項(xiàng)目四車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)

1、車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)項(xiàng)目四學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)建建議議課課時(shí)時(shí)：6 6課課時(shí)時(shí)1 1掌握車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。2 2能夠分析車輛撞擊時(shí)，不同方向、大小、能夠分析車輛撞擊時(shí)，不同方向、大小、作用位置的撞擊力對(duì)車輛產(chǎn)生的不同效應(yīng)。作用位置的撞擊力對(duì)車輛產(chǎn)生的不同效應(yīng)。3 3能夠?qū)︿摪宓奶匦赃M(jìn)行分析。能夠?qū)︿摪宓奶匦赃M(jìn)行分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)建建議議課課時(shí)時(shí)：6 6課課時(shí)時(shí)4 4能夠識(shí)別不同的車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和能量吸收區(qū)能夠識(shí)別不同的車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和能量吸收區(qū)域在車身上的分布。域在車身上的分布。5 5能夠?qū)嚿聿煌课坏哪芰课者M(jìn)行分析。能夠?qū)嚿聿煌课坏哪芰课者M(jìn)行分析。6

2、 6在常見(jiàn)的事故車輛損傷評(píng)估工作中，可以在常見(jiàn)的事故車輛損傷評(píng)估工作中，可以找到碰撞的直接接觸點(diǎn)，并能根據(jù)直接碰撞點(diǎn)找到碰撞的直接接觸點(diǎn)，并能根據(jù)直接碰撞點(diǎn)分析出撞擊力的傳遞路線和零件的受力情況。分析出撞擊力的傳遞路線和零件的受力情況。學(xué)習(xí)情境描述學(xué)習(xí)情境描述汽車設(shè)計(jì)的過(guò)程中，車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。車身設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)車身的時(shí)候，要考慮在行駛過(guò)程中如何保證車輛能夠承受一般的行駛沖擊。當(dāng)車輛發(fā)生撞擊事故的時(shí)候，要考慮通過(guò)不同的設(shè)計(jì)形式最大化地保證車上人員的安全。在車輛發(fā)生事故的時(shí)候，維修人員應(yīng)如何確認(rèn)損傷的具體位置和范圍？如何對(duì)碰撞車輛進(jìn)行損傷評(píng)估？本項(xiàng)目主要針對(duì)這些問(wèn)題，通過(guò)對(duì)車身結(jié)

3、構(gòu)、撞擊受力分析、車輛吸能區(qū)域設(shè)計(jì)分析給出一個(gè)清晰的答案。 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)資資訊訊 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一一車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的原則除了要能承受一般的行駛沖擊外，還必須在發(fā)生事車身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的原則除了要能承受一般的行駛沖擊外，還必須在發(fā)生事故的時(shí)候保障乘員的安全。為了在嚴(yán)重的撞擊事件中車身既能吸收最多的能量，又故的時(shí)候保障乘員的安全。為了在嚴(yán)重的撞擊事件中車身既能吸收最多的能量，又能將危及顧客安全的影響降到最低程度，車身必須具有特殊的結(jié)構(gòu)。因此，前、后能將危及顧客安全的影響降到最低程度，車身必須具有特殊的結(jié)構(gòu)。因此，前、后車身應(yīng)

4、設(shè)計(jì)成在某種條件下結(jié)構(gòu)容易變形的形式，以吸收碰撞能量；而乘員室不易車身應(yīng)設(shè)計(jì)成在某種條件下結(jié)構(gòu)容易變形的形式，以吸收碰撞能量；而乘員室不易變形，以保護(hù)乘員的安全。車身結(jié)構(gòu)安全空間如圖變形，以保護(hù)乘員的安全。車身結(jié)構(gòu)安全空間如圖4 -14 -1所示。所示。圖圖4 -1 4 -1 車身結(jié)構(gòu)安全空間車身結(jié)構(gòu)安全空間學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷1撞擊力方向分析 圖圖4-2 撞擊力的分解撞擊力的分解(1)學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷1撞擊力方向分析 圖圖4-3 撞擊力的分解擊力的分解(2) 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷2撞擊力的方向與車輛損傷之間的關(guān)系(1)(1

