汽车车身结构对汽车被动安全性能的影响

汽车车身结构对汽车被动安全性能的影响

祖荣荣

安徽江淮汽车集团股份有限公司 安徽 合肥 230022

摘要：研究了车辆的主动安全性问题。首先阐述了车辆被动安全性的概念及其意义，重点阐述了整车的安全性对整车安全性的影响。其次，对汽车车体的各种构造方法及原理进行了较为详尽的论述，并对它们的抗撞击安全性进行了研究；研究车身刚度、防侧翻性能、吸能能力等对驾驶员安全及降低交通事故损伤的影响。在此基础上，展望了汽车车体的今后发展趋势，并对汽车车体的发展趋势进行了展望。

关键词：车体；构造；被动安全性

1前言

随着我国汽车产业的快速发展，车身的结构设计已成为提高车辆安全性能的关键。汽车车体的构造是为了满足更高的安全性以及驾驶员对驾驶员的防护需要而发展起来的。从结构强度、刚性、材质选用与搭配、从碰撞安全性能到副安全性，整车结构的设计与性能的优化，不但直接影响着驾驶人的生命安全，还影响着整个车辆的安全性。所以，探讨汽车车体的未来发展趋势以及如何迎接这一新的挑战显得十分必要。

2车体的构造原理与方法

2.1构造的强度与刚性

在整车的设计中，结构的强度与刚性是影响整车安全性能的关键因素。强度分析中的重量按整车全重进行。通过对其进行合理的构型设计，能够增强其抗弯、抗压缩性能，增强整车的总体刚性，进而对撞击过程中的能量进行有效地吸收、扩散，降低对乘坐者的影响。通过使用高强材料、合理的构件连接方式以及强化重要部件的设计，可以有效地改善汽车的强度与刚性，从而改善汽车的被动安全性。

2.2车体外形与空气动力特性

车体外形与空气动力学特性是整车结构的重要组成部分。合理的车体外形能减小空气阻力，减小风对汽车的作用，从而改善汽车的油耗和行车平稳性。采用流线型设计，减小车身前后两侧的风阻，降低车身前后的风阻，能有效地降低气流扰动，改善汽车操纵性能与安全性能[1]。此外，通过对车体外形进行设计，可以有效地提高气动性能，减小噪音、气流等因素对乘坐者的影响。

2.3原料的选用与调配

在轿车车体结构的设计中，选材与搭配是一个不容忽视的问题。适当的材质选取与搭配，会对整车的品质、强度及吸能等特性产生较大的影响。高强钢材具有较好的耐撞性，而以铝、碳纤维等轻质材料为代表的轻质材料能够实现降低车体重量、改善油耗的目的。通过对各种材质的适当选取与搭配，可以对各部分进行最优的配置，从而达到最佳的强度、刚度及质量均衡。另外，还应充分利用原料的可加工性，以及对环境的可持续发展。所以，准确地进行材质的选取与搭配，是提升车辆被动安全性的重要途径。

2.4汽车侧翻装置的设计

汽车的抗侧翻是汽车的主要组成部分。汽车横翻会造成重大的人身伤亡和交通损失，所以必须降低汽车的重心，提高车身的刚度和稳定性，并在车身上加装稳定控制系统。比如，通过对车体高度的控制以及车体的稳定性等措施，可以有效地减少汽车发生翻车的危险。同时，通过增加车体的刚性和合理的悬架，能够提高汽车的横向稳定性能，降低汽车侧翻的几率[2]。汽车的防侧翻结构是改善汽车被动安全性的重要手段，能够有效地防止汽车发生侧翻。

3车体构造对降低交通意外损伤的影响

3.1座位及头部保护

正确的座位结构能够改善乘坐者的乘坐舒适度与支撑能力，降低撞击时的移位与姿态改变。椅背及两侧的支持可以为驾驶者在撞击时避免横向运动。另外，为了降低颈部伤害，头部靠在椅背上的设计也很重要。合适的头枕高度，角度及刚性，可为驾驶者的头部起到一定的保护作用，避免因撞击而导致的头部向后倾斜或转动。

