關(guān)于汽車翼子板結(jié)構(gòu)的研究

于涵 高字燕

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，汽車行業(yè)得到迅猛發(fā)展，人們追求汽車的個性化、多樣化，其中翼子板占據(jù)了汽車外形個性化的重要地位。而且受現(xiàn)代汽車造型趨勢的影響，翼子板上部多處在行人保護(hù)區(qū)域內(nèi)?；谄噷π腥说呐鲎脖Ｗo(hù)標(biāo)準(zhǔn)在汽車設(shè)計中的要求，如翼子板上部結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度較強(qiáng)，當(dāng)行人遭受碰撞與翼子板發(fā)生接觸時，勢必對行人頭部造成非常大的傷害。因此，設(shè)計翼子板的結(jié)構(gòu)，成為汽車設(shè)計重要因素。

關(guān)鍵詞：翼子板 行人保護(hù) 碰撞 安全性能 汽車設(shè)計

在現(xiàn)代車輛設(shè)計工程中，現(xiàn)代汽車的車身設(shè)計有著很重要的地位。近些年來，我國的汽車工業(yè)獲得了高速發(fā)展，人們對于汽車的需求也不斷增強(qiáng)，同時人們對于汽車的性能、外觀等要求也在不斷提高。汽車的車身設(shè)計在保證汽車基本性能的前提下，盡量滿足顧客的需要，同時提高汽車的設(shè)計精度，使車身設(shè)計滿足汽車市場的發(fā)展需求。翼子板作為汽車車身的其中重要組成部分，更是被我們所關(guān)注。

一、翼子板組成

（一）翼子板由來

翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板，前翼子板安裝在前輪處，因此必須要保證前輪轉(zhuǎn)動及跳動時的最大極限空間，故設(shè)計者會根據(jù)選定的輪胎型號尺寸用“車輪跳動圖”來驗(yàn)證翼子板的設(shè)計尺寸：后翼子板出于空氣動力學(xué)的考慮，設(shè)計成略顯拱形弧線向外凸出。目前大多數(shù)轎車的翼子板是獨(dú)立的，尤其是前翼子板，因前翼子板碰撞機(jī)會比較多，所以獨(dú)立裝配容易整件更換。有些車的前翼子板用有一定彈性的塑性材料（例如塑料）做成，塑性材料具有緩沖性，相比金屬翼子板其對行人保護(hù)比較安全。目前轎車車身多采用一體式側(cè)圍外板，通常所說的后翼子板指的是側(cè)圍外板后輪罩的部位，因此本文僅闡述前翼子板的設(shè)計概念同時，為了滿足愈加苛刻和不斷增多的相關(guān)法規(guī)，翼子板在設(shè)計階段就要充分考慮。比如歐洲出臺的行人保護(hù)法規(guī)，在翼子板造型階段就要充分考慮行人保護(hù)：同時隨著人們對節(jié)能環(huán)保的日益重視及新的尾氣排放法規(guī)的出臺，汽車輕量化是未來車身設(shè)計的趨勢，采用新材料、新工藝也是目前著重研究的課題，對于翼子板來說，目前國外已有很多車型采用塑料翼子板，可以減輕車身重量，減少因低速碰撞及車身刮擦損傷等維修費(fèi)用。

（二）翼子板形狀

翼子板與前門、A柱、發(fā)蓋、前大燈及前保險杠配合，故翼子板的形狀大同小異，區(qū)別僅是與A柱的配合處及前大燈造型影響的翼子板的形狀而略有不同。

翼子板分為以下幾種形式：1.翼子板無連接件，僅翼子板本體，單件沖壓后可以滿足各安裝點(diǎn)裝配要求：2.翼子板本體與小支架焊接總成，滿足各安裝點(diǎn)裝配要求;3.翼子板與上連接支架焊接總成，然后安裝到前縱梁上，需要考慮行人保護(hù)：4.翼子板與側(cè)連接支架包邊，然后安裝到車身上。