5、)撞擊力的方向通過(guò)車輛的質(zhì)心撞擊力的方向通過(guò)車輛的質(zhì)心。 分析：從圖分析：從圖4-44-4可以看出，若撞擊力的方向通過(guò)車輛的質(zhì)可以看出，若撞擊力的方向通過(guò)車輛的質(zhì)心，則車輛不會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊產(chǎn)生的動(dòng)能缺乏一個(gè)緩沖心，則車輛不會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊產(chǎn)生的動(dòng)能缺乏一個(gè)緩沖時(shí)間，而產(chǎn)生比預(yù)期嚴(yán)重的損傷。時(shí)間，而產(chǎn)生比預(yù)期嚴(yán)重的損傷。圖圖4-4 4-4 撞擊力的方向通過(guò)車輛的質(zhì)心撞擊力的方向通過(guò)車輛的質(zhì)心學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷2撞擊力的方向與車輛損傷之間的關(guān)系(2)(2)撞擊力的方向撞擊力的方向未未通過(guò)車輛的質(zhì)心通過(guò)車輛的質(zhì)心。分析：從圖分析：從圖4-54-5可看出，若撞擊力的方

6、向沒(méi)有通過(guò)車輛的質(zhì)心可看出，若撞擊力的方向沒(méi)有通過(guò)車輛的質(zhì)心，則車輛在發(fā)生撞擊的時(shí)候，撞擊力與車輛中心之間形成一個(gè)，則車輛在發(fā)生撞擊的時(shí)候，撞擊力與車輛中心之間形成一個(gè)力矩讓車輛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊速度有一個(gè)減弱的緩沖時(shí)間，力矩讓車輛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊速度有一個(gè)減弱的緩沖時(shí)間，故撞擊產(chǎn)生的損傷比撞擊力通過(guò)車輛質(zhì)心時(shí)產(chǎn)生的損傷要輕。故撞擊產(chǎn)生的損傷比撞擊力通過(guò)車輛質(zhì)心時(shí)產(chǎn)生的損傷要輕。圖圖4-5 4-5 撞擊力的方向撞擊力的方向未未通過(guò)車輛的質(zhì)心通過(guò)車輛的質(zhì)心從上面兩個(gè)實(shí)例從上面兩個(gè)實(shí)例可以看出，即使可以看出，即使在車輛的質(zhì)量、在車輛的質(zhì)量、速度、撞擊對(duì)象速度、撞擊對(duì)象均相同的情況下均相同的情況下

7、，不同的撞擊方，不同的撞擊方向也會(huì)產(chǎn)生不同向也會(huì)產(chǎn)生不同的車輛損傷。的車輛損傷。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷3撞擊面積大小與車輛損傷之間的關(guān)系 質(zhì)量相近、行駛速度也差不多的兩輛汽車，當(dāng)發(fā)生撞擊事質(zhì)量相近、行駛速度也差不多的兩輛汽車，當(dāng)發(fā)生撞擊事件時(shí)，損壞程度根據(jù)撞擊物體的不同而有所不同。件時(shí)，損壞程度根據(jù)撞擊物體的不同而有所不同。 如果撞擊面積很大，則受損程度會(huì)降低，如圖如果撞擊面積很大，則受損程度會(huì)降低，如圖4-64-6所示。所示。圖圖4-6 4-6 撞擊面積較大時(shí)產(chǎn)生的車輛損傷撞擊面積較大時(shí)產(chǎn)生的車輛損傷學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷3撞擊面積大小與車輛損傷之間的

8、關(guān)系 撞擊面積越小，則受損程度將會(huì)越大。如圖撞擊面積越小，則受損程度將會(huì)越大。如圖4 -74 -7所示，所示，當(dāng)撞擊面積較小時(shí)，保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、水箱等嚴(yán)重變形，當(dāng)撞擊面積較小時(shí)，保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、水箱等嚴(yán)重變形，發(fā)動(dòng)機(jī)被推向后方，撞擊力傳遞的效應(yīng)已經(jīng)延伸到后懸架。發(fā)動(dòng)機(jī)被推向后方，撞擊力傳遞的效應(yīng)已經(jīng)延伸到后懸架。圖圖4-7 4-7 撞擊面積較撞擊面積較小小時(shí)產(chǎn)生的車輛損傷時(shí)產(chǎn)生的車輛損傷學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷3撞擊面積大小與車輛損傷之間的關(guān)系 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷4車輛撞擊損傷分析 當(dāng)車輛撞擊障礙物時(shí)，車輛通常在十萬(wàn)分之幾秒或萬(wàn)分之幾秒內(nèi)停下來(lái)

