平头汽车碰撞吸能器的结构设计与试验

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第150期)机械工程与自动化NO．52008年1O月MECHANICALENGINEERING&AUT0MAT10N0ct．文章编号：1672—6413(2OO8)O5—0077一O3平头汽车碰撞吸能器的结构设计与试验胡佳英(湖南工业职业技术学院机械．T-程系，湖南长沙410208)摘要：为平头汽车设计的碰撞吸能装置由正面弧形缓冲板、纵向吸能器等部件组成，对核心部件纵向吸能器的两种结构设计方案进行了实物碰撞试验。通过分析碰撞试验取得的影像及加速度曲线等数据，掌握了纵向吸能器的有关技术参数

2、。试验表明：由于特殊的结构设计，在发生碰撞时，内部填充阻尼材料的吸能器能够有效吸收碰撞能量、延长碰撞冲击时间。关键词：平头汽车；吸能器；结构设计；碰撞试验中图分类号：U467．14文献标识码：A0引言计决定了吸能装置的整体碰撞防护效果，从而直接影平头汽车(即发动机安装在驾驶室之内的汽车，如响到汽车发生碰撞时的安全性能。由于平头汽车的结平头卡车、面包车、客车、大功率牵引车等，俗称“没有构特点，从车身的前部到驾驶员之间只有200mm~鼻子的汽车”)的发动机设计安装在驾驶室之内，节省300mm的纵向空间，因此吸能装置能否在有限的可压了前部空间，驾驶员的视野开阔。但由于其本身结构缩空间内

3、，将碰撞能量有效地消耗吸收，其结构和采的特点，使得平头汽车在发生碰撞时，对乘员造成了用的吸能介质是设计的关键[2]。损伤，主要有：①驾驶室严重变形对乘员的身体产生挤压，并且由于驾驶室变形，车门打不开，使乘员无法及时逃生；②乘员受到冲击后身体前倾，致使头部与挡风玻璃、胸部与方向盘之间发生撞击和挤压而造成伤害。虽然安全带和安全气囊能够减小乘员的身体前倾和车身变形对乘员的挤压伤害，但普通平头汽车发生碰撞后，没有足够的缓冲作用时间使气囊打开，因此目前国产平头汽车都没有安装安全气囊，即使安装了也起不到应有的作用。若能在平头汽车的碰撞吸能性能方面改善设计，将能有效地避免碰撞事故发生时对驾驶人

4、员造成的伤害。l～正面弧形缓冲板；2--纵向吸能器；3一车架大梁1碰撞吸能装置的整体设计4一支撑座；5--汽车前轮；6--车身平头汽车碰撞吸能装置整体结构见图1。由安装图1碰撞吸能装置整体结构在汽车车身内部的正面弧形缓冲板l、纵向吸能器22．1采用弹簧做介质的纵向吸能器以及和车架大梁连接在一起的支撑座4组成口]。其中2．1．1结构设计及原理核心部件是纵向吸能器，它将吸收碰撞时产生的大部采用弹簧做介质的纵向吸能器的结构见图2。它分能量。由内套筒、外套筒和内置弹簧组成。内、外套筒由壁2纵向吸能器的设计及碰撞试验厚1．5mm的钢板制成，长度及直径根据汽车的空间作为吸能装置的核心部件，纵

5、向吸能器的结构设而定。当受到来自轴向的碰撞作用时，内、外套筒受收稿日期：2008—01—10；修回日期：2008—05—07作者简介：胡佳英(1964一)，女，湖南常德人，副教授，本科。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com·78·机械工程与自动化2008年第5期力变形，同时弹簧被压缩，吸收碰撞能量。其设计的一60g，这是由于弹簧的回弹造成的。主旨在于力争在小于300mm的可压缩范围内，充分2．2采用阻尼介质的纵向吸能器吸收碰撞能量，确保汽车车身的变形不足以对乘员造2．2．1结构设计及原理成挤压伤害嘲。采用阻尼介质的纵向吸能器的结构见

6、图6。它由内套筒、外套筒和阻尼介质组成。其内、外套筒由壁弹簧外套简内套简厚1．5mm的钢板制成，外套筒内填充了阻尼介质，内套筒的端面设计了阻尼孔，孔径、数量以及阻尼介质的阻尼系数根据汽车的吨位而确定。当受到来自轴向的碰撞作用时，阻尼介质由外套筒从阻尼孔中被挤压图2弹簧纵向吸能器到内套筒，同时内外套筒受力压缩变形，两者共同吸2．1．2碰撞试验收碰撞能量[5]。试验设备为湖南大学汽车碰撞国家重点实验室“机械储能式汽车碰撞实验牵引系统”及试验台车。由于目前国内尚没有卡车的碰撞试验《法规》，碰撞。l＼i：：L二⋯⋯．姗．：试验的有关参数参考小轿车的试验标准，并结合国内卡’ll’：：—*2

7、-l1．·’车在公路上行驶的一般规律进行设置。试验样车是在现‘加n0s∞Oo‘∞O∞n∞∞有的试验台车基础上，焊接固定安装了4件一组的吸能t／s器，并对台车尾部进行配重，台车与试件总质量728kg，图5采用弹簧纵向吸能器的碰撞瞬间实验B柱加速度曲线安装了B柱加速度传感器和台车加速度传感器，试验速阻尼材料外套简阻尼孔内套筒度设定为45．5km／hE。图3为安装了弹簧纵向吸能器的试验样车碰撞前的情况。图4为其碰撞后的情况。碰撞后内套筒产生了严图6阻尼介质纵向吸能器重的挤压变形，轴向压