第4章_汽車(chē)被動(dòng)安全性 ppt課件

1、4.1 概述4.2 車(chē)身構(gòu)造4.3 平安帶4.4 平安氣囊4.5 座椅4.6 轉(zhuǎn)向系2021/12/201被動(dòng)平安性被動(dòng)平安性指事故發(fā)生時(shí)維護(hù)乘員和步行者，使直接指事故發(fā)生時(shí)維護(hù)乘員和步行者，使直接損失降至最低的才干。損失降至最低的才干。分為車(chē)外被動(dòng)平安性和車(chē)內(nèi)被動(dòng)平安性分為車(chē)外被動(dòng)平安性和車(chē)內(nèi)被動(dòng)平安性一次碰撞一次碰撞 汽車(chē)與妨礙碰撞和二次碰撞汽車(chē)與妨礙碰撞和二次碰撞 駕駛員與車(chē)內(nèi)物體碰撞駕駛員與車(chē)內(nèi)物體碰撞被動(dòng)平安系統(tǒng)被動(dòng)平安系統(tǒng) 平安車(chē)身構(gòu)造平安車(chē)身構(gòu)造 外部平安外部平安 乘員維護(hù)系統(tǒng)乘員維護(hù)系統(tǒng) 內(nèi)部平安內(nèi)部平安2021/12/202l功能l盡能夠緩沖和吸收車(chē)輛及乘員運(yùn)動(dòng)能量l確何乘員

2、有效生存空間，且易于逃脫和車(chē)外救護(hù)2021/12/203l前碰撞l側(cè)面碰撞l追尾碰撞l翻騰2021/12/2042021/12/2052021/12/2062021/12/2072021/12/208l側(cè)面碰撞時(shí)載荷傳送途徑2021/12/2092021/12/20102021/12/20112021/12/20122021/12/2013l汽車(chē)防撞鋼梁視頻l 一輛車(chē)應(yīng)該有l(wèi)前后兩根防撞U型l鋼梁3mm厚)。l前面一根，在正面l碰撞時(shí)候起作用，l后面一根，在被追l尾時(shí)候起作用。 2021/12/2014l理想的平安汽車(chē)構(gòu)造變形lP85,圖4-42021/12/2015l1. 前保險(xiǎn)杠圖4-6l

3、作用：吸能，防止重要部件損壞l分類(lèi)：阻尼型，彈性型等l2.后保險(xiǎn)杠l3.側(cè)圍保險(xiǎn)杠l4. 吸能車(chē)架圖4-7l5.翻車(chē)平安對(duì)策2021/12/2016本田雅閣被動(dòng)平安本田雅閣被動(dòng)平安本田雅閣車(chē)身被動(dòng)平安技術(shù)本田雅閣車(chē)身被動(dòng)平安技術(shù)2021/12/2019本田雅閣車(chē)身被動(dòng)平安技術(shù)本田雅閣車(chē)身被動(dòng)平安技術(shù)1. 車(chē)身碰撞有限元分析過(guò)程P89,圖4-9,圖4-102.車(chē)身碰撞過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真 1)多剛體動(dòng)力學(xué)方法 采用 MVMA2D,MADYM02D等軟件 2)動(dòng)態(tài)大變形非線性有限元法 3)多剛體動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)大變形非線性有限元混合法基于基于HyperworksHyperworks的車(chē)身碰撞有限元分析的車(chē)

4、身碰撞有限元分析 A carA cars colliding with wall based on s colliding with wall based on Hyperworks finite element softwareHyperworks finite element software 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 袁顯舉袁顯舉 本文利用本文利用HyperworksHyperworks有限元軟件的高精有限元軟件的高精度計(jì)算才干來(lái)分析車(chē)身的剛性碰撞，同時(shí)對(duì)碰度計(jì)算才干來(lái)分析車(chē)身的剛性碰撞，同時(shí)對(duì)碰撞過(guò)程中乘員的姿態(tài)變化以及所受沖擊進(jìn)展簡(jiǎn)撞過(guò)程中乘員的姿態(tài)變化以及所受沖擊進(jìn)展簡(jiǎn)單模擬。最終經(jīng)過(guò)分析

