汽車車身結(jié)構(gòu)

汽 車 車 身 結(jié) 構(gòu)第一章 汽車車身的基本結(jié)構(gòu)第二章 汽車車身結(jié)構(gòu)的安全性第三章 汽車車身的發(fā)展趨勢(shì) 第一章 汽車車身結(jié)構(gòu) 汽車車身結(jié)構(gòu)車身作為車輛的重要組成部分，對(duì)整車的安全性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性及操控性有著重要的影響，同時(shí)汽車的個(gè)性化也是通過車身設(shè)計(jì)表現(xiàn)出來。 車 身 結(jié) 構(gòu)車身結(jié)構(gòu)包括：車身殼體、車前板制件、車門、車窗、車身外部裝飾件和內(nèi)部覆飾件、座椅以及通風(fēng)、暖氣、空調(diào)裝置等。在貨車和專用汽車上還包括貨箱和其他裝備。車身殼體按照受力情況可分為非承載式、半承載式和承載式(或稱全承載式)三種。 車 身 殼 體車身殼體按照受力情況可分為非承載式、半承載式和承載式(或稱全承載式)三種。非承載式車身 其特點(diǎn)是車身通過橡膠軟墊或彈簧與車架作柔性連接。車架是支承全車的基礎(chǔ)，承受著在其上所安裝的各個(gè)總成的各種載荷。車身只承受所裝載的人員和貨物的重量及慣性力，在車架設(shè)計(jì)時(shí)不考慮車身對(duì)車架承載所起的輔助作用。 半承載式車身 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車身通過焊接、鉚接或螺釘與車架剛性連接，車架是承受各個(gè)總成載荷的主要構(gòu)件，車身在一定程度上有助于加固車架，分擔(dān)車架所承受的一部分載荷。 承載式車身 其特點(diǎn)是汽車沒有車架，車身就作為發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤各總成的安裝基體，車身兼有車架的作用并承受全部載荷。 為了減小汽車的整車質(zhì)量和節(jié)約材料，大多數(shù)中級(jí)、普通級(jí)、微型轎車和部分客車車身常采用承載式結(jié)構(gòu)。貨車駕駛室只占汽車長(zhǎng)度的小部分，不可能采用承載結(jié)構(gòu)。沒有完整的封閉構(gòu)架的開式車身(敞篷車)也很難采用承載式結(jié)構(gòu)。高級(jí)轎車車身如果為了提高汽車的舒適性，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤各總成工作時(shí)傳來的振動(dòng)及汽車行駛時(shí)由路面通過車輪和懸架傳給車身的沖擊，則可采用非承載式結(jié)構(gòu)。 車身殼體結(jié)構(gòu)承載式車身的地板有較完整(厚度也較大)的縱、橫承力元件，其前部有兩根斷面尺寸較粗大的縱梁，它們往往與兩側(cè)的前擋泥板和前面的散熱器固定框等焊接成剛性較好的空間構(gòu)架，以便直接安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和前懸架等部件并承受其工作載荷。與此相反，非承載式轎車的車身前部就較薄弱，其車前鈑制件通常不是焊接在車身殼體上，而是用螺釘相互連接起來并安裝在車架上。 車 身 殼 體車身殼體是一切車身部件的安裝基礎(chǔ)，通常是指縱、橫梁和支柱等主要承力元件以及與它們相連接的鈑件共同組成的空間結(jié)構(gòu)。轎車車身殼體主要有發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、前圍板、翼子板、行李箱蓋、車頂蓋。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋(又稱發(fā)動(dòng)機(jī)罩)是最醒目的車身構(gòu)件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質(zhì)量輕、剛性強(qiáng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)罩發(fā)動(dòng)機(jī)罩是車身上覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)艙的蓋板。