轿车车身结构对汽车被动安全性能影响的分析

杨一兰

（四川职业技术学院,四川 遂宁 629000）

轿车车身结构对汽车被动安全性能影响的分析

杨一兰

（四川职业技术学院,四川 遂宁 629000）

本文从汽车安全性能的重要性出发，主要介绍了汽车安全性的组成装置，对轿车车身结构对汽车被动安全性能的影响进行了分析，探讨了车身前部和后部碰撞吸能区的结构特点。

安全性；碰撞吸能区；加强梁

1 汽车的安全性能

随着社会和经济的发展，汽车更加普遍的进入了人们的生活，汽车保有量也快速的增长，交通事故发生量也随之剧增，给社会和家庭带来了巨大的损失和伤害。因此现代汽车技术的发展的方向主要是安全、环保和节能，各国汽车制造商都在围绕这三个方面开展大量研究开发工作。

汽车安全性包括主动安全性和被动安全性两大类。主动安全是指操纵控制汽车安全的系统措施，避免汽车在使用中发生交通事故，提高避免事故发生的能力，尤其在突发情况的条件下保证汽车安全。现在汽车上普遍装备的主动安全装置有电子控制防抱死制动系统（ABS），具有防滑、防锁死功能，能有效提高制动性能，防止甩尾、侧滑；电子控制制动力分配系统（EBD），能自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，在一定程度上可以缩短制动距离；并配合ABS提高制动稳定性；驱动轮防滑转控制装置（ASR），可以避免驱动轮打滑，维持车辆行驶方向的稳定性。此外还有在车辆行驶中的稳定车辆的安全系统，如牵引力控制系统（TRC）、电子辅助制动系统 (EBA)等。被动安全性是指在无法避免碰撞事故的情况下，依靠车辆本身安全装置，将交通事故的伤害程度降到最低。车身结构、车辆的制造材料、、安全带、安全气囊和可溃缩的方向盘及制动踏板等都是被动安全的重要组成部分。除了以上两方面主要的安全性能，汽车使用中的安全性能还有以下两类。 一类是事故后安全性，是指汽车能减轻事故后果的性能。主要包括能否迅速消除事故后果，同时避免新的事故发生。如能够快速修复的车身，并保证其力学结构。

2 轿车车身结构对汽车被动安全性能的影响

在众多常见的安全保护措施中，除了防抱死制动系统、电控驱动轮防滑转系统、安全带、安全气囊等安全装置之外，隐藏于汽车内部的车身结构对于整车安全性能同样重要，可以说车身结构是汽车安全的第一道关。一般将车身分为前、中、后三个部分，这三部分的刚度是分级的，中部乘客室刚度最高，前部发动机室、后部行李箱都具有较大的韧性。 一个合格的、相对安全的车身有制造的比较薄弱的区域，这个区域称为碰撞吸能区，以利于在碰撞中溃缩吸收撞击动能形成断裂或者发生折叠，而不会向乘客舱方向挤压；为了在发生碰撞时更好的保护车内乘客的安全，轿车车身的前后均应设计碰撞吸能区，从而保证在发生碰撞时，轿车车身的变形能够按照预先设计的方向逐渐变形，以此来减小传递到乘客舱和乘客身体的冲击，减小乘客舱的变形，保障车内乘客安全。

2.1 车身前部结构对汽车被动安全性能的影响

轿车车身由车身壳体，车身外装件，车身电器装置和车身内装件四部分组成。轿车车身类型多种多样，现代轿车车身多采用承载式，承载式车身没有单独的车架，车身结构件与覆盖件都采用焊接的形式连接在一起。汽车发生碰撞时依靠全车身的构件和覆盖件整体承受碰撞力，车身上刚度较大的构件将碰撞力传递和分散到车身各部位，再由各部位吸收撞击能量。以前置发动机前轮驱动轿车为例，车身前部主要由前横梁、前保险杠、散热器支架、翼子板、发动机罩和加强梁等组成。前部车身在汽车整体结构上异常重要，前部不但要安装转向操纵装置，而且还有车辆的发动机、变速器和传动装置等；在固定保险杠的两条纵梁里，内壁钢板的厚度是渐变的，越靠近车身前面越薄，越靠近乘客室越厚，这样在发生碰撞时，纵梁前面越薄部位变形强度越大，纵梁后面靠近乘客室部位变形量小，实现逐级线性变形，远离乘客室部位吸收大部分撞击能量，减轻对乘员舱的负荷，确保乘员的生存空间。

车身前部两侧的纵梁由上下两部分构成，为了实现吸能区功能，车身左右两侧上下这四根纵梁形状多变，纵梁截面越是靠近乘客舱越宽，整个纵梁截面宽窄多变，截面多处弯曲，纵梁内壁厚度不一，加工有非安装孔，这些设计能使碰撞时车身的变形能够按照预先设计的方向避开乘客舱逐渐变形，与车身前部的横梁一起，将发生碰撞时产生的冲击能量分散到车身的其他区域并被吸收形成溃缩变形区。

2.2 车身中部结构对汽车被动安全性能的影响

车身中部主要由前柱、中柱、车门、地板、车顶边梁、车身顶盖等组成。车身中部与车身其它部件结合形成驾驶室和乘坐空间，也提供了车门支撑。乘客舱的刚性至关重要，在碰撞时能有效保证乘客舱在碰撞中尽可能的变形小。将外板、加强板、加强梁和内板组合成一个坚固的箱型结构，前柱和中柱的上方、下方设计安装有加强梁及加强板，以此来增强乘客舱的刚度。车顶边梁和门槛采用多边异形截面结构，车身顶盖是尺寸较大的覆盖件，除了避风挡雨之外，对提高轿车安全也很重要，车身顶盖平面上设有加强梁，四周设有横纵梁以焊接的形式连接在一起，对前部传来的冲击，由上横梁与下纵梁吸收冲击能量，并将部分冲击能量扩散到前立柱与地板。

2.3 车身后部结构对汽车被动安全性能的影响

车身后部是乘客室后侧用于放置物品的一部分空间够成了行李舱，后部车身主要由后翼子板、后柱、后侧梁、后保险杠和行李舱盖等构件构成。为了在发生碰撞时更好地保护车内乘客的安全，轿车车身的后部也应设计溃缩变形区，在发生碰撞时这些区域会变形发生折叠或者断裂，而不会向乘客舱方向挤压。行李箱盖由上、下外板及内板组成，内板表面形状复杂，有纵向、横向、交叉布置的筋条来增加其刚度，后地板纵梁、行李箱周围的边梁将碰撞产生的冲击分散吸收，同时，碰撞吸能结构使汽车尾部的变形按照设计的方向进行，确保使乘客舱的后部变形最小，保障车内乘客安全。

3 结束语

当汽车发生碰撞时车身发生逐渐变形，车身的前部和后部吸收撞击事故中产生的大部分撞击能量，缓冲吸能区与乘员安全区交界处设计成具有较大刚性的结构，在缓冲吸能区外围设计成具有较小刚性和较好缓冲吸能的结构。轿车均采用了乘客舱刚度大、发动机舱及行李舱刚度小的设计方案，其中前后两区为“溃缩区”，在受到撞击时会向内溃缩并有效地吸收撞击力，中间则为“安全区”，能够有效的抵抗和分散尚未被溃缩区吸收掉的撞击力，乘客舱所承受的撞击力就可以大大减小。