5、結(jié)果對(duì)車(chē)身的設(shè)計(jì)參數(shù)單模擬。最終經(jīng)過(guò)分析結(jié)果對(duì)車(chē)身的設(shè)計(jì)參數(shù)提出修正意見(jiàn)。提出修正意見(jiàn)。l維特C6R GT2賽車(chē)的CAD三視圖和透視圖 4.3.1 平安帶分類(lèi)4.3.2 平安帶組成4.3.3 平安帶改良2021/12/2029l平安帶的發(fā)明者Nils Bohlinl沃爾沃公司l1959年l三點(diǎn)式平安帶2021/12/2030l1.平安帶的作用與原理l將乘員約束在座椅上，減小二次碰撞危險(xiǎn)l2.平安帶分類(lèi)l自動(dòng)型人工鎖扣、解扣l被動(dòng)型-車(chē)門(mén)封鎖、開(kāi)啟后自動(dòng)鎖扣、解扣l兩點(diǎn)式-腰帶、肩帶l三點(diǎn)式-延續(xù)、分別，兼有腰帶、肩帶功能l全背式-馬甲式 見(jiàn)圖4-142021/12/20312021/12/20

6、332021/12/2034卷收器卷收器插板插板織帶織帶鎖扣鎖扣調(diào)理件調(diào)理件l組成l織帶：高強(qiáng)度，能量吸收性，耐磨，延伸性 lGB規(guī)定抗拉強(qiáng)度到達(dá) 22260 N以上l帶扣插板、帶扣鎖鎖扣：快速約束、解脫l卷收器：無(wú)鎖止卷收器、自鎖式卷收器、緊急鎖止式卷收器l調(diào)理件：調(diào)理織帶長(zhǎng)度l預(yù)張器 ：發(fā)生撞車(chē)事故時(shí)，預(yù)先張緊并鎖住平安帶，彌補(bǔ)了緊急鎖止卷收器的缺乏。2021/12/2035卷收器分為自鎖式卷收器和緊急鎖止式卷收器。自鎖式卷收器可自在地將織帶拉出，一旦將織帶拉到所需長(zhǎng)度之后即自動(dòng)鎖緊。假設(shè)在拉出過(guò)程即使尚未到達(dá)所需長(zhǎng)度而中途停頓，也會(huì)被自動(dòng)鎖緊，只能使其縮回重拉。 緊急鎖止卷收器在汽車(chē)正常

7、行形狀下，織帶隨乘員需求自在伸縮，但當(dāng)汽車(chē)速度急驟變化時(shí)，其鎖止機(jī)構(gòu)鎖止并堅(jiān)持束緊力。傳感方式有三種：感受織帶拉出加速度的、感受汽車(chē)加速度的和復(fù)合式。 2021/12/20375. 緊急鎖止卷收器緊急鎖止卷收器l織帶預(yù)拉緊器預(yù)張器 l限荷器:挪動(dòng)卷收器放松織帶，減小拉力l 圖4-19, 銷(xiāo)軸擠壓支架梯形長(zhǎng)槽,槽變形使卷收器沿支架的長(zhǎng)槽向上滑動(dòng),限制最大拉力。l高度調(diào)理器l自動(dòng)緊急鎖止l平安帶自動(dòng)佩帶安裝2021/12/2038l預(yù)拉緊式平安帶是指在發(fā)生撞擊的一瞬間10ms，卷收器會(huì)自動(dòng)將平安帶往回拉一段間隔約40mm，以消除平安帶與身體之間的間隙，減小乘員的位移。l雅力士、POLO、邁騰、新君

8、威l 鎖機(jī)式：P95,圖4-17l 煙火式爆燃式平安帶P96 ,圖4-182021/12/2039平安氣囊(Supplemental Restraint System，SRS)，也稱(chēng)輔助乘員維護(hù)系統(tǒng)。在1953年，第一個(gè)氣囊專(zhuān)利誕生，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)程度限制，還不能把這種想法或?qū)＠吨T實(shí)現(xiàn)，1980年，在部分汽車(chē)上安裝了平安氣囊2021/12/20412021/12/20422021/12/20432021/12/2044疊氮化疊氮化納納1.控制安裝傳感器機(jī)械式傳感器(P99, 圖4-24,圖4-25)機(jī)電式傳感器電子式傳感器2.氣體發(fā)生器煙氣式 、 緊縮式、 混合式3.氣袋2021/12/

9、20452021/12/2047固定觸點(diǎn)固定觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)2021/12/20511氣袋資料: 尼龍662氣袋: 涂層3氣袋: 漏氣特性4氣袋: 排氣機(jī)構(gòu)排氣方向不得與氣袋膨脹方向一致1. 按傳感器類(lèi)型1)機(jī)械式平安氣囊 (P102, 圖4-28，一體式)2)機(jī)電式3)電子式采用多個(gè)傳感器， ECU控制，判別準(zhǔn)確2. 按安裝位置1)駕駛員側(cè)氣囊(方向盤(pán)氣囊)2)前排乘員平安氣囊(儀表板氣囊)2021/12/20533)側(cè)撞平安氣囊a)胸部側(cè)撞平安氣囊(安裝于車(chē)門(mén)側(cè))b)頭部側(cè)撞平安氣囊(安裝于車(chē)頂門(mén)框,管狀、簾 式)4)后座椅平安氣囊(安裝于靠背上部)3. 其它類(lèi)型氣囊 充氣膝部軟墊，充