為了便于接近發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩是可開啟的，它可向后翻轉(zhuǎn)、向前翻轉(zhuǎn)或向側(cè)翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)方向取決于罩蓋尺寸的大小與發(fā)動(dòng)機(jī)接近的方便性。發(fā)動(dòng)機(jī)罩要求隔熱隔音，自身質(zhì)量輕、剛性強(qiáng)。結(jié)構(gòu)上一般有外板和內(nèi)板，中間夾以隔熱材料。貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩有時(shí)與駕駛室底板合為一體，開啟時(shí)連同駕駛室一起上翻。 頂 蓋對(duì)于轎車車身的總體剛度而言，頂蓋不是很重要的部件，這也是允許在車頂蓋上開設(shè)天窗的理由。從設(shè)計(jì)角度來講，重要的是它如何與前、后窗框及與支柱交界點(diǎn)平順過渡，以求得最好的視覺感和最小的空氣阻力。為了安全，特別是為了防止翻車事故情況下的嚴(yán)重傷亡，要求頂蓋有一定強(qiáng)度與剛度。一般在頂蓋下增加一定數(shù)量的加強(qiáng)梁。 行 李 箱行李廂是乘客放置隨身攜帶小件行李的場(chǎng)所。前置發(fā)動(dòng)機(jī)的車身、行李廂布置于車后部，而后置發(fā)動(dòng)機(jī)車身則反之。行李廂要求防塵、防潮、隔熱，以保護(hù)存于其中的物品。行李廂蓋要求有良好的剛性，一般有內(nèi)襯板，內(nèi)襯板上有加強(qiáng)筋。行李廂內(nèi)要布置占最少空間的存放備用輪胎的位置，并應(yīng)加以簡(jiǎn)便的緊固，以防止行駛時(shí)松動(dòng)。 翼 子 板翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板，前翼子板安裝在前輪處，因此必須要保證前輪轉(zhuǎn)動(dòng)及跳動(dòng)時(shí)的最大極限空間，因此設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)選定的輪胎型號(hào)尺寸用“車輪跳動(dòng)圖”來驗(yàn)證翼子板的設(shè)計(jì)尺寸。后翼子板無車輪轉(zhuǎn)動(dòng)碰擦的問題，但出于空氣動(dòng)力學(xué)的考慮，后翼予板略顯拱形弧線向外凸出?，F(xiàn)在有些轎車翼子板已與車身本體成為一個(gè)整體，一氣呵成。但也有轎車的翼予板是獨(dú)立，尤其是前翼子板。 前 圍 板前圍板是指發(fā)動(dòng)機(jī)艙與車廂之間的隔板，它和地板、前立柱聯(lián)接，安裝在前圍上蓋板之下。前圍板上有許多孔口，作為操縱用的拉線、拉桿、管路和電線束通過之用，還要配合踏板、方問機(jī)柱等機(jī)件安裝位置。為防止發(fā)動(dòng)機(jī)艙旱的廢氣、高溫、噪聲竄入車廂，前圍扳上要有密封措施和隔熱裝置。在發(fā)生意外事故時(shí)，它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)比車身其它部件而言，前圍板裝配最重要的工藝技術(shù)是密封和隔熱，它的優(yōu)劣往往反映了車輛運(yùn)行的質(zhì)量。 車 窗車窗的基本功能是保證視野和采光。為了保證安全，所有車窗都要求安裝安全玻璃，前風(fēng)客窗裝夾層玻璃，側(cè)窗裝鋼化玻璃，旨在一但發(fā)生撞車事故，車窗玻璃不會(huì)飛落碎片傷入。玻璃固定方式有直接粘接式與橡膠密封固定式。玻璃可升降的車門窗要充分注意玻璃升降導(dǎo)軌的密封與防振性。近代后窗玻璃都裝有電熱絲，可以除霜，以保證后視野的清晰。 擋 泥 板擋泥板亦稱車輪內(nèi)擋板，和翼子板一樣，要求保持車輪運(yùn)動(dòng)的極限空間。后輪擋泥板是后底板的一部分。前擋泥板在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的部分有時(shí)為排除艙內(nèi)廢氣而開通氣孔，并在其上部經(jīng)常安置發(fā)動(dòng)機(jī)附件或蓄電池等裝置，所以要求有一定的強(qiáng)度和剛度。 底 板車身客廂板與后行李廂底板成為一個(gè)整體零件。