汽车主动安全与被动安全系统培训课件

汽车主动安全、被动安全汽车主动安全、被动安全1培训内容2023/8/32主动安全技术2汽车安全概述31被动安全技术33车辆4培训内容2023/7/31http://www.upc.ed2023/8/33据估计全世界每年约有120万人死于汽车交通事故伤害，受伤者多达5000万人。

汽车交通事故伤害的经济损失在低收入国家约占国民生产总值的1%，在中等收入国家为1.5%，在高收入国家为2%。每年全球汽车交通事故伤害的损失估计为5180亿美元。汽车安全的意义一、汽车安全概述2010年，全国共接报道路交通事故3906164起，同比上升35.9%。造成65225人死亡、254075人受伤，直接财产损失9.3亿。2023/7/31一、汽车安全概述2023/8/34汽车环境人道路操作活动气象物理精神制约交通安全主要影响因素经验素质状态路面设施法规结构性能状况一、汽车安全概述2023/7/31http://www.up2023/8/352010年，92%的事故死亡人数因机动车驾驶人肇事导致：超速行驶、未按规定让行、无证驾驶、逆向行驶、疲劳驾驶等。一、汽车安全概述2023/7/31汽车安全一、汽车安全概述2023/8/36行人安全驾乘人员安全人的安全主动安全被动安全预防事故发生的安全对策。主要与汽车的制动性、行驶稳定性、操纵性、动力性、信息性以及驾驶员工作条件等相关。事故发生后，减小事故后果的安全对策。汽车安全分类汽车安全一、汽车安全概述2023/7/31http://ww2023/8/37一、汽车安全概述汽车安全的发展2023/7/312023/8/38汽车安全发展趋势一、汽车安全概述2023/7/312023/8/39二、主动安全技术—动力学控制1.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统1.前轮速度传感器2.制动压力调节装置3.ABS电控单元4.ABS警告灯5.后轮速度传感器6.停车灯开关7.制动主缸8.比例分配阀9.制动轮缸10.蓄电池11.点火开关ABS系统可自动调整车轮制动力，保证轮胎与路面间合理的滑移率（15~20%），防止制动时车轮抱死产生滑移，从而使车辆失去控制造成无法转向和侧滑现象，并有效缩短制动距离。2023/7/312023/8/3101.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统制动压力调节装置

二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3111.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统建压阶段（常规制动）ABS工作过程二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3121.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统保压阶段ABS工作过程二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3131.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统降压阶段ABS工作过程二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3141.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统升压阶段ABS工作过程二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3151.ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死制动系统升压保压降压ABS工作循环二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3162.EBD（ElectricBrakeforceDistribution）电子制动力分配控制系统是ABS的辅助功能。EBD能够在汽车制动时根据车轮载荷的变化自动调节各车轮间制动力，保证较高的车轮附着力，提高制动稳定性。二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/317在车轮部分制动时，EBD功能就起作用，当ABS起作用时，EBD即停止工作。2.EBD（ElectricBrakeforceDistribution）电子制动力分配控制系统二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/318是ABS的一种扩展功能。可鉴别汽车的轮子是否失去着地摩擦力，对汽车的加速打滑进行控制。从而更好地利用地面附着力，提高车辆的通过性和行驶稳定性。一般在车速40km/

h以下时EDL起作用。常规制动3.EDL（ElectronicDifferentialLock）电子差速锁二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/319升压过程3.EDL（ElectronicDifferentialLock）电子差速锁二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/320保压过程3.EDL（ElectronicDifferentialLock）电子差速锁二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3213.EDL（ElectronicDifferentialLock）电子差速锁减压过程二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3224.TCS（TractionControlSystem）牵引力控制系统（ASR、TRC、TRAC、ATC、DTC）是ABS基础上的扩展。能够对牵引力进行自动控制，取得最好的牵引效果，防止车轮打滑。二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/3234.TCS（TractionControlSystem）牵引力控制系统CANTCS单元

