轎車車身結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能影響的分析

楊一蘭

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 遂寧 629000）

轎車車身結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能影響的分析

楊一蘭

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 遂寧 629000）

本文從汽車安全性能的重要性出發(fā)，主要介紹了汽車安全性的組成裝置，對(duì)轎車車身結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的影響進(jìn)行了分析，探討了車身前部和后部碰撞吸能區(qū)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

安全性；碰撞吸能區(qū)；加強(qiáng)梁

1 汽車的安全性能

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車更加普遍的進(jìn)入了人們的生活，汽車保有量也快速的增長(zhǎng)，交通事故發(fā)生量也隨之劇增，給社會(huì)和家庭帶來(lái)了巨大的損失和傷害。因此現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展的方向主要是安全、環(huán)保和節(jié)能，各國(guó)汽車制造商都在圍繞這三個(gè)方面開(kāi)展大量研究開(kāi)發(fā)工作。

汽車安全性包括主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性兩大類。主動(dòng)安全是指操縱控制汽車安全的系統(tǒng)措施，避免汽車在使用中發(fā)生交通事故，提高避免事故發(fā)生的能力，尤其在突發(fā)情況的條件下保證汽車安全。現(xiàn)在汽車上普遍裝備的主動(dòng)安全裝置有電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS），具有防滑、防鎖死功能，能有效提高制動(dòng)性能，防止甩尾、側(cè)滑；電子控制制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD），能自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后軸的制動(dòng)力分配比例，提高制動(dòng)效能，在一定程度上可以縮短制動(dòng)距離；并配合ABS提高制動(dòng)穩(wěn)定性；驅(qū)動(dòng)輪防滑轉(zhuǎn)控制裝置（ASR），可以避免驅(qū)動(dòng)輪打滑，維持車輛行駛方向的穩(wěn)定性。此外還有在車輛行駛中的穩(wěn)定車輛的安全系統(tǒng)，如牽引力控制系統(tǒng)（TRC）、電子輔助制動(dòng)系統(tǒng) (EBA)等。被動(dòng)安全性是指在無(wú)法避免碰撞事故的情況下，依靠車輛本身安全裝置，將交通事故的傷害程度降到最低。車身結(jié)構(gòu)、車輛的制造材料、、安全帶、安全氣囊和可潰縮的方向盤及制動(dòng)踏板等都是被動(dòng)安全的重要組成部分。除了以上兩方面主要的安全性能，汽車使用中的安全性能還有以下兩類。 一類是事故后安全性，是指汽車能減輕事故后果的性能。主要包括能否迅速消除事故后果，同時(shí)避免新的事故發(fā)生。如能夠快速修復(fù)的車身，并保證其力學(xué)結(jié)構(gòu)。

2 轎車車身結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的影響

在眾多常見(jiàn)的安全保護(hù)措施中，除了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、電控驅(qū)動(dòng)輪防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)、安全帶、安全氣囊等安全裝置之外，隱藏于汽車內(nèi)部的車身結(jié)構(gòu)對(duì)于整車安全性能同樣重要，可以說(shuō)車身結(jié)構(gòu)是汽車安全的第一道關(guān)。一般將車身分為前、中、后三個(gè)部分，這三部分的剛度是分級(jí)的，中部乘客室剛度最高，前部發(fā)動(dòng)機(jī)室、后部行李箱都具有較大的韌性。 一個(gè)合格的、相對(duì)安全的車身有制造的比較薄弱的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域稱為碰撞吸能區(qū)，以利于在碰撞中潰縮吸收撞擊動(dòng)能形成斷裂或者發(fā)生折疊，而不會(huì)向乘客艙方向擠壓；為了在發(fā)生碰撞時(shí)更好的保護(hù)車內(nèi)乘客的安全，轎車車身的前后均應(yīng)設(shè)計(jì)碰撞吸能區(qū)，從而保證在發(fā)生碰撞時(shí)，轎車車身的變形能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方向逐漸變形，以此來(lái)減小傳遞到乘客艙和乘客身體的沖擊，減小乘客艙的變形，保障車內(nèi)乘客安全。

