Ch3_汽車被動(dòng)安全技術(shù)

1、 汽車安全防護(hù)裝置汽車安全防護(hù)裝置 汽車結(jié)構(gòu)安全性汽車結(jié)構(gòu)安全性q汽車安全防護(hù)裝置汽車安全防護(hù)裝置 汽車座椅及座椅安全帶汽車座椅及座椅安全帶 安全氣囊安全氣囊 安全轉(zhuǎn)向器安全轉(zhuǎn)向器 安全玻璃安全玻璃v 用途：用途：保護(hù)車內(nèi)乘員免遭傷保護(hù)車內(nèi)乘員免遭傷害或減輕傷害的程度害或減輕傷害的程度一、汽車座椅圖圖3-1 汽車座椅總成圖汽車座椅總成圖1-1-頭枕總成；頭枕總成；2 2、11-11-卡簧；卡簧；3-3-導(dǎo)管；導(dǎo)管；4-4-靠背骨架；靠背骨架；5-5-靠背泡沫內(nèi)芯；靠背泡沫內(nèi)芯；6-6-靠背袋架；靠背袋架；7-7-靠背總成；靠背總成；8-8-靠靠背調(diào)節(jié)器飾板；背調(diào)節(jié)器飾板；9-9-靠背調(diào)節(jié)旋鈕；

2、靠背調(diào)節(jié)旋鈕；10-10-靠背調(diào)節(jié)器飾靠背調(diào)節(jié)器飾板固定銷；板固定銷；12-12-座椅滑動(dòng)襯塊；座椅滑動(dòng)襯塊；13-13-坐墊總成坐墊總成 座椅系統(tǒng)的功能座椅系統(tǒng)的功能安全性、舒適性、安全性、舒適性、低成本、質(zhì)量好，美觀耐用低成本、質(zhì)量好，美觀耐用 座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)頭枕、靠背、坐頭枕、靠背、坐墊、座椅總成固定件墊、座椅總成固定件 座椅系統(tǒng)的組成座椅系統(tǒng)的組成v 骨架骨架 整體式、可翻折式整體式、可翻折式v 彈性元件彈性元件v 褥墊（填料）褥墊（填料）v 蒙面蒙面v 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)v 安全帶使用效果安全帶使用效果圖圖3-2 汽車安全帶效果汽車安全帶效果1-1-無安全帶乘員負(fù)傷率；無

3、安全帶乘員負(fù)傷率； 2-2-有安全帶乘員負(fù)傷率有安全帶乘員負(fù)傷率3-3-無安全帶乘員死亡率；無安全帶乘員死亡率； 4-4-有安全帶乘員死亡率有安全帶乘員死亡率圖圖3-3 駕駛員與車輛速度的關(guān)系駕駛員與車輛速度的關(guān)系v1 碰撞后汽車速度；碰撞后汽車速度； v2 -碰撞后乘員速度碰撞后乘員速度D Dv-乘員與車廂內(nèi)二次碰撞速度乘員與車廂內(nèi)二次碰撞速度駕駛員負(fù)傷率可降低駕駛員負(fù)傷率可降低43%52%副駕駛員負(fù)傷率可降低副駕駛員負(fù)傷率可降低37%45%v定義：定義：q安全帶是主要的乘員約束系統(tǒng)，可限制車輛前方安全帶是主要的乘員約束系統(tǒng)，可限制車輛前方碰撞以及翻滾過程中人體相對于車體的運(yùn)動(dòng)，并碰撞以及翻

4、滾過程中人體相對于車體的運(yùn)動(dòng)，并可吸收部分沖擊能量，達(dá)到保護(hù)乘員的目的可吸收部分沖擊能量，達(dá)到保護(hù)乘員的目的2. 安全帶的組成及各部件的作用安全帶的組成及各部件的作用v 兩點(diǎn)式安全帶（圖兩點(diǎn)式安全帶（圖a）v 斜掛式安全帶（圖斜掛式安全帶（圖b）v 三點(diǎn)式安全帶（圖三點(diǎn)式安全帶（圖c）v 全背帶式安全帶（圖全背帶式安全帶（圖d）v 組成組成: : 織帶、帶扣、卷收器、調(diào)節(jié)件織帶、帶扣、卷收器、調(diào)節(jié)件 織帶：織帶：化學(xué)纖維編織，寬化學(xué)纖維編織，寬50mm；厚厚1.11.2mm 。 帶扣：帶扣：既能把乘員約束在安全帶既能把乘員約束在安全帶內(nèi)，又能快速解脫的連接裝置。內(nèi)，又能快速解脫的連接裝置。 卷

5、收器：卷收器：在汽車正常行駛時(shí)允許在汽車正常行駛時(shí)允許止帶自由伸縮，當(dāng)汽車速度急劇變止帶自由伸縮，當(dāng)汽車速度急劇變化時(shí)，鎖止機(jī)構(gòu)會(huì)保持安全帶束緊化時(shí)，鎖止機(jī)構(gòu)會(huì)保持安全帶束緊力約束乘員。力約束乘員。圖圖3-4 汽車汽車安全帶分類安全帶分類圖圖3-5 汽車安全帶的組成汽車安全帶的組成1-外側(cè)上部固定點(diǎn)；外側(cè)上部固定點(diǎn)； 2-導(dǎo)向板；導(dǎo)向板；3-肩帶；肩帶； 4-頭枕；頭枕；5-腰帶；腰帶；6-卷收器；卷收器；7-外側(cè)地板固定外側(cè)地板固定點(diǎn)；點(diǎn)；8-內(nèi)側(cè)地板固定點(diǎn)；內(nèi)側(cè)地板固定點(diǎn)；9-鎖扣；鎖扣；10-插板插板q卷收器的類型卷收器的類型 在安全帶長度不同時(shí)，收卷、儲(chǔ)存織帶在安全帶長度不同時(shí)，收卷、

