《汽车车身结构与设计》教材同步PPT课件
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汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性1.熟悉汽车碰撞形式、碰撞试验及汽车安全性设计法规熟悉汽车碰撞形式、碰撞试验及汽车安全性设计法规2.掌握车身抗撞性设计要求及设计方法掌握车身抗撞性设计要求及设计方法3.了解汽车安全新技术了解汽车安全新技术知识要点知识要点能力要求能力要求相关知识相关知识汽车碰撞形式汽车碰撞形式熟悉汽车碰撞形式及熟悉汽车碰撞形式及汽车安全性设汽车安全性设计法规计法规新车评价规程新车评价规程车身结构抗撞性车身结构抗撞性掌握车身抗撞性设计要求掌握车身抗撞性设计要求抗撞性抗撞性汽车安全技术汽车安全技术了解主动安全与被动安全技术了解主动安全与被动安全技术汽车安全新技术汽车安全新技术车身安全技术性车身安全技术性设计设计了解车身结构安全性设计方法了解车身结构安全性设计方法碰撞试验碰撞试验汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 汽车安全性汽车安全性分为主动安全性分为主动安全性和被动安全性和被动安全性 汽汽车车主主动动安安全全性性指指汽汽车车所所具具有有的的减减少少交交通通事事故故发发生生概概率率的的能能力力,其其研研究究内容包括汽车操纵稳定性、制动性、灯光系统和驾驶员视野性能等;内容包括汽车操纵稳定性、制动性、灯光系统和驾驶员视野性能等;汽汽车车被被动动安安全全性性指指汽汽车车所所具具有有的的在在交交通通事事故故中中保保护护乘乘员员免免受受伤伤害害的的能能力力,其其研研究究内内容容包包括括车车身身抗抗撞撞性性、乘乘员员约约束束系系统统性性能能以以及及转转向向系系统统防防伤伤性性能能等,如等,如安全车身结构、安全气囊、安全带、儿童约束系统等。安全车身结构、安全气囊、安全带、儿童约束系统等。车车身身抗抗撞撞性性是是指指车车身身结结构构在在碰碰撞撞过过程程中中保保证证乘乘员员免免受受伤伤害害和和碰碰撞撞之之后后安安全逃逸的能力。这正是对车身抗撞性的设计要求。全逃逸的能力。这正是对车身抗撞性的设计要求。6.1 6.1 汽车碰撞安全性汽车碰撞安全性汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.2 汽车碰撞形式及乘员伤害汽车碰撞形式及乘员伤害汽车安全技术的主要内容汽车安全技术的主要内容 安全、节能、环保是汽车发展的三大主题。安全、节能、环保是汽车发展的三大主题。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.2.16.2.1汽车汽车碰碰撞形撞形式式 汽车碰撞分为正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞、滚翻和撞行人的情况等。汽车碰撞分为正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞、滚翻和撞行人的情况等。6.2 汽车碰撞形式及乘员伤害汽车碰撞形式及乘员伤害汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性*汽车碰撞类汽车碰撞类型比较型比较各种碰撞事故死亡人数各种碰撞事故死亡人数“车毁人不亡车毁人不亡”或或“车伤人不伤车伤人不伤”汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.2.2 6.2.2 汽车汽车碰撞时的乘员伤害碰撞时的乘员伤害1.1.乘员乘员伤害的原因伤害的原因 1 1)生存空间)生存空间丧失丧失 2 2)二次碰撞二次碰撞:在乘员生存空间未丧失的情况下,乘员与汽车内部结构(包括在乘员生存空间未丧失的情况下,乘员与汽车内部结构(包括安全安全 带和安全气囊)的碰撞或被抛出车外,被称为带和安全气囊)的碰撞或被抛出车外,被称为二次碰撞。二次碰撞。3 3)碰撞)碰撞后不能快速逃逸与被救援后不能快速逃逸与被救援 4 4)碰撞)碰撞火灾火灾2.2.