1、 畢 業 設 計（論 文） 設計(論文)題目： 汽車車身抗撞性及安全技術研究 學生姓名： 指導教師： 智淑亞 二級學院： 專業： 班級：學號： 提交日期： 年 月 日 答辯日期： 年 月 日 目 錄1 緒 論1.1 汽車車身抗撞性與安全技術研究的意義1.2 簡述國內外研究現狀和發展趨勢1.3 課題研究內容2 車身抗撞性分析2.1 汽車碰撞的形式2.2 分析與抗撞性相關的車身結構及特點2.3 以正面碰撞與側面碰撞為例，分析車身抗撞性設計要求和方法3 汽車安全技術及現代汽車新技術3.1 從主動安全性和被動安全性方面分析汽車安全技術3.2 簡述現代汽車安全新技術4 結論與展望參考文獻致 謝26金陵科

2、技學院學士學位論文 摘要汽車車身抗撞性及安全技術研究摘 要汽車在給人們的生活帶來便利與樂趣的同時，也因其引起的交通事故給人類的生命和財產帶來極大的威脅和傷害。論文首先分析汽車特別是轎車車身抗撞性與車身結構的關系，尋求提高車身結構抗撞性的方法，在保證乘員安全空間的前提下，使得車身變形的碰撞能量最大，從而使傳遞給車內乘員的碰撞能量降低到最小。然后針對汽車的各種碰撞形式，提出車身抗撞性要求，通過分析與抗撞性相關的車身結構特點，具體分析某碰撞形式中車身抗撞性設計內容和方法。最后從主動安全性和被動安全性兩方面分析汽車安全技術及現代汽車新技術。關鍵詞：車身碰撞;車身結構;安全技術金陵科技學院學士學位論文

3、AbstractThe car body crashworthiness and safety technology research AbstractThe car brings the convenience and fun in peoples life. At the same time but also because of the traffic accidents due to human life and property brings great threat and damage. It firstly analyzes the especially car body cr

4、ashworthiness and body structure of the relationship, to enhance the body structure crashworthiness method. Then in guarantee occupant safety under the premise of space, makes the body of the deformation of the collision energy is the largest, so that on to the crew of the car collision energy down

5、to the smallest. For automotive various impact form, proposed body crashworthiness requirements, through the analysis and crashworthiness related car body structure characteristics, concrete analysis form of a collision body crashworthiness design content and methods. From the active safety and pass

6、ive security two aspects analyzes the safety technology and modern automobile new technology at last.Key words: Body collision; Body structure; Security technology金陵科技學院學士學位論文 第1章 緒論1緒論1.1 汽車車身抗撞性與安全技術研究的意義在中國，隨著汽車保有量的激增，汽車安全性問題日益嚴重。汽車安全性分為主動安全性和被動安全性。主動安全性包括汽車的操縱性能和制動性能，主要是提高汽車的行駛穩定性和可靠性，主動避免事故的發生；

7、而被動安全性則是在事故發生時以及發生后提供乘員和行人以最大限度的保護。在車身結構方面被動安全性研究主要包括車體抗撞性、行人保護及車室內部保護等。其中，車體抗撞性研究包括車身結構特性、車身材料、能量管理、波形控制等。汽車的碰撞安全性能由車體抗撞性能和乘員約束系統共同保證的。車體抗撞性是汽車安全性能的重要指標，合理的車體典型結構件將會提高汽車安全性能。探索汽車車身的抗撞性研究，積累汽車車身抗撞性改進和優化設計經驗，可以大幅度的降低研發成本，盡可能的減少乘員的傷害。1.2 國內外對車身抗撞性及安全技術研究現狀和發展趨勢簡介從1998年9月開始，我國陸續出臺了一系列汽車碰撞安全法規，各微型汽車廠家和科

8、研院校都開始致力于提高現有產品的被動安全性能，并取得了一定成功。此外，一些自主品牌的汽車廠商希望做大做強，走出國門。然而，由于目前國內的汽車安全法規與歐美國家相比還有不小的距離，國產品牌汽車在碰撞性能方面與國外同類車型相比還有較大的差距。隨著各國安全法規的強制或推薦執行，國外對汽車被動安全性的研究日益深入，如Jesus Monclus-Gonzalez, Oh-Seong Kim 等人從試驗到仿真分析對汽車被動安全性的問題進行了深入研究，汽車被動安全性正成為評價汽車性能的一項重要指標。我國從90年代初，作為國家八五重點項目，在中汽總公司的安排下，清華大學等單位相繼建立了臺車模擬碰撞實驗臺，95

