Ch3_汽车被动安全技术

1、 汽车安全防护装置汽车安全防护装置 汽车结构安全性汽车结构安全性q汽车安全防护装置汽车安全防护装置 汽车座椅及座椅安全带汽车座椅及座椅安全带 安全气囊安全气囊 安全转向器安全转向器 安全玻璃安全玻璃v 用途：用途：保护车内乘员免遭伤保护车内乘员免遭伤害或减轻伤害的程度害或减轻伤害的程度一、汽车座椅图图3-1 汽车座椅总成图汽车座椅总成图1-1-头枕总成；头枕总成；2 2、11-11-卡簧；卡簧；3-3-导管；导管；4-4-靠背骨架；靠背骨架；5-5-靠背泡沫内芯；靠背泡沫内芯；6-6-靠背袋架；靠背袋架；7-7-靠背总成；靠背总成；8-8-靠靠背调节器饰板；背调节器饰板；9-9-靠背调节旋钮；

2、靠背调节旋钮；10-10-靠背调节器饰靠背调节器饰板固定销；板固定销；12-12-座椅滑动衬块；座椅滑动衬块；13-13-坐垫总成坐垫总成 座椅系统的功能座椅系统的功能安全性、舒适性、安全性、舒适性、低成本、质量好，美观耐用低成本、质量好，美观耐用 座椅系统的结构座椅系统的结构头枕、靠背、坐头枕、靠背、坐垫、座椅总成固定件垫、座椅总成固定件 座椅系统的组成座椅系统的组成v 骨架骨架 整体式、可翻折式整体式、可翻折式v 弹性元件弹性元件v 褥垫（填料）褥垫（填料）v 蒙面蒙面v 调节机构调节机构v 安全带使用效果安全带使用效果图图3-2 汽车安全带效果汽车安全带效果1-1-无安全带乘员负伤率；无

3、安全带乘员负伤率； 2-2-有安全带乘员负伤率有安全带乘员负伤率3-3-无安全带乘员死亡率；无安全带乘员死亡率； 4-4-有安全带乘员死亡率有安全带乘员死亡率图图3-3 驾驶员与车辆速度的关系驾驶员与车辆速度的关系v1 碰撞后汽车速度；碰撞后汽车速度； v2 -碰撞后乘员速度碰撞后乘员速度D Dv-乘员与车厢内二次碰撞速度乘员与车厢内二次碰撞速度驾驶员负伤率可降低驾驶员负伤率可降低43%52%副驾驶员负伤率可降低副驾驶员负伤率可降低37%45%v定义：定义：q安全带是主要的乘员约束系统，可限制车辆前方安全带是主要的乘员约束系统，可限制车辆前方碰撞以及翻滚过程中人体相对于车体的运动，并碰撞以及翻

4、滚过程中人体相对于车体的运动，并可吸收部分冲击能量，达到保护乘员的目的可吸收部分冲击能量，达到保护乘员的目的2. 安全带的组成及各部件的作用安全带的组成及各部件的作用v 两点式安全带（图两点式安全带（图a）v 斜挂式安全带（图斜挂式安全带（图b）v 三点式安全带（图三点式安全带（图c）v 全背带式安全带（图全背带式安全带（图d）v 组成组成: : 织带、带扣、卷收器、调节件织带、带扣、卷收器、调节件 织带：织带：化学纤维编织，宽化学纤维编织，宽50mm；厚厚1.11.2mm 。 带扣：带扣：既能把乘员约束在安全带既能把乘员约束在安全带内，又能快速解脱的连接装置。内，又能快速解脱的连接装置。 卷

5、收器：卷收器：在汽车正常行驶时允许在汽车正常行驶时允许止带自由伸缩，当汽车速度急剧变止带自由伸缩，当汽车速度急剧变化时，锁止机构会保持安全带束紧化时，锁止机构会保持安全带束紧力约束乘员。力约束乘员。图图3-4 汽车汽车安全带分类安全带分类图图3-5 汽车安全带的组成汽车安全带的组成1-外侧上部固定点；外侧上部固定点； 2-导向板；导向板；3-肩带；肩带； 4-头枕；头枕；5-腰带；腰带；6-卷收器；卷收器；7-外侧地板固定外侧地板固定点；点；8-内侧地板固定点；内侧地板固定点；9-锁扣；锁扣；10-插板插板q卷收器的类型卷收器的类型 在安全带长度不同时，收卷、储存织带在安全带长度不同时，收卷、