底板不僅從上面承受乘客和載貨，而且從下方承受懸架和傳動(dòng)軸帶來的沖擊振動(dòng)。承載式車身底板多呈盆形結(jié)構(gòu)，非承載式車身底板下有車架，在底板和車架聯(lián)接處有彈性元件隔振，并可防止因承受載荷而產(chǎn)生的應(yīng)力集中。底板下面應(yīng)采取可靠的防蝕措施，并涂有防振膠。 擋 板擋板是車身上用來隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)艙和客廂的裝置。擋板上留有許多孔口，以便操縱拉線、拉桿，通常，還裝有很多電器系統(tǒng)附件。為防止發(fā)動(dòng)機(jī)艙里的廢氣和噪聲進(jìn)入客廂和防止發(fā)動(dòng)機(jī)艙的高溫，在擋板上要有密封措施與隔熱裝置。為減輕發(fā)生意外事故時(shí)對(duì)乘員的傷害，發(fā)動(dòng)機(jī)擋板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度。 儀 表 板儀表板位于發(fā)動(dòng)機(jī)擋板后，駕駛員面前，用來安裝全部?jī)x表、開關(guān)鎖鈕及其它電器裝備。儀表一般集中固定于可獨(dú)立拆卸的儀表盤上?，F(xiàn)代汽車的儀表板多采用鋼骨架的軟化塑料敷面整體式結(jié)構(gòu)，儀表板質(zhì)量都比較輕。 副儀表板副儀表板亦稱“通道”。為了避免儀表板上儀表過分擁擠，儀表板中部向下延伸而成為儀表板的補(bǔ)充空間。在副儀表板上可以安裝部分開關(guān)、收錄機(jī)、煙灰缸、雜物廂等。通常副儀表板包容了變速桿與手制動(dòng)柄的孔口。副儀表板表面也需要軟化，造型上與儀表板渾然一體。儀表板與副儀表板都要求與整車的內(nèi)飾設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。 新雅閣豪華型副儀表板 支 柱轎車車身側(cè)圍一般有：三根支柱前柱、中柱和后柱。前柱支承頂蓋、安裝風(fēng)窗玻璃與前門密合，前柱上部常因玻璃曲面的形狀而形成扭曲斷面或不等斷面。中柱支承頂蓋或固定后門，順開式后門的鉸鏈安裝在中柱上。后柱支承頂蓋，逆開式后門的鉸鏈安裝在后柱上。 車 門車門有旋轉(zhuǎn)門、折疊門、推拉門和外擺式平衡門等各種形式。為了節(jié)省停車時(shí)的車輛間距面積，還有向上折翻的翼形門。除轎車和客車有前、后門之外，旅行車還有背門，可用于客、貨的出入。大客車有安全門、行李艙門和駕駛員專用門。大客車為節(jié)省車門開啟的旋轉(zhuǎn)空間。多采用滑動(dòng)的推拉式或折疊門。 保 險(xiǎn) 杠保險(xiǎn)杠可保護(hù)車身車體不首先與障礙物接觸，同時(shí)也起裝飾作用。保險(xiǎn)杠通過支架直接固定到車架上莊何沖擊都可以通過支架緩沖。近代的“吸能式”保險(xiǎn)杠，是在支架上裝有液壓阻尼裝置，從而使撞擊能量被阻尼器吸收，以減輕整個(gè)車身的振動(dòng)。中、小型轎車的保險(xiǎn)杠上可安裝防撞橡膠塊，它可起到停車、倒車推頂時(shí)的接觸點(diǎn)作用、裝飾作用以及對(duì))保險(xiǎn)杠接縫的掩蓋作用。 內(nèi) 部 裝 飾車內(nèi)部裝飾件包括：儀表板、頂篷、側(cè)壁、座椅等表面覆飾物，以及窗簾和地毯。在轎車上廣泛采用天然纖維或合成纖維的紡織品、人造革或多層復(fù)合材料、連皮泡沫塑料等表面覆飾材料。在客車上則大量采用纖維板、紙板、工程塑料板、鋁板、花紋橡膠板以及復(fù)合裝飾板等覆飾材料。 車 身 附 件車身附件有：門鎖、門鉸鏈、玻璃升器、各種密封件、風(fēng)窗刮水器、風(fēng)窗洗滌器、遮陽板、后視鏡、拉手、點(diǎn)煙器、煙灰盒等。在現(xiàn)代汽車上常常裝有無線電收放音機(jī)和桿式天線，在有的汽車車身上還裝有無線電話桃、電視機(jī)或加熱食品的微小爐和小型電冰箱等附屬設(shè)備。 轎車的遮陽頂窗遮陽頂窗（也稱天窗）及其他車窗開啟時(shí)可使汽車室內(nèi)與外界連通，接近敞篷車的性能，以便乘員在風(fēng)和日麗的季節(jié)里充分享受明媚的陽光和新鮮的空氣。遮陽頂窗不但可以增加室內(nèi)的光照度，而且也是一種較有效的自然通風(fēng)裝置。