（三）翼子板安裝點(diǎn)布置

翼子板的安裝點(diǎn)個數(shù)沒有嚴(yán)格的要求，依據(jù)各個車型結(jié)構(gòu)及尺寸，安裝點(diǎn)布置的不同而不同。安裝點(diǎn)過少，翼子板剛度不好，易晃動;安裝點(diǎn)過于密集，會額外增加工時和成本。因此在設(shè)計前期，要依據(jù)該車型的造型和結(jié)構(gòu)，同時多參考其它車型，合理、有效的布置安裝點(diǎn)。

二、翼子板行人保護(hù)

行人保護(hù)法規(guī)對翼子板的設(shè)計要求主要考慮有：

（一）頭部碰撞區(qū)域

頭部傷害指標(biāo)，目前HIC（Head lnjuryCriterion）已經(jīng)成為使用最為廣泛的頭部傷害評價標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/I-24550-2009對HIC的計算方式進(jìn)行了詳細(xì)說明：

式中：a為測量的合成加速度，以g為單位（1g=9.18m/）;t1和t2為在沖擊過程中的兩個時刻（以s為單位），表示記錄開始記錄結(jié)束兩個時刻之間的某一段時間間隔，在該時間間隔內(nèi)HIC取最大值（t1-t2≤15ms）。

（二）成人頭型試驗(yàn)區(qū)域

車輛前部結(jié)構(gòu)和外表面區(qū)域，該區(qū)域的界限是前面至1700mm的包絡(luò)線（WAD），后面至成人頭型的后面基準(zhǔn)線，兩側(cè)至側(cè)面基準(zhǔn)線。

（三）兒童頭型試驗(yàn)區(qū)域

車輛前部結(jié)構(gòu)的外表面區(qū)域，區(qū)域的界限是前面至兒童頭型前基準(zhǔn)線，后面至1700mm的包絡(luò)線（WAD），兩側(cè)至側(cè)面基準(zhǔn)線。

（四）行人碰撞頭部傷害指數(shù)HIC要求

至少一半的兒童頭型試驗(yàn)區(qū)域，Hlc值應(yīng)不大于1000。三分之二以上的成人頭型和兒童頭型合計的試驗(yàn)區(qū)域，Hlc值應(yīng)不大于1000。兩個頭型剩余區(qū)域Hlc值不大于1700。如果車輛只有兒童頭型試驗(yàn)區(qū)域，三分之二以上的試驗(yàn)區(qū)域HIC值不大于1000.剩余區(qū)域的HIC值不大于1700。

（五）利于行人保護(hù)的翼子板結(jié)構(gòu)設(shè)計

翼子板與前艙里邊剛性件的距離，考慮行人保護(hù)此距離越大越好，從沖壓工藝角度考慮，從翼子板的最前端到最后端的高度差應(yīng)≤10mm。翼子板的固定盡量采用一些在發(fā)生碰撞時可以壓潰的支架結(jié)構(gòu)。

（六）車身增加翼子板安裝支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于翼子板的分件結(jié)構(gòu)設(shè)計會增加成本，且翼子板本體與翼子板連接支架在焊接過程中匹配公差不易控制。因此，設(shè)計一個易于壓潰的翼子板安裝支架，將支架先與車身縱梁進(jìn)行焊接，再將翼子板與支架進(jìn)行螺栓連接。支架在設(shè)計時要充分考慮易于潰縮，通過在支架上增加弱化支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的工藝孔或壓潰筋結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)行人保護(hù)對翼子板壓潰空間及結(jié)構(gòu)要求。

總結(jié)：在我國，車輛和行人密度大，車輛和行人間的矛盾極為突出，為減輕車輛對行人的傷害，我國汽車生產(chǎn)廠商都已加強(qiáng)對行人保護(hù)的研究。通過零件利于行人保護(hù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及試驗(yàn)和CAE模擬分析，汽車行人保護(hù)安全性能將不斷得到提升。相信隨著研究的不斷深入，對行人這一弱勢群體的保護(hù)將不斷加強(qiáng)。