乘员乘员伤害机理伤害机理1 1)头部)头部伤害伤害 2 2)颈部)颈部伤害伤害 3 3)胸部)胸部伤害伤害 4 4)腹部腹部伤害伤害 5 5)骨盆)骨盆伤害伤害 6 6)下肢下肢伤害伤害汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 6.3.1 6.3.1 被动被动安全法规安全法规 汽车产品认证制度,是国家对汽车产品管理的一种方式,产品只有通过认汽车产品认证制度,是国家对汽车产品管理的一种方式,产品只有通过认证才能在市场上销售。证才能在市场上销售。被动性安全法规的两大派别被动性安全法规的两大派别 美国联邦机动车安全标准(美国联邦机动车安全标准(FMVSSFMVSS)欧洲经济委员会(欧洲经济委员会(ECEECE)标准)标准 其他国家的法规多参照这两个标准。其他国家的法规多参照这两个标准。我国也陆续出台了许多强制性的汽车安全法规。我国也陆续出台了许多强制性的汽车安全法规。美国美国汽车安全法规将汽车的安全问题分为三汽车安全法规将汽车的安全问题分为三大部分:大部分:1 1)主动)主动安全安全法规;法规;2 2)被动)被动安全安全法规;法规;3 3)发生)发生撞车后防止火灾事故的法规。撞车后防止火灾事故的法规。6.3 汽车被动安全法规与新车评价规程汽车被动安全法规与新车评价规程汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性美国美国FMVSS 208现行正面碰撞试验法规:现行正面碰撞试验法规:l 美国:美国:FMVSS 208l 欧洲:欧洲:ECE R94/01 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性欧洲欧洲ECE R94/01 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性我国参照欧洲的我国参照欧洲的ECE R94法规制定了国家强制标准法规制定了国家强制标准GB汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性GB 11551-2003 11551-2003 乘用车正面碰撞的乘员乘用车正面碰撞的乘员保护保护汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 现行现行侧面碰撞试验法规:侧面碰撞试验法规:l 国际标准化组织国际标准化组织ISO草案草案l 美国美国FMVSS 214l 欧洲:欧洲:ECE R95 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性各国行人保护法规各国行人保护法规 行人行人碰撞法规及碰撞法规及E-NCAP标准标准:l 欧盟行人保护法规欧盟行人保护法规l 日本行人保护法规日本行人保护法规l E-NCAP行人行人保护试验保护试验各部件碰撞器各部件碰撞器汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 6.3.2 6.3.2 新新车评价规程车评价规程(NCAP)新新车评价规程主要目的是准确和全面地为消费者提供汽车安全车评价规程主要目的是准确和全面地为消费者提供汽车安全性能的信息,以帮助他们做出购车决定。其最终目的是通过市场性能的信息,以帮助他们做出购车决定。其最终目的是通过市场激励机制而不是通过强制性法规,促使汽车生产商自主开发出能激励机制而不是通过强制性法规,促使汽车生产商自主开发出能在碰撞中更好保护成员的汽车。在碰撞中更好保护成员的汽车。NCAPNCAP标准在不同的国家存在差异,但是各自的检测条件高于当标准在不同的国家存在差异,但是各自的检测条件高于当地的强制性检测法规,收到各大汽车企业的重视,被作为汽车开地的强制性检测法规,收到各大汽车企业的重视,被作为汽车开发的重要评估依据。发的重要评估依据。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 新车评价规程与强制性安全法规相比,有以下特点:新车评价规程与强制性安全法规相比,有以下特点:1 1)执行机构的中立性质。有行业性组织定期对企业或市场出现的新车进)执行机构的中立性质。有行业性组织定期对企业或市场出现的新车进行碰撞试验。因其更严格的要求和权威、公正、公开的测评程序而得到消行碰撞试验。