《汽车安全车身展望.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车安全车身展望.docx（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车安全车身展望度量人生汽服1234班 学号12312323233摘 要：车的诞生，车的发展，在历史的长河中给我们留下了点点滴滴。汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！随着科技的进步和汽车工业的发展，人们越来越重视车身安全，在不断的试验中人们意识到并非钢板越厚越安全，而是车身结构决定了车辆在发生碰撞时的安全性。本文讲述目前汽车安全车身现状，并根据现状展望未来汽车车身发展方向。关键词：汽车；车身安全；车身结
2、构；安全性；展望随着科技的进步，经济的发展，越来越多的人使用上了汽车，人们也越来越重视汽车的行驶安全。在汽车发展的这一百多年里，人们对汽车安全的认识逐步加深，时刻探索最安全的车身以保障乘员及行人的人身安全。1汽车安全性分类汽车安全性主要分为两类，一类叫做主动安全系统，其意思是在汽车发生危险碰撞之前可以起到防范于未然的系统，其目的是提高汽车行驶的稳定性，减少操控的偏差。主要技术有ABS防抱死制动系统、EBD电子制动力分配系统、ESP电子稳定程序、ACC巡航系统、BSD盲点检测系统、EBA紧急刹车辅助系统、LDWS车道偏离预警系统、胎压监控系统、芯片防盗系统、自动感应大灯和夜视辅助系统、倒车影像等
3、1。车辆安全性能的第二类就是被动安全，是指在无法避免碰撞事故的情况下，只有依靠车辆本身保护撞击，将撞击伤害降到最低的装置。被动安全技术有安全气囊SRS、吸能车身、安全门锁、安全带、头枕、可溃缩的方向盘及制动踏板等2。2汽车安全车身汽车安全车身指为了减轻汽车碰撞时乘员的伤亡，在设计车身时着重加固乘客舱部分，削弱汽车头部和尾部。当汽车碰撞时，头部或尾部被压扁变形并同时吸收碰撞能量，而客舱不产生变形以便保证乘员安全。中国汽车技术研究中心主任赵航曾经表示：决定整车安全系数的不是钢板薄厚，先进车身结构才是关键。无论是德国车还是美国车、日本车，实际上时速达到50公里时，1.5吨的车体发生碰撞冲击，钢板厚薄
4、差0.1毫米根本不起作用，平面抗冲击能力对安全性基本没有影响。而是整车带有逐级吸能及抗变型能力的骨架在决定安全性能。2.1车身结构分类在汽车发展的历程中涌现了许多具有代表性的车身结构，这有我们非常经常听到的丰田GOA车身、奥迪ASF车身结构等，按照车身结构的按照受力方式要分为承载式车身，非承载式车身及半承载式车身。承载式车身和非承载式车身区别在于承载没有刚性车架而非承载式车身有刚性车架。承载式车身只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。其具有乘载功能及直接承受各种负荷动能。承载式车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单
5、，高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此噪音和振动较大。非承载式车身的车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路上行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。但这种车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。半承载式车身结构介于承载式车身和非承载式车身之间，它可以完全独立于车架，并且车架与车身刚性连接，因此车身壳体可以承受部分载荷。这种形式实质上是一种无车架的承载式车身结构。这种车身结构一般用于大客车。现在大部分轿车普遍采用的是
