◆文/江蘇 張湘衡 高月鵬

(接上期)

4.車(chē)身后部框架結(jié)構(gòu)及防碰撞特性

對(duì)于后碰撞，其理想的碰撞特性與前部相似，一般后部碰撞相對(duì)速度較低。由于行李廂和后部車(chē)身縱梁等可構(gòu)成一個(gè)吸能結(jié)構(gòu)，并且有較大的壓縮空間，所以車(chē)身后部吸能設(shè)置比車(chē)身前部更容易。吸能能力主要與構(gòu)件的截面形狀、尺寸大小和板料厚度的選擇等有關(guān)，但要注意后懸架支承處(后輪罩)局部剛性的加強(qiáng)。

(1)汽車(chē)后部行李廂的吸能結(jié)構(gòu)

汽車(chē)車(chē)身的后部，乘員座位離后端部較遠(yuǎn)，汽車(chē)車(chē)身后部的吸能結(jié)構(gòu)主要在汽車(chē)車(chē)身的底部。如圖9所示，將汽車(chē)車(chē)身安放備胎的底部制成各種經(jīng)沖壓出來(lái)的長(zhǎng)形凹面，一般稱(chēng)為肋。此結(jié)構(gòu)可提高這些部位的剛度，在汽車(chē)受后面碰撞時(shí)，這些部位也能吸收大量的沖擊能量，沖擊力不會(huì)傳至乘員室內(nèi)，確保乘員不受傷害，也保證了靠近行李廂部位的油箱不會(huì)受到直接碰撞。

(2)汽車(chē)油箱防碰撞設(shè)置

汽車(chē)油箱是在碰撞中最危險(xiǎn)的汽車(chē)附件，為了安全，汽車(chē)的油箱一般都安放在汽車(chē)后部(在行李廂結(jié)構(gòu)的前部)。一般汽車(chē)后面碰撞的概率很小，碰撞的沖擊能量經(jīng)后部的吸能結(jié)構(gòu)吸收，能傳導(dǎo)到油箱已經(jīng)很小，靠近油箱的翼子板內(nèi)板是由加強(qiáng)板組合焊接而成，如圖10所示。在碰撞中要能防止對(duì)油箱、油路受到結(jié)構(gòu)變形擠壓而使燃油泄漏，引起火災(zāi)。

(3)車(chē)身后部碰撞力傳遞

汽車(chē)車(chē)身后面碰撞中，撞擊力向車(chē)前方傳遞的路徑主要有兩條：第一條由后保險(xiǎn)杠，經(jīng)后縱梁傳遞至門(mén)檻梁；第二條由后車(chē)輪后部結(jié)構(gòu)，經(jīng)后車(chē)輪傳遞至門(mén)檻梁。由于車(chē)輪胎參與碰撞后，它與其前面剛度較大的門(mén)檻梁接觸，導(dǎo)致對(duì)撞擊的抵抗明顯增加，所以碰撞吸能區(qū)通常被布置在后輪后部。

5.車(chē)身其他防碰撞設(shè)置

(1)提高車(chē)頂?shù)闹蝿偠?，減小乘員室的變形量

在汽車(chē)滾翻事故中，汽車(chē)頂部結(jié)構(gòu)可能發(fā)生嚴(yán)重變形，如圖11所示，為三種典型的變形形式。這樣的變形會(huì)造成乘員生存空間的喪失，并進(jìn)而引起嚴(yán)重的乘員傷害。(2)汽車(chē)滾翻后車(chē)門(mén)不能打開(kāi)

汽車(chē)在滾翻過(guò)程中，車(chē)門(mén)不能打開(kāi)，碰撞后可以不使用工具打開(kāi)車(chē)門(mén)。為了達(dá)到這樣的目標(biāo)，車(chē)身框架結(jié)構(gòu)都設(shè)置了加強(qiáng)構(gòu)件，構(gòu)成車(chē)身整體框架結(jié)構(gòu)，車(chē)門(mén)設(shè)置防碰撞桿也是為了這個(gè)目標(biāo)。整體式車(chē)身的框架結(jié)構(gòu)更有利于這些安全結(jié)構(gòu)的設(shè)置，所以現(xiàn)代汽車(chē)一般都采用整體式車(chē)身結(jié)構(gòu)。