9、年清華大學率先對北京吉普車進行了整車試驗。隨后一汽、二汽、天津中心也相繼進行了部分撞車試驗。由此，我國的汽車安全領域初步形成以汽車廠為設計主體，以大學、研究所為科研主體的汽車被動安全體系。隨著計算機運算速度的提高，國外先進軟件的的引進，國內各大學和研究所都在進行大量的計算機碰撞模擬分析，并取得了相當的成果目前，美、日 英、法、德、荷蘭等國家已經具備先進的小尺寸碰撞模擬試驗系統，這些碰撞試驗系統按滑車的驅動方式分為發射式、機械式和直流電機鋼索式，按吸能裝置可分為塑料管吸能器(TNO 道路車輛研究所和法國UTAC等)，鋼板吸能器(德國TUV和日本NSK 等)、反彈式程序控制器(如美國MTS)和澈壓

10、緩沖器(日本NSK 和本田等)。國外在臺車碰撞試驗、模型模擬碰撞試驗(比例模型和足尺模型模擬試驗)和實車碰撞試驗方面不僅有先進的測試設備和技術，而且已在大量的試驗研究中積累了許多有用數據和豐富的經驗。汽車安全技術中的主動安全和被動安全是相輔相成的、相互補充，兩者缺一不可。未來的汽車安全技術向著集成化、系統化和智能化方向發展。1.3課題研究內容課題主要研究汽車特別是轎車車身抗撞性與車身結構的關系，尋求提高車身結構抗撞性的方法。在保證乘員安全空間的前提下，使得車身變形的碰撞能量最大，從而使傳遞給車內乘員的碰撞能量降低到最小。通過研究汽車抗撞性提出汽車安全性要求，并從主動安全性和被動安全性兩方面分析

11、汽車安全技術及現代汽車新技術。2 車身抗撞性分析2.1 汽車碰撞的形式汽車碰撞事故是指汽車與汽車或汽車與物體之間發生相互碰撞，從而造成車輛損壞、被撞物損壞甚至人員傷亡等各種損失。按照碰撞方向和事故所導致的后果，可將車輛事故分為正面碰撞、側面碰撞、尾部碰撞和翻車等幾種類型。以下我們以轎車為例說明常見的幾種事故及其損壞情況，如表4-1所示。表4-1 汽車碰撞類型圖解碰撞形態碰撞方向碰撞后果車輛的主要變形和損壞部位兩車正面碰撞A、B兩車前部受損保險杠面罩及保險杠、格柵、兩側前照燈、空調電磁扇、空調冷凝器、發動機水箱及其支架等，嚴重時損壞部位會擴大至發動機艙蓋、翼子板、縱梁、前懸架機構，甚至導致氣襄膨

12、開。 兩車正面一側碰撞A、B兩車前部的一側受損保險杠面罩及保險杠、格柵、一側前照燈、一側翼子板。嚴重時損壞部位會擴大到空調冷凝器、發動機水箱及其支架、發動機艙蓋、一側縱梁、一側懸架機構、一側氣襄膨開。兩車正面一側刮碰A、B兩車均為正面一側面受損一側的后視鏡、前后門、前后翼子板刮傷，嚴重時前擋風玻璃破碎和框架變形、一側包角、前門立柱、前照燈等損壞。斜角側面碰撞發動機艙位置A車為側面碰撞受損、B車為前部碰撞受損。A車一側前翼子板、前懸架機構、側面轉向燈等損壞，嚴重時一側前翼子板報廢，發動機艙蓋翹曲變形、前門立柱變形、發動機移位等。B車前保險杠面罩及轉角部、前翼子板、一側前照燈等損壞，嚴重時一側翼子

13、板將嚴重損壞，并會導致一側前懸架、輪胎、空調冷凝器、干燥器、高壓管、發動機水箱及其支架等部件受損，氣襄膨開、發動機艙蓋變形。兩車斜角側面碰撞前門位置A車為側面碰撞受損、B車為前部碰撞受損。A車前門、前柱、中柱、后門輕微變形、門窗玻璃破損，嚴重時損壞程度會擴大至儀表板、門檻板、車頂板、一側翼子板和一側前懸架機構。B車前保險杠面罩及轉角部、前翼子板、一側前照燈等損壞，嚴重時損壞范圍會擴大至空調冷凝器、干燥器、發動機水箱及其支架、高壓管、發動機艙蓋等部件，氣襄膨開。兩車斜角側面碰撞后門位置A車為側面碰撞受損、B車為前部碰撞受損。A車后門、中柱變形，、門窗玻璃破損，嚴重時前后門不能開啟、后側圍變形、前