6、储存织带 使用安全带时，乘员不必调节织带长度使用安全带时，乘员不必调节织带长度 乘员使用安全带时上半身的动作比较自如乘员使用安全带时上半身的动作比较自如 为了提高撞车时安全带的约束性能，预先为了提高撞车时安全带的约束性能，预先将织带收紧将织带收紧 调节件：调节件：用于调节织带使用长度的部件。用于调节织带使用长度的部件。 无锁止式卷收器无锁止式卷收器 自动锁止式卷收器自动锁止式卷收器 紧急锁止式卷收器紧急锁止式卷收器 织带敏感式织带敏感式 车体敏感式车体敏感式 复合敏感式复合敏感式v 应用：应用：紧急锁止式卷收器紧急锁止式卷收器图图3-5 汽车安全带的组成汽车安全带的组成1-外侧上部固定点；外侧

7、上部固定点； 2-导向板；导向板；3-肩带；肩带； 4-头枕；头枕；5-腰带；腰带；6-卷卷收器；收器；7-外侧地板固定点；外侧地板固定点；8-内内侧地板固定点；侧地板固定点；9-锁扣；锁扣；10-插板插板3. 安全带的使用注意事项安全带的使用注意事项 常检查常检查 一人用一人用 用后收用后收 配座椅配座椅 中性洗中性洗 护儿童护儿童 使用好使用好一、一、安全气囊设计的基本思想安全气囊设计的基本思想 安全气囊最大容许时间：安全气囊最大容许时间：从汽车碰撞开始算起，气囊涨开所需的总从汽车碰撞开始算起，气囊涨开所需的总时间时间 16km/h16km/h的速度与刚壁正碰的速度与刚壁正碰)传感器探测信

8、号传感器探测信号气体发生器引爆装置气体发生器引爆装置引爆后快速生成气体引爆后快速生成气体气体充入气囊气体充入气囊气囊气囊涨开涨开(0.05s) ) 吸收乘员向前运动能量吸收乘员向前运动能量气囊涨开气囊涨开1s后排出气体瘪掉后排出气体瘪掉v材料：材料：尼龙尼龙6 6、尼龙、尼龙6666v容量：容量：正驾侧正驾侧50L80L50L80L， 副驾侧副驾侧120L160L120L160L1. 1. 气袋气袋q组成组成传感器系统、气囊总传感器系统、气囊总成、气体发生器、系统控制成、气体发生器、系统控制模块模块(ACM)及其他附件及其他附件图图3-7 3-7 典型安全气囊系统的组成典型安全气囊系统的组成1

9、-1-左碰撞传感器；左碰撞传感器；2-2-右碰撞传感器；右碰撞传感器；3-SRS3-SRS警告灯；警告灯；4-SRS4-SRS电器（包括安全电器（包括安全传感器）；传感器）；5-5-气囊组件气囊组件2. 2. 气体发生器气体发生器v火药式火药式: :由火箭燃料组成由火箭燃料组成，体积小体积小，气体转化率气体转化率40%40%。爆炸反应爆炸反应后产生的气体温度较高后产生的气体温度较高，易产生灼伤易产生灼伤，有异味有异味。燃料有毒燃料有毒，易污染易污染。3.3.碰撞传感器碰撞传感器v混合式混合式: :以氩气作为压缩气体以氩气作为压缩气体，点火爆炸后压点火爆炸后压缩气体从储气罐冲出缩气体从储气罐冲出