主缸前轮速传感器前轮速传感器后轮速传感器后轮速传感器EMSENGINEETCS:发动机扭矩控制►直接控制型：节气门控制►间接控制型：点火正时控制，燃油喷射控制。BTCS:制动压力控制每一驱动轮单独控制。适用于低速40km/h以下。同EDL。二、主动安全技术—动力学控制2023/7/312023/8/324二、主动安全技术—动力学控制5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序ESP包含了ABS和TCS二者的功能。能提高汽车在加速、转向和刹车时的稳定性，降低车辆侧滑的危险。ESP的主要组成1.电控液压单元和ECU2.轮速传感器3.方向盘转角传感器4.横摆角速度传感器5.发动机管理系统2023/7/312023/8/325二、主动安全技术—动力学控制5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序工作原理ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：从方向盘角度传感器1和轮速传感器2得到a答案。a、驾驶者想操纵车驶向哪里？b、车辆实际驶向哪里？从横摆率传感器3和侧向加速度传感器4得到b答案。ESP控制单元进行比较a≠b车辆出现危急行驶状况，需要ESP进行控制调整。a=b车辆行驶情况正常Ⅱ、当车辆出现过度转向，通过对外弧线前部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向内滑移。Ⅰ、当车辆出现不足转向，通过对内弧线后部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向外驶出弯道。2023/7/312023/8/326二、主动安全技术—动力学控制5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序转向不足正常方向RR轮制动补偿力矩2023/7/312023/8/327二、主动安全技术—动力学控制5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序转向过度没有控制时控制时正常方向FL轮制动产生力矩2023/7/312023/8/328二、主动安全技术—动力学控制5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序ESP控制框图2023/7/312023/8/329二、主动安全技术—动力学控制装备ESP的车型，将同时具有TCS、EDS、ABS功能装备TCS的车型，将同时具有EDL、ABS功能5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序2023/7/312023/8/330TCS逻辑覆盖ESP逻辑（只发生在驱动轮）即：选择较低的制动压力施加在车轮上。与TCS直接介入有所不同的是，此时动力源来自ESP压力调节器，否则将破坏液压系统。ESP逻辑覆盖ABS逻辑。这是由于ESP系统将产生接近50%的滑移率来稳定车辆.（超出ABS20%逻辑控制范围）发动机扭矩调节：如果ESP和TCS都想降低发动机扭矩，将优先采用最大调节量。ESP与EBC:当ESP工作时，EBC需要介入，则此时EBC起作用，提高发动机转速。二、主动安全技术—动力学控制5.ESP（ElectronicStabilityProgram）电子稳定程序优先原则ESP与其它动力控制系统的关系2023/7/31

汽车被动安全技术

汽车被动安全技术

31

汽车被动安全技术：

汽车安全防护装置汽车结构安全性§3-1

汽车座椅及座椅安全带汽车安全防护装置——汽车座椅及座椅安全带

——安全气囊

——安全转向器

——安全玻璃用途：保护车内乘员免遭伤害或减轻伤害的程度一、汽车座椅图3-1汽车座椅总成图1-头枕总成；2、11-卡簧；3-导管；4-靠背骨架；5-靠背泡沫内芯；6-靠背袋架；7-靠背总成；8-靠背调节器饰板；9-靠背调节旋钮；10-靠背调节器饰板固定销；12-座椅滑动衬块；13-坐垫总成

座椅系统的功能—安全性、舒适性、低成本、质量好，美观耐用

座椅系统的结构—头枕、靠背、坐垫、座椅总成固定件汽车被动安全技术：汽车安全防护装置§3-1汽车座椅及32

座椅的结构座椅系统的组成

骨架—整体式、可翻折式弹性元件褥垫（填料）蒙面调节机构座椅的结构座椅系统的组成骨架—整体式、可翻折式弹性元件33二、汽车座椅安全带

安全带使用效果图3-2汽车安全带效果1-无安全带乘员负伤率；2-有安全带乘员负伤率3-无安全带乘员死亡率；4-有安全带乘员死亡率图3-3驾驶员与车辆速度的关系v1–碰撞后汽车速度；

v2-碰撞后乘员速度Dv-乘员与车厢内二次碰撞速度——驾驶员负伤率可降低43%~52%——副驾驶员负伤率可降低37%~45%定义：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，并可吸收部分冲击能量，达到保护乘员的目的二、汽车座椅安全带安全带使用效果图3-2汽车安全带效果341.汽车座椅安全带的分类2.安全带的组成及各部件的作用