14、后門框、門檻板變形等。B車前保險杠面罩及轉角部、前翼子板、一側前照燈等損壞，嚴重時損壞范圍會擴大至一側前懸架、一側翼子板、空調冷凝器、干燥器、高壓管、發動機水箱及其支架、發動機艙蓋等部件，氣襄膨開。兩車斜角側面碰撞行李箱位置A車為側面碰撞受損、B車為前部碰撞受損。A車后側圍變形，嚴重時后側圍板嚴重損壞，后門框、后窗框、后柱、后輪及后懸架等部件受損，行李箱蓋變形等。B車前保險杠面罩及轉角部、前翼子板、一側前照燈等損壞，嚴重時一側前懸架和一側翼子板嚴重損壞，空調冷凝器、干燥器、高壓管、發動機水箱及其支架、發動機艙蓋等部件受損，氣襄膨開。兩車垂直角度碰撞A車是側面受損，B車是正面受損A車中柱呈凹陷變

15、形，前后車門框及門檻板變形，前后車門翹曲變形，嚴重時損壞會擴大至車底板、車頂板甚至車身整體變形、軸距縮短、門窗玻璃破碎等。B車保險杠面罩及保險杠、格柵、兩側前照燈損壞等。嚴重時損壞范圍會擴大至發動機水箱及其支架、空調冷凝器、高壓管、發動機艙蓋、翼子板、縱梁等，甚至發動機后移，氣囊膨開。兩車正面追尾碰撞A車為后部碰撞受損，B車為前部碰撞受損A車后保險杠面罩及保險杠，后車身板、行李箱蓋等變形，兩側尾燈損壞，嚴重時會導致兩側圍板變形、行李箱底板變形、后懸架機構位置變形等。B車保險杠面罩及保險杠、格柵、兩側前照燈損壞等。嚴重時會導致發動機水箱及其支架、空調冷凝器和相關部件損壞，發動機艙蓋、翼子板變形，

16、發動機后移，縱梁損壞等。兩車正面一側追尾碰撞A車是尾部一側受損，B車是前部一側受損A車尾部一側保險杠面罩及保險杠、一側尾燈、側圍板變形，嚴重時損壞范圍會擴大至行李箱蓋、行李箱底板等。B車保險杠面罩及保險杠、格柵、一側前照燈、翼子板損壞。嚴重時會導致水箱及其支架、空調冷凝器、發動機艙蓋、一側翼子板和懸架機構損壞，甚至一側氣襄膨開。門玻璃破碎等。翻車，汽車頂部全面觸地易造成車身整體變形，局部嚴重損壞。頂板橫梁、縱梁變形、頂板塌陷、車身前柱、中柱、后柱均會變形，翻滾過程中可能會造成車身側面損壞，如車門、翼子板、后側圍板等。嚴重時會使整體車身變形。汽車正面與面積較大的物體碰撞碰撞面積較大，損壞程度相對

17、小一些保險杠面罩及保險杠、格柵、兩側翼子板輕微變形，嚴重時兩側翼子板會嚴重變形，前照燈、空調冷凝器、發動機水箱及其支架、發動機艙蓋甚至車門、風擋玻璃、縱梁會損壞，氣襄會膨開。汽車正面與面積較小的物體碰撞碰撞面積較小，損壞程度相對大一些保險杠面罩及保險杠、格柵、空調冷凝器、發動機水箱及其支架、發動機艙蓋損壞，嚴重時兩側翼子板嚴重變形，前懸架機構，甚至擴大到后懸架機構受損。從表4-1我們知道，車輛在不同的事故中受到的損傷是不一樣的。其實，在實際生活中我們幾乎看不到兩起一模一樣的車輛事故，碰撞事故可能還有許多其它的形式和組合，如車輛在一次事故中發生多次碰撞，或者多車連環相撞等。2.2 分析與抗撞性相

18、關的車身結構及特點車身結構分為非承載式車身、半承載式車身和承載式車身。非承載式車身：車身一彈性元件與車架相連，車身除承受自重和貨物及乘客重量引起的載荷以及行駛時的空氣阻力和慣性力外，其它的載荷由車架承受。半承載式車身：半承載式車身與非承載式車身一樣下面保留有車架，但車身與車架剛性連接成一體，車身殼體承受部分載荷。半承載式車身骨架與車架縱染兩側懸伸的橫梁焊接在一起，所以不像非承載式車身可以與車架分開。承載式車身：承載式車身取消了車架，全部載荷由車身承受，地盤各部件直接與車身相連，這種型式的車身，由于承載部位的不同又分為底架承載式和整體承載式兩種，前者底架部分強度較大，承受大部分載荷。而后者則是整