10、，充满气袋充满气袋。应用广应用广，缺点是缺点是压缩气体膨胀时吸收大量热量压缩气体膨胀时吸收大量热量，易造成结霜易造成结霜，气体气体温度降低温度降低，膨胀效果不不太理想膨胀效果不不太理想。 v安装设置：安装设置： 3434只碰撞传感器只碰撞传感器v碰撞传感器类型：碰撞传感器类型： 滚子式传感器、钢球式传滚子式传感器、钢球式传感器、水银开关式传感器、感器、水银开关式传感器、电阻应变式传感器电阻应变式传感器v 功能功能检测、判断汽车发生事故后的撞击信检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时启动安全气囊，并提供足够的电能号，以便及时启动安全气囊，并提供足够的电能或机械能来点燃气体发生器。或机械能来

11、点燃气体发生器。滚子式传感器滚子式传感器钢球式传感器钢球式传感器水银式传感器水银式传感器偏心锤式传感器偏心锤式传感器v第三类气体第三类气体: :气体转化率气体转化率60%98%60%98%，对人体对人体无毒，对环境无害无毒，对环境无害，利于回收利于回收，体积小体积小，易于布置易于布置。主要针对未系安全带的乘员设计，无需主要针对未系安全带的乘员设计，无需使用者设定就能处于工作状态，使用者设定就能处于工作状态，1820km/h发生碰撞引爆气囊。发生碰撞引爆气囊。按正、侧按正、侧面防护面防护正面碰撞防护安全气囊系统正面碰撞防护安全气囊系统侧面碰撞防护安全气囊系统侧面碰撞防护安全气囊系统按安全气按安全

12、气囊数量囊数量单气囊系统(仅驾驶员侧)单气囊系统(仅驾驶员侧)双气囊系统(正、副驾驶侧)双气囊系统(正、副驾驶侧)按安全按安全气囊和气囊和安全带安全带的主、的主、从关系从关系被动安全气囊被动安全气囊主动安全气囊主动安全气囊安全带安全带- -气囊保护系统；气囊保护系统；30km/h发生碰撞时点火引爆气囊发生碰撞时点火引爆气囊按控制按控制方式方式机械式控制安全气囊系统机械式控制安全气囊系统电子控制式安全气囊系统电子控制式安全气囊系统 分立元件型分立元件型 集成电路型集成电路型 微机控制型微机控制型v 其中电控式还可分为：其中电控式还可分为：集中控制式，分散控制式集中控制式，分散控制式1. 1. 机

13、械式正面碰撞气囊的结构原理机械式正面碰撞气囊的结构原理q 工作原理工作原理事故过程中人体与气囊相事故过程中人体与气囊相互作用过程如右图示意互作用过程如右图示意图图3-8 事故过程事故过程中人体与气囊作中人体与气囊作用过程示意图用过程示意图v组成：组成：加速度传感器加速度传感器、气体发生器气体发生器、气气袋袋、转向盘盖转向盘盖、充气泵充气泵、气囊组件及固定件气囊组件及固定件图图3-9 机械式正面碰撞气囊结构示意图机械式正面碰撞气囊结构示意图v特点：特点：结构简单、成本低，但是不易使结构简单、成本低，但是不易使气囊在最佳时刻点火，抗干扰能力差气囊在最佳时刻点火，抗干扰能力差6个步骤：个步骤：发生碰

14、撞、传感器感知发生碰撞、发生碰撞、传感器感知发生碰撞、传感器球体动作、点火、气体产生、气体膨胀传感器球体动作、点火、气体产生、气体膨胀v气囊加速度传感器气囊加速度传感器图图3-10 机械式气囊机械式气囊传感器工作原理传感器工作原理图图3-11 驾驶员气驾驶员气囊发生器展开图囊发生器展开图q组成：组成：锁止弹簧锁止弹簧、敏感球敏感球、球体导向球体导向柱柱、触发杠杆触发杠杆、点火针点火针、点火弹簧、锁点火弹簧、锁止杆、平衡针、锁止钩、平衡弹簧等止杆、平衡针、锁止钩、平衡弹簧等q 工作原理工作原理如左图示意如左图示意v 气体发生器气体发生器如右图如右图q组成组成：安装板安装板总成、过滤器、混总成、过

