伤害 的程度。胸部3 ms加速度的上 限是60g。 汽车性能结构与安全99 汽车性能结构与安全100 汽车性能结构与安全101 座椅 汽车性能结构与安全102 汽车的瞬态响应，它具有如下几个 特点： n反应时间：汽车横摆

38、角速度需要经过 时间后才能第一次达到反应时间短， 则驾驶员感到转向响应灵敏，否则就 会觉得转向迟钝。 n最大横摆角速度r1常大于稳态值r0。 r1/r0100%称为超调量，它表示 执行指令误差的大小。 n横摆角速度r在r0值附近波动，波 动频率与汽车动力学系统的结构参 数有关，表征汽车操纵稳定性的一个 重要参数。 n稳定时间，它表明进入稳态响应所经 历的时间。 n汽车出现汽车横摆角速度r不能收敛 的情况，即r值越来越大，转向半径 越来越小，而导致汽车产生侧向滑动 或翻车的危险。 汽车性能结构与安全103 一般两轮转向 （2WS）汽车在中、 高速作圆周行驶时， 车身后部甩出一点， 车身以稍稍横着

39、一点 的姿态作曲线运动， 增加了驾驶员在判断 与操作上的困难。电 控4WS汽车转弯行驶 时，后两轮也随着前 两轮有相应的转向运 动。质心侧偏角总接 近于零，车厢与行驶 轨迹方向一致，汽车 自然流畅地作曲线运 动，驾驶员能方便地 判断与操作，显著地 改善了操纵稳定性。 汽车性能结构与安全104 电子稳定性程序（电子稳定性程序（Electronic Stability Program，简称简称ESP n这类系统是以ABS为基础发展而成的，系统 主要在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况 下工作。 n它利用左、右两侧制动力之差产生的横摆力 偶矩来防止出现难以控制的侧滑现象，如在 弯道行驶中因前轴侧滑而失

40、去路径跟踪能力 的驶出(Drift Out)现象及后轴侧滑甩尾而失 去稳定性的激转(Spin)现象等危险工况。 nESP主要控制处于极限工况下的汽车运动， 使驾驶员可以按正常驾驶方法顺利通过原本 令人难以驾驭的危急状况。ESP根据驾驶员 开车时的转向盘角度、油门踏板位置与制动 系油压，判断驾驶员的行车意图；又根据汽 车横摆角速度、侧向加速度，判断汽车的真 实行驶状况；ESP调节发动机功率、由左右 侧制动力差构成的横摆力矩及总制动力，以 操纵汽车，使汽车行驶状况尽可能地接近驾 驶员的行车意图。 汽车性能结构与安全105 ESP结构示意图 汽车性能结构与安全106 (1)紧急制动，猛打方向盘，车 辆转向不足。 (2)车辆继续冲向障碍物，驾驶员 反复打方向盘，以求控制车辆， 车辆避开障碍物。 (3)当驾驶员尝试恢复正常的行驶 路线时，车辆产生侧滑 紧急制动，猛打方向盘， 车辆有转向不足的倾向。 增加左后轮制动压力车辆 按照转向意图行驶。 (3) 恢复正常的行驶路线，车 辆有转向过度的倾向，在 左前轮上施