6、承载式车身，而在货车、客车、越野车和少部分高级轿车上采用非承载式车身3。2.2安全车身组成框架白车身白车身又叫车身本体，是指完成焊接但未涂装前的车身。白车身是车身结构件及覆盖件的总成，包括车顶盖、翼子板、发动机盖、行李箱盖和车门，但不包括附件及装饰件。在白车身的基础上再加上底盘（包括发动机、变速箱、传动系统、制动系统、悬架系统、排气系统等）、汽车内饰和汽车电器就组成了我们所说的整车。白车身是被动安全中极为重要的吸能结构，是保护成员的最后一道安全屏障，白车身安全性能的优劣在关键时刻决定着乘员的生命。如图1所示。白车身的作用就是在吸收汽车动能的同时减缓车内乘员的移动程度，保证乘员有足够的生存空间。
7、优秀的白车身应具有两大特点：一是具有足够大的吸能空间，以便将碰撞的能量吸收掉，这要求白车身某些部件要足够软；另一个则是有足够大的坚固、不可变形的空间，以便保护好乘员安全，这则要求白车身某些地方要足够硬。白车身安全区域可划分三个区域，前、后溃缩区和中部安全区。如图2所示。对白车身碰撞安全有影响的主要零部件从前到后依次是：前防撞梁、前纵梁、发动机盖、A、B、C柱、侧门防撞杆、底板、后纵梁以及后防撞梁等。图2 白车身安全区域划分图1 白车身部分组成 2.3碰撞主要吸能组成纵梁在被动安全系统中，防撞梁只是配角，当发生正面碰撞事故时，保险杠加强横梁远没有那两条被发动机遮盖大部分的前纵梁所能发挥的作用大。
8、事实上，真正在碰撞事故（正面撞击或后部追尾）中担负主要吸能作用的是前后纵梁，纵梁通过压溃变形和弯曲变形吸收碰撞能量。其中前纵梁更是要担负总碰撞能量的60%左右。虽然后纵梁所需要承担的吸能比前纵梁较小，但是仍然是在追尾事故中吸收能量的主力。纵梁构件的设计思路是尽其可能地沿着轴向压溃变形，控制弯曲变形量，从而获得满意的能量吸收效果。一般来说，汽车前纵梁是越直越好，越粗壮越好。但限制纵梁结构的因素很多，如前舱发动机布置、前轮轮胎转向时需要的空间都会挤压纵梁的布置空间，影响其整体形状4。当前部发生碰撞时，轿车车身前部溃缩区可分成三级，分别是第一级变形区、第二级相容区和第三极自我保护区。如图3所示，图4
9、为碰撞时力分解图。第一区段为行人保护和车辆低速防护区，其车辆的变形及变形力值都应该比较小，以利于保护行人和车辆。此区域前部是保险杠的表面，光滑柔软的塑料蒙皮，能够减少被撞行人受伤程度；中间是可变形的塑料骨架；内部是刚性金属骨架，也就是防撞梁，可为车辆提供有效的低速保护。第二区段为相容区，是车辆中速碰撞吸能区。该区段的设计必须在不同质量的两车相撞时，两个相撞区产生最佳的能量分布，变形力值应该均匀，即在中速碰撞过程中能量比较均匀地被吸收，尽量降低撞击加速度峰值。从整个车身结构上考虑，将头部设计的软一些，正面碰撞的能量靠车头的变形来吸收，并通过纵梁将撞击力导入地板结构中。第三区段为自我保护区。该区段
10、主要体现在高速碰撞时使汽车乘员室具有自身保护能力，车身结构在这个区段应有较大的刚度，从悬架到车身前围板之间的变形力急剧上升，阻止变形扩展到乘员室；而且要求在这个碰撞过程中，必须通过相应的结构措施使汽车动力总成向下移动而不致挤入乘员室。在结构上将乘客舱设计的相对强些，保证在碰撞过程中为乘员提供足够的生存空间。相应的，汽车前部的发动机、变速器必须采用相应的措施向下转移，使其不致侵入驾驶室。 图3 轿车前部溃缩 图4 碰撞受力分散图此外，碰撞时能起到保护作用的部件还有防撞梁、发盖、笼型车身、车身立柱、底板总成和车顶总成等。3安全车身类型各汽车生产商在研发时考虑保证成员安全和保护行人安全的前提下，创造