19、個車身形成一個參與承載的整體。承載式車身的制造是將薄鋼板壓制成形狀各異的板件，然后在點焊成一個整體。按車身殼體強度分類：通常整個車身殼體按強度等級分為三段。如圖2.2.1所示，圖中A、B、C分別代表車身前部、中部、和后部。車身設計時，使乘客室盡可能具有最大的剛度，而相對于乘客室的前、后室則應具有較大的韌性。圖2.2.1車身強度分類車身的主要結構部件及特點：前保險杠：前保險杠位于車輛的最前端，是車身外部裝飾體，主要部件一般由非金屬面罩與金屬加強筋相連而成，起到裝飾、防護作用，應用于所有車輛車身。前翼子板：普通轎車的前翼子板主要由前翼子板外板、前翼子板內板、翼子板襯板及翼子板防擦裝飾條等組成，部分

20、轎車還裝有翼子板輪口裝飾條。發動機罩：發動機罩位于車輛前上部，是發動機艙的維護蓋板。轎車的發動機罩主要由發動機罩、發動機罩隔熱墊、發動機罩鉸鏈、發動機罩支撐桿、發動機罩鎖、發動機罩鎖開啟拉索、發動機罩密封條等零件所構成。前圍板：前圍板位于乘客室前部，通過前圍板使發動機與乘客室分開。前圍板的兩端與殼體前立柱和前縱梁組焊成一體，使整體剛性更好。由于前車身的后部構造還起橫向加固殼體的作用，一般采用雙重式結構。靠近發動機室一側主要起輔助加強作用，靠近乘客一側用高強度鋼板沖壓成型，并于兩側涂有瀝青、毛氈、膠棉等絕緣材料，以求乘客室振動小、噪聲低、熱影響小。前縱梁：前縱梁是前車身的主要強度件，直接焊接在車

21、身下部。其上再焊接輪罩（有的前輪罩與前縱梁為一體式）等構件。立柱/門檻板/地板：立柱、門檻板是構成車身側框架的鈑金結構件，是車身非常重要的支撐件，如轎車、吉普車等車型的側框架一般由前、中、后門框及門檻、門楣等構成一個框架結構，用來固定車門、支撐頂篷、固附車身蒙皮等。車頂：車頂是指車身車廂頂部的蓋板，其上可能裝備有天窗、換氣窗或天線等。車頂主要由車頂版、車頂內襯、橫梁（可能有前橫梁、后橫梁、加勁肋等組成），有的車型還備有車頂行李架。車門：車門及附件主要包括車門板（車門外板和車門內板）、車門內飾板、車門密封條、車門鉸鏈（一般包括車門上鉸鏈、下鉸鏈）、車門鎖總成等零件組成。行李箱和行李箱蓋：轎車的行

22、李箱蓋主要由行李箱蓋板、行李箱蓋襯板、行李箱鉸鏈、行李箱支撐、行李箱密封條、鎖總成等零件組成，部分轎車的行李箱蓋還帶有擾流板、車型品牌標識等。后側板：后側板是指后門框以后的遮蓋后車輪及后側車身的車身板后側板主要包括后側板外部、后側板內部、后立柱、側板內飾板及輪罩板等零件組成。后保險杠：后保險杠是指位于車輛車身的尾部，起到裝飾、防護車輛后部零件的作用。后保險杠主要包括保險杠外皮、保險杠杠體、保險杠加工強件、保險杠固定支架以及保險杠裝飾條。2.3 以正面碰撞與側面碰撞為例，分析車身抗撞性設計要求和方法2.3.1 正面碰撞中的保險杠分析汽車碰撞事故中絕大多數涉及保險杠系統,而從國內外發表的文獻來看,

23、針對轎車保險杠耐撞性研究和吸能結構概念設計的研究較少。因此，開展這方面的研究工作是很有意義的。模擬中采用的簡易保險杠由橫梁、連接板和支架三部分組成。其中橫梁長1200mm,寬60mm,高100mm。此外為了連接方便，橫梁邊緣多出10mm的凸邊 ； 連接板為邊長120mm的方形平板；支架為橫截面邊長65mm，長400mm的方形梁。1單元、材料選取和實常數確定。在結構碰撞性模擬中一般采用顯式薄殼單元 shell163 來對梁結構進行模擬，薄殼單元算法選用belytschkowong-ching，其特點是適合大變形和屈曲分析；模擬中保險杠材料全部選用雙線性應變率相關塑性材料,密度7850kg/m3，

24、 彈性模量2E11Pa，屈服強度2.35E8Pa，剪切模量9.5E8Pa，泊松比為0.3，應變率系數取40，P取5;橫梁壁厚選為3mm,連接板壁厚為2mm，支架壁厚為1.5mm2幾何模型建立和有限元網格劃分在ANSYS中建立保險杠幾何模型，然后對其進行映射網格劃分。單元大小選為10mm，共生成6595個節點和6414個單元，模型中各部件連接采用共節點法。保險杠有限元模型如圖2.3.1圖2.3.1保險杠模型3其它參數設定模擬中采用質量為1000kg的剛性墻以5m/s的速度對保險杠進行正面碰撞，過程中約束支架后端節點所有自由度；碰撞中接觸算法采用自動單面接觸，接觸系數中動摩擦和靜摩擦系數均選為0.