10、氣地毯2021/12/2054l美國(guó) FMVSS 208l 美國(guó) FMVSS 214l歐洲 ECE R94 l 歐洲 ECE R95 l國(guó)標(biāo) GB 115512021/12/2055 在美國(guó)，由于平安氣囊系統(tǒng)是按駕駛員不配戴座椅平安帶來(lái)設(shè)計(jì)的，氣囊體積大、充氣時(shí)間長(zhǎng)。所以，平安氣囊系統(tǒng)在較低的減速度閾值時(shí)，即汽車(chē)在較低的車(chē)速(20km/h左右) 行駛而發(fā)生碰撞時(shí)，就引爆點(diǎn)火劑，使充氣劑(疊氮化鈉)受熱分解給氣囊充氣。 在日本和歐洲，由于平安氣囊系統(tǒng)是按駕駛員配戴座椅平安帶來(lái)設(shè)計(jì)的，氣囊體積小、充氣時(shí)間短，所以設(shè)定的減速度閾值較高，汽車(chē)在較高車(chē)速(30km/h左右) 行駛而發(fā)生碰撞時(shí)，平安氣囊系

11、統(tǒng)才干引爆點(diǎn)火劑使充氣劑受熱分解給氣囊充氣。l輕小型氣囊新型尼龍、薄層、無(wú)涂層氣袋l氣袋展開(kāi)方式先展開(kāi)后膨脹l智能型氣囊兩次動(dòng)作SRS，多級(jí)氣體發(fā)生器l傳感器新技術(shù)傳感與診斷、側(cè)碰傳感、乘員位置、座椅位置、臨界體重傳感2021/12/2058l周先生在杭州的八下里一汽豐田4S店購(gòu)買(mǎi)了一款價(jià)值19萬(wàn)元的卡羅拉轎車(chē)，今年3月的一次撞擊中車(chē)頭受損嚴(yán)重，并且他本人也在撞擊中受傷，在前臉損毀的情況下，這輛車(chē)的平安氣囊通暢沒(méi)有翻開(kāi)。592021/12/202021/12/20602021/12/2061l(1)假設(shè)正面碰撞的嚴(yán)重程度超出設(shè)計(jì)的臨界值，相當(dāng)于以約25km/h(公里/小時(shí))的車(chē)速?gòu)街弊苍诠潭ɑ?/p>

12、不能變形的妨礙物上，那么SRS前空氣囊應(yīng)張開(kāi)。l(2)在某些碰撞中，車(chē)輛前向減速度非常接近設(shè)計(jì)的臨界值，但SRS前空氣囊和座椅平安帶預(yù)張緊器能夠不會(huì)一同激活。2021/12/2062l以下情況能夠不會(huì)導(dǎo)致正面平安氣囊翻開(kāi)：主要包括三種情況l(1)側(cè)面碰撞l(2)追尾l(3)翻車(chē)2021/12/2063l其中編號(hào)9就是前空氣囊傳感器，從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)傳感器位置在和前車(chē)輪平行的位置，而周先生的車(chē)輛前部明顯還沒(méi)有潰縮到這個(gè)位置。2021/12/2064 由于車(chē)輛并沒(méi)有正面碰撞，實(shí)踐碰撞位置是車(chē)輛的右側(cè)前大燈位置，兩車(chē)相撞后，被撞車(chē)輛由于慣性繼續(xù)行駛導(dǎo)致卡羅拉前臉被拉扯變形，而且對(duì)于周先生稱(chēng)80公里

13、的速度相撞表示疑心，由于當(dāng)車(chē)輛已80公里時(shí)速相撞的時(shí)候車(chē)輛前部會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的形變，而實(shí)踐上車(chē)輛在進(jìn)一步檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)并沒(méi)很明顯的潰縮景象，也就是說(shuō)車(chē)輛碰撞的強(qiáng)度確實(shí)沒(méi)有到達(dá)激發(fā)平安氣囊的程度，所以平安氣囊未彈起。2021/12/2065l4.5.1 座椅系統(tǒng)概述l4.5.2 座椅系統(tǒng)平安構(gòu)造l4.5.3 座椅系統(tǒng)平安性能要求2021/12/20661.座椅系統(tǒng)的作用及要求主要作用定位駕駛員駕駛、視野；支撐人體、堅(jiān)持平穩(wěn)；減振；維護(hù)乘員。2021/12/2067主要要求良好的靜態(tài)特性足夠的強(qiáng)度和剛度良好的振動(dòng)特性滿(mǎn)足整車(chē)布置的要求間隔、空間、視野良好的外型2021/12/20682. 座椅系統(tǒng)的平安性