9、， 根據(jù)能量守恒定律可知，車輛的動(dòng)能必然會(huì)被消耗掉。那么如何消耗掉呢？要依靠車輛與被撞擊對(duì)象之間產(chǎn)生的損傷來(lái)消耗動(dòng)能。 碰撞損傷可以分為兩類，一類是一次損傷，另一類是二次損傷。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷4車輛撞擊損傷分析 (1)(1)一次損傷一次損傷 車輛和障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞，所導(dǎo)致的損傷稱車輛和障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞，所導(dǎo)致的損傷稱為一次損傷。一次損傷通常包括直接損傷、波紋效應(yīng)損傷和誘為一次損傷。一次損傷通常包括直接損傷、波紋效應(yīng)損傷和誘導(dǎo)損傷，如圖導(dǎo)損傷，如圖4 48 8（見(jiàn)下頁(yè)）（見(jiàn)下頁(yè)）所示。所示。1)1)直接損傷直接損傷 與障礙物直接接觸的部位產(chǎn)生的損

10、傷稱為直接損傷。與障礙物直接接觸的部位產(chǎn)生的損傷稱為直接損傷。2)2)波紋效應(yīng)損傷波紋效應(yīng)損傷 在撞擊力傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于車輛的某些部位的波紋加工在撞擊力傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于車輛的某些部位的波紋加工而誘導(dǎo)產(chǎn)生的損傷稱為波紋效應(yīng)損傷。而誘導(dǎo)產(chǎn)生的損傷稱為波紋效應(yīng)損傷。3)3)誘導(dǎo)損傷誘導(dǎo)損傷 由于直接損傷的作用力造成其他部件受力而產(chǎn)生的損傷，由于直接損傷的作用力造成其他部件受力而產(chǎn)生的損傷，稱為誘導(dǎo)損傷。稱為誘導(dǎo)損傷。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車輛撞擊力和撞擊損傷4車輛撞擊損傷分析 (2)(2)二次損傷二次損傷 車輛在碰撞時(shí)會(huì)突然減速，車上的人、物體和車輛本身的車輛在碰撞時(shí)會(huì)突然減速，車上的人、物體和

11、車輛本身的零件由于慣性會(huì)產(chǎn)生二次碰撞，二次碰撞造成的損傷稱為二次零件由于慣性會(huì)產(chǎn)生二次碰撞，二次碰撞造成的損傷稱為二次損傷，如圖損傷，如圖4-94-9所示。所示。圖圖4-8 4-8 一次損傷一次損傷 圖圖4-9 4-9 二次損傷二次損傷學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析 1車身鋼板的彈性變形和塑性變形 鋼板在外力的作用下產(chǎn)生變形，但外力去除后鋼板能夠恢鋼板在外力的作用下產(chǎn)生變形，但外力去除后鋼板能夠恢復(fù)到原始形態(tài)，這種變形稱為彈性變形，如圖復(fù)到原始形態(tài)，這種變形稱為彈性變形，如圖4 -104 -10所示。所示。 車身鋼板在受到碰撞后會(huì)產(chǎn)生變形，應(yīng)將變形的車身以及車身鋼板在受到碰撞后會(huì)產(chǎn)生變

12、形，應(yīng)將變形的車身以及車身鋼板通過(guò)維修?；謴?fù)到原始形態(tài)，因此對(duì)于一名車身維修車身鋼板通過(guò)維修?；謴?fù)到原始形態(tài)，因此對(duì)于一名車身維修工作人員來(lái)說(shuō)，了解車身鋼板的特性是至關(guān)重要的。工作人員來(lái)說(shuō)，了解車身鋼板的特性是至關(guān)重要的。 圖圖4 -10 4 -10 彈性變形彈性變形學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析 1車身鋼板的彈性變形和塑性變形 當(dāng)鋼板所受的外力超過(guò)或者達(dá)到了其能夠承受的屈服極限時(shí)，當(dāng)鋼板所受的外力超過(guò)或者達(dá)到了其能夠承受的屈服極限時(shí)，鋼板所產(chǎn)生的變形在外力去除后不能完全恢復(fù)到原始形態(tài)（當(dāng)然鋼鋼板所產(chǎn)生的變形在外力去除后不能完全恢復(fù)到原始形態(tài)（當(dāng)然鋼板的變形也可能部分恢復(fù)，但不能達(dá)到原

