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第七章 汽车安全性能的要求与检测试验技术授课：廖抒华7-1 机动车安全的一般要求机动车安全的一般要求v 国标国标：机动车运行安全技术条件（机动车运行安全技术条件（GB7258-2004）营运车辆综合性能要求的检验方法（营运车辆综合性能要求的检验方法（GB18565-2001）v 概述概述：汽车安全性内容：汽车产品性能安全性、汽车使用安全性汽车安全性内容：汽车产品性能安全性、汽车使用安全性v 汽车安全技术法规的作用汽车安全技术法规的作用：约束汽车的技术能力约束汽车的技术能力一、主要依据一、主要依据v检验方法：检验方法：制动性能试验（新车制动性能试验（新车/在用车）、汽车操纵稳定在用车）、汽车操纵稳定性试验（低速行驶转向轻便性试验、稳态转向特性试验、瞬态性试验（低速行驶转向轻便性试验、稳态转向特性试验、瞬态横摆响应试验、汽车回正能力试验、方向盘角输入脉冲试验）横摆响应试验、汽车回正能力试验、方向盘角输入脉冲试验）汽车产品安全性：汽车产品安全性：包括包括汽车结构安全性、汽车性能安全性、汽车汽车结构安全性、汽车性能安全性、汽车产品可靠性和耐久性产品可靠性和耐久性 汽车使用安全性汽车使用安全性：指在汽车使用过程中保持汽车已有的安全能指在汽车使用过程中保持汽车已有的安全能力和行车过程中的安全力和行车过程中的安全EE两方面：两方面：两方面：两方面：汽车安全运行的基本要求汽车安全运行的基本要求汽车安全运行的基本要求汽车安全运行的基本要求 检验其安全基本要求的试验规范检验其安全基本要求的试验规范检验其安全基本要求的试验规范检验其安全基本要求的试验规范 汽车安全运行的指标体系汽车安全运行的指标体系 指导检验过程指导检验过程77-2 2 汽车被动安全性能试验方法汽车被动安全性能试验方法及典型试验设备及典型试验设备一、一、概述概述 台架试验：台架试验：包括台架冲击试验和静态强度试验。包括台架冲击试验和静态强度试验。模拟碰撞试验（滑车冲击试验）：模拟碰撞试验（滑车冲击试验）：指模拟实车碰撞试验，指模拟实车碰撞试验，主要是模拟实车碰撞的减速度波形，以进行乘员保护装置主要是模拟实车碰撞的减速度波形，以进行乘员保护装置的性能评价和零部件的耐惯性力试验。的性能评价和零部件的耐惯性力试验。实车碰撞试验：实车碰撞试验：综合评价车辆安全性能的最基本方法，综合评价车辆安全性能的最基本方法，试验结果说服力最强，但试验费用非常昂贵。试验结果说服力最强，但试验费用非常昂贵。v 汽车被动安全性能试验方法可分为三类：二、零部件台架试验方法及试验设备v 主要介绍车顶及侧门强度、安全带固定点、门锁及门主要介绍车顶及侧门强度、安全带固定点、门锁及门铰链、安全带、座椅及头枕、燃油箱、安全方向柱、内部铰链、安全带、座椅及头枕、燃油箱、安全方向柱、内部凸出物的零部件的台架试验方法，并简要介绍已得到广泛凸出物的零部件的台架试验方法，并简要介绍已得到广泛采用的试验设备。采用的试验设备。二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v 试验方法：试验方法：以以速度加载，直至载荷达到空车质量速度加载，直至载荷达到空车质量倍或倍或22246N力中的较大者为止，此时加载平板的位移不应超过力中的较大者为止，此时加载平板的位移不应超过127mm，试验应在试验应在120s内完成。内完成。1、车顶及侧门强度试验车顶及侧门强度试验v 目的一目的一：车顶强度试验：车顶强度试验是评价汽车发生滚翻事故时，为了确是评价汽车发生滚翻事故时，为了确保乘员的生存空间，车顶应具备的最低强度。保乘员的生存空间，车顶应具备的最低强度。v FMVSS 216216条款规定了车顶强度的试验方法及性能要求条款规定了车顶强度的试验方法及性能要求图图6-1 6-1 车顶强度试验装置的安装及使用车顶强度试验装置的安装及使用二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v 试验方法：试验方法：可以用可以用13mm/s速度连续加载，直至加载装置速度连续加载，直至加载装置移动移动460 mm，试验应在试验应在120s内内完成。