因其更严格的要求和权威、公正、公开的测评程序而得到消费者广泛认可,并由此得到各汽车厂家的重视,将其视为汽车开发的重要费者广泛认可,并由此得到各汽车厂家的重视,将其视为汽车开发的重要评价依据。评价依据。2 2)试验内容更严格和全面)试验内容更严格和全面。实。实车碰撞车碰撞速度、碰撞强度和碰撞项目等,均速度、碰撞强度和碰撞项目等,均高于安高于安全全法规。法规。3 3)对试验结果的评定更加细化,并向社会公开评定结果。它把试验结果)对试验结果的评定更加细化,并向社会公开评定结果。它把试验结果由简单的由简单的“合格合格”和和“不合格不合格”变成量化后的具体分数,并根据分数给出变成量化后的具体分数,并根据分数给出某种碰撞形式中成员保护的星级评价或针对多种碰撞形式的总体星级评价。某种碰撞形式中成员保护的星级评价或针对多种碰撞形式的总体星级评价。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 美国新车评价规程所进行的试验包括与刚性固定壁障的正面碰撞试验、美国新车评价规程所进行的试验包括与刚性固定壁障的正面碰撞试验、移动可变形壁障与静止试验车的侧面碰撞试验和汽车抗滚翻试验。移动可变形壁障与静止试验车的侧面碰撞试验和汽车抗滚翻试验。2006年,中国汽车技术研究中心推出了我国的新车评价规程,基本试年,中国汽车技术研究中心推出了我国的新车评价规程,基本试验项目包括车速为验项目包括车速为50-51km/h的刚性固定壁障的正面碰撞试验、车速为的刚性固定壁障的正面碰撞试验、车速为56-57km/h的正面的正面40%偏置可变形可变形固定壁障碰撞试验和车速为偏置可变形可变形固定壁障碰撞试验和车速为50-51km/h的侧面可变形移动壁障碰撞试验。的侧面可变形移动壁障碰撞试验。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求新车评价规范新车评价规范NCAP:NCAP标准在不同标准在不同的国家存在差异,但是的国家存在差异,但是各自的检测条件高于当各自的检测条件高于当地的强制性检测法规,地的强制性检测法规,收到各大汽车企业的重收到各大汽车企业的重视,被作为汽车开发的视,被作为汽车开发的重要评估依据。重要评估依据。撞柱:16成人乘员成人乘员总分:36正面偏置碰撞侧面:18可 变 移动壁障:1664kph正面偏置壁障额外加分:350kph可变移动壁障29kph撞柱安全带提醒18916172425323340儿童乘员儿童乘员总分:49动态测试:12/童椅童椅标识:6/童椅64kphOBD正面偏置50kphMBD侧壁障碰撞车辆标识:13标识车辆界面气囊报警标识关闭开关/后排3点安全带/全车通用性ISOFIX等1121224253637484960汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性正面100%碰撞:16行人保护行人保护总分:36头型碰撞:24小腿型碰撞:6儿童头(2.5kg)成人头(4.8kg)大腿型碰撞:6小腿撞击保险杠大腿撞击保险杠及罩盖前19101819272836限速装置:限速装置:1电子稳定控制电子稳定控制ESC:3安全带提醒:安全带提醒:3前排座:前排座:2后排座:后排座:1基于装车率基于装车率须满足须满足ECE R68法法规规辅助安全辅助安全总分:总分:7成人乘员总分:51侧面:16额外加分:350kph可变移动壁障安全带提醒:215153030404045455050分侧面气囊或气帘:156kph正面偏置壁障:16超五星超五星C-NCAP评分汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性【案例案例】标致标致206、207新老两代车型新老两代车型Euro NCAP测试对比测试对比 标致206车型40%正面重叠碰撞实验 标致207车型40%正面重叠碰撞实验 标致标致206由于欠缺不少必要的被动保护设备因此没有获得加分,最终总分为由于欠缺不少必要的被动保护设备因此没有获得加分,最终总分为25分分勉强获得四星评价。而标致勉强获得四星评价。而标致207则因配置了前后排安全带提示器(加则因配置了前后排安全带提示器(加3分),并分),并且参加了柱状碰撞测试(加且参加了柱状碰撞测试(加2分),因此获得了分),因此获得了5分的额外加分。