6、儲(chǔ)存織帶 使用安全帶時(shí)，乘員不必調(diào)節(jié)織帶長度使用安全帶時(shí)，乘員不必調(diào)節(jié)織帶長度 乘員使用安全帶時(shí)上半身的動(dòng)作比較自如乘員使用安全帶時(shí)上半身的動(dòng)作比較自如 為了提高撞車時(shí)安全帶的約束性能，預(yù)先為了提高撞車時(shí)安全帶的約束性能，預(yù)先將織帶收緊將織帶收緊 調(diào)節(jié)件：調(diào)節(jié)件：用于調(diào)節(jié)織帶使用長度的部件。用于調(diào)節(jié)織帶使用長度的部件。 無鎖止式卷收器無鎖止式卷收器 自動(dòng)鎖止式卷收器自動(dòng)鎖止式卷收器 緊急鎖止式卷收器緊急鎖止式卷收器 織帶敏感式織帶敏感式 車體敏感式車體敏感式 復(fù)合敏感式復(fù)合敏感式v 應(yīng)用：應(yīng)用：緊急鎖止式卷收器緊急鎖止式卷收器圖圖3-5 汽車安全帶的組成汽車安全帶的組成1-外側(cè)上部固定點(diǎn)；外側(cè)

7、上部固定點(diǎn)； 2-導(dǎo)向板；導(dǎo)向板；3-肩帶；肩帶； 4-頭枕；頭枕；5-腰帶；腰帶；6-卷卷收器；收器；7-外側(cè)地板固定點(diǎn)；外側(cè)地板固定點(diǎn)；8-內(nèi)內(nèi)側(cè)地板固定點(diǎn)；側(cè)地板固定點(diǎn)；9-鎖扣；鎖扣；10-插板插板3. 安全帶的使用注意事項(xiàng)安全帶的使用注意事項(xiàng) 常檢查常檢查 一人用一人用 用后收用后收 配座椅配座椅 中性洗中性洗 護(hù)兒童護(hù)兒童 使用好使用好一、一、安全氣囊設(shè)計(jì)的基本思想安全氣囊設(shè)計(jì)的基本思想 安全氣囊最大容許時(shí)間：安全氣囊最大容許時(shí)間：從汽車碰撞開始算起，氣囊漲開所需的總從汽車碰撞開始算起，氣囊漲開所需的總時(shí)間時(shí)間 16km/h16km/h的速度與剛壁正碰的速度與剛壁正碰)傳感器探測信

8、號(hào)傳感器探測信號(hào)氣體發(fā)生器引爆裝置氣體發(fā)生器引爆裝置引爆后快速生成氣體引爆后快速生成氣體氣體充入氣囊氣體充入氣囊氣囊氣囊漲開漲開(0.05s) ) 吸收乘員向前運(yùn)動(dòng)能量吸收乘員向前運(yùn)動(dòng)能量氣囊漲開氣囊漲開1s后排出氣體癟掉后排出氣體癟掉v材料：材料：尼龍尼龍6 6、尼龍、尼龍6666v容量：容量：正駕側(cè)正駕側(cè)50L80L50L80L， 副駕側(cè)副駕側(cè)120L160L120L160L1. 1. 氣袋氣袋q組成組成傳感器系統(tǒng)、氣囊總傳感器系統(tǒng)、氣囊總成、氣體發(fā)生器、系統(tǒng)控制成、氣體發(fā)生器、系統(tǒng)控制模塊模塊(ACM)及其他附件及其他附件圖圖3-7 3-7 典型安全氣囊系統(tǒng)的組成典型安全氣囊系統(tǒng)的組成1

9、-1-左碰撞傳感器；左碰撞傳感器；2-2-右碰撞傳感器；右碰撞傳感器；3-SRS3-SRS警告燈；警告燈；4-SRS4-SRS電器（包括安全電器（包括安全傳感器）；傳感器）；5-5-氣囊組件氣囊組件2. 2. 氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器v火藥式火藥式: :由火箭燃料組成由火箭燃料組成，體積小體積小，氣體轉(zhuǎn)化率氣體轉(zhuǎn)化率40%40%。爆炸反應(yīng)爆炸反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體溫度較高后產(chǎn)生的氣體溫度較高，易產(chǎn)生灼傷易產(chǎn)生灼傷，有異味有異味。燃料有毒燃料有毒，易污染易污染。3.3.碰撞傳感器碰撞傳感器v混合式混合式: :以氬氣作為壓縮氣體以氬氣作為壓縮氣體，點(diǎn)火爆炸后壓點(diǎn)火爆炸后壓縮氣體從儲(chǔ)氣罐沖出縮氣體從儲(chǔ)氣罐沖出