13、始狀態(tài)），這種變形稱為板的變形也可能部分恢復(fù)，但不能達(dá)到原始狀態(tài)），這種變形稱為塑性變形，如圖塑性變形，如圖4 - 114 - 11所示。所示。 要正確理解車身鋼板在受到外力作用下產(chǎn)生的變形以及破壞的要正確理解車身鋼板在受到外力作用下產(chǎn)生的變形以及破壞的各個(gè)階段的特性，可進(jìn)行低碳鋼板靜載荷拉伸試驗(yàn)，拉伸過(guò)程中的各個(gè)階段的特性，可進(jìn)行低碳鋼板靜載荷拉伸試驗(yàn)，拉伸過(guò)程中的力一伸長(zhǎng)曲線如圖力一伸長(zhǎng)曲線如圖4 - 124 - 12所示。所示。 圖圖4 -11 4 -11 塑性塑性變形變形 圖圖4 -12 4 -12 低碳鋼板的低碳鋼板的 力一伸長(zhǎng)曲線力一伸長(zhǎng)曲線學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析

14、2應(yīng)力集中概念(1)(1)載荷載荷 外力作用于物體上稱為載荷。按照外力作用的方向不外力作用于物體上稱為載荷。按照外力作用的方向不同，可以將載荷分為很多種，如拉伸載荷、壓縮載荷、剪切載同，可以將載荷分為很多種，如拉伸載荷、壓縮載荷、剪切載荷等，如圖荷等，如圖4 -134 -13所示。所示。 圖圖4 -13 4 -13 載荷的類型載荷的類型學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析 2應(yīng)力集中概念圖圖4 -144 -14不同橫截面積的不同橫截面積的網(wǎng)桿的應(yīng)力分布網(wǎng)桿的應(yīng)力分布(2)(2)應(yīng)力與載荷之間的關(guān)系應(yīng)力與載荷之間的關(guān)系 物體單位面積上所承受的載荷稱為應(yīng)力，可以用公式表示為物體單位面積上所承受的

15、載荷稱為應(yīng)力，可以用公式表示為 應(yīng)力應(yīng)力= =載荷橫截面積載荷橫截面積 由上式可知，在外力的作用下，物體產(chǎn)生的應(yīng)力與載荷和物由上式可知，在外力的作用下，物體產(chǎn)生的應(yīng)力與載荷和物體的橫截面積有關(guān)，也就是說(shuō)，在載荷一定的情況下，橫截面體的橫截面積有關(guān)，也就是說(shuō)，在載荷一定的情況下，橫截面積越小的位置，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，如圖積越小的位置，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，如圖4 - 144 - 14、圖、圖4 - 154 - 15所示所示學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析 2應(yīng)力集中概念圖圖4 -15 4 -15 不同不同橫截面積的拉橫截面積的拉力彈簧的應(yīng)力力彈簧的應(yīng)力變化變化學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析

16、 2應(yīng)力集中概念(3)(3)應(yīng)力集中應(yīng)力集中當(dāng)一個(gè)橫截面積處處相等的物體受到拉伸或者壓縮載荷作用時(shí)，物當(dāng)一個(gè)橫截面積處處相等的物體受到拉伸或者壓縮載荷作用時(shí)，物體內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力大小也是相等的；當(dāng)物體的截面上存在缺口、空體內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力大小也是相等的；當(dāng)物體的截面上存在缺口、空洞或者溝槽時(shí)，則這些部位會(huì)洞或者溝槽時(shí)，則這些部位會(huì) 產(chǎn)生較大的應(yīng)力，物體受到載荷作用產(chǎn)生較大的應(yīng)力，物體受到載荷作用時(shí)可能會(huì)開(kāi)裂。因此，鋼板的應(yīng)力集中是指因時(shí)可能會(huì)開(kāi)裂。因此，鋼板的應(yīng)力集中是指因 其橫截面積的改變其橫截面積的改變而導(dǎo)致該部位的應(yīng)力變大，如圖而導(dǎo)致該部位的應(yīng)力變大，如圖4 -164 -16所示。所示。 圖

17、圖4 -164 -16相同橫截面積物體的中間出現(xiàn)切口導(dǎo)致相同橫截面積物體的中間出現(xiàn)切口導(dǎo)致該部位應(yīng)力變大該部位應(yīng)力變大學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析 2應(yīng)力集中概念 在某些情況下，雖然物體的橫截面積沒(méi)有改變，但在其形狀改變的在某些情況下，雖然物體的橫截面積沒(méi)有改變，但在其形狀改變的情況下，同樣會(huì)造成該部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，如圖情況下，同樣會(huì)造成該部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，如圖4 -1 74 -1 7所示。所示。(4)(4)彎曲力矩彎曲力矩 如果載荷作用于相同截面的鋼板的右側(cè)邊緣，則最大應(yīng)力將產(chǎn)如果載荷作用于相同截面的鋼板的右側(cè)邊緣，則最大應(yīng)力將產(chǎn)生在接合面上，此時(shí)導(dǎo)致物體產(chǎn)生彎曲的力矩稱為