15、滤器、混丝过滤器、推进剂、丝过滤器、推进剂、燃烧舱、过滤器挡燃烧舱、过滤器挡板、壳体、密封器板、壳体、密封器以及密封垫等以及密封垫等q 气体发生器气体发生器点点火器和充气泵等火器和充气泵等图图3-12 转向盘安全气囊总成转向盘安全气囊总成1-1-安装架；安装架；2-2-充气器外壳；充气器外壳；3-3-转向盘；转向盘；4-4-气囊；气囊；5-5-引火药；引火药；6-6-电雷管；电雷管；7-7-汽化剂；汽化剂；8-8-气囊保护罩；气囊保护罩；9-9-滤清器；滤清器；10-10-气囊盒；气囊盒；11-11-经济速度开关；经济速度开关；12-12-缠叠电缠叠电缆缆图图3-14 点火点火器器1-1-壳体

16、；壳体；2-2-电桥道电桥道线；线；3-3-点点火剂出口；火剂出口；4-4-点火剂点火剂固定器固定器图图3-13 驾驶员席充气泵驾驶员席充气泵1-1-点火器；点火器；2-2-叠氮化钠；叠氮化钠；3-3-增压滤清器；增压滤清器；4-4-到气到气囊的出口；囊的出口；5-5-充气泵壳体；充气泵壳体；6-6-点火剂气流中心点火剂气流中心q组成组成点火器、点火器、充气泵、气囊组件充气泵、气囊组件及固定件及固定件v 气囊组件：气囊组件： 气囊由轻尼气囊由轻尼龙或聚酯纤维布料制成，龙或聚酯纤维布料制成，内层涂有聚氯丁二烯，用内层涂有聚氯丁二烯，用以密闭气体以密闭气体图图3-15 3-15 乘客席充气泵乘客席

17、充气泵1-1-点火器；点火器；2-2-燃料；燃料；3-3-滤清器；滤清器；4-4-盖；盖；5-5-气囊；气囊；6-6-存储的气囊中心；存储的气囊中心；7-7-气泵气泵图图3-16 3-16 未展开的气囊未展开的气囊v 气囊总成组成：气囊总成组成： 气囊、气囊容器、气囊、气囊容器、支撑架和底板、充气器和装饰盖支撑架和底板、充气器和装饰盖 控制仪表板上的安全气囊检测灯控制仪表板上的安全气囊检测灯 连续监测安全气囊系统的各个部件连续监测安全气囊系统的各个部件 控制安全气囊系统的诊断功能控制安全气囊系统的诊断功能 在汽车碰撞期间，如蓄电池电压不足，则提供胀开气囊所需的电能在汽车碰撞期间，如蓄电池电压不

18、足，则提供胀开气囊所需的电能 当收到来自传感器的相应信号时，负责给一个或几个气囊充气当收到来自传感器的相应信号时，负责给一个或几个气囊充气 典型的典型的安全气囊系统控制组件安全气囊系统控制组件( (ACM) )组件应具备的功能：组件应具备的功能：v ACM组成：组成：控制模块、信号处理电路、备用电源电路、控制模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等保护电路和稳压电路等 控制模块：控制模块： 由由A/D转换器、转换器、 D/A转换器、转换器、 I/O串口、只读存储器、随机存串口、只读存储器、随机存储器、储器、EPROM和定时器组成和定时器组成 安全气囊检测灯安全气囊检测灯 护膝板护

19、膝板v 其他电气附件：其他电气附件： 信号处理电路：信号处理电路： 放大器和滤波器组成放大器和滤波器组成 备用电源电路备用电源电路 保护电路和稳压器保护电路和稳压器v 安全气囊系统的安全气囊系统的ECU备用电源记忆电路诊断电路稳压电路SRS侦测电路触发传感器点火控制引爆电路电源输入LATC+BIG2E2E1D+D-+SR-SL+SL-SR图3-17 SRS-ECU主要组成q 工作过程工作过程（与机械式气囊工作过程相同）（与机械式气囊工作过程相同）v组成：组成：加速度传感器、气体发生器、气袋、转向盘盖、充加速度传感器、气体发生器、气袋、转向盘盖、充气泵、气囊组件及固定件，故障诊断系统、计算机控制