标致分的额外加分。标致207获得了获得了35分的总分,超过了分的总分,超过了Euro NCAP 33分的五星标准,获得五星评价。分的五星标准,获得五星评价。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.4.1 与抗撞性相关的车身结构特点与抗撞性相关的车身结构特点 车身的基本结构是指主要用以传递载荷的车身结构。车身的基本结构是指主要用以传递载荷的车身结构。目前,轿车车身通常是承载式车身。对一般钢结构车身,其构件一般是薄壁梁形目前,轿车车身通常是承载式车身。对一般钢结构车身,其构件一般是薄壁梁形的结构,由薄板件经点焊联接后形成的结构,由薄板件经点焊联接后形成。一般来说,白车身结构的设计决定了载荷路径,其车身结构由构件、板壳零件及一般来说,白车身结构的设计决定了载荷路径,其车身结构由构件、板壳零件及其接头组成,是承受载荷和传递载荷的基本系统。其接头组成,是承受载荷和传递载荷的基本系统。6.4 6.4 车身抗撞性安全设计车身抗撞性安全设计汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.4.2 车身抗撞性设计要求车身抗撞性设计要求 1.正面正面碰撞碰撞 1)确保乘员生存空间,减小乘员舱变形和对乘员舱的侵入)确保乘员生存空间,减小乘员舱变形和对乘员舱的侵入 2)减小车身减速度)减小车身减速度 3)碰撞过程中车门不能自动打开)碰撞过程中车门不能自动打开2.侧面侧面碰撞碰撞 1)减小侧围结构对乘员舱的侵入量)减小侧围结构对乘员舱的侵入量 2)减小侧围结构对乘员舱的侵入速度)减小侧围结构对乘员舱的侵入速度 3)碰撞过程中车门不能自动打开)碰撞过程中车门不能自动打开 6.4 6.4 车身抗撞性安全设计车身抗撞性安全设计汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性3.后面碰撞后面碰撞 1)减小乘员舱变形)减小乘员舱变形 2)减小碰撞中车身的减速度,减轻乘员颈部的鞭梢性伤害)减小碰撞中车身的减速度,减轻乘员颈部的鞭梢性伤害 3)在碰撞中维持燃油箱的存放空间,减小对燃油箱、油路的挤压)在碰撞中维持燃油箱的存放空间,减小对燃油箱、油路的挤压4.滚翻滚翻 1)提高车顶的支撑刚度,减小乘员舱的变形量)提高车顶的支撑刚度,减小乘员舱的变形量 2)滚翻过程中车门不能打开,碰撞后可以不使用工具打开车门)滚翻过程中车门不能打开,碰撞后可以不使用工具打开车门5.低速碰撞低速碰撞 避免汽车重要部件的损坏,要求设置低速碰撞吸能区。避免汽车重要部件的损坏,要求设置低速碰撞吸能区。6.行人保护行人保护 通常将前保险杠、前散热器罩、发动机舱盖前端和上表面以及风窗通常将前保险杠、前散热器罩、发动机舱盖前端和上表面以及风窗玻璃等的刚度设计得软一些。玻璃等的刚度设计得软一些。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 安全舱结构安全舱结构 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性【案例案例】a)碰撞前碰撞前 b)碰撞后碰撞后 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.4.3 6.4.3 车身车身抗撞抗撞性设计性设计1.1.概述概述 (1 1)与)与抗撞性相关的车身结构特点抗撞性相关的车身结构特点研究表明,车身结构的抗撞性主要是由薄壁梁结构和接头组成的框架结构决定,研究表明,车身结构的抗撞性主要是由薄壁梁结构和接头组成的框架结构决定,它们在碰撞过程中吸收大部分的碰撞动能,为乘员舱提供大部分的刚性。它们在碰撞过程中吸收大部分的碰撞动能,为乘员舱提供大部分的刚性。(2 2)车身)车身抗撞性设计的内容抗撞性设计的内容其核心内容就是合理组织车身结构各部分的刚度。主要内容分三个方面:其核心内容就是合理组织车身结构各部分的刚度。