14、研討內(nèi)容:汽車(chē)尾部碰撞的乘員維護(hù)沃爾沃頭枕與座椅背后沖擊能量吸收設(shè)計(jì)理念柔性設(shè)計(jì)及剛性設(shè)計(jì)剛?cè)岵⑦M(jìn)，軟硬兼施2021/12/20692. 座椅系統(tǒng)的平安性座椅系統(tǒng)作為被動(dòng)平安的功能:保證乘員的生存空間;堅(jiān)持乘員姿態(tài);吸收能量。如：座椅脫離車(chē)體，靠背不牢，乘員下滑潛水，頭枕過(guò)低。2021/12/2070l1. 座椅分類(lèi)l2. 座椅平安構(gòu)造l骨架l座墊l調(diào)理安裝l靠背l銜接部件l頭枕2021/12/2071l頭枕l 被追尾時(shí)，防止頸部受傷l固定式 可拆式P112，表4-2，表4-3l可調(diào)理型 不可調(diào)理型lGB11550-2019l位置和尺寸要求l強(qiáng)度和吸能性要求靜載、沖擊實(shí)驗(yàn)2021/12/207

15、22021/12/2073l沃爾沃頭頸維護(hù)系統(tǒng)視頻沃爾沃頭頸維護(hù)系統(tǒng)視頻2021/12/2074l1. 體壓分布要求 圖 4-42l坐墊部分/靠背部分l左右對(duì)稱(chēng)l無(wú)明顯異常值l坐骨附近壓力最高，向周?chē)鷾p小l第四五節(jié)腰椎骨處壓力最大l座椅設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)造要求P114，7條2021/12/2075l2. 振動(dòng)特性要求l彈性特性lRN杰恩威上下振動(dòng)允許極限圖圖4-44l3. 強(qiáng)度剛度要求l靜強(qiáng)度剛度要求P116, 4條l沖擊和交變載荷要求2021/12/20762021/12/20772021/12/2078l4.6.1 轉(zhuǎn)向管柱與駕駛員正面碰撞關(guān)系l4.6.2 轉(zhuǎn)向系防傷機(jī)構(gòu)構(gòu)造原理l4.6.3 能量吸

16、收式轉(zhuǎn)向柱管2021/12/2079一次碰撞:汽車(chē)前部變形，轉(zhuǎn)向中間軸后移， 隔絕碰撞。2021/12/2080二次碰撞: 碰撞繼續(xù)發(fā)生，管柱后移，駕駛員前傾。吸能式轉(zhuǎn)向柱的作用是：吸收二次碰撞能量和駕駛員的部分慣性能量2021/12/20811. 1. 隔絕一次碰撞的防傷機(jī)構(gòu)：隔絕一次碰撞的防傷機(jī)構(gòu)：1 1伸縮式轉(zhuǎn)向中間軸圖伸縮式轉(zhuǎn)向中間軸圖4-46e)4-46e)2021/12/20822波紋管或網(wǎng)格式轉(zhuǎn)向中間軸圖4-46b、c)2021/12/20833可斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向中間軸圖4-46d)2021/12/20844裝有鋼球雙層管式轉(zhuǎn)向中間軸圖4-46e)5兩段式彈性聯(lián)軸節(jié)轉(zhuǎn)向軸圖4-46a) 以上構(gòu)造主要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向中間軸構(gòu)造的伸長(zhǎng)、緊縮、彎曲、斷裂，防止轉(zhuǎn)向器后移。2021/12/20852. 2. 二次碰撞防傷機(jī)構(gòu)二次碰撞防傷機(jī)構(gòu)吸能轉(zhuǎn)向盤(pán)吸能轉(zhuǎn)向盤(pán)吸能式轉(zhuǎn)向柱吸能式轉(zhuǎn)向柱2021/12/20862. 2. 二次碰撞防傷機(jī)構(gòu)二次碰撞防傷機(jī)構(gòu)1 1吸能轉(zhuǎn)向盤(pán)吸能轉(zhuǎn)向盤(pán) 圖圖4-474-47輪緣外表包柔性資料；輪輻下傾輪緣外表包柔性資料；輪輻下傾2020柔軟柔軟鑲面；可塑變的輪轂。用于無(wú)氣囊車(chē)。鑲面；可塑變的輪轂。用于無(wú)氣囊車(chē)。2 2吸能式轉(zhuǎn)