两点式安全带（图a）斜挂式安全带（图b）

三点式安全带（图c）全背带式安全带（图d）组成:

——织带、带扣、卷收器、调节件

织带：化学纤维编织，宽50mm；厚1.1~1.2mm。

带扣：既能把乘员约束在安全带内，又能快速解脱的连接装置。

卷收器：在汽车正常行驶时允许止带自由伸缩，当汽车速度急剧变化时，锁止机构会保持安全带束紧力约束乘员。图3-4汽车安全带分类图3-5

汽车安全带的组成1-外侧上部固定点；2-导向板；3-肩带；4-头枕；5-腰带；6-卷收器；7-外侧地板固定点；8-内侧地板固定点；9-锁扣；10-插板1.汽车座椅安全带的分类2.安全带的组成及各部件的作用35

卷收器的作用卷收器的类型

在安全带长度不同时，收卷、储存织带使用安全带时，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为了提高撞车时安全带的约束性能，预先将织带收紧

调节件：用于调节织带使用长度的部件。

无锁止式卷收器自动锁止式卷收器紧急锁止式卷收器

织带敏感式车体敏感式复合敏感式

应用：紧急锁止式卷收器图3-5

汽车安全带的组成1-外侧上部固定点；2-导向板；3-肩带；4-头枕；5-腰带；6-卷收器；7-外侧地板固定点；8-内侧地板固定点；9-锁扣；10-插板3.安全带的使用注意事项

常检查

一人用

用后收

配座椅

中性洗

护儿童使用好卷收器的作用卷收器的类型在安全带长度不同时，收卷、储存织36§3-2

安全气囊一、安全气囊设计的基本思想

安全气囊最大容许时间：从汽车碰撞开始算起，气囊涨开所需的总时间<100ms,其实际的展开时间大约是30ms，气囊涨开1s之后就会瘪掉，以防止驾驶人员被气囊窒息。

作用：当汽车受到撞击急剧减速时，气囊就迅速膨胀以防止驾驶员身体向前冲击转向盘和挡风玻璃。功效：有助于防止碰撞过程中头/面部和胸部的损害，尤其是在汽车正面碰撞和前侧碰撞时，保护作用尤为明显。汽车安全气囊系统SRS(SupplementalRestraintSystem)/

辅助乘员保护系统二、安全气囊的作用在汽车碰撞发生后,乘员与车内构件碰撞前,迅速在两者之间自动地打开充满气体气垫,使乘员“扑”在气垫上,以缓和冲击并吸收部分碰撞能量,从而达到减轻乘员伤害程度的目的三、安全气囊的可靠性设置

电源：采用双电源工作：电源、气囊电子电路的储能元件，低电压小功率的备用电源。器件：高标准、高可靠性：抗干扰、抗老化，主要器件采取降额使用、并联冗余等措施，控制软件应具有自检功能。§3-2安全气囊一、安全气囊设计的基本思想安全气囊最37四.驾驶员正面气囊引爆的条件

碰撞方位为正前方或斜前方±30°

碰撞时，减速度≥电脑设定的减速度阈值

汽车遭受侧面碰撞超过斜前方±30°时汽车遭受横向碰撞时汽车遭受后方碰撞时汽车发生绕纵向轴线侧翻时纵向减速度未达到设定的减速度阈值汽车正常行驶，正常制动或在不平路面的道路上行驶时五.安全气囊不能被引爆的条件六.安全气囊的工作过程图3-6汽车安全气囊的动作过程