根據(jù)不同的需要，可把遮陽頂窗部分或全部關(guān)閉，這樣就形成了功能優(yōu)異的全天候式車身結(jié)構(gòu)。 車身附屬裝置通風(fēng)裝置不依靠風(fēng)機(jī)而利用汽車行駛的迎面氣流進(jìn)行車內(nèi)空氣交換的辦法稱為自然通風(fēng)。在汽車行駛過程中，既要保證通風(fēng)，又要避免急速的穿堂風(fēng),以免乘員著涼。自然通風(fēng)可依靠車身上的進(jìn)、出風(fēng)口以及打開的側(cè)窗、頂窗、車門上的升降玻璃和三角通風(fēng)窗實(shí)現(xiàn)。利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)的方法比自然通風(fēng)更有效，并可用過濾方法保證空氣更加潔凈。 座 椅座椅的作用是支承人體，使駕駛操作方便和乘坐舒適。座椅由骨架、座墊、靠背、頭枕和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等部分組成。座椅由骨架、座墊、靠背和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。座墊和靠背應(yīng)具有一定的彈性。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可使座位前后或上下移動(dòng)以及調(diào)節(jié)座墊和靠背的傾斜角度。某些座椅還有彈性懸架和減振器，可對(duì)其彈性懸架加以調(diào)節(jié)以便在駕駛員們不同的體重作用下仍能保證座墊離地板的高度適當(dāng)。 車身對(duì)整車性能的影響人們把發(fā)動(dòng)機(jī)描述為汽車的“心臟”，而作為汽車重要組成部分的車身則是汽車的“骨骼”，是汽車所有總成及乘員的載體。隨著科學(xué)技術(shù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)汽車尤其是轎車的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及動(dòng)力性等提出了越來越離的要求。車身作為車輛的重要組成部分，對(duì)整車性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 車身對(duì)整車性能的影響動(dòng)力性汽車的最高車速、爬坡能力及加速能力均與整車質(zhì)量密切相關(guān)，在動(dòng)力總成不變的情況下，整車質(zhì)量的降低可以明顯提高汽車的動(dòng)力性。 車身對(duì)整車性能的影響舒適性來自于路面、發(fā)動(dòng)機(jī)及其它振源的振動(dòng)和噪聲均是通過車身傳給乘員，具有良好動(dòng)態(tài)特性的車身結(jié)構(gòu)，通過與其它總成的合理匹配，可以將傳到車廂的振動(dòng)和噪音降低到最小。安全性具有足夠強(qiáng)度和剛度的車身是汽車具備主動(dòng)及被動(dòng)安全性的重要保證。 第二章 車身結(jié)構(gòu)安全性從汽車誕生之日開始人們就不斷致力于汽車安全性的研究和安全技術(shù)的開發(fā)現(xiàn)代汽車以保護(hù)乘員為目的的革新已有數(shù)百項(xiàng)之多汽車安全與環(huán)保節(jié)能一起構(gòu)成了當(dāng)今汽車發(fā)展的三大主題。 車身結(jié)構(gòu)在汽車被動(dòng)安全性方面起著重要作用，通過碰撞試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)提高車身結(jié)構(gòu)的耐撞性有著十分積極的作用。近年來對(duì)車身結(jié)構(gòu)的耐撞性優(yōu)化設(shè)計(jì)已成為車身被動(dòng)安全性研究的熱點(diǎn)之一。提高汽車的安全性能是當(dāng)前世界汽車工業(yè)界研究的一項(xiàng)主要內(nèi)容。 車身結(jié)構(gòu)耐撞性研究的歷史及現(xiàn)狀碰撞安全問題幾乎是與汽車的誕生同時(shí)開始的。十八世紀(jì)七十年代法國(guó)炮兵技術(shù)士官Nicolas Joseph Cugnot 制造出世界上最早的具有實(shí)用價(jià)值的蒸汽牽引汽車這輛汽車由于方向桿操縱困難撞到了附近兵營(yíng)的墻壁上造成了世界上最早的一起汽車碰撞事故。 