20、系统、气泵、气囊组件及固定件，故障诊断系统、计算机控制系统、电力供给及储备系统等电力供给及储备系统等v气囊控制系统气囊控制系统左前方传感器右前方传感器中央传感器中央传感器接口主电源备用电源电源监控器C CP PU URAMROM接口接口驱动驱动驱动驱动驱动驱动右安全气囊右安全气囊引爆器引爆器左安全气囊左安全气囊引爆器引爆器右安全带右安全带引爆器引爆器左安全带左安全带引爆器引爆器声报警声报警光报警及光报警及读码器读码器读码开关读码开关中央控制器中央控制器图3-18 电子式安全气囊控制系统结构图图3-18 电子式安全气囊控制系统结构图距离近：距离近：成员位置与汽车侧面很近成员位置与汽车侧面很近时间

21、短：时间短：碰撞后碰撞后20ms30ms车门与乘员开始接触车门与乘员开始接触要求反应快：要求反应快：传感器感知碰撞时间仅几毫秒，气传感器感知碰撞时间仅几毫秒，气囊充气展开也仅有十几毫秒囊充气展开也仅有十几毫秒v 侧面碰撞特点：侧面碰撞特点：v 侧面气囊的分类：侧面气囊的分类： 安装在座椅上的侧面碰撞气囊安装在座椅上的侧面碰撞气囊 安装在车门上的侧面碰撞气囊安装在车门上的侧面碰撞气囊 安装在车身立柱上的侧面碰撞气囊安装在车身立柱上的侧面碰撞气囊 安装在车身上的充气幕帘安装在车身上的充气幕帘 安装在车身上的充气管状结构等安装在车身上的充气管状结构等v 侧面气囊的类别：侧面气囊的类别：q 头部、胸部

22、、膝部、臀部侧碰气囊头部、胸部、膝部、臀部侧碰气囊图图3-20典型的汽车转向柱系统典型的汽车转向柱系统一、概述一、概述图图3-193-19汽车正面碰撞时转向汽车正面碰撞时转向柱柱驾驶员系统的碰撞关系驾驶员系统的碰撞关系定义：定义：二、能量吸收式转向柱的结构原理与设计二、能量吸收式转向柱的结构原理与设计v汽车发生正面碰撞时，能够汽车发生正面碰撞时，能够有效地吸收碰撞能量，防止有效地吸收碰撞能量，防止或减少碰撞能量伤害驾驶员或减少碰撞能量伤害驾驶员的转向柱叫作吸能式转向柱的转向柱叫作吸能式转向柱转向柱转向柱驾驶员碰撞关系：驾驶员碰撞关系：v首次碰撞首次碰撞: :利用转向中间轴隔绝碰撞影响利用转向中

23、间轴隔绝碰撞影响v二次碰撞二次碰撞: :利用能量吸收式转向柱吸收二利用能量吸收式转向柱吸收二次碰撞能量及部分惯性能量次碰撞能量及部分惯性能量1. 1. 隔绝首次碰撞影响的对策隔绝首次碰撞影响的对策 方法：方法：v通过转向中间轴的防撞结构来通过转向中间轴的防撞结构来隔绝碰撞影响隔绝碰撞影响q结构组成（右图）：结构组成（右图）：v伸缩式转向中间轴伸缩式转向中间轴图图3-21 伸缩式转向中间轴伸缩式转向中间轴图图3-22波纹管式转向中间轴波纹管式转向中间轴v波纹管式转向中间轴波纹管式转向中间轴v可断开式式转向中间轴可断开式式转向中间轴1-转向器；转向器；2-下转向轴；下转向轴；3-上上转向轴；转向轴