18、彎曲力矩，如圖生在接合面上，此時(shí)導(dǎo)致物體產(chǎn)生彎曲的力矩稱為彎曲力矩，如圖4 4 -18-18所示。所示。 彎曲彎曲力矩產(chǎn)生的應(yīng)力分布如圖力矩產(chǎn)生的應(yīng)力分布如圖4 - 194 - 19所示。所示。圖圖4 -17 4 -17 圓桿的應(yīng)力集中圓桿的應(yīng)力集中圖圖4 -18 4 -18 彎曲力矩彎曲力矩圖圖4 -19 4 -19 彎曲力矩產(chǎn)生彎曲力矩產(chǎn)生的應(yīng)力分布的應(yīng)力分布學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一 3加工硬化 如果將一根鋼絲反復(fù)彎曲，則在彎曲的部位會(huì)產(chǎn)生硬化，如果將一根鋼絲反復(fù)彎曲，則在彎曲的部位會(huì)產(chǎn)生硬化，如圖如圖4 - 204 - 20所示。所示。 同理，在維修變形的車身鋼板時(shí)，若反復(fù)在鋼板上進(jìn)行敲同理

19、，在維修變形的車身鋼板時(shí)，若反復(fù)在鋼板上進(jìn)行敲擊，則在敲擊部位也會(huì)產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。這種由于反復(fù)作用于物擊，則在敲擊部位也會(huì)產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。這種由于反復(fù)作用于物體上的外力而造成的作用部位硬化的現(xiàn)象稱為加工硬化。體上的外力而造成的作用部位硬化的現(xiàn)象稱為加工硬化。圖圖4-20 4-20 加工硬化加工硬化三車身鋼板特性分析學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析4車身變形的特性 為了增強(qiáng)車身的剛性和撞擊時(shí)的能量吸收作用，在車身上為了增強(qiáng)車身的剛性和撞擊時(shí)的能量吸收作用，在車身上設(shè)置了許多用來(lái)進(jìn)行能量吸收的區(qū)域，如圖設(shè)置了許多用來(lái)進(jìn)行能量吸收的區(qū)域，如圖4 - 214 - 21所示（圖中所示（圖中畫(huà)圈部位）。

20、畫(huà)圈部位）。圖圖4 42 1 2 1 車身結(jié)構(gòu)能量吸收區(qū)域車身結(jié)構(gòu)能量吸收區(qū)域?qū)W習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車身鋼板特性分析4車身變形的特性 車身零件的截面形狀是各種各樣的，在撞擊事故發(fā)生時(shí)應(yīng)車身零件的截面形狀是各種各樣的，在撞擊事故發(fā)生時(shí)應(yīng)力集中通常發(fā)生在以下幾個(gè)部位：力集中通常發(fā)生在以下幾個(gè)部位：(1)(1)橫截面積改變的部位橫截面積改變的部位u 波紋效應(yīng)區(qū)域（折皺區(qū)域）。波紋效應(yīng)區(qū)域（折皺區(qū)域）。u 加強(qiáng)件的前端或后端。加強(qiáng)件的前端或后端。u 鋼板連接處。鋼板連接處。(2)(2)支點(diǎn)部位支點(diǎn)部位u 拱起區(qū)域。拱起區(qū)域。u 轉(zhuǎn)角區(qū)域。轉(zhuǎn)角區(qū)域。 在撞擊事故發(fā)生時(shí)，撞擊能量會(huì)傳遞至較薄弱的鋼板而使在

21、撞擊事故發(fā)生時(shí)，撞擊能量會(huì)傳遞至較薄弱的鋼板而使其變形，若變形的部位有加工硬化的情形，則此部位無(wú)法吸其變形，若變形的部位有加工硬化的情形，則此部位無(wú)法吸收撞擊能量，而使能量傳遞至其他較薄弱的區(qū)域。收撞擊能量，而使能量傳遞至其他較薄弱的區(qū)域。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置1能量吸收原理 能量吸收指車輛在發(fā)能量吸收指車輛在發(fā)生撞擊事故時(shí)，車身利用生撞擊事故時(shí)，車身利用自身設(shè)計(jì)的弱化區(qū)域的結(jié)自身設(shè)計(jì)的弱化區(qū)域的結(jié)構(gòu)來(lái)吸收撞擊能量，通過(guò)構(gòu)來(lái)吸收撞擊能量，通過(guò)弱化區(qū)域的損壞和變形來(lái)弱化區(qū)域的損壞和變形來(lái)消耗能量。而在乘員室區(qū)消耗能量。而在乘員室區(qū)域通過(guò)加強(qiáng)結(jié)域通過(guò)加強(qiáng)結(jié) 構(gòu)的形式構(gòu)