(3)與抗撞性相關(guān)的車(chē)身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

汽車(chē)車(chē)身框架結(jié)構(gòu)中還有許多設(shè)置以提高乘員室安全性能。例如，車(chē)身框架結(jié)構(gòu)中，薄壁梁構(gòu)件(或稱(chēng)盒子形結(jié)構(gòu))相交匯的部位稱(chēng)為接頭，它的強(qiáng)度和剛度特性對(duì)車(chē)身框架結(jié)構(gòu)的剛度有較大的影響。因此，車(chē)身框架結(jié)構(gòu)都采用一些加強(qiáng)構(gòu)件來(lái)增加接頭強(qiáng)度。除此之外，車(chē)身結(jié)構(gòu)中還存在大量的扁盒子形箱型結(jié)構(gòu)。例如，車(chē)門(mén)內(nèi)加強(qiáng)板與車(chē)門(mén)覆蓋件、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋結(jié)構(gòu)、行李廂蓋結(jié)構(gòu)、車(chē)身頂部結(jié)構(gòu)、翼子板的復(fù)合結(jié)構(gòu)(有的汽車(chē)翼子板只單層覆蓋件)等。

研究表明，車(chē)身結(jié)構(gòu)的抗撞特性主要是由薄壁梁形結(jié)構(gòu)和接頭組成的框架結(jié)構(gòu)決定的，它們?cè)谂鲎策^(guò)程中吸收大部分的碰撞能量。車(chē)身的框架結(jié)構(gòu)，以及每個(gè)構(gòu)件的形狀、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的金屬材料的特性和厚度等都是經(jīng)過(guò)精心選擇和實(shí)驗(yàn)，所以維修人員在修復(fù)過(guò)程中，要想達(dá)到恢復(fù)汽車(chē)原車(chē)功能，就應(yīng)盡量保持車(chē)身這些構(gòu)件形狀、幾何尺寸和金屬材料的特性。特別是整體式車(chē)身的各部構(gòu)件是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，比如用木板制成水桶一樣，如果將其中一塊木板換成一塊短板，就失去原來(lái)水桶的盛水容量，降低水桶的原來(lái)功能。所以維修人員應(yīng)充分理解汽車(chē)車(chē)身設(shè)置理念，了解汽車(chē)車(chē)身技術(shù)文件的有關(guān)內(nèi)容，才能取得較好的修復(fù)效果。

(4)車(chē)身構(gòu)件的剛度要求

車(chē)身抗撞性的核心內(nèi)容就是合理組織車(chē)身框架結(jié)構(gòu)各部分的剛度。因此，可以將車(chē)身框架結(jié)構(gòu)抗撞性歸納為車(chē)身框架結(jié)構(gòu)的剛度組織。車(chē)身框架結(jié)構(gòu)剛度對(duì)汽車(chē)的平順性、操縱性、耐久性和被動(dòng)安全性等很多重要性能都有影響。因此，進(jìn)行車(chē)身修復(fù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮車(chē)身構(gòu)件的剛度要求，任何有可能降低車(chē)身剛度的修復(fù)工藝都是不好的。

汽車(chē)車(chē)身框架結(jié)構(gòu)的剛度組織是從各種碰撞形式中乘員保護(hù)的角度出發(fā)，考慮到車(chē)身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理布置車(chē)身的框架主要結(jié)構(gòu)(如主要車(chē)身構(gòu)件結(jié)構(gòu)和接頭結(jié)構(gòu))，并合理設(shè)置它們的剛度。汽車(chē)車(chē)身框架結(jié)構(gòu)剛度組織主要包括以下內(nèi)容。

①合理組織框架結(jié)構(gòu)的吸能，即將吸能要求合理地分解為各個(gè)構(gòu)件的吸能形式?？紤]到車(chē)身框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，車(chē)身前、后、側(cè)圍的部位各構(gòu)件的吸能能力是不一樣的，因此，在進(jìn)行車(chē)身修復(fù)時(shí)，要能夠正確分析這些構(gòu)件的強(qiáng)度并能辨別其是否用來(lái)吸收沖擊能量。需要掌握這些構(gòu)件是主要吸能構(gòu)件，還是次要吸能構(gòu)件以及具有何種材料特性，千萬(wàn)不能因錯(cuò)誤操作而使構(gòu)件喪失原有功能。維修人員不能將主、次吸能構(gòu)件做出不正確的修復(fù)方法，那就如在木桶修理時(shí)換上一塊短板，必然會(huì)降低原來(lái)的功能。