25、15。4模擬結果與結果分析保險杠的變形過程圖(側視圖)2.3.2如下：圖2.3.2保險杠變形過程由上面保險杠變形圖可以看出：在正面碰撞中變形主要集中在連接板和支架上，而橫梁只有很小變形。碰撞過程中各部件吸能隨時間變化曲線2.3.3如下：圖2.3.3保險杠各部件吸能曲線（A-橫梁和連接板 B-支架）由上面保險杠吸能曲線可以看出：在碰撞進行到10ms以后，橫梁和連接板內能就不再增加，而支架內能開始增加直到碰撞結束。這說明輕微碰撞中保險桿橫梁和連接板起主要吸能作用，而嚴重碰撞中保險杠后部零件起主要吸能作用。5保險杠改進由圖3可以看出此保險杠橫梁和連接板部分吸收能量很少，但一般設計要求保險杠保險杠在低

26、速碰撞中要有一定吸能能力，而且越大越好，所以這里有必要對其進行改進。1）改進方法由圖2可看出碰撞中連接桿撞入橫梁中空部位一段距離，這段距離可以用來安裝吸能材料來增加保險杠吸能能力。本設計在中空部為增加一段與支架等截面的添充梁，其壁厚取為1mm。2）改進后碰撞結果對改進后結構進行與原結構相同條件下的碰撞模擬， 其變形結果如圖2.3.4：圖2.3.4改進后保險杠變形過程改進前后碰撞過程中各部件吸能隨時間變化曲線如圖2.3.5：圖2.3.5保險前端杠部件吸能曲線（A-前進前 B-改進后）由上圖可以看出：在加裝了填充梁后，保險杠前部結構的吸能能力明顯提高，提高量接近改進前的1/3，而且質量增加很少，更

27、好的起到了保護其后部結構的作用。2.3.2 側面碰撞中的車門分析對于轎車而言，側面是車體中強度較薄弱的部位。碰撞發生時，車內乘員與撞擊物之間僅隔著車門和20-30cm的空間。所以對于車門的研究是非常有必要的。這里對某型轎車白車身的車門進行了研究。1.碰撞變形過程分析這里車門的主要材料是沖壓薄鋼板，還將車門的內外板簡化為點焊相連。參照FMVSS 214法規碰撞，剛體高出車門外板最低點127mm，其質量為909kg，碰撞方向垂直于車身側面，碰撞初始速度為50km/h，碰撞接觸的平面幾何尺寸為305mm460mm。分別取0ms,8ms,16ms,和24ms觀察車門側面碰撞的情況，其變形過程如圖2.3

28、.6所示。車門在側面碰撞中，既有整體結構的大變形，又有局部結構的“皺褶”出現。圖2.3.6 車門變形過程以車門內板的最大侵入量作為評價車門側面抗撞性能的一個指標，車門內板位移最大點的位移-時間曲線如圖2.3.7所示。圖2.3.7 車門內板位移-時間曲線由圖3.9可以看出：在碰撞初始階段，剛性柱先與車門外板接觸，此階段車門內板位移為0mm；當碰撞進行到10ms左后時內板開始發生變形，向乘員艙侵入。侵入量隨時間呈線性增加，結束時侵入量最大，為187.71mm。車門的侵入速度可以根據位移-時間曲線的斜率來衡量，大約為4.67m/s。車門的內能變化直接反映其吸能能力，碰撞中車門內能的時間歷程變化曲線如

29、圖2.3.8所示。圖2.3.8 車門內能-時間曲線可以看出，該車門初始階段吸能較少，隨著碰撞過程的進行，吸收能量呈非線性增長，24ms時吸收能量為18.7kJ。由碰撞變形過程和評價指標曲線可看出：此車門發生塑性變形量較大，特別是門鎖和門鉸兩處變形較大；車門內板侵入量大，車門吸能能力較差，說明該車門抗側面撞擊能力較弱。2.車門結構的改進從提高汽車車體側面抗撞性的要求方面考慮，應當盡量減少車門的侵入量和降低車門的侵入速度，即降低兩次碰撞的速度，從而降低側面碰撞對乘員的傷害。改進措施：在車門中間部位對應乘員的腿部和臂部加裝兩根平行的防撞橫梁。考慮到車門內部還要安裝玻璃及升降器部件，空間有限，選擇33