22、的形式來(lái)提高剛性，從而最大化來(lái)提高剛性，從而最大化地保障在發(fā)生撞擊事故時(shí)地保障在發(fā)生撞擊事故時(shí)乘員的安全。能量吸收乘員的安全。能量吸收 區(qū)域的變形理論與波紋效區(qū)域的變形理論與波紋效應(yīng)（圖應(yīng)（圖4 - 224 - 22）理論類同）理論類同圖圖422 422 波紋效應(yīng)波紋效應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析(1)(1)前側(cè)梁能量吸收分析前側(cè)梁能量吸收分析 撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線如圖撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線如圖4 - 234 - 23所示。所示。 分析：前側(cè)梁在設(shè)計(jì)時(shí)布置了孔洞、形狀變化區(qū)域等弱化區(qū)分析：前側(cè)梁在設(shè)計(jì)時(shí)布置了孔洞、形狀變化區(qū)域等弱化

23、區(qū)域，這些部位屬于車身應(yīng)力集中區(qū)域，在撞擊力傳遞的時(shí)候，域，這些部位屬于車身應(yīng)力集中區(qū)域，在撞擊力傳遞的時(shí)候，圖圖423 423 撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線可以通過(guò)變形和損壞來(lái)消可以通過(guò)變形和損壞來(lái)消耗撞擊能量；而加強(qiáng)區(qū)域耗撞擊能量；而加強(qiáng)區(qū)域是硬化區(qū)域，可以抵抗部是硬化區(qū)域，可以抵抗部分撞擊力通過(guò)。因此，車分撞擊力通過(guò)。因此，車輛前部撞擊產(chǎn)生的撞擊力輛前部撞擊產(chǎn)生的撞擊力，經(jīng)過(guò)前側(cè)梁的吸收和抵，經(jīng)過(guò)前側(cè)梁的吸收和抵抗，傳遞至乘員室的撞擊抗，傳遞至乘員室的撞擊力越來(lái)越小，最大化地為力越來(lái)越小，最大化地為乘員區(qū)域提供了保證。乘員區(qū)域提供了保證。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身

24、結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析1)水平撞擊時(shí)前側(cè)梁能量吸收分析水平撞擊時(shí)前側(cè)梁能量吸收分析FR車輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域如圖車輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域如圖4- 24所示。所示。分析：從圖分析：從圖4 - 24可以看出，當(dāng)水平撞擊力可以看出，當(dāng)水平撞擊力F作用于作用于FR車輛的車輛的A部位時(shí)，部位時(shí)，A、B、C部位產(chǎn)生變形吸收撞擊能量；當(dāng)撞擊力到達(dá)部位產(chǎn)生變形吸收撞擊能量；當(dāng)撞擊力到達(dá)圖圖424 FR424 FR車輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域車輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域D部位時(shí)，將改變方向而部位時(shí)，將改變方向而到達(dá)到達(dá)E部位，撞擊力對(duì)下部位，撞擊力對(duì)下隔板及主車底板造成損傷隔板及主車底板造成損傷

25、，阻止撞擊能量在更大范，阻止撞擊能量在更大范圍內(nèi)傳播。圍內(nèi)傳播。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析 圖圖425425非水平撞擊時(shí)前側(cè)梁非水平撞擊時(shí)前側(cè)梁能量吸收分析能量吸收分析4 - 24類似。但當(dāng)撞擊力類似。但當(dāng)撞擊力較大時(shí)，較大時(shí)，D部位產(chǎn)生的損部位產(chǎn)生的損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一的水平撞傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一的水平撞擊，因?yàn)榇怪钡淖矒袅?，因?yàn)榇怪钡淖矒袅1與與D點(diǎn)形成彎曲力矩，會(huì)點(diǎn)形成彎曲力矩，會(huì)對(duì)對(duì)D部位造成綜合損壞。部位造成綜合損壞。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析3)上部車身能量吸收分析上部車身能量吸收分析