主要内容分三个方面:汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性1)车身结构刚度组织(仅从被动安全角度分析)车身结构刚度组织(仅从被动安全角度分析)车身结构刚度组织是从各种碰撞形式中乘员保护的角度出发,考虑车身结构刚度组织是从各种碰撞形式中乘员保护的角度出发,考虑到车身结构的特点,合理布置车身的主要承载结构,并合理配置它们的到车身结构的特点,合理布置车身的主要承载结构,并合理配置它们的刚度。刚度。根据车身抗撞性设计的基本原则,车身结构刚度组织主要包括两方根据车身抗撞性设计的基本原则,车身结构刚度组织主要包括两方面内容:面内容:a)合理组织结构的吸能,将吸能要求合理分解为对相应吸能部件的)合理组织结构的吸能,将吸能要求合理分解为对相应吸能部件的要求。要求。b)合理组织碰撞载荷的传递,即合理设计碰撞载荷的传递路径。)合理组织碰撞载荷的传递,即合理设计碰撞载荷的传递路径。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 正面碰撞中载荷的传递正面碰撞中载荷的传递侧面碰撞中载荷的传递侧面碰撞中载荷的传递后面碰撞中载荷的传递后面碰撞中载荷的传递汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性(2)车身结构刚性设计)车身结构刚性设计 设计目的是减小乘员舱在各种碰撞形式中的变形,保证乘设计目的是减小乘员舱在各种碰撞形式中的变形,保证乘员的生存空间。员的生存空间。(3)车身结构吸能设计)车身结构吸能设计2.基本原理基本原理 (1)撞击缓冲)撞击缓冲 (2)安全框架)安全框架汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求l 车身结车身结构抗撞构抗撞性能指标性能指标 车身结车身结构抗撞构抗撞性与其在碰撞中向乘坐舱的侵入密切相关,能明确预测乘性与其在碰撞中向乘坐舱的侵入密切相关,能明确预测乘员受到伤害的危险程度。员受到伤害的危险程度。30倾角倾斜壁障碰撞中车身碰撞结构刚度性能评价标准倾角倾斜壁障碰撞中车身碰撞结构刚度性能评价标准 侵入量/cm汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求l 约束系统性能约束系统性能/假人的运动情况:假人的运动情况:考察假人的运动状况与约束系统的综合效用,通过碰撞高速录相中假人考察假人的运动状况与约束系统的综合效用,通过碰撞高速录相中假人运动情况的分析并结合转向柱的后移量以及座椅安全带的拖出的长度综合作运动情况的分析并结合转向柱的后移量以及座椅安全带的拖出的长度综合作出安全性评价。出安全性评价。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 车身抗撞性试验车身抗撞性试验 车身抗撞性设计要点l 正面碰撞:按正面碰撞:按US-NCAP标标准,准,56km/h与与刚刚性性墙墙正面碰撞正面碰撞l 偏置碰撞:按偏置碰撞:按Euro-NCAP标准,标准,64km/h与可变形障碍与可变形障碍40偏置碰偏置碰撞撞l 斜角碰撞:按斜角碰撞:按US-SINCAP标标准,用准,用1370kg的台的台车车,61.6km/h与与车辆纵轴车辆纵轴成成 方向撞方向撞击试验车辆击试验车辆l 侧面碰撞:按侧面碰撞:按Euro-NCAP标准,移动标准,移动台车前端加装可变形吸能壁障,以台车前端加装可变形吸能壁障,以50km/h与试验车辆垂直相撞与试验车辆垂直相撞6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性l 侧侧面斜撞:按面斜撞:按US-NCAP标标准,移准,移动动台台车车前端加装可前端加装可变变形吸能壁障以大于形吸能壁障以大于60km/h的的速度冲速度冲击试验车辆驾驶员侧击试验车辆驾驶员侧。l 侧侧柱碰撞:以柱碰撞:以32km/h的速度撞立于乘的速度撞立于乘员员头头部重心的部重心的侧侧面、直径面、直径为为254mm的的刚刚性柱性柱l 追尾碰撞:追尾碰撞:1814kg重的活动刚重的活动刚性墙,以性墙,以56km/h的速度撞击松开的速度撞击松开制动的汽车尾部。制动的汽车尾部。