24、；4-转向盘；转向盘；5-销钉销钉v 应具有以下性能：应具有以下性能： 在汽车正常行驶时，转向柱及其中的转向轴有足够的强度在汽车正常行驶时，转向柱及其中的转向轴有足够的强度和刚度以保证正常的转向力矩传递及安装在其上的其他功能和刚度以保证正常的转向力矩传递及安装在其上的其他功能件（如变速杆、组合开关等）正常工作件（如变速杆、组合开关等）正常工作 当汽车发生正撞时，转向柱系统能够从车身结构中以机械当汽车发生正撞时，转向柱系统能够从车身结构中以机械的方式脱离的方式脱离 当汽车发生正撞时，转向柱及其中的转向轴可以被压缩，当汽车发生正撞时，转向柱及其中的转向轴可以被压缩，并且转向柱系统中应具有能量吸收原

25、建议吸收碰撞能量并且转向柱系统中应具有能量吸收原建议吸收碰撞能量v 能量吸收原理能量吸收原理 材料的弯曲材料的弯曲 材料的变形材料的变形 接触摩擦接触摩擦3.3.吸能式转向柱设计中应注意的几个问题吸能式转向柱设计中应注意的几个问题 剪断剪断 折断折断 以上几种形式的组合以上几种形式的组合转向柱驾驶员系统的受力关系转向柱驾驶员系统的受力关系转向柱最佳安装角度取值：转向柱最佳安装角度取值：21 22压缩行程：压缩行程：150mm150mm转向柱系统最小临界压缩力：转向柱系统最小临界压缩力：1.1kN2.5kN1.1kN2.5kN转向柱断开联接盒的分离力：注塑销的破坏力转向柱断开联接盒的分离力：注塑

26、销的破坏力500N/500N/个个吸能式转向柱除了能够保证规定的压缩变形力外，还要有足够的吸能式转向柱除了能够保证规定的压缩变形力外，还要有足够的抗弯曲强度以提高轴向吸能效果抗弯曲强度以提高轴向吸能效果吸能式转向柱压缩吸能部分的上、下端应分别连接在车身上强度吸能式转向柱压缩吸能部分的上、下端应分别连接在车身上强度和刚度有一定差异的部位，以保证压缩吸能力的传递和刚度有一定差异的部位，以保证压缩吸能力的传递 F F2 2 较大时，会导致转向柱从车身上脱离较大时，会导致转向柱从车身上脱离 F F2 2 增大会使驾驶员胸部所受的碰撞分力加大增大会使驾驶员胸部所受的碰撞分力加大，是吸能缓冲效果下降是吸能

27、缓冲效果下降sincos21FFFF讨论讨论: :当当F F不变而不变而 变大时，吸能变大时，吸能力力F F1 1略有下降，而略有下降，而F F2 2 却大幅上升却大幅上升v 能量吸收式转向柱的主要参数能量吸收式转向柱的主要参数v 汽车碰撞类型：汽车碰撞类型： 正面碰撞；正面碰撞； 侧面碰撞；侧面碰撞； 追尾碰撞。追尾碰撞。v 车身不同部位刚性对车身不同部位刚性对安全性的影响安全性的影响一、汽车碰撞类型及不同部位刚性对其安全性的影响图图3-24 汽车碰撞事故的机率分布汽车碰撞事故的机率分布图图3-26 Sigma轿车车身轿车车身1车身前部；车身前部；2车身中部；车身中部；3车身后部车身后部图图

28、3-25 车身不同部位刚性车身不同部位刚性对安全性的影响对安全性的影响v 模型计算与实测值比较：模型计算与实测值比较：v 有限元模型：有限元模型：图图3-27 两门轿车左侧车体有限元模型两门轿车左侧车体有限元模型a）车身形状；车身形状；b）车身有限元划分车身有限元划分图图3-28 挠度的计算值与试验值挠度的计算值与试验值1、2对应前、后轴的位置；对应前、后轴的位置；3、5分别分别指前后纵梁；指前后纵梁；4门槛；门槛；实线实线计算值；虚线计算值；虚线试验值试验值图图3-29 两种情况下边梁模拟变两种情况下边梁模拟变形情况形情况图图3-30 两种情况下两种情况下的载荷变化曲线的载荷变化曲线v 吸能