26、分析：從圖分析：從圖4 - 26可以看出，如果撞擊力發(fā)生在車輛的上部，可以看出，如果撞擊力發(fā)生在車輛的上部，則在撞擊力傳導(dǎo)的過(guò)程中，較弱的則在撞擊力傳導(dǎo)的過(guò)程中，較弱的B、C部位會(huì)損壞而吸收部部位會(huì)損壞而吸收部分撞擊能量。撞擊力傳遞至分撞擊能量。撞擊力傳遞至D部位后，會(huì)因波紋效應(yīng)影響前部位后，會(huì)因波紋效應(yīng)影響前車身立柱和頂板縱梁，前車身立柱和頂板縱梁，前車身立柱以其下端與車門車身立柱以其下端與車門檻板的連接點(diǎn)作為支點(diǎn)向檻板的連接點(diǎn)作為支點(diǎn)向后傾斜，導(dǎo)致常見(jiàn)的車門后傾斜，導(dǎo)致常見(jiàn)的車門縫隙變化。當(dāng)撞擊力傳遞縫隙變化。當(dāng)撞擊力傳遞至至E部位時(shí)，波紋效應(yīng)會(huì)部位時(shí)，波紋效應(yīng)會(huì)因擋風(fēng)玻璃的安裝形式不因擋

27、風(fēng)玻璃的安裝形式不同而略有變化，如圖同而略有變化，如圖4 -27所示。所示。圖圖426 426 上部車身能量吸收分析上部車身能量吸收分析學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析 如果擋風(fēng)玻璃是粘著式的，則撞擊力會(huì)分布在整個(gè)區(qū)域；如果擋風(fēng)玻璃是粘著式的，則撞擊力會(huì)分布在整個(gè)區(qū)域；若擋風(fēng)玻璃是密封條式的，則撞擊力在若擋風(fēng)玻璃是密封條式的，則撞擊力在E E部位產(chǎn)生的損傷比粘部位產(chǎn)生的損傷比粘著式的更大。當(dāng)然，不管擋風(fēng)玻璃是哪種安裝形式，著式的更大。當(dāng)然，不管擋風(fēng)玻璃是哪種安裝形式，E E部位往部位往上推會(huì)造成頂板縱梁、擋風(fēng)玻璃框架、車頂鋼板向上變形，從上推會(huì)造成

28、頂板縱梁、擋風(fēng)玻璃框架、車頂鋼板向上變形，從而造成車門中柱上端和車頂連接處產(chǎn)生扭曲變形。而造成車門中柱上端和車頂連接處產(chǎn)生扭曲變形。圖圖427427撞擊力傳導(dǎo)至撞擊力傳導(dǎo)至擋風(fēng)玻璃時(shí)產(chǎn)生的變形擋風(fēng)玻璃時(shí)產(chǎn)生的變形學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析圖圖4 - 28 4 - 28 懸浮式燃油箱的布置形式懸浮式燃油箱的布置形式車車底板側(cè)梁被設(shè)計(jì)成剛底板側(cè)梁被設(shè)計(jì)成剛性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，不易變性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，不易變形，一旦發(fā)生后部撞擊形，一旦發(fā)生后部撞擊，后側(cè)梁后端如果弱化，后側(cè)梁后端如果弱化，則后側(cè)梁后端會(huì)產(chǎn)生，則后側(cè)梁后端會(huì)產(chǎn)生變形，可能擠壓燃油箱變形，可能擠壓

29、燃油箱，導(dǎo)致燃油泄漏。此外，導(dǎo)致燃油泄漏。此外，后車底板設(shè)計(jì)的拱起，后車底板設(shè)計(jì)的拱起區(qū)域可以在后部撞擊時(shí)區(qū)域可以在后部撞擊時(shí)產(chǎn)生彎曲變形，以吸收產(chǎn)生彎曲變形，以吸收撞擊能量。撞擊能量。(2)(2)后車身能量吸收分析后車身能量吸收分析1)后底部車身能量吸收分析后底部車身能量吸收分析后底部車身能量吸收區(qū)域的設(shè)置取決于燃油箱的布置形式，燃油箱在車身后底部車身能量吸收區(qū)域的設(shè)置取決于燃油箱的布置形式，燃油箱在車身的布置形式分為懸浮式和脊背式兩種。的布置形式分為懸浮式和脊背式兩種。 在傳統(tǒng)的在傳統(tǒng)的FRFR車輛上，燃油箱布置于車輛的后方，如圖車輛上，燃油箱布置于車輛的后方，如圖4- 284- 28所示