11、了许多不同的安全车身，比如丰田GOA车身、本田的G-CON车身、日产的Zone Body车身、马自达的MAGMG车身、三菱的Rise车身、斯巴鲁新环状力骨构造车身、铃木的TECT车身、大发的TAF车身、奇瑞的3Rbody车身等等。举几个例子对这些车身进行说明。3.1丰田GOA车身GOA是世界顶级水平的安全设计。它是丰田公司的设计专利。位于车前后的可溃缩车体，不仅能应对撞击事故，还能全方位加强座舱防护，缓和二次撞击，有利于驾驶者逃逸或被救。只有满足这个标准的车身才能被称为GOA车身。GOA安全车身在设计车身时着重加固乘客舱部分，削弱汽车头部和尾部。当汽车碰撞时，头部或尾部被压扁变形并同时吸收碰撞
12、能量，而客舱不产生变形以便保证乘员安全。GOA车身的开发理念是：同时兼顾“降低乘员所收到的冲击”以及“保护座舱空间”两个相对矛盾的目标。3.2日产的Zone Body车身所谓的日产的Zone Body就是区域车身技术，其核心设计思想是快速将撞击能量分散。该车身技术将车身划分为几个相对独立的区域，并辅助几条负荷通道，以保证车辆无论在哪个角度发生撞击，均能迅速分散冲撞力，最大限度地降低撞击力传递给乘客，并且最大限度减少车体变形，保护乘客安全。3.3马自达的MAGMG车身马自达的MAGMG车身实际就是我们常说的3H车身技术，除了其车身前后为撞击力吸收区，以减少撞击力对车室的影响外，其车顶、侧面（车门
13、）、与车室底板等部位则是采用了由强韧的车架所构成的“3H构造”。3.4奇瑞的3R body车身3R body轻量化防撞车身技术就是环状路径车身技术的缩写，该技术代表着未来车身结构设计的方向。3R body车身的核心思想是快速高效的将撞击能量均匀的分散到整个车身骨架上，减低单件的重量，起到减重的目的。依据短板理论，环状路径上刚度较大的部分并不能增加整体结构的性能，因此，采用环状路径车身技术可以降低长板上的不能发挥出来的冗余结构刚度，从而，达到减少车身重量、实现车身轻量化的目的。安全车身组成的元素基本一致，但各个厂家对其却有着不同的理解以及不同的叫法，尽管叫法五花八门，但是其实质却是殊途同归的。4
14、展望未来车身自1886年第一辆汽车诞生以来，汽车造型开始了漫长的进化之路。依次经过了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔形汽车、子弹头型汽车等。随着技术发展，以及人们需求，汽车会朝以下几个方向发展：4.1气动最优化一部汽车车身造型发展史，从某种意义上说就是一部不断追求具有最佳气动造型的历史人们一直在努力研究能够减小气动阻力且气动稳定性好的车身造型5，今后这将仍是未来车造型追求的目标之一，但更主要的工作是在研究气动行驶稳定性上。未来的气动造型最优应满足以下几点：(1)最佳气动性能的车身外形只能通过计算机辅助设计和部分实验得出；(2)车身所受的气动纵倾力矩和气动横摆力矩理论上为
15、零；(3)车身所受的气动升力理论上略小于零；(4)减少气功阻力虽然不再是主要目标，但气动刚力系数不应大于0.2。4.2个性化车身气动最优化是否会导致未来汽车外形的雷同，从而失去个性化，其实汽车车身造型的发展过程己经揭示了这个问题的答案。在车身造型的历史发展时期，可能会由于追求气动造型的优化而使得某一种车型成为一个时期内的主导车型，但决不是唯一、就是同一主导车型，也由于气动特性非唯一评定指标而形成不同风格，随着社会发展，社会意识和美学观念，造型过程中会起到越来越大的作用，现代人对汽车式样个性化要求也会越来越高。不同层次不同行业、不同种群的审美意识也会大不相同。随着人类物质文化水平的提高和生活环境的变化以及生活方式的多样化，作为大众化商品的轿车无疑将出现各式各样更新颖更奇特的新车型。4.3人性化汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。4.4虚拟化随着虚拟现实技术在车身造型中应用，使得造型设计中
