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)對汽車被動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，對轎車車身結(jié)構(gòu)對汽車被動安全性能的影響進行了分析，探討了車身前部和后部碰撞吸能區(qū)的結(jié)構(gòu)特點。

安全性；碰撞吸能區(qū)；加強梁

1 汽車的安全性能

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，汽車更加普遍的進入了人們的生活，汽車保有量也快速的增長，交通事故發(fā)生量也隨之劇增，給社會和家庭帶來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，各國汽車制造商都在圍繞這三個方面開展大量研究開發(fā)工作。

汽車安全性包括主動安全性和被動安全性兩大類。主動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?，F(xiàn)在汽車上普遍裝備的主動安全裝置有電子控制防抱死制動系統(tǒng)（ABS），具有防滑、防鎖死功能，能有效提高制動性能，防止甩尾、側(cè)滑；電子控制制動力分配系統(tǒng)（EBD），能自動調(diào)節(jié)前、后軸的制動力分配比例，提高制動效能，在一定程度上可以縮短制動距離；并配合ABS提高制動穩(wěn)定性；驅(qū)動輪防滑轉(zhuǎn)控制裝置（ASR），可以避免驅(qū)動輪打滑，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）、電子輔助制動系統(tǒng) (EBA)等。被動安全性是指在無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踏板等都是被動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)對汽車被動安全性能的影響

在眾多常見的安全保護措施中，除了防抱死制動系統(tǒng)、電控驅(qū)動輪防滑轉(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)對于整車安全性能同樣重要，可以說車身結(jié)構(gòu)是汽車安全的第一道關(guān)。一般將車身分為前、中、后三個部分，這三部分的剛度是分級的，中部乘客室剛度最高，前部發(fā)動機室、后部行李箱都具有較大的韌性。 一個合格的、相對安全的車身有制造的比較薄弱的區(qū)域，這個區(qū)域稱為碰撞吸能區(qū)，以利于在碰撞中潰縮吸收撞擊動能形成斷裂或者發(fā)生折疊，而不會向乘客艙方向擠壓；為了在發(fā)生碰撞時更好的保護車內(nèi)乘客的安全，轎車車身的前后均應(yīng)設(shè)計碰撞吸能區(qū)，從而保證在發(fā)生碰撞時，轎車車身的變形能夠按照預(yù)先設(shè)計的方向逐漸變形，以此來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)對汽車被動安全性能的影響

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，承載式車身沒有單獨的車架，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)動機前輪驅(qū)動轎車為例，車身前部主要由前橫梁、前保險杠、散熱器支架、翼子板、發(fā)動機罩和加強梁等組成。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)動機、變速器和傳動裝置等；在固定保險杠的兩條縱梁里，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，縱梁前面越薄部位變形強度越大，縱梁后面靠近乘客室部位變形量小，實現(xiàn)逐級線性變形，遠離乘客室部位吸收大部分撞擊能量，減輕對乘員艙的負荷，確保乘員的生存空間。

車身前部兩側(cè)的縱梁由上下兩部分構(gòu)成，為了實現(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)計能使碰撞時車身的變形能夠按照預(yù)先設(shè)計的方向避開乘客艙逐漸變形，與車身前部的橫梁一起，將發(fā)生碰撞時產(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)對汽車被動安全性能的影響

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，在碰撞時能有效保證乘客艙在碰撞中盡可能的變形小。將外板、加強板、加強梁和內(nèi)板組合成一個堅固的箱型結(jié)構(gòu)，前柱和中柱的上方、下方設(shè)計安裝有加強梁及加強板，以此來增強乘客艙的剛度。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，對提高轎車安全也很重要，車身頂蓋平面上設(shè)有加強梁，四周設(shè)有橫縱梁以焊接的形式連接在一起，對前部傳來的沖擊，由上橫梁與下縱梁吸收沖擊能量，并將部分沖擊能量擴散到前立柱與地板。

2.3 車身后部結(jié)構(gòu)對汽車被動安全性能的影響

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、后保險杠和行李艙蓋等構(gòu)件構(gòu)成。為了在發(fā)生碰撞時更好地保護車內(nèi)乘客的安全，轎車車身的后部也應(yīng)設(shè)計潰縮變形區(qū)，在發(fā)生碰撞時這些區(qū)域會變形發(fā)生折疊或者斷裂，而不會向乘客艙方向擠壓。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，碰撞吸能結(jié)構(gòu)使汽車尾部的變形按照設(shè)計的方向進行，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

當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時車身發(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)計成具有較大剛性的結(jié)構(gòu)，在緩沖吸能區(qū)外圍設(shè)計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)動機艙及行李艙剛度小的設(shè)計方案，其中前后兩區(qū)為“潰縮區(qū)”，在受到撞擊時會向內(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。