整車總布置設(shè)計對碰撞控制策略的影響

摘要：現(xiàn)代交通運輸工具的發(fā)明和使用極大地便利了人們的日常生活，同時也促進了社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，而且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，人們對交通運輸工具的功能性和安全性的要求不斷地提高。在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域，車輛的安全性是制造商也是汽車購買者最為關(guān)注的汽車性能之一，尤其是汽車應(yīng)對碰撞的安全系數(shù)即汽車碰撞控制策略是生產(chǎn)制造商和消費者的關(guān)注重點。在生產(chǎn)制造汽車的各個環(huán)節(jié)和過程中，整車總布置設(shè)計對汽車碰撞控制的安全系數(shù)具有重要的影響作用，所以本文旨在探討整車總布置設(shè)計對汽車碰撞控制策略的影響以及在汽車的總布置過程中該如何設(shè)計才能提高汽車應(yīng)對碰撞的安全系數(shù)，提高車輛的安全性，從而保障車輛使用者的生命和財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：汽車總布置設(shè)計;碰撞控制策略;車輛安全指數(shù);具體舉措

0 ?引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人類的生產(chǎn)生活和社會實踐帶來了巨大的變革，影響著人們的實踐和日常生活方式?，F(xiàn)在這個快節(jié)奏的社會已經(jīng)離不開汽車這種交通工具，汽車行業(yè)已經(jīng)蔚為大觀，汽車的消費人群逐漸擴大，然而在汽車生產(chǎn)與使用不斷擴大的同時交通事故也頻頻發(fā)生，尤其是中國因交通事故造成的死亡人數(shù)居世界首位，這當(dāng)然與中國人口基數(shù)大有關(guān)，但為了保障公民的生命和財產(chǎn)安全，減少交通事故造的人員傷亡，我們也應(yīng)該積極尋求有效措施，不斷提高汽車安全性能和加強交通管制。

1 ?整車總布置設(shè)計

車輛的安全系數(shù)以及汽車應(yīng)對碰撞的控制安全系數(shù)這些作為車輛生產(chǎn)制造商的重要考慮項目，在汽車生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，能夠影響汽車應(yīng)對碰撞的控制能力提高安全性的環(huán)節(jié)就是整個車輛的總體布置設(shè)計，通過對車輛不同部件的空間、位置的尺寸、高度、角度等調(diào)節(jié)和配置，使汽車能夠最大程度地保護乘員的安全，減少碰撞造成的撞擊傷害，所以車輛的整車總布置設(shè)計對車輛的碰撞控制安全能力具有重要作用。本章節(jié)筆者將對整車總布置設(shè)計的概念即內(nèi)涵、整車總布置設(shè)計與車輛碰撞控制策略的關(guān)系以及車輛碰撞控制策略的重要性展開詳細(xì)論述。

1.1 整車總布置設(shè)計的內(nèi)涵

汽車整車總布置設(shè)計是指在汽車的總體方案確定后，對車輛的總成和部件進行空間布置，并校核初步選定的各部件結(jié)構(gòu)和尺寸是否符合整車尺寸和參數(shù)的要求，使其達到最佳組合，得到合理的車輛總布置方案。整車總布置設(shè)計的主要內(nèi)容是在滿足操作方便性、乘坐舒適性、使用安全性和國家法規(guī)要求的原則基礎(chǔ)上確定車身內(nèi)外尺寸，確定乘坐與操作空間，校核各項性能及法規(guī)要求的尺寸數(shù)據(jù)，從而完成整個車輛的設(shè)計和布置。

1.2 整車總布置設(shè)計與車輛碰撞控制策略的關(guān)系

整車總布置設(shè)計中關(guān)于車輛各個部件、空間的布局、位置、尺寸以及角度等的設(shè)計都會直接影響到車輛碰撞控制的效果，簡而言之就是通過整車總布置設(shè)計可以設(shè)定以及優(yōu)化改善車輛碰撞控制策略，有效降低車輛碰撞造成的危害和損失，提高車輛對撞擊的安全防御能力。車輛的安全指數(shù)以及應(yīng)對碰撞的安全防御系數(shù)的提升必需經(jīng)納入整車總布置設(shè)計的考慮范圍中，而最終安全系數(shù)的提升也依賴于車輛的設(shè)計布置環(huán)節(jié)。

1.3 優(yōu)化車輛碰撞策略的重要性

首先交通事故頻繁發(fā)生以及造成的巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失讓我們必需對交通運輸?shù)陌踩灾匾暺饋?，減少交通事故發(fā)生頻率，降低人員傷亡和財產(chǎn)損失，從而保證人民的權(quán)益和幸福，維護和諧穩(wěn)定的社會秩序。所以提高交通運輸工具的安全指數(shù)和應(yīng)對突發(fā)事故的安全防御能力是有效保障人員生命和財產(chǎn)安全的重要措施。