（车速度50km/h）四.驾驶员正面气囊引爆的条件碰撞方位为正前方或斜前方±3038六、安全气囊系统的工作过程（续）七、安全气囊的组成

前碰撞(相当于>16km/h的速度与刚壁正碰)→传感器探测信号→气体发生器引爆装置→引爆后快速生成气体→气体充入气囊→气囊涨开(<0.05s)→吸收乘员向前运动能量→气囊涨开1s后排出气体瘪掉材料：尼龙6、尼龙66容量：正驾侧50L~80L，副驾侧120L~160L1.气袋组成—传感器系统、气囊总成、气体发生器、系统控制模块(ACM)及其他附件图3-7典型安全气囊系统的组成1-左碰撞传感器；2-右碰撞传感器；3-SRS警告灯；4-SRS电器（包括安全传感器）；5-气囊组件2.气体发生器火药式:由火箭燃料组成，体积小，气体转化率40%。爆炸反应后产生的气体温度较高，易产生灼伤，有异味。燃料有毒，易污染。六、安全气囊系统的工作过程（续）七、安全气囊的组成前碰撞(392.气体发生器（续）3.碰撞传感器混合式:以氩气作为压缩气体，点火爆炸后压缩气体从储气罐冲出，充满气袋。应用广，缺点是压缩气体膨胀时吸收大量热量，易造成结霜，气体温度降低，膨胀效果不不太理想。

安装设置：

3~4只碰撞传感器碰撞传感器类型：滚子式传感器、钢球式传感器、水银开关式传感器、电阻应变式传感器

功能—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，并提供足够的电能或机械能来点燃气体发生器。滚子式传感器钢球式传感器水银式传感器偏心锤式传感器第三类气体:气体转化率60%~98%，对人体无毒，对环境无害，利于回收，体积小，易于布置。2.气体发生器（续）3.碰撞传感器混合式:以氩气作为压缩气40八、安全气囊的分类——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，18~20km/h发生碰撞引爆气囊。——安全带-气囊保护系统；<30km/h

安全带保护，>30km/h发生碰撞时点火引爆气囊

分立元件型集成电路型微机控制型

其中电控式还可分为：集中控制式，分散控制式八、安全气囊的分类——主要针对未系安全带的乘员设计，无需使用41九、安全气囊的结构原理1.机械式正面碰撞气囊的结构原理

工作原理——事故过程中人体与气囊相互作用过程如右图示意图3-8

事故过程中人体与气囊作用过程示意图组成：—加速度传感器、气体发生器、气袋、转向盘盖、充气泵、气囊组件及固定件图3-9机械式正面碰撞气囊结构示意图特点：—结构简单、成本低，但是不易使气囊在最佳时刻点火，抗干扰能力差九、安全气囊的结构原理1.机械式正面碰撞气囊的结构原理工42

工作过程6个步骤：—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、气体膨胀气囊加速度传感器图3-10机械式气囊传感器工作原理图3-11驾驶员气囊发生器展开图组成：锁止弹簧、敏感球、球体导向柱、触发杠杆、点火针、点火弹簧、锁止杆、平衡针、锁止钩、平衡弹簧等

工作原理—如左图示意

气体发生器如右图组成：—安装板总成、过滤器、混丝过滤器、推进剂、燃烧舱、过滤器挡板、壳体、密封器以及密封垫等工作过程6个步骤：—发生碰撞、传感器感知发生碰撞、传感器球43

转向盘安全气囊图例

气体发生器—点火器和充气泵等图3-12

转向盘安全气囊总成1-安装架；2-充气器外壳；3-转向盘；4-气囊；5-引火药；6-电雷管；7-汽化剂；8-气囊保护罩；9-滤清器；10-气囊盒；11-经济速度开关；12-缠叠电缆图3-14点火器1-壳体；2-电桥道线；3-点火剂出口；4-点火剂固定器图3-13驾驶员席充气泵1-点火器；2-叠氮化钠；3-增压滤清器；4-到气囊的出口；5-充气泵壳体；6-点火剂气流中心组成——点火器、充气泵、气囊组件及固定件转向盘安全气囊图例气体发生器—点火器和充气泵等图3-12442、气囊总成气囊组件：气囊由轻尼龙或聚酯纤维布料制成，内层涂有聚氯丁二烯，用以密闭气体图3-15乘客席充气泵1-点火器；2-燃料；3-滤清器；4-盖；5-气囊；6-存储的气囊中心；7-气泵图3-16未展开的气囊气囊总成组成：气囊、气囊容器、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