l 顶顶盖碰撞:盖碰撞:按照美国联邦标准按照美国联邦标准FMVSS 216,用倾斜的刚性加载,用倾斜的刚性加载装置,以极低的速度准静态地施力装置,以极低的速度准静态地施力于于A柱柱/顶盖侧面结构顶盖侧面结构6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性l 车辆车辆翻翻滚滚:根据美国根据美国联联邦邦标标准准(FMVSS 208)的要求,的要求,测试车测试车辆辆被被架架设设于于23角倾斜的角倾斜的翻翻滚滚台台车车上,上,将台将台车车加速到加速到48km/h时时后迅速停后迅速停止止,测试车测试车因因惯惯性而向外抛出并着性而向外抛出并着地翻地翻滚滚。l 低速碰撞:以低速碰撞:以15km/h的车速对刚的车速对刚性墙实施正碰撞,检查保险杠的损伤性墙实施正碰撞,检查保险杠的损伤情况和可修复性情况和可修复性l 行人碰撞行人碰撞u 小腿小腿/大腿与保险杠大腿与保险杠u 大腿与发动机盖前端大腿与发动机盖前端u 儿童头部与发动机罩撞击儿童头部与发动机罩撞击u 成人头部与发动机罩和风挡撞成人头部与发动机罩和风挡撞击击行人碰撞测试行人碰撞测试 6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性车身结构安全性设计理念l 柔性结构用于吸能柔性结构用于吸能l 高强度的座舱结构高强度的座舱结构 6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性A乘员安全区乘员安全区B缓冲吸能区缓冲吸能区 l纵向碰撞理想特性和安全设计纵向碰撞理想特性和安全设计乘员安全区和缓冲吸能区乘员安全区和缓冲吸能区车身前部结构的设计车身前部结构的设计 车身结构的碰撞安全区和缓冲吸能区车身结构的碰撞安全区和缓冲吸能区 6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计6.1 汽车安全性要求汽车安全性要求汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性l 车身结构与耐撞性设计分析车身结构与耐撞性设计分析合理组织车身结构各个部分的刚度合理组织车身结构各个部分的刚度6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计碰撞时的力流方向和变形位置碰撞时的力流方向和变形位置 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性车辆前碰撞的理想特性曲线车辆前碰撞的理想特性曲线 在碰撞中使动力总成向下移动在碰撞中使动力总成向下移动 纵梁的变形纵梁的变形 6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性l 侧向碰撞的安全设计侧向碰撞的安全设计因无结构变形吸能空间,故侧面结构有足因无结构变形吸能空间,故侧面结构有足够的刚度够的刚度6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计侧面碰撞安全性影响因素侧面碰撞安全性影响因素 提高汽车侧面刚度的措施提高汽车侧面刚度的措施 抗碰撞的车身结构抗碰撞的车身结构 轿车以轿车以50km/h车速侧碰撞的变形车速侧碰撞的变形 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计l 基于传统安全理念的典型轿车的耐碰撞试验设计基于传统安全理念的典型轿车的耐碰撞试验设计满足碰撞安全法规满足碰撞安全法规考虑乘客最优化的碰撞保护的安全性设计基本要求 有安全带等保护装置 高强度的乘坐舱 车身前后部有大的碰撞变形区域 地板及车门具有碰撞承载结构 车身前部有高强度的横向连接件.车门有极坚固的防撞梁 乘座舱内构件表面光滑及柔软 顶盖有加强结构 纵向结构从前至后变形阻力逐大 碰撞后起火燃烧的可能性最小 承受速度为50km/h的碰撞,乘员无伤害 雨刮器应几乎完全被发动机罩遮盖 白车身外的零件修理价格合宜 车身刚度合理分级 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性l 基于现代安全性理念的典型轿车的耐碰撞设计基于现代安全性理念的典型轿车的耐碰撞设计集设计经验、汽车碰集设计经验、汽车碰撞、计算机模拟及试验和生理力学等方面分析,使乘客有最优的保护并顾撞、计算机模拟及试验和生理力学等方面分析,使乘客有最优的保护并顾及车外交通参与者的安全及车外交通参与者的安全 