10、，充滿氣袋充滿氣袋。應(yīng)用廣應(yīng)用廣，缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是壓縮氣體膨脹時(shí)吸收大量熱量壓縮氣體膨脹時(shí)吸收大量熱量，易造成結(jié)霜易造成結(jié)霜，氣體氣體溫度降低溫度降低，膨脹效果不不太理想膨脹效果不不太理想。 v安裝設(shè)置：安裝設(shè)置： 3434只碰撞傳感器只碰撞傳感器v碰撞傳感器類型：碰撞傳感器類型： 滾子式傳感器、鋼球式傳滾子式傳感器、鋼球式傳感器、水銀開關(guān)式傳感器、感器、水銀開關(guān)式傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器v 功能功能檢測、判斷汽車發(fā)生事故后的撞擊信檢測、判斷汽車發(fā)生事故后的撞擊信號(hào)，以便及時(shí)啟動(dòng)安全氣囊，并提供足夠的電能號(hào)，以便及時(shí)啟動(dòng)安全氣囊，并提供足夠的電能或機(jī)械能來點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生器?；驒C(jī)械能來

11、點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生器。滾子式傳感器滾子式傳感器鋼球式傳感器鋼球式傳感器水銀式傳感器水銀式傳感器偏心錘式傳感器偏心錘式傳感器v第三類氣體第三類氣體: :氣體轉(zhuǎn)化率氣體轉(zhuǎn)化率60%98%60%98%，對人體對人體無毒，對環(huán)境無害無毒，對環(huán)境無害，利于回收利于回收，體積小體積小，易于布置易于布置。主要針對未系安全帶的乘員設(shè)計(jì)，無需主要針對未系安全帶的乘員設(shè)計(jì)，無需使用者設(shè)定就能處于工作狀態(tài)，使用者設(shè)定就能處于工作狀態(tài)，1820km/h發(fā)生碰撞引爆氣囊。發(fā)生碰撞引爆氣囊。按正、側(cè)按正、側(cè)面防護(hù)面防護(hù)正面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)正面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)側(cè)面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)側(cè)面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)按安全氣按安全

12、氣囊數(shù)量囊數(shù)量單氣囊系統(tǒng)(僅駕駛員側(cè))單氣囊系統(tǒng)(僅駕駛員側(cè))雙氣囊系統(tǒng)(正、副駕駛側(cè))雙氣囊系統(tǒng)(正、副駕駛側(cè))按安全按安全氣囊和氣囊和安全帶安全帶的主、的主、從關(guān)系從關(guān)系被動(dòng)安全氣囊被動(dòng)安全氣囊主動(dòng)安全氣囊主動(dòng)安全氣囊安全帶安全帶- -氣囊保護(hù)系統(tǒng)；氣囊保護(hù)系統(tǒng)；30km/h發(fā)生碰撞時(shí)點(diǎn)火引爆氣囊發(fā)生碰撞時(shí)點(diǎn)火引爆氣囊按控制按控制方式方式機(jī)械式控制安全氣囊系統(tǒng)機(jī)械式控制安全氣囊系統(tǒng)電子控制式安全氣囊系統(tǒng)電子控制式安全氣囊系統(tǒng) 分立元件型分立元件型 集成電路型集成電路型 微機(jī)控制型微機(jī)控制型v 其中電控式還可分為：其中電控式還可分為：集中控制式，分散控制式集中控制式，分散控制式1. 1. 機(jī)

13、械式正面碰撞氣囊的結(jié)構(gòu)原理機(jī)械式正面碰撞氣囊的結(jié)構(gòu)原理q 工作原理工作原理事故過程中人體與氣囊相事故過程中人體與氣囊相互作用過程如右圖示意互作用過程如右圖示意圖圖3-8 事故過程事故過程中人體與氣囊作中人體與氣囊作用過程示意圖用過程示意圖v組成：組成：加速度傳感器加速度傳感器、氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器、氣氣袋袋、轉(zhuǎn)向盤蓋轉(zhuǎn)向盤蓋、充氣泵充氣泵、氣囊組件及固定件氣囊組件及固定件圖圖3-9 機(jī)械式正面碰撞氣囊結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)械式正面碰撞氣囊結(jié)構(gòu)示意圖v特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但是不易使結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但是不易使氣囊在最佳時(shí)刻點(diǎn)火，抗干擾能力差氣囊在最佳時(shí)刻點(diǎn)火，抗干擾能力差6個(gè)步驟：個(gè)步驟：發(fā)生碰

14、撞、傳感器感知發(fā)生碰撞、發(fā)生碰撞、傳感器感知發(fā)生碰撞、傳感器球體動(dòng)作、點(diǎn)火、氣體產(chǎn)生、氣體膨脹傳感器球體動(dòng)作、點(diǎn)火、氣體產(chǎn)生、氣體膨脹v氣囊加速度傳感器氣囊加速度傳感器圖圖3-10 機(jī)械式氣囊機(jī)械式氣囊傳感器工作原理傳感器工作原理圖圖3-11 駕駛員氣駕駛員氣囊發(fā)生器展開圖囊發(fā)生器展開圖q組成：組成：鎖止彈簧鎖止彈簧、敏感球敏感球、球體導(dǎo)向球體導(dǎo)向柱柱、觸發(fā)杠桿觸發(fā)杠桿、點(diǎn)火針點(diǎn)火針、點(diǎn)火彈簧、鎖點(diǎn)火彈簧、鎖止桿、平衡針、鎖止鉤、平衡彈簧等止桿、平衡針、鎖止鉤、平衡彈簧等q 工作原理工作原理如左圖示意如左圖示意v 氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器如右圖如右圖q組成組成：安裝板安裝板總成、過濾器、混總成、過