第二次世界大戰(zhàn)后 汽車技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。輪胎性能的提高，采用四輪制動(dòng)，安全玻璃以及剛度較大的車身結(jié)構(gòu)等等使得汽車的安全性得到顯著改善。 1949 年Nash 提出了座椅安全帶的概念。 1956 年隨著座椅安全帶作為選用附件開始在汽車中得到使用標(biāo)志著汽車安全性進(jìn)入了新時(shí)期。 美國(guó)運(yùn)輸部DOT 部長(zhǎng)于1970 年2 月提出開發(fā)安全試驗(yàn)車ESV 計(jì)劃該計(jì)劃要求開發(fā)以80km/h 正面壁障撞車試驗(yàn)具有高度安全性能的1800kg 級(jí)試驗(yàn)樣車。進(jìn)入 90 年代后汽車安全性的研究表明：安全性能的提高不僅僅是提高車身的剛度，而是需要對(duì)汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)有效控制碰撞能量的吸收。安全性研究的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到對(duì)車輛的碰撞吸能過程，乘員傷害機(jī)理的理解和碰撞時(shí)的乘員保護(hù)技術(shù)。 先進(jìn)安全車 【ASV Advanced Safety Vehicle】 是為在21 世紀(jì)實(shí)際使用而開發(fā)的一類原型車。開發(fā)這種車的主要目的是避免事故發(fā)生和減少傷害程度。ASV 技術(shù)內(nèi)容可歸納成如下4個(gè)方面：安全預(yù)防技術(shù)；事故避免技術(shù)；損傷減少技術(shù)降低車輛發(fā)生碰撞時(shí)乘員和行人傷害的技術(shù)；碰撞后乘員傷害減輕與防護(hù)技術(shù)； 我國(guó)在 1999 年10 月28 日頒布了汽車被動(dòng)安全強(qiáng)制性法規(guī)CMVDR294 汽車正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則。按法規(guī)的規(guī)定，到2002 年7 月1 日所有在中國(guó)市場(chǎng)上銷售和即將上市的新車都要進(jìn)行整車碰撞試驗(yàn)符合中國(guó)的法規(guī)要求。 車身結(jié)構(gòu)耐撞性研究的方法目前車身結(jié)構(gòu)耐撞性研究的方法主要有三類：實(shí)車碰撞試驗(yàn)法臺(tái)車碰撞試驗(yàn)法計(jì)算機(jī)仿真分析法 實(shí) 車 碰 撞 試 驗(yàn)實(shí)車碰撞試驗(yàn)與事故情形最為接近，是綜合評(píng)價(jià)車輛安全性能(尤其在法規(guī)檢驗(yàn)時(shí))的最直接、最有效的方法。它是從乘員保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，以交通事故再現(xiàn)的方式來分析車輛碰撞前后的乘員與車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及損傷狀況，并以此為依據(jù)改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)，增設(shè)或改進(jìn)車內(nèi)外乘員保護(hù)裝置。其試驗(yàn)結(jié)果說服力最強(qiáng)，同時(shí)還可以為臺(tái)車模擬碰撞試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真提供試驗(yàn)條件和參考數(shù)據(jù)，以及有效性驗(yàn)證，但實(shí)車碰撞試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作復(fù)雜、周期長(zhǎng)、費(fèi)用大、重復(fù)性差、對(duì)設(shè)備的要求很高。 