29、式保险杠吸能式保险杠v 吸能车架结构吸能车架结构v 车身侧面和顶部措施车身侧面和顶部措施 车身结构设计必须确保驾驶员的视野和视认性车身结构设计必须确保驾驶员的视野和视认性措施措施：车身布置及结构设计应使车身各支柱车身布置及结构设计应使车身各支柱，特别是前风窗支柱对驾特别是前风窗支柱对驾驶员的视野性妨碍应最小驶员的视野性妨碍应最小，后视镜的设计要确保后方视野性的要求后视镜的设计要确保后方视野性的要求 汽车车身结构碰撞安全性设计汽车车身结构碰撞安全性设计车身碰撞安全性车身碰撞安全性定义：定义：即是减小由于碰撞造成乘员伤害即是减小由于碰撞造成乘员伤害的程度或车身保护乘员的性能的程度或车身保护乘员的性

30、能v 车身结构安全性设计须具备的车身结构安全性设计须具备的功能性要求功能性要求碰撞能量须能被指定结构部位分级吸收，确保乘员生存空间碰撞能量须能被指定结构部位分级吸收，确保乘员生存空间防止碰撞导致的乘员与室内部件的撞击，减小乘员的伤害防止碰撞导致的乘员与室内部件的撞击，减小乘员的伤害碰撞后乘员易于逃生或进行车外救护，避免二次破坏或伤害碰撞后乘员易于逃生或进行车外救护，避免二次破坏或伤害 汽车结构安全性汽车结构安全性 汽车安全防护装置汽车安全防护装置q 利用车身前、后部构件的利用车身前、后部构件的变形变形有效有效地地吸收碰撞能量吸收碰撞能量，而车身，而车身座舱坚固座舱坚固可可靠，从而保证乘员的有效

31、靠，从而保证乘员的有效生存空间生存空间 2. 车身变形区特性车身变形区特性1. 车身结构碰撞安全的设计原则车身结构碰撞安全的设计原则 车身前、后部结构要尽可能多地吸收碰撞能量，使碰撞过车身前、后部结构要尽可能多地吸收碰撞能量，使碰撞过程中作用于乘员上的力和加速度降到规定的范围内程中作用于乘员上的力和加速度降到规定的范围内 车身前、后部构件在碰撞中产生变形应根据碰撞强度车身前、后部构件在碰撞中产生变形应根据碰撞强度逐级逐级发生发生，控制受压各构件的变形形式，防止车轮、发动机、变，控制受压各构件的变形形式，防止车轮、发动机、变速箱等速箱等刚性部件侵入刚性部件侵入座舱，同时也有利于座舱，同时也有利于

32、车身的修复车身的修复车身车身座舱结构必须坚固座舱结构必须坚固可靠，事故中保证乘员安全可靠，事故中保证乘员安全图图3- 31 安全座舱结构安全座舱结构图图3-32车身前部车身前部碰撞变形的模拟碰撞变形的模拟v 车身前部正面碰撞时的理想变形车身前部正面碰撞时的理想变形特性曲线特性曲线1. 车辆正面碰撞特性车辆正面碰撞特性第第变形区：变形区：既可保护行人，也可避既可保护行人，也可避免低速下车辆的破坏性免低速下车辆的破坏性第第变形区：变形区：为相容区，保证两车相为相容区，保证两车相撞时，具有最佳的能量吸收特性和分布撞时，具有最佳的能量吸收特性和分布 第第变形区：变形区：为自身保护区，用于撞为自身保护区