15、濾器、混絲過濾器、推進(jìn)劑、絲過濾器、推進(jìn)劑、燃燒艙、過濾器擋燃燒艙、過濾器擋板、殼體、密封器板、殼體、密封器以及密封墊等以及密封墊等q 氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器點(diǎn)點(diǎn)火器和充氣泵等火器和充氣泵等圖圖3-12 轉(zhuǎn)向盤安全氣囊總成轉(zhuǎn)向盤安全氣囊總成1-1-安裝架；安裝架；2-2-充氣器外殼；充氣器外殼；3-3-轉(zhuǎn)向盤；轉(zhuǎn)向盤；4-4-氣囊；氣囊；5-5-引火藥；引火藥；6-6-電雷管；電雷管；7-7-汽化劑；汽化劑；8-8-氣囊保護(hù)罩；氣囊保護(hù)罩；9-9-濾清器；濾清器；10-10-氣囊盒；氣囊盒；11-11-經(jīng)濟(jì)速度開關(guān)；經(jīng)濟(jì)速度開關(guān)；12-12-纏疊電纏疊電纜纜圖圖3-14 點(diǎn)火點(diǎn)火器器1-1-殼體

16、；殼體；2-2-電橋道電橋道線；線；3-3-點(diǎn)點(diǎn)火劑出口；火劑出口；4-4-點(diǎn)火劑點(diǎn)火劑固定器固定器圖圖3-13 駕駛員席充氣泵駕駛員席充氣泵1-1-點(diǎn)火器；點(diǎn)火器；2-2-疊氮化鈉；疊氮化鈉；3-3-增壓濾清器；增壓濾清器；4-4-到氣到氣囊的出口；囊的出口；5-5-充氣泵殼體；充氣泵殼體；6-6-點(diǎn)火劑氣流中心點(diǎn)火劑氣流中心q組成組成點(diǎn)火器、點(diǎn)火器、充氣泵、氣囊組件充氣泵、氣囊組件及固定件及固定件v 氣囊組件：氣囊組件： 氣囊由輕尼氣囊由輕尼龍或聚酯纖維布料制成，龍或聚酯纖維布料制成，內(nèi)層涂有聚氯丁二烯，用內(nèi)層涂有聚氯丁二烯，用以密閉氣體以密閉氣體圖圖3-15 3-15 乘客席充氣泵乘客席

17、充氣泵1-1-點(diǎn)火器；點(diǎn)火器；2-2-燃料；燃料；3-3-濾清器；濾清器；4-4-蓋；蓋；5-5-氣囊；氣囊；6-6-存儲(chǔ)的氣囊中心；存儲(chǔ)的氣囊中心；7-7-氣泵氣泵圖圖3-16 3-16 未展開的氣囊未展開的氣囊v 氣囊總成組成：氣囊總成組成： 氣囊、氣囊容器、氣囊、氣囊容器、支撐架和底板、充氣器和裝飾蓋支撐架和底板、充氣器和裝飾蓋 控制儀表板上的安全氣囊檢測燈控制儀表板上的安全氣囊檢測燈 連續(xù)監(jiān)測安全氣囊系統(tǒng)的各個(gè)部件連續(xù)監(jiān)測安全氣囊系統(tǒng)的各個(gè)部件 控制安全氣囊系統(tǒng)的診斷功能控制安全氣囊系統(tǒng)的診斷功能 在汽車碰撞期間，如蓄電池電壓不足，則提供脹開氣囊所需的電能在汽車碰撞期間，如蓄電池電壓不

18、足，則提供脹開氣囊所需的電能 當(dāng)收到來自傳感器的相應(yīng)信號(hào)時(shí)，負(fù)責(zé)給一個(gè)或幾個(gè)氣囊充氣當(dāng)收到來自傳感器的相應(yīng)信號(hào)時(shí)，負(fù)責(zé)給一個(gè)或幾個(gè)氣囊充氣 典型的典型的安全氣囊系統(tǒng)控制組件安全氣囊系統(tǒng)控制組件( (ACM) )組件應(yīng)具備的功能：組件應(yīng)具備的功能：v ACM組成：組成：控制模塊、信號(hào)處理電路、備用電源電路、控制模塊、信號(hào)處理電路、備用電源電路、保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路等保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路等 控制模塊：控制模塊： 由由A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、 D/A轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、 I/O串口、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存串口、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、儲(chǔ)器、EPROM和定時(shí)器組成和定時(shí)器組成 安全氣囊檢測燈安全氣囊檢測燈 護(hù)膝板護(hù)

19、膝板v 其他電氣附件：其他電氣附件： 信號(hào)處理電路：信號(hào)處理電路： 放大器和濾波器組成放大器和濾波器組成 備用電源電路備用電源電路 保護(hù)電路和穩(wěn)壓器保護(hù)電路和穩(wěn)壓器v 安全氣囊系統(tǒng)的安全氣囊系統(tǒng)的ECU備用電源記憶電路診斷電路穩(wěn)壓電路SRS偵測電路觸發(fā)傳感器點(diǎn)火控制引爆電路電源輸入LATC+BIG2E2E1D+D-+SR-SL+SL-SR圖3-17 SRS-ECU主要組成q 工作過程工作過程（與機(jī)械式氣囊工作過程相同）（與機(jī)械式氣囊工作過程相同）v組成：組成：加速度傳感器、氣體發(fā)生器、氣袋、轉(zhuǎn)向盤蓋、充加速度傳感器、氣體發(fā)生器、氣袋、轉(zhuǎn)向盤蓋、充氣泵、氣囊組件及固定件，故障診斷系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制

