汽車安全與法規(guī) (第3版) 課件 第六章 汽車被動(dòng)安全性能試驗(yàn)

汽車安全與法規(guī)

（第3版）普通高等教育車輛工程專業(yè)“新工科”建設(shè)系列Contents第1章

汽車安全技術(shù)概述第2章

汽車安全技術(shù)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)第3章

汽車主動(dòng)安全性第4章

汽車被動(dòng)安全性第5章

汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)第6章

汽車被動(dòng)安全性能試驗(yàn)第6章

汽車被動(dòng)安全性能試驗(yàn)6.1概述6.2汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)方法及典型設(shè)備6.3汽車零部件模擬碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備6.5新能源汽車碰撞安全試驗(yàn)及典型設(shè)備6.1概述汽車被動(dòng)安全性的定義汽車的被動(dòng)安全性是指事故發(fā)生時(shí)保護(hù)乘員和步行者，使直接損失降到最小的能力，以及事故后防止事故車輛火災(zāi)以及迅速疏散乘客的能力，也叫事故后汽車安全性。提高汽車被動(dòng)安全性的目的：在汽車發(fā)生碰撞時(shí)確保乘員生存空間，緩和沖擊，防止發(fā)生火災(zāi)等6.1概述臺(tái)架試驗(yàn)分為臺(tái)架沖擊試驗(yàn)（評(píng)價(jià)零部件遭受沖擊時(shí)的能量吸收性能）與靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)（評(píng)價(jià)對(duì)沖擊速度不敏感的零部件的安全性能）模擬碰撞試驗(yàn)?zāi)M實(shí)車碰撞的減速度波形，以進(jìn)行乘員保護(hù)裝置的性能評(píng)價(jià)和零部件的耐沖擊力試驗(yàn)實(shí)車碰撞試驗(yàn)該試驗(yàn)從乘員保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，以交通事故再現(xiàn)的方式，分析車輛碰撞中乘員與車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和損傷狀況，并使用假人定量地評(píng)價(jià)碰撞安全。被動(dòng)安全試驗(yàn)方法可分為三類：6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)車頂及側(cè)門強(qiáng)度試驗(yàn)車頂頂蓋強(qiáng)度試驗(yàn)：該項(xiàng)試驗(yàn)是用靜壓方法模擬翻車狀態(tài)下頂蓋的受力狀態(tài)，在車體自重的作用下頂蓋強(qiáng)度應(yīng)能保證乘員的最小生存空間。側(cè)門靜強(qiáng)度試驗(yàn)：該項(xiàng)試驗(yàn)是模擬車輛發(fā)生正面碰撞而使車體產(chǎn)生偏斜后，車體側(cè)面與其他柱狀物體(如樹(shù)樁、消防栓等)相撞的狀態(tài)，此時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)是車門中點(diǎn)。車頂及側(cè)門強(qiáng)度、安全帶固定點(diǎn)、安全帶、座椅及頭枕、燃油箱、安全轉(zhuǎn)向柱、內(nèi)部凸出物、行人碰撞保護(hù)裝置、安全氣囊等零部件的臺(tái)架試驗(yàn)。6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)是評(píng)價(jià)安全帶在實(shí)車安裝狀態(tài)下，當(dāng)其總成承受乘員向前的慣性載荷時(shí)，安全帶與車身的連接點(diǎn)是否有松脫、破損現(xiàn)象。該試驗(yàn)為靜載荷模擬。6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)安全帶實(shí)驗(yàn)安全帶的強(qiáng)度、剛度性能試驗(yàn)：靜態(tài)試驗(yàn)針對(duì)安全帶的組成部件(如織帶、帶扣鎖、鎖止機(jī)構(gòu)、安裝附件等)和安全帶總成，并可在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)通過(guò)再現(xiàn)撞車時(shí)的減速度波形和碰撞速度的模擬試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行的卷收器卷收性能實(shí)驗(yàn)：采用卷收器緊急鎖止試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行。