典型的安全气囊系统控制组件(ACM)组件应具备的功能：2、气囊总成气囊组件：气囊由轻尼龙或聚酯纤维布料制成，内层452、气囊总成(续)ACM组成：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控制模块：由A/D转换器、D/A转换器、I/O串口、只读存储器、随机存储器、EPROM和定时器组成

安全气囊检测灯护膝板

其他电气附件：信号处理电路：放大器和滤波器组成备用电源电路保护电路和稳压器安全气囊系统的ECU2、气囊总成(续)ACM组成：控制模块、信号处理电路、备用电463.电子式正面碰撞气囊的结构原理

工作过程（与机械式气囊工作过程相同）组成：—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、计算机控制系统、电力供给及储备系统等气囊控制系统3.电子式正面碰撞气囊的结构原理工作过程（与机械式气囊工474.侧面碰撞气囊距离近：成员位置与汽车侧面很近时间短：碰撞后20ms~30ms车门与乘员开始接触要求反应快：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

侧面碰撞特点：

侧面气囊的分类：

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管状结构等

侧面气囊的类别：

头部、胸部、膝部、臀部侧碰气囊4.侧面碰撞气囊距离近：成员位置与汽车侧面很近侧面碰撞特48图3-20典型的汽车转向柱系统一、概述图3-19汽车正面碰撞时转向柱—驾驶员系统的碰撞关系定义：二、能量吸收式转向柱的结构原理与设计汽车发生正面碰撞时，能够有效地吸收碰撞能量，防止或减少碰撞能量伤害驾驶员的转向柱叫作吸能式转向柱转向柱—驾驶员碰撞关系：首次碰撞:利用转向中间轴隔绝碰撞影响二次碰撞: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§3-3

能量吸收式转向柱1.隔绝首次碰撞影响的对策

方法：通过转向中间轴的防撞结构来隔绝碰撞影响图3-20典型的汽车转向柱系统一、概述图3-19汽车正面碰撞49

结构措施：结构组成（右图）：伸缩式转向中间轴图3-21伸缩式转向中间轴图3-22波纹管式转向中间轴波纹管式转向中间轴可断开式式转向中间轴1-转向器；2-下转向轴；3-上转向轴；4-转向盘；5-销钉结构措施：结构组成（右图）：伸缩式转向中间轴图3-21502.保护驾驶员免受二次碰撞伤害的吸能式转向柱

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建议吸收碰撞能量

能量吸收原理

材料的弯曲材料的变形接触摩擦3.吸能式转向柱设计中应注意的几个问题

剪断折断以上几种形式的组合2.保护驾驶员免受二次碰撞伤害的吸能式转向柱应具有以下性51转向柱驾驶员系统的受力关系

转向柱安装角度对吸能效果的影响转向柱最佳安装角度取值：21°~22°压缩行程：>150mm转向柱系统最小临界压缩力：1.1kN~2.5kN转向柱断开联接盒的分离力：注塑销的破坏力500N/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和刚度有一定差异的部位，以保证压缩吸能力的传递

F2

较大时，会导致转向柱从车身上脱离

F2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讨论:当F不变而q变大时，吸能力F1略有下降，而F2

却大幅上升

能量吸收式转向柱的主要参数转向柱驾驶员系统的受力关系转向柱安装角度对吸能效果的影响转52§3-4

汽车结构与被动安全性

汽车碰撞类型：

正面碰撞；侧面碰撞；追尾碰撞。车身不同部位刚性对安全性的影响一、汽车碰撞类型及不同部位刚性对其安全性的影响图3-24汽车碰撞事故的机率分布图3-26Sigma轿车车身1—车身前部；2—车身中部；3—车身后部图3-25车身不同部位刚性对安全性的影响§3-4汽车结构与被动安全性汽车碰撞类型：正面碰撞53二、车身结构的有限元分析