2.1 車身前部結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的影響

轎車車身由車身殼體，車身外裝件，車身電器裝置和車身內(nèi)裝件四部分組成。轎車車身類型多種多樣，現(xiàn)代轎車車身多采用承載式，承載式車身沒(méi)有單獨(dú)的車架，車身結(jié)構(gòu)件與覆蓋件都采用焊接的形式連接在一起。汽車發(fā)生碰撞時(shí)依靠全車身的構(gòu)件和覆蓋件整體承受碰撞力，車身上剛度較大的構(gòu)件將碰撞力傳遞和分散到車身各部位，再由各部位吸收撞擊能量。以前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)轎車為例，車身前部主要由前橫梁、前保險(xiǎn)杠、散熱器支架、翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和加強(qiáng)梁等組成。前部車身在汽車整體結(jié)構(gòu)上異常重要，前部不但要安裝轉(zhuǎn)向操縱裝置，而且還有車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和傳動(dòng)裝置等；在固定保險(xiǎn)杠的兩條縱梁里，內(nèi)壁鋼板的厚度是漸變的，越靠近車身前面越薄，越靠近乘客室越厚，這樣在發(fā)生碰撞時(shí)，縱梁前面越薄部位變形強(qiáng)度越大，縱梁后面靠近乘客室部位變形量小，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)線性變形，遠(yuǎn)離乘客室部位吸收大部分撞擊能量，減輕對(duì)乘員艙的負(fù)荷，確保乘員的生存空間。

車身前部?jī)蓚?cè)的縱梁由上下兩部分構(gòu)成，為了實(shí)現(xiàn)吸能區(qū)功能，車身左右兩側(cè)上下這四根縱梁形狀多變，縱梁截面越是靠近乘客艙越寬，整個(gè)縱梁截面寬窄多變，截面多處彎曲，縱梁內(nèi)壁厚度不一，加工有非安裝孔，這些設(shè)計(jì)能使碰撞時(shí)車身的變形能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方向避開(kāi)乘客艙逐漸變形，與車身前部的橫梁一起，將發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生的沖擊能量分散到車身的其他區(qū)域并被吸收形成潰縮變形區(qū)。

2.2 車身中部結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的影響

車身中部主要由前柱、中柱、車門、地板、車頂邊梁、車身頂蓋等組成。車身中部與車身其它部件結(jié)合形成駕駛室和乘坐空間，也提供了車門支撐。乘客艙的剛性至關(guān)重要，在碰撞時(shí)能有效保證乘客艙在碰撞中盡可能的變形小。將外板、加強(qiáng)板、加強(qiáng)梁和內(nèi)板組合成一個(gè)堅(jiān)固的箱型結(jié)構(gòu)，前柱和中柱的上方、下方設(shè)計(jì)安裝有加強(qiáng)梁及加強(qiáng)板，以此來(lái)增強(qiáng)乘客艙的剛度。車頂邊梁和門檻采用多邊異形截面結(jié)構(gòu)，車身頂蓋是尺寸較大的覆蓋件，除了避風(fēng)擋雨之外，對(duì)提高轎車安全也很重要，車身頂蓋平面上設(shè)有加強(qiáng)梁，四周設(shè)有橫縱梁以焊接的形式連接在一起，對(duì)前部傳來(lái)的沖擊，由上橫梁與下縱梁吸收沖擊能量，并將部分沖擊能量擴(kuò)散到前立柱與地板。

2.3 車身后部結(jié)構(gòu)對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的影響

車身后部是乘客室后側(cè)用于放置物品的一部分空間夠成了行李艙，后部車身主要由后翼子板、后柱、后側(cè)梁、后保險(xiǎn)杠和行李艙蓋等構(gòu)件構(gòu)成。為了在發(fā)生碰撞時(shí)更好地保護(hù)車內(nèi)乘客的安全，轎車車身的后部也應(yīng)設(shè)計(jì)潰縮變形區(qū)，在發(fā)生碰撞時(shí)這些區(qū)域會(huì)變形發(fā)生折疊或者斷裂，而不會(huì)向乘客艙方向擠壓。行李箱蓋由上、下外板及內(nèi)板組成，內(nèi)板表面形狀復(fù)雜，有縱向、橫向、交叉布置的筋條來(lái)增加其剛度，后地板縱梁、行李箱周圍的邊梁將碰撞產(chǎn)生的沖擊分散吸收，同時(shí)，碰撞吸能結(jié)構(gòu)使汽車尾部的變形按照設(shè)計(jì)的方向進(jìn)行，確保使乘客艙的后部變形最小，保障車內(nèi)乘客安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)車身發(fā)生逐漸變形，車身的前部和后部吸收撞擊事故中產(chǎn)生的大部分撞擊能量，緩沖吸能區(qū)與乘員安全區(qū)交界處設(shè)計(jì)成具有較大剛性的結(jié)構(gòu)，在緩沖吸能區(qū)外圍設(shè)計(jì)成具有較小剛性和較好緩沖吸能的結(jié)構(gòu)。轎車均采用了乘客艙剛度大、發(fā)動(dòng)機(jī)艙及行李艙剛度小的設(shè)計(jì)方案，其中前后兩區(qū)為“潰縮區(qū)”，在受到撞擊時(shí)會(huì)向內(nèi)潰縮并有效地吸收撞擊力，中間則為“安全區(qū)”，能夠有效的抵抗和分散尚未被潰縮區(qū)吸收掉的撞擊力，乘客艙所承受的撞擊力就可以大大減小。