抗環(huán)境干擾以及耐久性試驗(yàn)圖６-７卷收器加速度鎖止性能試驗(yàn)裝置工作原理6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)座椅及頭枕實(shí)驗(yàn)座椅強(qiáng)度試驗(yàn)：靜強(qiáng)度試驗(yàn)在靜態(tài)加載試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)是在滑車模擬碰撞試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行能量吸收性試驗(yàn)：采用的試驗(yàn)設(shè)備有發(fā)射式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)和擺式頭型沖擊試驗(yàn)機(jī)等頭枕強(qiáng)度及后移量試驗(yàn)6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)燃油箱試驗(yàn)墜落試驗(yàn)臺(tái)：金屬燃油箱、塑料燃油箱及其燃油箱加油口的墜落沖擊試驗(yàn)均可在墜落試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。沖擊試驗(yàn)臺(tái)：使用一個(gè)質(zhì)量15kg的鋼制角錘落下沖擊燃油箱，一般要求沖擊能量為30M·m。燃燒試驗(yàn)臺(tái)：用于塑料燃油箱的耐火性能試驗(yàn)，由燃燒盤、防火屏、油箱支架和導(dǎo)軌組成。6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沖擊緩沖性能試驗(yàn)在汽車發(fā)生正面碰撞事故時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是造成駕駛?cè)藗Φ闹饕考?。汽車正面碰撞中轉(zhuǎn)向盤后移量測(cè)量的試驗(yàn)需要進(jìn)行實(shí)車碰撞,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)遭受沖擊時(shí)的緩沖吸能性使用標(biāo)準(zhǔn)胸塊模型進(jìn)行碰撞試驗(yàn)。內(nèi)部凸出物試驗(yàn)為了在汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，使汽車內(nèi)部凸出物對(duì)乘員的傷害降至最小，應(yīng)對(duì)內(nèi)部凸出物的凸出高度、圓角及材料吸能性等進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)。6.2汽車零部件臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法及典型設(shè)備汽車零部件臺(tái)架試驗(yàn)行人碰撞保護(hù)試驗(yàn)在行人是交通事故中最脆弱的一方行人。對(duì)于降低行人的傷害程度，則是從降低車體外部對(duì)行人的進(jìn)攻性著手，特別是車體前部的外形及剛度等參數(shù)十分重要。試驗(yàn)主要有通過(guò)小腿沖擊器與保險(xiǎn)杠撞擊試驗(yàn)、大腿沖擊器與發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋前緣的撞擊試驗(yàn)、頭部沖擊器與發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上表面的撞擊試驗(yàn)。安全氣囊試驗(yàn)對(duì)于安全氣囊乘員保護(hù)性能只能FMVSS208，ECER94等實(shí)車碰撞試驗(yàn)中評(píng)價(jià)。6.3汽車零部件模擬碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備模擬碰撞試驗(yàn)常用于評(píng)價(jià)乘員保護(hù)裝置的性能和安全部件的耐沖擊能力。與實(shí)車碰撞試驗(yàn)相比，滑車模擬碰撞試驗(yàn)具有簡(jiǎn)便、再現(xiàn)性好、試驗(yàn)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。沖撞型模擬碰撞試驗(yàn)設(shè)備沖撞型模擬碰撞試驗(yàn)設(shè)備使用適當(dāng)方法(電機(jī)或橡皮繩彈射)將滑車加速到規(guī)定車速后,使脫離牽引的滑車與固定壁上的吸能緩沖器碰撞,急速將滑車車速?gòu)膙0下降到０，通過(guò)調(diào)節(jié)緩沖器的性能使滑車產(chǎn)生的減速度波形與實(shí)車對(duì)固定壁碰撞的減速度波形相當(dāng)。