30、多胞方管（什么意思）作為防撞桿，其邊長為25mm。圖2.3.9為改進后車門結構。圖2.3.9改進后車門結構3改進后前后結果比較改進前后車門內板最大位移點的位移-時間曲線比較如圖2.3.10所示。圖2.3.10 車門內板位移-時間曲線由圖3.12可以看出：改進后車門24ms時侵入量由187.71mm變為133.5mm，減小了54.21mm，改進效果較明顯。如果只是對比車門的變形量，并不能夠確定車門的抗撞性有所改進，可以從圖3.12中車門改進前后位移-時間曲線斜率所代表的侵入速度的對比中比較出乘員的傷害值的變化。侵入速度越低，越平緩，車內乘員的傷害值越低。可以看出車門的侵入速度由4.67m/s減小

31、為3.45m/s。改進后的車門在碰撞發生24ms后，車門的侵入量和侵入速度均有所降低。改進后車門內能時間曲線比較如圖2.3.11所示。圖2.3.11 車門內能-時間曲線由上圖可以看出：改進后車門吸能能力增加很大，在24ms時的吸能量是68.1kJ，幾乎為原結構的3.5倍，說明改進效果明顯。防撞桿增加了車門的剛性，其變形吸收了很大一部分能量，并及時將車門內板的侵入速度降了下來。說明車門內加裝防撞橫梁對改善汽車側面碰撞安全性有明顯的改進作用。4.防撞橫梁材料的改進方案在結構發面基本達到了要求，這里進一步對防撞桿的材料特性進行改進。現在高強度鋼已經在車身部件上廣泛應用，其性能比普通鋼有很大提高，這里

32、將防撞桿的材料由原來的普通鋼改為高強度鋼，其屈服強度由原來的0.235GPa變為0.4GPa。由上述分析可以得到如下結論：1）車門結構由于自身結構特點，在側面碰撞中一般比較薄弱，需要對其進行加強，來提高側面碰撞性能；2）在車門中加裝防撞桿可有效提高車門側面碰撞性能；3）將防撞桿的材料由普通鋼換為高強度鋼可以進一步提高車門的抗撞性。3 汽車安全新技術及現代汽車新技術本章應有與上一章銜接的過渡句，說明車身抗撞性與汽車安全技術的關系，這點非常重要！3.1 從主動安全性和被動安全性方面分析汽車安全技術3.1.1主動安全技術ABS（防抱死制動系統）：它通過傳感器檢測到的各車輪的轉速，由計算機計算出當時的

33、車輪滑移率，由此了解車輪是否已抱死，再命令執行機構調整制動壓力，使車輪處于理想的制動狀態（快抱死但未完全抱死）。 對ABS功能的正確認識：能在緊急剎車狀況下，保持車輛不被抱死而失控，維持轉向能力，避開障礙物。在一般狀況下，它并不能縮短剎車距離。 EBD（電子制動力分配系）：它必須配合ABS使用，在汽車制動的瞬間，分別對四個輪胎附著的不同地面進行感應、計算，得出摩擦力數值，根據各輪摩擦力數值的不同分配相應的剎車力，避免因各輪剎車力不同而導致的打滑，傾斜和側翻等危險。ESP（電子穩定程序）：它實際上也是一種牽引力控制系統，與其它牽引力控制系統比較，ESP不但控制驅動輪，而且控制從動輪。它通過主動干

34、預危險信號來實現車輛平穩行駛。如后輪驅動汽車常出現的轉向過多情況，此時后輪失控而甩尾，ESP便會放慢外側的前輪來穩定車子；在轉向過少時，為了校正循跡方向，ESP則會放慢內后輪，從而校正行駛方向。EBA（緊急剎車輔助系統）：電腦根據剎車踏板上偵測到的剎車動作，來判斷駕駛員對此次剎車的意圖，如屬于緊急剎車，則指示剎車系統產生更高的油壓使ABS發揮作用，從而使剎車力更快速的產生，縮短剎車距離。LDWS(車道偏離預警系統）：該系統提供智能的車道偏離預警，在無意識（駕駛員未打轉向燈）偏離原車道時，能在偏離車道0.5秒之前發出警報，為駕駛員提供更多的反應時間，大大減少了因車道偏離引發的碰撞事故，此外，使用

35、LDWS還能糾正駕駛員不打轉向燈的習慣，該系統其主要功能是輔助過度疲勞或長時間單調駕駛引發的注意力不集中等情況。3.1.2被動安全技術安全帶：安全帶絕對是汽車安全領域最重要的創新之一，可以說是所有車身安全技術的基石。在碰撞發生時，保持成員的身體狀態不亂動是其它安全設備起作用的基礎。如果乘員在車內翻來滾去，再好的氣囊、再堅固的車身都將無法發揮安全保護作用。因此，把人固定住是第一位的。傳統的三點式安全帶利用機械機構，在發生較大沖擊力時，該機構會暫時鎖住以拉緊安全帶，組織乘員身體前傾。今天的安全帶技術已經大大改進，由原來的機械預緊模式改為電子限力預緊模式。機械預緊模式只是有鎖住效果且有延遲，而電子式