其次消費者在購買和使用汽車時，車輛的安全指數(shù)以及應(yīng)對突發(fā)狀況（如撞擊）的安全防御機制是他們的重要考慮內(nèi)容，作為車輛的使用者當(dāng)然希望能夠擁有一輛安全可靠值得信賴的汽車來保障出行交通安全，所以安全性能將會直接影響消費者是否購買車輛。以滿足消費需求為導(dǎo)向的市場經(jīng)濟要求車輛生產(chǎn)制造商在設(shè)計制造汽車的過程中必需不斷提高自身汽車品牌的安全性，在滿足舒適、經(jīng)濟、適用的同時又能提供安全保障，滿足消費者需求，以此提升品牌的市場競爭力，獲得競爭優(yōu)勢和經(jīng)濟效益。

車輛撞擊碰撞是造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的主要和絕大部分因素，所以提升車輛的安全性能最重要的就是優(yōu)化和改善車輛碰撞控制策略，提高車輛應(yīng)對撞擊碰撞的安全指數(shù)和防御能力，以此降低事故危害。所以在車輛總布置設(shè)計環(huán)節(jié)中，必需對車輛各個部件的位置、尺寸、安裝角度以及空間比例進行合理規(guī)劃和多次試驗檢驗，從而提升車輛應(yīng)對撞擊的防御能力和安全指數(shù)。

2 ?優(yōu)化車輛碰撞策略的具體方案

上文筆者已談到整車總布置設(shè)計與車輛車輛碰撞控制策略的關(guān)系，即整車總布置設(shè)計中關(guān)于車輛各個部件、空間的布局、位置、尺寸以及角度等的設(shè)計會直接影響車輛應(yīng)對碰撞控制的效果，車輛碰撞控制能力依賴于車輛的設(shè)計布置環(huán)節(jié)中通過不斷地實驗檢驗對車輛各部件及各部件的位置、尺寸、安裝角度和比例等進行調(diào)整，從而在滿足便利、舒適、經(jīng)濟、適用等原則的同時保證安全性能最大化。

下文筆者將對整車總布置設(shè)計中需要納入考量和調(diào)整的因素進行論述，以此來闡述優(yōu)化車輛碰撞策略的具體方案。

2.1 車身總體的區(qū)域設(shè)計布局

為提高車輛抵御碰撞的控制能力和安全系數(shù)，首先應(yīng)該對車身總的空間、位置、尺寸進行合理的布局和規(guī)劃。從安全性的角度考慮整個車輛可以分為三個區(qū)域：前撞區(qū)域;后撞區(qū)域和乘坐區(qū)域，由于這三個區(qū)域在發(fā)生撞擊時承受的撞擊力度不同，以及需要緩沖和分擔(dān)撞擊的功能不同，所以在進行整車總布置設(shè)計的過程中，應(yīng)該根據(jù)不同區(qū)域的功能和安全系數(shù)要求進行空間、位置、尺寸、角度以及部件的設(shè)計和安裝，從而最大程度地保障乘員的安全。乘坐區(qū)域是重點保護的區(qū)域，所以在車輛的整車總布置設(shè)計過程中必需對各個區(qū)域的空間、位置、尺寸進行科學(xué)的設(shè)計和合理布局，確定整車長度、寬度、高度。

在實際的車輛撞擊事故中，前撞區(qū)域和后撞區(qū)域是遭受撞擊最多的區(qū)域，且車輛碰撞控制策略的目的就是保障乘坐區(qū)域乘員的安全，所以在設(shè)計前撞和后撞區(qū)域時，這兩個區(qū)域的長度、寬度以及硬度可以在符合車聲整個設(shè)計美觀、經(jīng)濟、舒適、適用的基礎(chǔ)上盡可能的長、寬和“軟”，從而達到有效承受、緩釋撞擊力度的效果，而乘坐區(qū)域相對而言就需要更加堅實和“硬”一些，能夠承受經(jīng)前后撞區(qū)域緩釋過后的撞擊力度，并盡可能的不變形，所以車門、立柱、門檻梁等結(jié)構(gòu)必需進行加固，采用硬度高的材料，從而最大程度保證乘坐區(qū)域乘員的安全。