模擬碰撞試驗(yàn)三種形式的吸能緩沖裝置：1.塑料管吸能器2.沖擊鋼板吸能器3.液壓緩沖器6.3汽車零部件模擬碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備模擬碰撞試驗(yàn)設(shè)備沖擊反彈式滑車模擬碰撞試驗(yàn)設(shè)備在沖擊反彈式的滑車模擬碰撞試驗(yàn)裝置上使用程序控制吸能器，它吸收滑車沖擊能量后再將滑車反彈，采用一半減速、一半加速的方式模擬汽車碰撞的沖擊環(huán)境。由于沖擊初速度可以設(shè)定成實(shí)車碰撞車速的一半，所以這類試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是可以大大減少試驗(yàn)臺(tái)加速段導(dǎo)軌的長(zhǎng)度。發(fā)射型滑車模擬碰撞試驗(yàn)設(shè)備這類試驗(yàn)臺(tái)是將試件(包括假人)反向安裝在滑車平臺(tái)上，通過(guò)對(duì)平臺(tái)的加速來(lái)模擬汽車碰撞過(guò)程中的沖擊環(huán)境，如右圖所示。6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備實(shí)車碰撞試驗(yàn)特點(diǎn)實(shí)車碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。它從乘員保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，以交通事故再現(xiàn)的方式，來(lái)分析車輛碰撞前后的乘員與車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及損傷狀況，并以此為依據(jù)改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)，增設(shè)或改進(jìn)車內(nèi)外乘員保護(hù)裝置。雖然實(shí)車碰撞試驗(yàn)費(fèi)用昂貴、周期較長(zhǎng)，但卻是不可替代的試驗(yàn)方法。實(shí)車碰撞試驗(yàn)6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備實(shí)車碰撞試驗(yàn)的目的1.車輛安全性能的綜合評(píng)價(jià)2.安全約束系統(tǒng)和整車的關(guān)系3.分析車身變形對(duì)乘員生存空間的影響4設(shè)定模擬碰撞試驗(yàn)的碰撞環(huán)境5.再現(xiàn)實(shí)際交通事故過(guò)程實(shí)車碰撞試驗(yàn)按碰撞形態(tài)分類1.正面碰撞2.側(cè)面碰撞3.追尾碰撞4.車輛動(dòng)態(tài)翻滾5.角度碰撞實(shí)車碰撞試驗(yàn)6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備實(shí)車碰撞試驗(yàn)室主要包括的設(shè)備1.碰撞區(qū)2.牽引系統(tǒng)3.浸車環(huán)境室4.照明系統(tǒng)5.假人標(biāo)定室6.測(cè)量分析室7.車輛翻轉(zhuǎn)臺(tái)右圖為日本汽車研究所(JARI)的實(shí)車碰撞試驗(yàn)室。實(shí)車碰撞用主要試驗(yàn)設(shè)備6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備碰撞區(qū)1)固定壁障：碰撞區(qū)中的正面碰撞試驗(yàn)區(qū)域設(shè)置有固定壁障2)移動(dòng)壁障：側(cè)面碰撞和追尾碰撞是采用移動(dòng)壁障對(duì)停放在碰撞區(qū)域中的試驗(yàn)車輛實(shí)施碰撞牽引系統(tǒng)牽引系統(tǒng)是將試驗(yàn)車輛或移動(dòng)壁障由靜止加速到所設(shè)定的碰撞初速度的裝置。要求：要有準(zhǔn)確的速度控制，以滿足試驗(yàn)法規(guī)中規(guī)定的碰撞速度要求對(duì)于放置有假人的試驗(yàn)車輛，在牽引過(guò)程中，為了防止加速過(guò)程中假人姿態(tài)發(fā)生變化，加速度不能過(guò)大。具有導(dǎo)向和脫鉤裝置,導(dǎo)向裝置確保試驗(yàn)車沿設(shè)定的軌道運(yùn)動(dòng)。實(shí)車碰撞用主要試驗(yàn)設(shè)備6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備實(shí)車碰撞用主要試驗(yàn)設(shè)備浸車試驗(yàn)室碰撞試驗(yàn)需用假人，其皮膚、頸部和胸部等采用了許多塑料部件，這些塑料部件的特性是隨著溫度的變化而改變，欲正確測(cè)量假人各部位傷害值，必須保證在專門設(shè)定的

溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。照明系統(tǒng)實(shí)車碰撞試驗(yàn)過(guò)程中，為了分析汽車的變形形態(tài)、了解假人的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，必須同時(shí)采用多臺(tái)高速攝影(攝像)機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程。因此，在碰撞區(qū)應(yīng)該設(shè)置專用的照明設(shè)施。假人標(biāo)定室為了確保試驗(yàn)用假人性能的一致性，為實(shí)車碰撞試驗(yàn)假人規(guī)定了標(biāo)定試驗(yàn)要求。為了使試驗(yàn)結(jié)果具有較好的重復(fù)性，最好在實(shí)車碰撞試驗(yàn)室中建有假人標(biāo)定室，以避免由于運(yùn)輸對(duì)假人標(biāo)定結(jié)果的影響。6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備車輛翻轉(zhuǎn)臺(tái)1)車輛動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置：將試驗(yàn)車輛放置在一個(gè)傾斜23°的平臺(tái)上，平臺(tái)以48.3km/的速度運(yùn)動(dòng)，到達(dá)動(dòng)態(tài)翻滾區(qū)后，平臺(tái)與安裝在地面上的沖擊緩沖器碰撞，使試驗(yàn)車脫離平臺(tái)，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)翻滾。實(shí)車碰撞用主要試驗(yàn)設(shè)備2)車輛靜態(tài)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置：汽車側(cè)傾側(cè)翻性能綜合試驗(yàn)臺(tái)的最大側(cè)翻角度可達(dá)45°，角度測(cè)量精確度也達(dá)到±0.1°，最大翻轉(zhuǎn)速度小于５°/s。6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備實(shí)車碰撞試驗(yàn)程序根據(jù)美國(guó)FMVSS208法規(guī)正面碰撞的標(biāo)準(zhǔn)程序中的主要試驗(yàn)程序，從準(zhǔn)備到完成試驗(yàn)的主要步驟為：1.試驗(yàn)車輛質(zhì)量：空載質(zhì)量+行李質(zhì)量+假人質(zhì)量(兩個(gè)假人質(zhì)量)2.燃油箱：抽出全部燃油3.被試車輛的制動(dòng)液、冷卻液、機(jī)油應(yīng)全部放出4.輪胎氣壓調(diào)到規(guī)定值5.車輛質(zhì)量的調(diào)整6.加速度傳感器安裝和目標(biāo)標(biāo)志紙?jiān)O(shè)置7.座椅與靠背角度調(diào)整，及轉(zhuǎn)向盤位置調(diào)整。8.試驗(yàn)車輛的基本條件為車門全閉不鎖，駐車制動(dòng)釋放，變速器處空擋位置，鑰匙鎖處于接通位置9.對(duì)假人著座姿勢(shì)進(jìn)行檢查10.試驗(yàn)6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備正面碰撞試驗(yàn)正面碰撞試驗(yàn)的研究范圍1.正面碰撞試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的途徑（牽引裝置、控制裝置、壁障）2.碰撞用假人的開(kāi)發(fā)或尸體代替乘員的試驗(yàn)3.數(shù)據(jù)采集與處理4.圖像分析5.乘員傷害指標(biāo)的確定在認(rèn)證時(shí)，客車進(jìn)行正面碰撞測(cè)試是一個(gè)很重要的參考，客車與剛性墻發(fā)生正面碰撞時(shí)將產(chǎn)生巨大的能量，對(duì)牽引系統(tǒng)設(shè)備的要求高，標(biāo)準(zhǔn)的施行可行性很低，可采用擺錘撞擊試驗(yàn)來(lái)替代客車正面碰撞固定障礙壁試驗(yàn)。6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備正面碰撞試驗(yàn)正面碰撞法規(guī)試驗(yàn)我國(guó)汽車安全法規(guī)主要參考?xì)W洲ＥＣＥ法規(guī)制定，具有ＥＣＥ法規(guī)嚴(yán)謹(jǐn)全面的特征，同時(shí)又結(jié)合了我國(guó)實(shí)際國(guó)情以及道路和車輛的實(shí)際情況。6.4實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法及典型設(shè)備側(cè)面碰撞試驗(yàn)側(cè)面碰撞法規(guī)試驗(yàn)美國(guó)與歐洲的現(xiàn)有側(cè)面碰撞試驗(yàn)方法不同點(diǎn)較多：移動(dòng)壁障的臺(tái)車質(zhì)量、尺寸、壁障尺寸、形狀不同；碰撞形態(tài)不同；試驗(yàn)用假人不同；碰撞速度不同；碰撞點(diǎn)的位置不同；乘員傷害指標(biāo)也略有不同?！