也可以用不大于完成。也可以用不大于24.5 mm/s速度或速度或890N的增值逐级加的增值逐级加载，记录载荷载，记录载荷变形曲线。变形曲线。1、车顶及侧门强度试验车顶及侧门强度试验v 目的二目的二：侧门强度试验：侧门强度试验是评价汽车在侧面撞车时，是评价汽车在侧面撞车时，为了使侧门进入车室产生的为了使侧门进入车室产生的危险减到最低，侧面应具备危险减到最低，侧面应具备的最低强度。的最低强度。v FMVSS 214214、ADR29条款条款都规定了侧门强度的试验都规定了侧门强度的试验方法及性能要求方法及性能要求图图6-2 6-2 侧门强度试验装置的安装和使用侧门强度试验装置的安装和使用二、二、零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)1、车顶及侧门强度试验车顶及侧门强度试验(续）续）v 耐压力评价耐压力评价:(FMVSS 214)214)车内无座椅时：车内无座椅时：初始耐挤压力初始耐挤压力:9898N(152mm);中间耐挤压力中间耐挤压力:15572N(305mm);最大耐挤压力最大耐挤压力:31144N或车辆整或车辆整备质量备质量2倍的力中的较大者倍的力中的较大者(457mm)车内有座椅时：承受耐挤压力的数车内有座椅时：承受耐挤压力的数值还要大些。值还要大些。v 车顶及侧门强度试验台：车顶及侧门强度试验台：车顶强度加载缸最大载荷及位车顶强度加载缸最大载荷及位移分别为移分别为50kN和和500mm；侧门强度加载缸最大载荷及位侧门强度加载缸最大载荷及位移分别为移分别为50kN和和600mm。图图6-36-3车顶及侧门强度试验装置车顶及侧门强度试验装置二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v 试验方法试验方法:对腰带及肩带部分分别用不同的加载块同时加载，腰带对腰带及肩带部分分别用不同的加载块同时加载，腰带及肩带部分加载方向为水平向前方向及肩带部分加载方向为水平向前方向105 对对第第类安全带，类安全带，GB14167规定腰带及肩带部分的载荷均为规定腰带及肩带部分的载荷均为13500N，加载要求在加载要求在60s内完成达最大载荷时要维持内完成达最大载荷时要维持。试验中固定点不许脱试验中固定点不许脱落，但可以产生永久变形落，但可以产生永久变形2、安全带固定点强度试验安全带固定点强度试验v FMVSS 219219、ECE R14、GB14167标准或标准或条款都对安全带固定点的位条款都对安全带固定点的位置及强度提出要求置及强度提出要求v 目的目的:用于评价汽车撞车事故中安用于评价汽车撞车事故中安全带固定点应具备的最低强度全带固定点应具备的最低强度;安全安全带固定点的位置也应符合有关规定带固定点的位置也应符合有关规定,以保证安全带能最有效地保护乘员以保证安全带能最有效地保护乘员图图6-4 6-4 第第类安全带固定点类安全带固定点强度试验加载方法强度试验加载方法二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v安全带固定点强度试验台安全带固定点强度试验台v 安全带固定点试验要求：安全带固定点试验要求：保证车身固定点位置于安全带固定保证车身固定点位置于安全带固定点位置的距离前部不大于点位置的距离前部不大于500mm，后部不大于后部不大于300mm，且，且加载加载过程中车身和车体不得发生移动。过程中车身和车体不得发生移动。图图6-5 6-5 安全带固定点强度试验装置安全带固定点强度试验装置 试验装置：试验装置：一般采用液压缸加载，上面一般采用液压缸加载，上面5个液压缸用于安全带个液压缸用于安全带固定点试验，下面固定点试验，下面2个液压缸用于同时进行座椅固定点强度试验。个液压缸用于同时进行座椅固定点强度试验。二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v 试验方法试验方法:对门锁，对门锁，应在车门全锁紧及半应在车门全锁紧及半锁紧两个状态进行试锁紧两个状态进行试验，耐验，耐30g加速度惯性加速度惯性力加载，在全锁紧位力加载，在全锁紧位置时纵向及横向在置时纵向及横向在30g加速度载荷作用下，加速度载荷作用下，门锁不应打开。