20、系統(tǒng)、氣泵、氣囊組件及固定件，故障診斷系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、電力供給及儲(chǔ)備系統(tǒng)等電力供給及儲(chǔ)備系統(tǒng)等v氣囊控制系統(tǒng)氣囊控制系統(tǒng)左前方傳感器右前方傳感器中央傳感器中央傳感器接口主電源備用電源電源監(jiān)控器C CP PU URAMROM接口接口驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)右安全氣囊右安全氣囊引爆器引爆器左安全氣囊左安全氣囊引爆器引爆器右安全帶右安全帶引爆器引爆器左安全帶左安全帶引爆器引爆器聲報(bào)警聲報(bào)警光報(bào)警及光報(bào)警及讀碼器讀碼器讀碼開關(guān)讀碼開關(guān)中央控制器中央控制器圖3-18 電子式安全氣囊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3-18 電子式安全氣囊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖距離近：距離近：成員位置與汽車側(cè)面很近成員位置與汽車側(cè)面很近時(shí)間

21、短：時(shí)間短：碰撞后碰撞后20ms30ms車門與乘員開始接觸車門與乘員開始接觸要求反應(yīng)快：要求反應(yīng)快：傳感器感知碰撞時(shí)間僅幾毫秒，氣傳感器感知碰撞時(shí)間僅幾毫秒，氣囊充氣展開也僅有十幾毫秒囊充氣展開也僅有十幾毫秒v 側(cè)面碰撞特點(diǎn)：側(cè)面碰撞特點(diǎn)：v 側(cè)面氣囊的分類：側(cè)面氣囊的分類： 安裝在座椅上的側(cè)面碰撞氣囊安裝在座椅上的側(cè)面碰撞氣囊 安裝在車門上的側(cè)面碰撞氣囊安裝在車門上的側(cè)面碰撞氣囊 安裝在車身立柱上的側(cè)面碰撞氣囊安裝在車身立柱上的側(cè)面碰撞氣囊 安裝在車身上的充氣幕簾安裝在車身上的充氣幕簾 安裝在車身上的充氣管狀結(jié)構(gòu)等安裝在車身上的充氣管狀結(jié)構(gòu)等v 側(cè)面氣囊的類別：側(cè)面氣囊的類別：q 頭部、胸部

22、、膝部、臀部側(cè)碰氣囊頭部、胸部、膝部、臀部側(cè)碰氣囊圖圖3-20典型的汽車轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)典型的汽車轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)一、概述一、概述圖圖3-193-19汽車正面碰撞時(shí)轉(zhuǎn)向汽車正面碰撞時(shí)轉(zhuǎn)向柱柱駕駛員系統(tǒng)的碰撞關(guān)系駕駛員系統(tǒng)的碰撞關(guān)系定義：定義：二、能量吸收式轉(zhuǎn)向柱的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)二、能量吸收式轉(zhuǎn)向柱的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)v汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，能夠汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，能夠有效地吸收碰撞能量，防止有效地吸收碰撞能量，防止或減少碰撞能量傷害駕駛員或減少碰撞能量傷害駕駛員的轉(zhuǎn)向柱叫作吸能式轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向柱叫作吸能式轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)向柱駕駛員碰撞關(guān)系：駕駛員碰撞關(guān)系：v首次碰撞首次碰撞: :利用轉(zhuǎn)向中間軸隔絕碰撞影響利用轉(zhuǎn)向中

23、間軸隔絕碰撞影響v二次碰撞二次碰撞: :利用能量吸收式轉(zhuǎn)向柱吸收二利用能量吸收式轉(zhuǎn)向柱吸收二次碰撞能量及部分慣性能量次碰撞能量及部分慣性能量1. 1. 隔絕首次碰撞影響的對策隔絕首次碰撞影響的對策 方法：方法：v通過轉(zhuǎn)向中間軸的防撞結(jié)構(gòu)來通過轉(zhuǎn)向中間軸的防撞結(jié)構(gòu)來隔絕碰撞影響隔絕碰撞影響q結(jié)構(gòu)組成（右圖）：結(jié)構(gòu)組成（右圖）：v伸縮式轉(zhuǎn)向中間軸伸縮式轉(zhuǎn)向中間軸圖圖3-21 伸縮式轉(zhuǎn)向中間軸伸縮式轉(zhuǎn)向中間軸圖圖3-22波紋管式轉(zhuǎn)向中間軸波紋管式轉(zhuǎn)向中間軸v波紋管式轉(zhuǎn)向中間軸波紋管式轉(zhuǎn)向中間軸v可斷開式式轉(zhuǎn)向中間軸可斷開式式轉(zhuǎn)向中間軸1-轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向器；2-下轉(zhuǎn)向軸；下轉(zhuǎn)向軸；3-上上轉(zhuǎn)向軸；轉(zhuǎn)向軸