②合理組織碰撞沖擊力的傳遞，汽車(chē)受碰撞后，希望按一定傳遞路徑來(lái)分散沖擊能量。這部分工作主要應(yīng)以滿足如下要求：一是減小乘員室的變形或?qū)Τ藛T室的侵入；二是為吸能結(jié)構(gòu)提供牢固、穩(wěn)定的支撐，保證吸能構(gòu)件吸能能力的實(shí)現(xiàn)；三是使承載能力強(qiáng)的構(gòu)件分擔(dān)較多的載荷，承載能力弱的部件分擔(dān)少量的載荷；四是使盡可能多的結(jié)構(gòu)部件參與載荷的傳遞，以提高材料的使用效率。以上這些方面的內(nèi)容，維修人員應(yīng)充分熟悉，并在修復(fù)過(guò)程中保持這些構(gòu)件的功能。

③乘員室上部和底部橫向結(jié)構(gòu)在側(cè)面碰撞中有重要作用。乘員室橫向結(jié)構(gòu)對(duì)側(cè)圍結(jié)構(gòu)起到了支撐的作用，起主要作用的是橫向的梁結(jié)構(gòu)，如車(chē)頂橫梁、前后風(fēng)窗下橫梁、儀表板安裝橫梁和地板橫梁等。從車(chē)身結(jié)構(gòu)抗側(cè)性要求的角度，應(yīng)當(dāng)提高它們的剛度并防止在受到軸向載荷時(shí)發(fā)生彎曲失穩(wěn)。乘員室主要橫向梁結(jié)構(gòu)的布置情況，如圖12所示。

(5)車(chē)身框架結(jié)構(gòu)中的剛性要求

車(chē)身框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件剛性可以減小乘員室的變形，保證乘員的生存空間。為了保證車(chē)身構(gòu)件具有一定的剛度，主要體現(xiàn)在構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和接頭結(jié)構(gòu)上，車(chē)門(mén)受到側(cè)向撞擊后，其向車(chē)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)使中柱受到向車(chē)內(nèi)彎曲變形。因此，對(duì)車(chē)身中柱設(shè)置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)件的彎曲剛度和中柱上、下接頭的剛度。

例如，如圖13所示，為汽車(chē)車(chē)身中柱結(jié)構(gòu)圖，在中柱的結(jié)構(gòu)中安裝有箱形加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。如圖中A-A、B-B所示，在中柱抗碰撞的較弱部位，即中柱腰線部位采用加強(qiáng)板來(lái)提高剛度，并在中柱上、下接頭都采用了加強(qiáng)板來(lái)提高中柱的整體剛度。

(6)對(duì)主要構(gòu)件剛度要求

汽車(chē)車(chē)身在整體結(jié)構(gòu)中有一些主要構(gòu)件，為了保證這些構(gòu)件有一定的剛度而采用一些特殊結(jié)構(gòu)。例如，汽車(chē)車(chē)門(mén)通過(guò)設(shè)置抗側(cè)撞梁，可以將車(chē)門(mén)受到的載荷分散給兩側(cè)立柱，減小車(chē)門(mén)受撞擊區(qū)域的變形。車(chē)門(mén)中抗側(cè)撞梁的布置，如圖14所示。在修復(fù)過(guò)程中，也要注意應(yīng)當(dāng)對(duì)抗側(cè)撞梁出現(xiàn)受彎失穩(wěn)進(jìn)行修復(fù)。車(chē)門(mén)與門(mén)框連接結(jié)構(gòu)，如圖15所示。車(chē)身側(cè)圍通過(guò)對(duì)車(chē)門(mén)鉸鏈和門(mén)鎖的結(jié)構(gòu)，使車(chē)門(mén)抗側(cè)撞性能與車(chē)身整體結(jié)構(gòu)結(jié)合為一體，有利于將車(chē)門(mén)所受的撞擊力有效地傳給兩側(cè)的車(chē)身立柱。(未完待續(xù))