臺(tái)車碰撞試驗(yàn)法臺(tái)車碰撞試驗(yàn)是對(duì)實(shí)車碰撞試驗(yàn)的模擬，用一個(gè)比較堅(jiān)固的臺(tái)車代替汽車，無需破壞真實(shí)汽車，在臺(tái)車與剛性墻之間安裝有緩沖裝置，臺(tái)車通過緩沖裝置與剛性墻發(fā)生碰撞，通過調(diào)整緩沖裝置的力學(xué)特性使臺(tái)車獲得可重復(fù)的、接近于實(shí)車碰撞的減速度波形。臺(tái)車碰撞模擬試驗(yàn)可以用于乘員保護(hù)裝置的性能評(píng)價(jià)和零部件的耐慣性力試驗(yàn)等，可以模擬較大范圍內(nèi)的碰撞情形。 計(jì)算機(jī)仿真分析法近幾十年來，計(jì)算機(jī)仿真碰撞技術(shù)迅速發(fā)展，在安全性車身的開發(fā)、乘員保護(hù)措施的優(yōu)化、人體生物力學(xué)、碰撞用假人的開發(fā)等領(lǐng)域中發(fā)揮了重大作用。盡管計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)還不能完全取代昂貴的實(shí)車碰撞試驗(yàn)，但是在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段、樣車的試制、試驗(yàn)次數(shù)的減少、開發(fā)費(fèi)用及周期的降低等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且可重復(fù)性強(qiáng)、結(jié)果信息全面。同時(shí)計(jì)算機(jī)模擬研究的適用面廣、精度高，可以處理很多異常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變形等問題，還可以設(shè)定模型的邊界條件和其它特定條件等，因此顯示出強(qiáng)大的生命力。 在汽車開發(fā)階段利用計(jì)算機(jī)仿真方法進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)耐撞性的分析可以有效地提高新車型碰撞性能的可靠性在產(chǎn)品定型生產(chǎn)之前就能及時(shí)評(píng)價(jià)和改進(jìn)車輛的碰撞性能從而縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。國(guó)外從60 年代中期就開始了計(jì)算機(jī)碰撞仿真研究工作尤其在近二十年，碰撞仿真技術(shù)發(fā)展迅速，已成了新車開發(fā)中不可或缺的一部分。碰撞建模，碰撞受害者分析軟件和汽車碰撞仿真分析軟件是碰撞仿真分析的三個(gè)重要組成部分。 在汽車碰撞領(lǐng)域采用的數(shù)學(xué)模型可分為四類： 仿真汽車事故的模型；仿真結(jié)構(gòu)大變形的模型；仿真人體整體動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的模型和仿真人體局部結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)模型。前兩類用于仿真汽車碰撞過程中的變形與運(yùn)動(dòng)后兩類用于仿真汽車碰撞過程中的人體反應(yīng)。其中仿真汽車事故的模型較為簡(jiǎn)單主要用于汽車碰撞事故的再現(xiàn)。 仿真結(jié)構(gòu)大變形的模型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主要用于以下二類目的： 1 對(duì)汽車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行碰撞性能的概念設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)各類設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。 2 對(duì)已完成車身細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的汽車被動(dòng)安全性(主要是耐撞性)進(jìn)行校核，減少實(shí)車試驗(yàn)的次數(shù)，驗(yàn)證是否滿足法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)的要求以減少開發(fā)費(fèi)用。 