24、；4-轉(zhuǎn)向盤；轉(zhuǎn)向盤；5-銷釘銷釘v 應(yīng)具有以下性能：應(yīng)具有以下性能： 在汽車正常行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向柱及其中的轉(zhuǎn)向軸有足夠的強(qiáng)度在汽車正常行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向柱及其中的轉(zhuǎn)向軸有足夠的強(qiáng)度和剛度以保證正常的轉(zhuǎn)向力矩傳遞及安裝在其上的其他功能和剛度以保證正常的轉(zhuǎn)向力矩傳遞及安裝在其上的其他功能件（如變速桿、組合開關(guān)等）正常工作件（如變速桿、組合開關(guān)等）正常工作 當(dāng)汽車發(fā)生正撞時(shí)，轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)能夠從車身結(jié)構(gòu)中以機(jī)械當(dāng)汽車發(fā)生正撞時(shí)，轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)能夠從車身結(jié)構(gòu)中以機(jī)械的方式脫離的方式脫離 當(dāng)汽車發(fā)生正撞時(shí)，轉(zhuǎn)向柱及其中的轉(zhuǎn)向軸可以被壓縮，當(dāng)汽車發(fā)生正撞時(shí)，轉(zhuǎn)向柱及其中的轉(zhuǎn)向軸可以被壓縮，并且轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)中應(yīng)具有能量吸收原

25、建議吸收碰撞能量并且轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)中應(yīng)具有能量吸收原建議吸收碰撞能量v 能量吸收原理能量吸收原理 材料的彎曲材料的彎曲 材料的變形材料的變形 接觸摩擦接觸摩擦3.3.吸能式轉(zhuǎn)向柱設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題吸能式轉(zhuǎn)向柱設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 剪斷剪斷 折斷折斷 以上幾種形式的組合以上幾種形式的組合轉(zhuǎn)向柱駕駛員系統(tǒng)的受力關(guān)系轉(zhuǎn)向柱駕駛員系統(tǒng)的受力關(guān)系轉(zhuǎn)向柱最佳安裝角度取值：轉(zhuǎn)向柱最佳安裝角度取值：21 22壓縮行程：壓縮行程：150mm150mm轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)最小臨界壓縮力：轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)最小臨界壓縮力：1.1kN2.5kN1.1kN2.5kN轉(zhuǎn)向柱斷開聯(lián)接盒的分離力：注塑銷的破壞力轉(zhuǎn)向柱斷開聯(lián)接盒的分離力：注塑

26、銷的破壞力500N/500N/個(gè)個(gè)吸能式轉(zhuǎn)向柱除了能夠保證規(guī)定的壓縮變形力外，還要有足夠的吸能式轉(zhuǎn)向柱除了能夠保證規(guī)定的壓縮變形力外，還要有足夠的抗彎曲強(qiáng)度以提高軸向吸能效果抗彎曲強(qiáng)度以提高軸向吸能效果吸能式轉(zhuǎn)向柱壓縮吸能部分的上、下端應(yīng)分別連接在車身上強(qiáng)度吸能式轉(zhuǎn)向柱壓縮吸能部分的上、下端應(yīng)分別連接在車身上強(qiáng)度和剛度有一定差異的部位，以保證壓縮吸能力的傳遞和剛度有一定差異的部位，以保證壓縮吸能力的傳遞 F F2 2 較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向柱從車身上脫離較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向柱從車身上脫離 F F2 2 增大會(huì)使駕駛員胸部所受的碰撞分力加大增大會(huì)使駕駛員胸部所受的碰撞分力加大，是吸能緩沖效果下降是吸能

27、緩沖效果下降sincos21FFFF討論討論: :當(dāng)當(dāng)F F不變而不變而 變大時(shí)，吸能變大時(shí)，吸能力力F F1 1略有下降，而略有下降，而F F2 2 卻大幅上升卻大幅上升v 能量吸收式轉(zhuǎn)向柱的主要參數(shù)能量吸收式轉(zhuǎn)向柱的主要參數(shù)v 汽車碰撞類型：汽車碰撞類型： 正面碰撞；正面碰撞； 側(cè)面碰撞；側(cè)面碰撞； 追尾碰撞。追尾碰撞。v 車身不同部位剛性對車身不同部位剛性對安全性的影響安全性的影響一、汽車碰撞類型及不同部位剛性對其安全性的影響圖圖3-24 汽車碰撞事故的機(jī)率分布汽車碰撞事故的機(jī)率分布圖圖3-26 Sigma轎車車身轎車車身1車身前部；車身前部；2車身中部；車身中部；3車身后部車身后部圖圖

28、3-25 車身不同部位剛性車身不同部位剛性對安全性的影響對安全性的影響v 模型計(jì)算與實(shí)測值比較：模型計(jì)算與實(shí)測值比較：v 有限元模型：有限元模型：圖圖3-27 兩門轎車左側(cè)車體有限元模型兩門轎車左側(cè)車體有限元模型a）車身形狀；車身形狀；b）車身有限元?jiǎng)澐周嚿碛邢拊獎(jiǎng)澐謭D圖3-28 撓度的計(jì)算值與試驗(yàn)值撓度的計(jì)算值與試驗(yàn)值1、2對應(yīng)前、后軸的位置；對應(yīng)前、后軸的位置；3、5分別分別指前后縱梁；指前后縱梁；4門檻；門檻；實(shí)線實(shí)線計(jì)算值；虛線計(jì)算值；虛線試驗(yàn)值試驗(yàn)值圖圖3-29 兩種情況下邊梁模擬變兩種情況下邊梁模擬變形情況形情況圖圖3-30 兩種情況下兩種情況下的載荷變化曲線的載荷變化曲線v 吸能