考虑乘客最优化的碰撞保护的安全性设计进一步要求 考虑到碰撞相容性的相对较软的车身前部刚度考虑人体生理特性的受力优化的安全带考虑轻量化的碰撞承载结构优化设计 为提高强度及刚度而采用先进成型方法的前柱增添顶盖内保护头部的安全气囊 考虑侧撞安全性的侧面气囊或气帘 考虑正面碰撞而改进前围板与转向柱的连接 承受速度为64km/h的碰撞,乘员无伤害 燃油系统采用密封性和阻燃性良好的材料 6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计范例形式形式一:阶背式车身平坦、长的发动机盖,迎角约15形式二:紧凑型轿车不是纯粹的楔形车身,而有着相对直立的发动机盖,迎角约20形式三:微型车直立的、均匀的前脸;迎角约50,很短的倾斜部分zy1形式四:旅行轿车,SUV高、平坦的前脸;迎角约50;阻尼减震器的位置更加靠前形式五:跑车非常平整的发动机盖;迎角10;前挡的迎角约30形式六:面包车楔形车身,发动机盖和前挡的迎角约3035l 基于行人保护基于行人保护的抗碰撞的抗碰撞设计设计 设计有利于行人保护的车身造型,设计有利于行人保护的车身造型,在在碰撞区域内留足够的变形、吸能空间碰撞区域内留足够的变形、吸能空间 前保险杠下端向前凸出减小前保险杠下端向前凸出减小小腿碰撞时的剪切位移小腿碰撞时的剪切位移汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性碰撞区域,预留变形空间碰撞区域,预留变形空间基于行人保护的发动机罩铰链的设计基于行人保护的发动机罩铰链的设计 基于行人保护的各种发动机罩内板加强筋基于行人保护的各种发动机罩内板加强筋 基于行人保护保险杠基于行人保护保险杠6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计l 乘员约束与保护系统乘员约束与保护系统人为地控制与约束乘员在碰撞过程中的运动响人为地控制与约束乘员在碰撞过程中的运动响应,用各种保护装置尽可能地降低伤害应,用各种保护装置尽可能地降低伤害 可溃式转向管柱可溃式转向管柱 可溃式踏板可溃式踏板安全座椅安全座椅 正面安全气囊 侧面安全气囊侧面安全气囊汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性l 行人保护系统行人保护系统6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计行人安全气囊行人安全气囊主动式发动机罩主动式发动机罩行人探测仪行人探测仪带有缓冲减震器的保险杠带有缓冲减震器的保险杠 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.5.1 6.5.1 抗抗撞性试验分类撞性试验分类 车车身抗撞性试验是指对车身抗撞性进行分析、设计和评价所进行的身抗撞性试验是指对车身抗撞性进行分析、设计和评价所进行的试验。试验。1.实车撞车试验,包括汽车与固定壁的正面碰撞试验、汽车与汽车的正面碰撞试实车撞车试验,包括汽车与固定壁的正面碰撞试验、汽车与汽车的正面碰撞试 验侧面碰撞试验和追尾试验、汽车与可动壁成一定角度的碰撞试验以及翻车试验。验侧面碰撞试验和追尾试验、汽车与可动壁成一定角度的碰撞试验以及翻车试验。2.模拟撞车试验,包括平台车冲挺试验、台架冲箔试验和静态模拟试验。模拟撞车试验,包括平台车冲挺试验、台架冲箔试验和静态模拟试验。按照试验用途分:开发性试验、检验或认证性试验按照试验用途分:开发性试验、检验或认证性试验按照试验对象分:整车试验、部件试验按照试验对象分:整车试验、部件试验按照试验方法分:实车试验、台车试验按照试验方法分:实车试验、台车试验和台架试验和台架试验6.5.2 6.5.2 整整车碰撞试验车碰撞试验 1 1.正面正面碰撞试验碰撞试验按照碰撞对象不同可分为与壁障的碰撞和与实车的碰撞按照碰撞对象不同可分为与壁障的碰撞和与实车的碰撞按照碰撞角度不同可分为汽车与垂直于汽车行驶方向壁障的碰撞和汽车与壁障的角按照碰撞角度不同可分为汽车与垂直于汽车行驶方向壁障的碰撞和汽车与壁障的角度碰撞。度碰撞。按照壁障刚度的不同可分为与刚性壁障的碰撞和与可变性壁障的碰撞。按照壁障刚度的不同可分为与刚性壁障的碰撞和与可变性壁障的碰撞。