镀噦?cè)面碰撞的乘員保護(hù)》（GB20071-2006）規(guī)定了汽車進(jìn)行側(cè)面碰撞的要求和試驗(yàn)程序，此外還對(duì)車輛形式的變更、三維H點(diǎn)裝置、移動(dòng)變形壁障及側(cè)碰撞假人進(jìn)行了規(guī)定。6.5新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)及典型設(shè)備新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)新能源汽車通常指純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池電動(dòng)汽車。其共同特點(diǎn)就是含有能量密度較大的儲(chǔ)能單元，在碰撞過(guò)程中儲(chǔ)能單元受到?jīng)_擊，容易發(fā)生起火、爆炸等安全事故。近年來(lái)其碰撞安全性成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，本節(jié)主要介紹純電動(dòng)汽車和氫燃料電池的被動(dòng)安全問(wèn)題。6.5新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)及典型設(shè)備新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)新能源汽車碰撞試驗(yàn)方法在設(shè)置碰撞條件時(shí)，參照C-NCAP和C-IASI對(duì)于汽車碰撞測(cè)試的相關(guān)設(shè)置，采用正面100%覆蓋碰撞、后部100%覆蓋碰撞、側(cè)面90°垂直碰撞?！镀囌媾鲎驳某藛T保護(hù)》（GB11551-2014）規(guī)定，正面100%覆蓋碰撞試驗(yàn)整車前方為固定不動(dòng)的剛性壁障，整車以50km/的速度正面撞擊剛性壁障，撞擊車體前端距剛性壁障正方向10~20mm，正面100%剛性壁障碰撞模型如圖6-33所示。6.5新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)及典型設(shè)備新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)新能源汽車碰撞試驗(yàn)方法根據(jù)《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》（GB20071-2006）對(duì)側(cè)面碰撞中可移動(dòng)變形壁障基本參數(shù)的規(guī)定可知，壁障裝置模型主要包括臺(tái)車和具有吸能功能的吸能塊。壁障裝置模型的整體質(zhì)量為（950±20）kg，壁障裝置模型以50km/h的速度沿著整車整體坐標(biāo)系的Y向撞擊處于靜止?fàn)顟B(tài)的整車模型。吸能塊由六塊組成，每塊寬度尺寸為500mm，上層每塊的長(zhǎng)度為440mm，下層每塊的長(zhǎng)度為500mm，每塊高度尺寸為250mm，吸能塊的材料為蜂窩鋁。6.5新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)及典型設(shè)備新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)新能源汽車碰撞試驗(yàn)方法根據(jù)《乘用車碰撞燃油系統(tǒng)安全要求》（GB20072-2006）可知：碰撞裝置的寬為2500mm，高為800mm，棱邊倒角45mm。碰撞面應(yīng)垂直于被碰撞車輛的縱向中心平面，碰撞臺(tái)車水平運(yùn)動(dòng)且平行于車輛的縱向中心平面，撞擊速度為50m/h。移動(dòng)壁障為剛性材料，總質(zhì)量為（1100±20）kg。6.5新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)及典型設(shè)備純電動(dòng)汽車試驗(yàn)程序電動(dòng)汽車碰撞試驗(yàn)要使電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特性與汽車正面碰撞試驗(yàn)程序相結(jié)合,構(gòu)成一個(gè)完整的試驗(yàn)程序,主要包括下列內(nèi)容：１)確定動(dòng)力蓄電池結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特性２)試驗(yàn)前車輛準(zhǔn)備和試驗(yàn)設(shè)備配備３)碰撞過(guò)程中的相關(guān)檢測(cè)４)碰撞試驗(yàn)后高壓電氣安全檢測(cè)純電動(dòng)汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)6.5新能源汽車碰撞安全實(shí)驗(yàn)及典型設(shè)備純電動(dòng)汽