模型计算与实测值比较：

有限元模型：图3-27两门轿车左侧车体有限元模型a）—车身形状；b）—车身有限元划分图3-28挠度的计算值与试验值1、2—对应前、后轴的位置；3、5—分别指前后纵梁；4—门槛；实线—计算值；虚线—试验值二、车身结构的有限元分析模型计算与实测值比较：有限元模型54图3-29两种情况下边梁模拟变形情况图3-30两种情况下的载荷变化曲线

边梁模拟变形情况：图3-29两种情况下边梁模拟变形情况图3-30两种情况553、车身结构的有关安全措施

吸能式保险杠

吸能车架结构

车身侧面和顶部措施3、车身结构的有关安全措施吸能式保险杠吸能车架结构车身56

车身结构安全性设计的主要内容

汽车结构安全性设计的主要原则

车身结构设计必须确保驾驶员的视野和视认性措施：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三、车身结构安全性设计

汽车车身结构碰撞安全性设计车身碰撞安全性定义：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

车身结构安全性设计须具备的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

汽车被动安全技术：

汽车结构安全性汽车安全防护装置车身结构安全性设计的主要内容汽车结构安全性设计的主要原则57(一)碰撞安全的车身结构

利用车身前、后部构件的变形有效地吸收碰撞能量，而车身座舱坚固可靠，从而保证乘员的有效生存空间2.

车身变形区特性1.

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逐级发生，控制受压各构件的变形形式，防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入座舱，同时也有利于车身的修复车身座舱结构必须坚固可靠，事故中保证乘员安全图3-31安全座舱结构图3-32车身前部碰撞变形的模拟(一)碰撞安全的车身结构利用车身前、后部构件的变形有效地58(二)车身前部结构的碰撞安全性

车身前部正面碰撞时的理想变形特性曲线1.

车辆正面碰撞特性第Ⅰ变形区：既可保护行人，也可避免低速下车辆的破坏性第Ⅱ变形区：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第Ⅲ变形区：为自身保护区，用于撞击固定障碍（如墙壁）时对座舱完整性的保护图3-33车身前部理想变形特性曲线

结构安全措施：车身前部压溃变形以吸收碰撞能量，缓解碰撞加速度

加固座舱前壁结构，确保座舱生存空间利用安全带、安全气囊保护系统，避免二次碰撞造成的伤害(二)车身前部结构的碰撞安全性车身前部正面碰撞时的理想变592.车身前部结构吸收碰撞能量的机理讨论：车身前部的能量吸收能力与碰撞中前部变形部分的结构质量有关，变形部分质量越大，则所吸收的碰撞能量越强

图3-34(a)变形过程模拟比较（弯曲模式、压溃模式）

吸收碰撞能量的方式：

弯曲变形、压溃变形

正面碰撞时，车身前部吸收的能量：

结构形式对吸收效果的影响图3-34(b)能量吸收效果比较（载荷曲线）图3-34(c)凸（凹）台的结构形式2.车身前部结构吸收碰撞能量的机理讨论：车身前部的能量吸收60图3-34(d)前纵梁的有限元模型及变形后的形状2.吸能结构设计要点

在梁上设置易于轴向压溃的结构要素，如图3-35所示

3.加强座舱结构强度的措施纵梁(车架)局部制成波纹管状

增加梁上弯曲部分的板厚，局部加强控制弯曲变形，设置轴向布置的加强筋图3-35车身梁构件上设计易于轴向压溃的结构要素图3-36碰撞载荷的纵向传递提高座舱梁框架的承载能力合理传递碰撞载荷（图3-36叉型或三叉型布置结构）图3-34(d)前纵梁的有限元模型及变形后的形状2.吸61图3-38座舱的加强梁框架图3-37碰撞时发动机下移示意(奔驰A级车,1993年)4.防止车辆前部部件侵入座舱内

采取结构措施使刚性部件碰撞时下移，如图3-37所示

注意：燃油箱的保护

提高侧面结构的抗撞击强度，减小碰撞凹陷变形，保证座舱的完整性