29、式保險(xiǎn)杠吸能式保險(xiǎn)杠v 吸能車架結(jié)構(gòu)吸能車架結(jié)構(gòu)v 車身側(cè)面和頂部措施車身側(cè)面和頂部措施 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須確保駕駛員的視野和視認(rèn)性車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須確保駕駛員的視野和視認(rèn)性措施措施：車身布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使車身各支柱車身布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使車身各支柱，特別是前風(fēng)窗支柱對駕特別是前風(fēng)窗支柱對駕駛員的視野性妨礙應(yīng)最小駛員的視野性妨礙應(yīng)最小，后視鏡的設(shè)計(jì)要確保后方視野性的要求后視鏡的設(shè)計(jì)要確保后方視野性的要求 汽車車身結(jié)構(gòu)碰撞安全性設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)碰撞安全性設(shè)計(jì)車身碰撞安全性車身碰撞安全性定義：定義：即是減小由于碰撞造成乘員傷害即是減小由于碰撞造成乘員傷害的程度或車身保護(hù)乘員的性能的程度或車身保護(hù)乘員的性

30、能v 車身結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)須具備的車身結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)須具備的功能性要求功能性要求碰撞能量須能被指定結(jié)構(gòu)部位分級(jí)吸收，確保乘員生存空間碰撞能量須能被指定結(jié)構(gòu)部位分級(jí)吸收，確保乘員生存空間防止碰撞導(dǎo)致的乘員與室內(nèi)部件的撞擊，減小乘員的傷害防止碰撞導(dǎo)致的乘員與室內(nèi)部件的撞擊，減小乘員的傷害碰撞后乘員易于逃生或進(jìn)行車外救護(hù)，避免二次破壞或傷害碰撞后乘員易于逃生或進(jìn)行車外救護(hù)，避免二次破壞或傷害 汽車結(jié)構(gòu)安全性汽車結(jié)構(gòu)安全性 汽車安全防護(hù)裝置汽車安全防護(hù)裝置q 利用車身前、后部構(gòu)件的利用車身前、后部構(gòu)件的變形變形有效有效地地吸收碰撞能量吸收碰撞能量，而車身，而車身座艙堅(jiān)固座艙堅(jiān)固可可靠，從而保證乘員的有效

31、靠，從而保證乘員的有效生存空間生存空間 2. 車身變形區(qū)特性車身變形區(qū)特性1. 車身結(jié)構(gòu)碰撞安全的設(shè)計(jì)原則車身結(jié)構(gòu)碰撞安全的設(shè)計(jì)原則 車身前、后部結(jié)構(gòu)要盡可能多地吸收碰撞能量，使碰撞過車身前、后部結(jié)構(gòu)要盡可能多地吸收碰撞能量，使碰撞過程中作用于乘員上的力和加速度降到規(guī)定的范圍內(nèi)程中作用于乘員上的力和加速度降到規(guī)定的范圍內(nèi) 車身前、后部構(gòu)件在碰撞中產(chǎn)生變形應(yīng)根據(jù)碰撞強(qiáng)度車身前、后部構(gòu)件在碰撞中產(chǎn)生變形應(yīng)根據(jù)碰撞強(qiáng)度逐級(jí)逐級(jí)發(fā)生發(fā)生，控制受壓各構(gòu)件的變形形式，防止車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、變，控制受壓各構(gòu)件的變形形式，防止車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等速箱等剛性部件侵入剛性部件侵入座艙，同時(shí)也有利于座艙，同時(shí)也有利于

32、車身的修復(fù)車身的修復(fù)車身車身座艙結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固座艙結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固可靠，事故中保證乘員安全可靠，事故中保證乘員安全圖圖3- 31 安全座艙結(jié)構(gòu)安全座艙結(jié)構(gòu)圖圖3-32車身前部車身前部碰撞變形的模擬碰撞變形的模擬v 車身前部正面碰撞時(shí)的理想變形車身前部正面碰撞時(shí)的理想變形特性曲線特性曲線1. 車輛正面碰撞特性車輛正面碰撞特性第第變形區(qū)：變形區(qū)：既可保護(hù)行人，也可避既可保護(hù)行人，也可避免低速下車輛的破壞性免低速下車輛的破壞性第第變形區(qū)：變形區(qū)：為相容區(qū)，保證兩車相為相容區(qū)，保證兩車相撞時(shí)，具有最佳的能量吸收特性和分布撞時(shí)，具有最佳的能量吸收特性和分布 第第變形區(qū)：變形區(qū)：為自身保護(hù)區(qū)，用于撞為自身保護(hù)區(qū)

33、，用于撞擊固定障礙（如墻壁）時(shí)對座艙完整性擊固定障礙（如墻壁）時(shí)對座艙完整性的保護(hù)的保護(hù)圖圖3- 33 車身前部理想車身前部理想變形特性曲線變形特性曲線v 結(jié)構(gòu)安全措施：結(jié)構(gòu)安全措施：車身前部車身前部壓潰變形壓潰變形以吸收碰撞能以吸收碰撞能量，緩解碰撞加速度量，緩解碰撞加速度 加固座艙前壁加固座艙前壁結(jié)構(gòu)，確保座艙生存空間結(jié)構(gòu)，確保座艙生存空間 利用安全帶、安全氣囊保護(hù)系統(tǒng)，利用安全帶、安全氣囊保護(hù)系統(tǒng)，避免二次碰撞造成的傷害避免二次碰撞造成的傷害討論：討論：車身前部的車身前部的能量吸收能能量吸收能力力與碰撞中前部變形部分的與碰撞中前部變形部分的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)質(zhì)量質(zhì)量有關(guān)，有關(guān)，變形部分質(zhì)量越大，變