側(cè) 撞汽車側(cè)面碰撞分為直接碰撞和間接碰撞兩種形式。直接碰撞是指車與車之間的碰撞。間接碰撞是指由于車輛的滑移、跑偏等引起的與障礙物的碰撞，如樹木、柱子等。對(duì)于車對(duì)車側(cè)面碰撞的研究。國(guó)內(nèi)外目前實(shí)施的汽車側(cè)面碰撞試驗(yàn)法規(guī)的撞擊器都采用移動(dòng)變形壁障代替車輛。 側(cè)面碰撞損傷機(jī)理一般來說，汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)都會(huì)伴隨有兩個(gè)過程，即“一次碰撞和“二次碰撞”。一次碰撞是指車輛與障礙物之間發(fā)生的碰撞。二次碰撞是指車內(nèi)司乘人員與乘坐室內(nèi)物體之間的碰撞。司乘人員在碰撞過程中受到損傷的主要原因可歸納為以下四點(diǎn)： (1)一次碰撞過程過分劇烈，以致傳遞到司乘人員身上的加速度值超過了人體的耐受極限，使人體器官受到損傷； (2)碰撞過程中乘坐室外部剛硬物體侵入乘坐室內(nèi)部，直接將司乘人員擠壓傷亡； (3)由于一次碰撞過分劇烈，致使司乘人員與車輛側(cè)面結(jié)構(gòu)發(fā)生多次“二次碰撞”而受傷； (4)在碰撞過程中，乘坐室變形太大，以致司乘人員缺乏生存空間而傷亡。 如今，側(cè)面安全氣囊的使用主要在于避免二次碰撞或減輕二次碰撞的程度，它們?cè)诒Ｗo(hù)碰撞事故中的司乘人員時(shí)發(fā)揮了巨大的作用。但是，由于受本身制作材料以及人體承受碰撞能力的限制，安全氣囊所能吸收的撞擊能量是有限的。因此，絕大部分的碰撞能量必須由車體結(jié)構(gòu)來吸收，一次碰撞的特性決定了車輛最基本的碰撞安全性能。 對(duì)轎車而言，由于其側(cè)面的強(qiáng)度相對(duì)較弱，發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)汽車側(cè)部結(jié)構(gòu)可用來吸收撞擊能量的變形空間是相當(dāng)有限的，一般為20cm30cm左右，所以，對(duì)于側(cè)面碰撞而言，緩沖吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是最大挑戰(zhàn)。其中問題在于，即使有足夠好的材料來制作緩沖吸能結(jié)構(gòu)，但能用于緩沖吸能的空間卻十分有限。在側(cè)面碰撞中轎車通常由于側(cè)圍剛度分布不合理，碰撞力不能有效傳遞到具有保護(hù)和吸能作用的部件上，影響了撞擊力的分散吸收，加大了側(cè)圍結(jié)構(gòu)的變形，通常出現(xiàn)以下幾個(gè)不合理的變形趨勢(shì)： (1)B柱侵入嚴(yán)重，在車身腰線位置附近產(chǎn)生了塑性變形，即形成塑性鉸。 (2)B柱上下端缺乏有力的支撐，導(dǎo)致頂蓋邊梁和門檻在其與B柱交接位置附近侵入量偏大。 (3)門檻梁整體侵入過大，并出現(xiàn)繞門檻梁中心線的彎轉(zhuǎn)侵入。 (4)地板橫向剛度較弱，不能有效抵抗門檻梁的侵入。 (5)B柱的嚴(yán)重變形直接導(dǎo)致整個(gè)車門的嚴(yán)重侵入。 (6)防撞桿的布置和剛度設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致車門整體剛度偏低、變形嚴(yán)重。 提高車輛側(cè)面碰撞安全性能首要任務(wù)是提高車輛的結(jié)構(gòu)安全性能，可以從兩個(gè)方面考慮：增加緩沖吸能區(qū)兩側(cè)的變形空間(不太現(xiàn)實(shí)) 合理設(shè)計(jì)側(cè)面結(jié)構(gòu)的剛度，使碰撞力有效傳遞到具有保護(hù)和吸能作用的梁、柱、地板、車項(xiàng)和其它部件，將撞擊力分散吸收，并最大限度地把可能造成的損害降低到最小程度。 一般而言可以采用以下措施： (1)增加車門強(qiáng)度。 (2)增加A柱、B柱、C柱等側(cè)圍部物的強(qiáng)度。 (3)增加門檻梁的強(qiáng)度。 (4)增加車身橫向橫梁(車頂橫梁、地板橫梁等)的強(qiáng)度。 (5)合理設(shè)計(jì)門鎖及鉸鏈，既要防止汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)車門自動(dòng)打開，又要保證碰撞后車門能夠容易開啟，以利于乘員的車外救護(hù)。