36、不僅能準確的鎖住安全帶，還能收緊安全帶以保證人的身體盡可能靠近椅背。電子式安全帶與安全氣囊合用一套控制設備，當碰撞發生時，安全帶自帶的一個收緊裝置（也是利用化學品爆炸產生的瞬間沖擊力收緊安全帶卷收器）會先于安全氣囊工作，這樣可以更有效的保護乘客。安全帶的技術還在不斷更新之中。除了上面的限力和自動預收裝置，原來用于賽車領域的四點安全帶也可能在民用車上出現。吸能及剛性車身：車身安全的重要性不嚴而喻，因為車身是提供乘員空間的載體，同樣在事故中，車身必需要要保證乘員的存活空間。當車身被撞散架或者被擠扁了，再好的其它安全配置都是擺設了，道理簡單不過，因為人已經沒有存活空間了，成肉餅了。因此車身安全性能的

37、第一個要素就是碰撞后不能有嚴重變形（不是完全不變形）。為了保證車身不嚴重變形，有兩件事情要做，一是保持車身剛性，二是分散撞擊能量。保持車身剛性的基本辦法就是加強車身的強度，例如采用高強鋼，采用加強結構，諸如四門防撞鋼梁和橫向加強梁等；而能量分散機構則和車身的結構息息相關。車身在剛性方面的安全主要體現在結構上。車身安全性能的另一個要素是吸能，這個和能量分散的作用相輔相成的。能量分散只能把能量導向車身的其它位置以避免人在車內的二次碰撞，而最重要的是靠車身把撞擊能量的大部分吸收掉。否則，車身再堅固，車內乘員還是會受到二次撞擊。因此，車身必需要有類似盒子上包的海綿那樣的機構，就是吸能裝置。車身除乘員艙

38、以外的幾乎所有結構都具備吸能特性，有的車型會根據碰撞速度不一樣而設計有幾級碰撞吸能區。車身吸能和車身剛性二者必須共存才能保持車身的安全性能。也就是只有剛柔并濟的車身才能提供最佳的安全性能。安全氣囊及氣簾：安全氣囊的基本原理和救跳樓者的氣墊差不多，就是在乘員和車身之間建立起一緩沖帶，利用吸收能量的功能達到以柔克剛的效果，從而保護乘員。安全氣囊根據裝的位置不同，保護的部位也有區別。例如我們常見的前排安全氣囊主要是保護前排乘客的頭胸部，側面安全氣囊則是保護腰腹和頸部，側安全氣簾則側重保護頭部，膝部安全氣囊側重保護腿部等。安全氣囊的基本原理都是類似的，氣體發生裝置是一個裝有化學品的“爆炸”裝置。當發生

39、碰撞時，氣囊會點燃這個爆炸裝置，在瞬間即可產生大量的氣體，這些氣體迅速充滿氣袋，氣袋彈出就形成了緩沖裝置。并不是一有碰撞發生氣囊就一定會起爆。氣囊起爆要參考車速、碰撞力度的減速度值。只有符合標準的碰撞條件氣囊才可能起爆。例如正面安全氣囊必需要在車頭左右各30度的范圍內的正面碰撞且達到碰撞力度和速度要求才會起爆，側面則要求碰撞點在中心線左右60度的范圍內。因此不要以為氣囊是萬無一失的。而且在沒有系安全帶的時候，氣囊對人的保護作用微乎其微，有時甚至會起到反作用，因為氣囊彈出一瞬間的力度足以打死一頭牛。所以要最大限度的發揮氣囊的作用，系好安全帶是必要條件。發動機下沉機構：碰撞時如果發動機直接沖向駕駛

40、室，那就算車身沒變形，氣囊也起作用，安全帶也帶好，方向盤也潰縮了，因為發動機擠進來了，所以車內乘員掛掉或者受嚴重傷害的可能性會徒增。因此，碰撞時絕不能讓發動機沖進駕駛室，于是有了一個斷臂自救的技術發動機下沉。碰撞時因為車身前端變形，發動機已經無處容身，此時采用下沉技術，發動機會斜著向地面運動，著地后阻力增大會減緩發動機的沖擊力，另外發動機的沖擊點降低，會在車身下面形成一個支撐點，從而把駕駛室“抬”起來，這樣不僅僅不會侵占駕駛室的生存空間，還因抬高駕駛室而有利用乘員獲救。主動頭部保護系統（WHIPS）：頭頸部受損傷是交通事故中最常見的傷害。在瑞典，每年就有2.5萬人蒙受這類傷害。永久性頭頸部受傷

