车身结构决定了安全性|
车身结构决定了安全性
有人形容汽车的结构为:四个轮子上放一个沙发。确实是,汽车的基本结构本质上可以这样理解。但如果真的是无遮无拦的一个沙发以100千米/小时的速度飞驰,估计没有人敢坐上去。现代的汽车设计,为了安全,在“沙发”的上、下、左、右设计了大量的保护性的零件,并通过焊接、螺栓等结构把它们连接起来,这样就形成了汽车的车身,如图7-10所示。
连接完成的车身结构如图7-11所示。在图7-11中,未表达发动机罩、车门等组件。
在实际购车时,有很多人发现车门、发动机罩、顶盖等处的钢板越来越薄了,有时用手轻轻一按,就马上凹下去了,并以此断定这种汽车安全性不够。
其实这是一个错误的观念。车身的安全性主要是靠车身的主体结构来保证的,外面的覆盖件就是一张皮而已,比较次要。比如把一条小狗装到一个刚性很好的铁盒子里面,从高处往地上抛,小狗必死无疑。因为铁盒子的刚性太好,碰撞产生的能量直接传递到了小狗的身上,几乎和小狗直接往地上跳没有什么分别。但是如果外面用一床棉被将铁盒包住往地上抛,小狗一般安然无恙,因为小狗着地的时候,碰撞产生的能量;被棉被吸收了。
根据这个原则,几乎所有的汽车车身前后端都被设计成吸能的结构。图7-11中没有将这些典型的吸能结构显示出来,因为这些部件一般都是在车身焊接完成后,在装配线用螺栓连接起来的。
吸能结构在车身的安装如图7-12所示。车身的后端吸能结构和前端大同小异。
我们经常说的前后保险杠的准确名称应该叫前后防撞梁,只不过一般高档一点的车用的是轻质铝合金材料(降低整车质量),低档车用的是钢管。但有的车没有这根防撞梁,或者在防撞梁里面加两块类似泡沫的东西,有人认为这是在偷工减料,其实也是错误的观点。
前后保险杠无非是两个车身外观件,首先是美观,其次就是保障行人安全和自我外观保护。比如,如果车的前后碰到行人,低强度的碰撞下,保险杠会有个自然的回弹,尽量降低对行人的伤害,如果是碰到一般的障碍物,自然回弹一下,保证保险杠不至子一下子变形破损。试想,如果保险杠里面不是两块泡沫,而是两块刚性非常好的支撑,碰撞的时候硬碰硬,会是什么后果呢?如果碰到行人,那被碰的人受伤会很严重,如果碰到障碍物,自身也会损毁严重。
因此,真正决定汽车安全性能的是汽车的车身结构,而不是保险杠的强度和外表铁皮的厚度。
一般来说,汽车的车身结构包括非承载式车身和承载式车身。所谓非承载式车身。
即汽车具有刚性车架。其优点是有独立的车架(大梁),底盘强度较高,抗颠簸性能好。此外,即使四个车轮受力不均匀,也由车架承担了而不会传递到车身上去。缺点是车身比较笨重,质量大,高速行驶稳定性较差。
目前轿车基本不用非承载式车身,这种结构主要用于越野车、货车和客车。
承载式车身则没有刚性车架,只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位,车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。其优点是具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度,质量小,高度低,装配简单,高速行驶稳定性较好。缺点是底盘强度远不如大梁结构的车身,当四个车轮受力不均匀时,一车身会发生变形,制造成本偏高。
还有一种车身是一体式侧围车身,是由整体钢板冲压成形的,最大限度地构建起安全的车内空间,防止侧面撞击给乘客带来的伤害,属于世界顶级水准的安全设计。其核心技术是具有高强度座舱和冲击能量高效吸收能力的车身结构,目前只有极少数厂家使用一体式侧围车身。