同時(shí)，加強(qiáng)車門鉸鏈，有利于將車門所受的撞擊力有效地傳給立柱。 上述這些措施可以通過以下三個(gè)具體方法實(shí)現(xiàn)：增加板厚采用超過強(qiáng)度鋼添加加強(qiáng)部件 安全車身設(shè)計(jì)新理念車身結(jié)構(gòu)是決定汽車被動(dòng)安全性的重要因素之一是所有被動(dòng)安全設(shè)施的基礎(chǔ)。安全車身結(jié)構(gòu)取決于其碰撞吸能技術(shù)應(yīng)包括前后碰撞變形區(qū)和高強(qiáng)度乘員艙。應(yīng)以從行人和乘員兩個(gè)方面作為出發(fā)點(diǎn)考慮車身的安全性,這應(yīng)成為車身安全的新理念。 第三章 汽車車身的發(fā)展趨勢(shì)外型是汽車的臉面，它帶給人的是第一感覺、第一印象。奇瑞QQ之所以深受女性消費(fèi)者的喜愛就在于其可愛、小巧和絢麗的外形；哈飛之所以與別的面包車不同就在于其流暢、富有旋律的線條，奧迪的各個(gè)車型都能給人帶來大氣、現(xiàn)代、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母杏X和氣勢(shì)，就好像融入了德國(guó)莊重的交響樂和建筑，所以?shī)W迪車成為政府、企業(yè)家購(gòu)買的首選。而法國(guó)車一般都擁有流暢優(yōu)美的線條，給人時(shí)尚浪漫的感覺。美國(guó)車則具有大方、粗獷的特點(diǎn)。 功能決定外型在功能實(shí)現(xiàn)上的進(jìn)步必將會(huì)反映到外型上。隨著汽車工程技術(shù)上的重大變革，比如電機(jī)驅(qū)動(dòng)取代內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、燃料電池或者高容量蓄電裝置取代燃油箱、電子操控取代機(jī)械式操控，這些大的變革將引起汽車動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和占用空間的減少，這就給汽車的外型設(shè)計(jì)帶來更大的發(fā)揮空間，更能體現(xiàn)個(gè)性，更好的滿足人機(jī)工程方面的要求，而不像內(nèi)燃機(jī)汽車造型會(huì)受到諸多因素的限制。多種能源的汽車需要多種不同形狀的車身。通用推出的滑板車概念就充分說明了這一點(diǎn)。 未來的汽車將更加的個(gè)性化、更加的靈活多變，很多地方采用模塊化設(shè)計(jì)，用戶可選擇、可搭配的余地更大。選購(gòu)汽車有些像選購(gòu)電腦，車身可以象電腦機(jī)箱一樣有多種款式可供選擇。用戶在內(nèi)飾空間的座椅布局和樣式選擇上有更大的空間。為了滿足不同使用場(chǎng)合的需要，比如高速行駛和城市行駛、休閑狀態(tài)和行駛狀態(tài)等，汽車上將會(huì)有很多可變部件，甚至車身可以變形。 環(huán)保節(jié)能是未來汽車的主流。改進(jìn)空氣動(dòng)力學(xué)，降低能耗是未來汽車發(fā)展的重要課題。新材料、新工藝對(duì)汽車內(nèi)部造型也將產(chǎn)生巨大影響。目前使用更多替代鋼的輕質(zhì)材料，以降低車重。鋁合金、鎂合金及碳素纖維等輕質(zhì)材利在汽車制造上的應(yīng)用將增多。 電子智能是現(xiàn)代車身造型改變最活躍的因素。目前儀表應(yīng)用數(shù)字顯示代替指針，所以儀表和儀表板的造型已有新的改觀。內(nèi)部裝置如室溫調(diào)控，音響效果等也應(yīng)用于電腦。 “雙M”理念即機(jī)器所占空間最小，而駕乘者享受的內(nèi)部空間最大。將來世界各國(guó)汽車保有量還會(huì)不斷增加，到那時(shí)，城市交通管理、停車場(chǎng)空間限制必然要求汽車外部輪廓占較小空間，但又不應(yīng)對(duì)乘座空間無限地壓縮以至人的基本活動(dòng)范圍，隨著擁有汽車的人數(shù)的增加，對(duì)車內(nèi)座位數(shù)量需要肯定相應(yīng)的降低。由于社會(huì)生活活動(dòng)方式的變革，家庭成員需乘各人汽車，今日最普遍的兩排座車型就不在適用，而是需要更經(jīng)濟(jì)的車型布置。雙座汽車將得到更廣泛的應(yīng)用。