33、，用于撞击固定障碍（如墙壁）时对座舱完整性击固定障碍（如墙壁）时对座舱完整性的保护的保护图图3- 33 车身前部理想车身前部理想变形特性曲线变形特性曲线v 结构安全措施：结构安全措施：车身前部车身前部压溃变形压溃变形以吸收碰撞能以吸收碰撞能量，缓解碰撞加速度量，缓解碰撞加速度 加固座舱前壁加固座舱前壁结构，确保座舱生存空间结构，确保座舱生存空间 利用安全带、安全气囊保护系统，利用安全带、安全气囊保护系统，避免二次碰撞造成的伤害避免二次碰撞造成的伤害讨论：讨论：车身前部的车身前部的能量吸收能能量吸收能力力与碰撞中前部变形部分的与碰撞中前部变形部分的结构结构质量质量有关，有关，变形部分质量越大，变

34、形部分质量越大，则所吸收的碰撞能量越强则所吸收的碰撞能量越强 图图3- 34(a) 变形过程模拟比较变形过程模拟比较（弯曲模式、压溃模式）（弯曲模式、压溃模式）v 吸收碰撞能量的方式：吸收碰撞能量的方式： 弯曲变形、压溃变形弯曲变形、压溃变形v 正面碰撞时，车身前部吸收的能量：正面碰撞时，车身前部吸收的能量：dvMv图图3- 34(b) 能量吸收效果比较能量吸收效果比较（载荷曲线）（载荷曲线）图图3- 34(c) 凸凸（凹）台的（凹）台的结构形式结构形式图图3- 34(d) 前纵梁的有限元模前纵梁的有限元模型及变形后的形状型及变形后的形状 在梁上设置在梁上设置易于轴向压溃易于轴向压溃的的结构要

35、素，如图结构要素，如图3-3-35所示所示纵梁纵梁(车架车架)局部制成局部制成波纹管状波纹管状 增加梁上弯曲部分的板厚，增加梁上弯曲部分的板厚，局部加强控制弯曲变形，设置局部加强控制弯曲变形，设置轴向布置的加强筋轴向布置的加强筋图图3- 35 车身梁构件上设计易于轴向压溃的结构要素车身梁构件上设计易于轴向压溃的结构要素图图3- 36 碰撞载荷的纵向传递碰撞载荷的纵向传递提高座舱梁框架的提高座舱梁框架的承载能力承载能力合理传递合理传递碰撞载荷（图碰撞载荷（图3-363-36叉型或三叉型布置结构）叉型或三叉型布置结构）图图3-38 座舱的加强梁框架座舱的加强梁框架图图3- 37 碰撞时发动机下移碰

36、撞时发动机下移示意示意(奔驰奔驰A级车级车, 1993年年) 采取结构措施使刚性部件碰撞时下移，采取结构措施使刚性部件碰撞时下移，如图如图3-373-37所示所示 提高侧面结构的提高侧面结构的抗撞击强度抗撞击强度，减小碰撞凹陷，减小碰撞凹陷变形，保证变形，保证座舱的完整性座舱的完整性及及生存空间生存空间v 特点：特点：车身侧面碰撞时允许的变形空间小车身侧面碰撞时允许的变形空间小 合理设计座舱梁框架结构，将侧合理设计座舱梁框架结构，将侧撞力传递到车身结构上具有承载撞力传递到车身结构上具有承载能力的梁能力的梁、柱柱、门槛门槛、地板地板、车顶及其他构件上车顶及其他构件上图图3-39 车门横向加强梁车

37、门横向加强梁 增加增加车身侧围框架的车身侧围框架的抗撞击强度及各梁构抗撞击强度及各梁构件之间的连接强度件之间的连接强度 增加门槛强度增加门槛强度增大门槛梁的增大门槛梁的断面面积断面面积在封闭断面内在封闭断面内设置加强板设置加强板用发泡用发泡树脂填充树脂填充门槛梁的空腔门槛梁的空腔 加强地板中部的加强地板中部的地板通道地板通道，提高，提高车身抗弯强度车身抗弯强度 合理设计及布置门锁与铰链，加强铰链连接强度，保证将车门受合理设计及布置门锁与铰链，加强铰链连接强度，保证将车门受到的撞击力有效地传递到立柱上到的撞击力有效地传递到立柱上 加强车顶梁及立柱的强度加强车顶梁及立柱的强度 在车顶设置横向支撑梁构件在车顶设置横向支撑梁构件v 措