2.2 懸置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及位置設(shè)計

車輛懸置系統(tǒng)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)位置同樣對車輛碰撞控制防御能力具有重要的影響作用。車輛的懸置系統(tǒng)主要功能是無論在車輛處于靜止或運動狀態(tài)下都能夠承載車輛發(fā)動機并保持其與車身其他部件的相對穩(wěn)定。懸置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和位置將直接影響碰撞效果，所以在設(shè)置懸置系統(tǒng)時應(yīng)當(dāng)經(jīng)過反復(fù)的模擬計算和實驗，在彈性安裝的基礎(chǔ)上確保始終保證發(fā)動機等動力裝置與車身的相對穩(wěn)定，確保在所有狀況下甚至遭受碰撞的情況下能夠承受動靜載荷，并使發(fā)動機總成在所有方向上的最大位移不與其他部件發(fā)生摩擦碰撞。

2.3 縱梁設(shè)計

車輛的縱梁主要包括前縱梁和上上縱梁，首先我們來談前縱梁的設(shè)計需注意的地方。前縱梁是發(fā)動機艙內(nèi)的主要承載件，也是能夠有效抵御碰撞關(guān)鍵部件。在車輛發(fā)生碰撞時，碰撞產(chǎn)生的沖擊和力度將會通過縱梁向整個車身傳遞，從而使得車身乘坐區(qū)域受到?jīng)_擊力發(fā)生變形，由于壓力即碰撞所產(chǎn)生的力度與縱梁的接觸面積大小也有關(guān)系，所以在設(shè)計車輛的縱梁時，應(yīng)當(dāng)針對縱梁的長度、寬度和具體的區(qū)域進行合理設(shè)計，縱梁必需穩(wěn)固牢靠，且受理強度上前部相對較弱而后部要強，從而起到緩釋和有效化解沖撞力度的作用，以減少對乘坐區(qū)域的沖擊力。

車輛的上縱梁與前縱梁和側(cè)圍組成了車身的一個封閉結(jié)構(gòu)，而且上縱梁的穩(wěn)固也會直接影響車輛受到撞擊時車身的穩(wěn)定性和安全性，所以在整車總布置設(shè)計中，上縱梁的設(shè)計應(yīng)該與前縱梁和側(cè)圍的設(shè)計相配合，形成一個固定穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，有效抵御撞擊風(fēng)險。

2.4 座椅設(shè)計

座椅承受是乘坐人員產(chǎn)生的壓力的主要部件，也是發(fā)生碰撞時支撐和承受人身體關(guān)鍵部件，座椅的高度、坐墊深度、椅背的傾斜角度、座椅受力的強度和硬度等都對車輛在受到?jīng)_撞搖晃后的人的生命安全具有重要影響，所以結(jié)合整個車身、乘坐區(qū)域的空間必需反復(fù)模擬實驗座椅的角度、高度、硬度和受力強度，使得車輛在遭受撞擊后座椅能夠有效的支撐人體并減少對人體的沖撞力度。

2.5 保險杠設(shè)計

保險杠能夠在車輛發(fā)生偏位置碰撞時吸收和緩釋掉一部分沖撞力度，平衡汽車沖撞造成局部區(qū)域受力過重的情況，從而有效提高汽車碰撞控制能力。所以保險杠使用的材料應(yīng)該與前縱梁的強度匹配的基礎(chǔ)上選取高強度鋼或者合成的高強度材料，能夠抵御撞擊造成的彎曲變形。

2.6 其他相關(guān)設(shè)計

除了通過提升以上五個方面的設(shè)計外，還應(yīng)注意車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計和各種支架設(shè)計等，這些都對車身遭受碰撞后的穩(wěn)定性具有影響作用。在設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時應(yīng)該使轉(zhuǎn)向盤的韌性好、剛度小，減少撞擊時對駕駛員的沖撞力度;此外車內(nèi)的其他支架盡量避免設(shè)置在前部縱梁的前部，減少碰撞時對前縱梁的撞擊力度，從而保證前縱梁的吸能作用。

3 ?結(jié)語

汽車的安全性以及應(yīng)對碰撞的控制防御能力是影響車輛購買者購買汽車的重要參考因素，同時為了生產(chǎn)更加安全、舒適、適用的汽車，有效保障車輛使用者的生命和財產(chǎn)安全，車輛的生產(chǎn)制造商在車輛的設(shè)計和制造過程中必需將車輛的安全系數(shù)納入車輛設(shè)計的環(huán)節(jié)當(dāng)中，在整車總布置設(shè)計中通過不斷改善和提升車身總體的區(qū)域設(shè)計布局、懸置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及位置設(shè)計、縱梁設(shè)計、座椅設(shè)計、保險杠設(shè)計以及其他相關(guān)設(shè)計來優(yōu)化車輛碰撞控制策略，從整車總布置設(shè)計中不斷完善車輛碰撞控制策略，減少交通事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

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作者簡介：沈艷艷（1985-），女，河北衡水人，本科，中級工程師，研究方向為整車開發(fā)結(jié)構(gòu)布置及性能分析。