3.2气袋装置

当汽车发生撞击时，气囊会快速膨胀，从而减少驾驶员和汽车内饰部件之间的直接接触，从而形成一道附加的防护屏障。主气囊由司机及乘客用气囊，侧面及帘幕等组成。安全袋的布置和启动机构都是仔细考虑的，以便在发生撞击时能提供最好的防护。该系统还与汽车上的感应装置密切相连，以便当意外情况出现时，能精确地引发气囊膨胀。通过对汽车安全气囊进行合理的设计与布置，可有效降低撞击时对驾驶员头部、胸部及腹部等部位的撞击，将事故损伤降至最低，提升汽车被动安全性。

3.3带固定装置

该装置通过对驾驶员施加一定的约束作用，使驾驶员不会因撞击而发生剧烈的运动或姿态改变，进而降低受伤危险。这个系统由一些部件构成，如安全带，拉紧装置，预拉伸装置。座椅的材质及构造可使座椅具有合适的强度及舒适度。该装置能适应不同的撞击压力，对座椅的压力进行调节，从而保证了座椅的扣合牢固[3]。在发生撞击之前，通过预张力器将座椅上的安全带绷得更紧，从而使乘客在撞击过程中得到更好的约束，从而减小了撞击时的移位。通过对其进行适当的设计与布置，可将碰撞过程中乘坐者的移位与所受应力减小到最小，从而达到对驾驶员的安全保障，从而减小其意外损伤的危险，从而提升汽车的主动安全性。

3.4车体构造中的附加保险机构

汽车车体上的辅助安全机构对驾驶员的安全、降低意外损伤具有十分重大的意义。它们是与车体构造密切配合的附加安全体系，可为车体提供附加的保护。在汽车发生侧翻时，采用了一种新型的防倾翻装置，它可以为汽车带来更多的支持与稳定，从而减少汽车发生侧翻时发生的翻车危险，从而使驾驶员不会受到较大的损伤。为了使驾驶员得到最大的保护，降低意外损伤，必须和车体的构造一起进行。

4车体结构今后的发展趋势与面临的问题

4.1轻质高强材料在工程中的运用

由于环境保护以及节能需求的增加，各大厂商都在寻找能够减少车体重量的方法。车身的轻量化能够降低油耗、降低二氧化碳的排放量，改善整车的操纵性。因而，高强钢、铝合金和碳纤维复合材料的应用越来越受到重视。该材料不仅具备优异的力学特性，而且还具备良好的抗冲击、抗冲击、抗冲击、抗冲击等综合性能。但是，这种原料的生产费用很高，因而也就提高了汽车的价格；在应用新技术时，应充分考虑其制造过程、可行性及可维护性；另外，新型结构的可靠性与耐用性也有待于深入的研究与论证。

4.2开发新型加工工艺

同时，高科技产品的开发也遇到了如下问题：①要加大对产品的研究开发与装备的投入；②该工艺的成熟度与可靠度有待于进一步检验与提升；③加强生产工艺的规范化与品质管理。

所以，今后的车身结构必须与现代汽车工业的发展方向相适应，发挥其各自的优点，从而促进我国汽车工业的发展与进步。在此基础上，通过不断研发与协作，突破现有汽车底盘设计中存在的关键问题，实现更高效率、更精准、更持久的汽车底盘设计，提升汽车驾驶员的安全性。

5结束语

由于科技水平的提高，以及人们对安全性的要求越来越高，因此，车体的结构设计已经成为当今世界各国汽车工业的一个重要组成部分。通过优化车身的刚度与强度，改进车身外形与空气动力学性能，改进材料选择与搭配，并结合防侧翻与吸能装置，大幅提高车辆的被动安全性。

另外，车体结构的功能还扩展到驾驶员的防护和意外伤害的降低上，利用座位和头枕设计、安全气囊系统、惯性安全带系统和辅助安全设备，给驾驶员带来更加安全的保障。在今后的研究中，汽车的轻量化材料、先进的制造技术以及智能的设计等方面都会得到进一步的发展与革新，从而为乘客提供更加安全智能的驾驶感受。

参考文献

[1]奚小龙．汽车内饰设计过程中的人性化元素探讨[J]．艺术市场，2021（11）：104-105．

[2]徐巍巍，尹美英．新能源汽车外形设计趋势与侧重点的分析探究[J]．设计，2018（11）：124-126．

[3]张晓英．一体化压铸成就轻量化[J]．汽车工艺师，2023（06）：3．