30、，這種所示，這種燃油箱的布置形式稱為懸浮式。懸浮式燃油箱設(shè)計(jì)得比較扁平且較長(zhǎng)燃油箱的布置形式稱為懸浮式。懸浮式燃油箱設(shè)計(jì)得比較扁平且較長(zhǎng)。后后學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析近年來(lái)有更多的近年來(lái)有更多的FRFR車輛和車輛和FFFF車輛的燃油箱布置于后軸前方，這種燃車輛的燃油箱布置于后軸前方，這種燃油箱的布置形式稱為脊背式。脊背式燃油箱設(shè)計(jì)得比較深和短，其油箱的布置形式稱為脊背式。脊背式燃油箱設(shè)計(jì)得比較深和短，其布置形式如圖布置形式如圖4 - 294 - 29所示。所示。 在車輛后車底板側(cè)梁后端實(shí)施波紋在車輛后車底板側(cè)梁后端實(shí)施波紋加工處理，降低該部

31、位的剛性，從而吸收來(lái)自后方的撞擊能量。某加工處理，降低該部位的剛性，從而吸收來(lái)自后方的撞擊能量。某些車輛為了提高維修作業(yè)的效率，把后側(cè)梁后端做成可分離狀態(tài)，些車輛為了提高維修作業(yè)的效率，把后側(cè)梁后端做成可分離狀態(tài)，如圖如圖4 - 304 - 30所示。所示。 圖圖4- 30 4- 30 后側(cè)梁后端后側(cè)梁后端的處理的處理 圖圖4 - 29 4 - 29 脊背式脊背式燃油箱燃油箱的布置形式的布置形式學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析(2)(2)后車身能量吸收分析后車身能量吸收分析2)后后上上部車身能量吸收分析部車身能量吸收分析 在車輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊

32、力除了引起接觸區(qū)域的損壞外，還會(huì)傳遞至在車輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊力除了引起接觸區(qū)域的損壞外，還會(huì)傳遞至車身上部，使后翼子板向前變形，導(dǎo)致后翼子板和后車門的間隙縮小。如車身上部，使后翼子板向前變形，導(dǎo)致后翼子板和后車門的間隙縮小。如果撞擊能量很高，則會(huì)導(dǎo)致后車門向前推，導(dǎo)致車門中柱發(fā)生變形。在撞果撞擊能量很高，則會(huì)導(dǎo)致后車門向前推，導(dǎo)致車門中柱發(fā)生變形。在撞擊力足夠大的情況下，也可能傳導(dǎo)至前門，導(dǎo)致前車身立柱也發(fā)生變形。擊力足夠大的情況下，也可能傳導(dǎo)至前門，導(dǎo)致前車身立柱也發(fā)生變形。后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線如圖后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線如圖4 - 314 - 31所示。所示。圖圖4 -

33、 314 - 31后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車身不同部位能量吸收分析圖圖4 - 324 - 32后部撞擊時(shí)撞擊力向后部撞擊時(shí)撞擊力向上上傳遞的路線傳遞的路線中部零件的設(shè)計(jì)上應(yīng)盡中部零件的設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量提高零件的剛性，以量提高零件的剛性，以抵抗擠壓變形，例如前抵抗擠壓變形，例如前車身立柱、車門中柱、車身立柱、車門中柱、后車身立柱等零件采用后車身立柱等零件采用三層的箱形結(jié)構(gòu)，并且三層的箱形結(jié)構(gòu)，并且使用超高強(qiáng)度鋼材來(lái)制使用超高強(qiáng)度鋼材來(lái)制造加強(qiáng)件，同時(shí)提高頂造加強(qiáng)件，同時(shí)提高頂板縱梁的強(qiáng)度和剛性。板縱梁的強(qiáng)度和剛性。(2)(2)后車身能量吸收分析后車身能量吸收分析2)后后上上部車身能量吸收分析部車身能量吸收分析 在在前車身立柱和車門中柱都發(fā)生損傷的情況下，典型的表現(xiàn)形式是車門在在前車身立柱和車門中柱都發(fā)生損傷的情況下，典型的表現(xiàn)形式是車門開(kāi)關(guān)不良，間隙發(fā)生變化。開(kāi)關(guān)不良，間隙發(fā)生變化。在車輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊力傳遞的另一個(gè)途徑是經(jīng)過(guò)后翼子板向上傳在車輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊力傳遞的另一個(gè)途徑是經(jīng)過(guò)后翼子板向上傳遞給頂板縱梁，如圖遞給頂板縱梁，如圖4 - 324 - 32所示，頂板縱梁被向上推，