41、害的比例約占受傷人員總數的1/10,而且這類傷害往往很難被確診。WHIPS頭頸部保護系統已成為所有型號Volvo汽車的標準配置，可在發生追尾撞擊事故時使永久性頸部傷害的危險減少一半。WHIPS一般設置于前排座椅。當轎車受到后部的撞擊時，頭頸保護系統會迅速充氣膨脹起來，其整個靠背都會隨乘坐者一起后傾，乘坐者的整個背部和靠背安穩地貼近在一起，靠背則會后傾以最大限度地降低頭部向前甩的力量，座椅的椅背和頭枕會向后水平移動，使身體的上部和頭部得到輕柔、均衡地支撐與保護，以減輕脊椎以及頸部所承受的沖擊力，并防止頭部向后甩所帶來的傷害。分散撞擊力車架:車架是汽車的骨架，現代的車架設計不僅要考慮空間、負重和發

42、動機的動力輸出，更要考慮其安全性能，即抗沖撞的性能。通過精密計算過的撞擊力分散設計可以將撞擊力分散到車架的各個部位，減輕車內乘員承受的沖擊力，同時避免車體或發動機任何部分凸入車廂內。通常這些分散撞擊力車架的橫向撐桿及縱向梁全都十分堅固和緊密相連，那些在撞擊時受力最大的地方都經過特別的強化工序處理，或是增加了加固件。當然，分散撞擊力車架最重要的品質表現還在于當撞擊真的發生時車架將會如何折曲，合理的折曲設計可以確保車廂結構完整，即實現所謂的“安全艙”，這對于車內乘員的脫險和搶救是至關重要的。如圖3.1圖3.1分散撞擊力車架3.2 簡述現代汽車安全新技術HUD抬頭顯示系統：(Heads Up Dis

43、play)抬頭顯示儀 風窗玻璃儀表顯示，又叫平視顯示系統，它可以吧重要的信息，映射在風窗玻璃上的全息半鏡上，使駕駛員不必低頭，就能看清重要的信息。這種顯示系統，原是軍用戰斗機上的顯示系統，飛行員不必低頭，就能在風窗上看到所需的重要信息。目前，一些高級汽車把它移植到汽車上來。 這種顯示系統的優點是：1.駕駛員不必低頭，就可以看到信息，從而避免分散對前方道路的注意力。2.駕駛員不必在觀察觀察遠方的道路和近處的儀表之間調節眼睛，可避免眼睛的疲勞。 總之，這種顯示系統的作用是提高汽車的安全性。當然這種系統成本昂貴，目前還難以在汽車上普及。VSC車輛穩定控制系統：車輛動態穩定性控制系統(VSC) 是一種

44、可在各種行駛條件下提高車輛行駛穩定性的新型主動安全體系。VSC 控制系統增強了制動防抱死系統(ABS)、牽引力控制系統(TCS) 以及發動機扭矩控制系統的功能, 其功能處于比ABS 和TCS 更高的控制層次 統計資料顯示, 在重大死亡車禍中, 約1 /6是由于車輛失控造成的; 而在車輛失控事件中,由車輛打滑造成的占到了75%。豐田VSC 系統利用控制單元與制動系統及發動機系統相聯, 隨時監測車身的動態狀況, 當出現打滑現象時, 系統自動介入油門與制動的操作, 控制發動機的功率輸出, 并適時對適當的車輪施加制動, 以利用有附著力的輪胎, 使車輛穩定減速, 修正車輛的動態, 使其穩定行駛在本來的行

45、駛路線上, 保證車輛安全。智能巡航系統：普通的巡航控制系統只能讓車輛保持在設定的車速上勻速行駛，而智能巡航系統能夠使車輛和前車保持固定的距離。在交通繁忙的路段中，這項技術不僅能提高安全性，還可以大大降低駕駛者的疲勞程度。很多豪華品牌轎車已經開始配備這項功能了，如奔馳的動態車距保持系統、雷克薩斯的雷達輔助動態巡航控制系統等。帶安全氣囊的汽車保險杠：目前國外在研制一種帶安全氣囊的汽車保險杠，它是在汽車與行人發生正面碰撞的緊急狀態下使行人免受傷害或減輕傷害的被動安全裝置。該裝置由傳感器、充氣泵和氣囊等部件組成，并集中裝入保險杠內，在行人觸及保險杠的瞬間，保險杠內藏推板迅速落下，阻止行人被撞倒在車底下，同時，裝在保險杠上的傳感器被觸發。點火回路導通，引燃充氣泵內氣體器的固體燃料，燃料燃燒釋放出大量的氮氣，并達到約1000度的高溫；氣體通過冷卻器層降溫后，進入過濾器，經過濾后的清潔氣體迅速充入內藏的鍥狀氣囊，使其向前張開，托起被碰