6.5 车身抗撞性试验与模拟分析车身抗撞性试验与模拟分析汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 2.侧面碰撞试验侧面碰撞试验 侧面碰撞试验用于模仿汽车间或汽车与障碍物的侧面碰撞。按碰侧面碰撞试验用于模仿汽车间或汽车与障碍物的侧面碰撞。按碰撞对象不同,侧面碰撞试验可分为实车间的侧面碰撞试验和试验车撞对象不同,侧面碰撞试验可分为实车间的侧面碰撞试验和试验车与壁障的碰撞试验。与壁障的碰撞试验。3.后面碰撞试验后面碰撞试验 4.滚翻试验滚翻试验 5.低速碰撞试验低速碰撞试验 6.行人保护试验行人保护试验6.5.3 零部件试验零部件试验 1.车顶强度试验车顶强度试验 2.侧门强度试验侧门强度试验汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.4.4 6.4.4 整整车碰撞模拟模型的建立车碰撞模拟模型的建立1 1、车身模型的建立、车身模型的建立2 2、其他部分模型的建立、其他部分模型的建立3 3、模型验证、模型验证6.4.5 6.4.5 碰撞碰撞模拟结果的分析模拟结果的分析进行整车或部件碰撞模拟的目的是评价其抗撞性。通常对碰撞模拟计算结果进行分进行整车或部件碰撞模拟的目的是评价其抗撞性。通常对碰撞模拟计算结果进行分析包括能量分析、力分析、变形分析、刚度特性分析、减速度分析、速度分析和碰析包括能量分析、力分析、变形分析、刚度特性分析、减速度分析、速度分析和碰撞时序分析等。每项分析的目的不同,方法也不同撞时序分析等。每项分析的目的不同,方法也不同。汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性车身结构安全性设计方法车身结构安全性设计方法实车碰撞试验优点:优点:l 了解碰撞过程,掌握相关参数了解碰撞过程,掌握相关参数l 改进汽车安全设计改进汽车安全设计缺点:缺点:l 只能在样车试制后进行只能在样车试制后进行l 费用昂贵周期长费用昂贵周期长6.3 车身结构安全性设计方法车身结构安全性设计方法汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性 计算机模拟碰撞分析 6.2 车身耐撞性设计车身耐撞性设计优点:优点:l 可在设计阶段进行可在设计阶段进行l 费用相对较低,周期短费用相对较低,周期短缺点:缺点:l 与真实情况比较存在误差与真实情况比较存在误差l 软件开发过程中本身存在缺陷软件开发过程中本身存在缺陷车门内板结构设计方案优化车门内板结构设计方案优化虚拟侧面碰撞试验虚拟侧面碰撞试验6.3 车身结构安全性设计方法车身结构安全性设计方法汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性6.6 汽车安全性新技术汽车安全性新技术1.主动安全性新技术:主动安全性新技术:1)主动安全系统)主动安全系统 2)危险预警系统)危险预警系统 3)碰撞规避系统)碰撞规避系统2.被动安全性新技术被动安全性新技术 1)被动安全系统)被动安全系统 2)被动安全警告系统)被动安全警告系统 3)减轻碰撞系统)减轻碰撞系统 3.未来汽车的主动安全性未来汽车的主动安全性 4.未来汽车的被动安全性未来汽车的被动安全性 汽车车身结构与设计多媒体教学系统汽车车身结构与设计汽车车身结构与设计机械工业出版社机械工业出版社第第6 6章章 车身结构碰撞安全性车身结构碰撞安全性复习与练习题复习与练习题一、名次解释一、名次解释1.二次碰撞二次碰撞2.升力升力3.空气的黏滞现象空气的黏滞现象二、简答题二、简答题1.什么是汽车主动安全性和被动安全性?各有什么特点?什么是汽车主动安全性和被动安全性?各有什么特点?2.汽车的碰撞形式有哪些?轿车正面碰撞的车身抗撞性要求是什么?汽车的碰撞形式有哪些?轿车正面碰撞的车身抗撞性要求是什么?3.轿车车身侧面的刚度特性设计要求有哪些?轿车车身侧面的刚度特性设计要求有哪些?4.车身结构吸能设计应满足哪些要求?车身结构吸能设计应满足哪些要求?三、思考题三、思考题轿车安全性的决定性因素有哪些?轿车安全性的决定性因素有哪些?
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