34、形部分質(zhì)量越大，則所吸收的碰撞能量越強(qiáng)則所吸收的碰撞能量越強(qiáng) 圖圖3- 34(a) 變形過程模擬比較變形過程模擬比較（彎曲模式、壓潰模式）（彎曲模式、壓潰模式）v 吸收碰撞能量的方式：吸收碰撞能量的方式： 彎曲變形、壓潰變形彎曲變形、壓潰變形v 正面碰撞時(shí)，車身前部吸收的能量：正面碰撞時(shí)，車身前部吸收的能量：dvMv圖圖3- 34(b) 能量吸收效果比較能量吸收效果比較（載荷曲線）（載荷曲線）圖圖3- 34(c) 凸凸（凹）臺(tái)的（凹）臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式圖圖3- 34(d) 前縱梁的有限元模前縱梁的有限元模型及變形后的形狀型及變形后的形狀 在梁上設(shè)置在梁上設(shè)置易于軸向壓潰易于軸向壓潰的的結(jié)構(gòu)要

35、素，如圖結(jié)構(gòu)要素，如圖3-3-35所示所示縱梁縱梁(車架車架)局部制成局部制成波紋管狀波紋管狀 增加梁上彎曲部分的板厚，增加梁上彎曲部分的板厚，局部加強(qiáng)控制彎曲變形，設(shè)置局部加強(qiáng)控制彎曲變形，設(shè)置軸向布置的加強(qiáng)筋軸向布置的加強(qiáng)筋圖圖3- 35 車身梁構(gòu)件上設(shè)計(jì)易于軸向壓潰的結(jié)構(gòu)要素車身梁構(gòu)件上設(shè)計(jì)易于軸向壓潰的結(jié)構(gòu)要素圖圖3- 36 碰撞載荷的縱向傳遞碰撞載荷的縱向傳遞提高座艙梁框架的提高座艙梁框架的承載能力承載能力合理傳遞合理傳遞碰撞載荷（圖碰撞載荷（圖3-363-36叉型或三叉型布置結(jié)構(gòu)）叉型或三叉型布置結(jié)構(gòu)）圖圖3-38 座艙的加強(qiáng)梁框架座艙的加強(qiáng)梁框架圖圖3- 37 碰撞時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)下移碰

36、撞時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)下移示意示意(奔馳奔馳A級(jí)車級(jí)車, 1993年年) 采取結(jié)構(gòu)措施使剛性部件碰撞時(shí)下移，采取結(jié)構(gòu)措施使剛性部件碰撞時(shí)下移，如圖如圖3-373-37所示所示 提高側(cè)面結(jié)構(gòu)的提高側(cè)面結(jié)構(gòu)的抗撞擊強(qiáng)度抗撞擊強(qiáng)度，減小碰撞凹陷，減小碰撞凹陷變形，保證變形，保證座艙的完整性座艙的完整性及及生存空間生存空間v 特點(diǎn)：特點(diǎn)：車身側(cè)面碰撞時(shí)允許的變形空間小車身側(cè)面碰撞時(shí)允許的變形空間小 合理設(shè)計(jì)座艙梁框架結(jié)構(gòu)，將側(cè)合理設(shè)計(jì)座艙梁框架結(jié)構(gòu)，將側(cè)撞力傳遞到車身結(jié)構(gòu)上具有承載撞力傳遞到車身結(jié)構(gòu)上具有承載能力的梁能力的梁、柱柱、門檻門檻、地板地板、車頂及其他構(gòu)件上車頂及其他構(gòu)件上圖圖3-39 車門橫向加強(qiáng)梁車

37、門橫向加強(qiáng)梁 增加增加車身側(cè)圍框架的車身側(cè)圍框架的抗撞擊強(qiáng)度及各梁構(gòu)抗撞擊強(qiáng)度及各梁構(gòu)件之間的連接強(qiáng)度件之間的連接強(qiáng)度 增加門檻強(qiáng)度增加門檻強(qiáng)度增大門檻梁的增大門檻梁的斷面面積斷面面積在封閉斷面內(nèi)在封閉斷面內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)板設(shè)置加強(qiáng)板用發(fā)泡用發(fā)泡樹脂填充樹脂填充門檻梁的空腔門檻梁的空腔 加強(qiáng)地板中部的加強(qiáng)地板中部的地板通道地板通道，提高，提高車身抗彎強(qiáng)度車身抗彎強(qiáng)度 合理設(shè)計(jì)及布置門鎖與鉸鏈，加強(qiáng)鉸鏈連接強(qiáng)度，保證將車門受合理設(shè)計(jì)及布置門鎖與鉸鏈，加強(qiáng)鉸鏈連接強(qiáng)度，保證將車門受到的撞擊力有效地傳遞到立柱上到的撞擊力有效地傳遞到立柱上 加強(qiáng)車頂梁及立柱的強(qiáng)度加強(qiáng)車頂梁及立柱的強(qiáng)度 在車頂設(shè)置橫向支撐梁構(gòu)件在車頂設(shè)置橫向支撐梁構(gòu)件v 措