门锁不应打开。3、门及门铰链试验门及门铰链试验v FMVSS 206206、GB15084标准或标准或条款都条款都对门锁及门铰链强度提出了要求。对门锁及门铰链强度提出了要求。v 目的目的:用于评价在汽车发生撞车事用于评价在汽车发生撞车事故时，把由于车门被打开或脱开而造成故时，把由于车门被打开或脱开而造成乘员抛出室外的可能性降至最低限度。乘员抛出室外的可能性降至最低限度。v门锁及门铰链静强度试验用门锁及门铰链静强度试验用夹具夹具图图6-7 6-7 门锁静态强度试验用夹具门锁静态强度试验用夹具图图6-6 6-6 门铰链静态强度试验用夹具门铰链静态强度试验用夹具二、零部件台架试验方法及试验设备(续)4、安全带试验安全带试验v 目的：目的：对安全带各组成对安全带各组成部件及总成的强度和位移量、部件及总成的强度和位移量、锁止机构的工作性能、卷收器锁止机构的工作性能、卷收器等主要组成部件的抗环境干扰等主要组成部件的抗环境干扰性以及耐久性等方面进行评估性以及耐久性等方面进行评估试验。试验。强度及位移量试验强度及位移量试验v 目的：目的：为了防止安全带系统在前方撞车事故发生时因其组为了防止安全带系统在前方撞车事故发生时因其组成部件的断裂、脱开或织带伸长量、锁止机构锁止距离过大等成部件的断裂、脱开或织带伸长量、锁止机构锁止距离过大等因素造成车内乘员向前移动量多多而可能给乘员带来伤害所进因素造成车内乘员向前移动量多多而可能给乘员带来伤害所进行的评价试验。行的评价试验。图图6-8 6-8 安全带总成静态强度试安全带总成静态强度试验用夹具及安装验用夹具及安装二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v 静强度试验：静强度试验：针对安全带各组针对安全带各组成部件（如织带、带扣锁、锁止机成部件（如织带、带扣锁、锁止机构、安装附件等）及安全带总成进构、安装附件等）及安全带总成进行的试验。行的试验。v 动态性能试验：动态性能试验：是评价前方撞是评价前方撞车时安全带各组成部件的综合强度车时安全带各组成部件的综合强度和综合冲击缓和性不可缺少的试验。和综合冲击缓和性不可缺少的试验。通过再现撞车时的减速度波形和通过再现撞车时的减速度波形和撞车速度的模拟试验方法完成。撞车速度的模拟试验方法完成。强度及位移量试验强度及位移量试验(续）续）图图6-8 6-8 安全带总成静态强度安全带总成静态强度试验用夹具及安装试验用夹具及安装二、零部件台架试验方法及试验设备(续)耐久性能试验耐久性能试验v 目的目的:评价锁止机构在感受碰撞或倾斜信号时对织带拉出的锁止情况。评价锁止机构在感受碰撞或倾斜信号时对织带拉出的锁止情况。卷收机构的工作性能主要包括：紧急锁止距离、倾斜锁止角、卷收力等。卷收机构的工作性能主要包括：紧急锁止距离、倾斜锁止角、卷收力等。卷收器卷收性能试验卷收器卷收性能试验v 目的：目的：评价安全带的各主要组成部件在长期使用中对日照、高评价安全带的各主要组成部件在长期使用中对日照、高温、低温、大气等各种恶劣工作环境的抵抗能力。包括盐雾试验、温、低温、大气等各种恶劣工作环境的抵抗能力。包括盐雾试验、高温试验、低温试验、光照试验等。高温试验、低温试验、光照试验等。抗环境干扰性能试验抗环境干扰性能试验v 目的：目的：评价安评价安全带在长期正常使全带在长期正常使用过程中，其卷收用过程中，其卷收器、带扣锁等主要器、带扣锁等主要部件是否仍具有正部件是否仍具有正常的使用功能以及常的使用功能以及对乘员的可靠保护对乘员的可靠保护作用。包括卷收器作用。包括卷收器拉卷试验、带扣锁拉卷试验、带扣锁开启开启闭合试验等闭合试验等图图6-9 6-9 卷收器耐久试验装置工作原理图卷收器耐久试验装置工作原理图二、零部件台架试验方法及试验设备(续)v 静强度试验：静强度试验：包括座椅总成试验、靠背强度试验以及座包括座椅总成试验、靠背强度试验以及座椅调节件试验椅调节件试验v 动态性能试验：动态性能试验：是通过模拟、再现撞车时的加速度波形是通过模拟、再现撞车时的加速度波形对座椅系统施加重力载荷来综合评价整个座椅系统的强度对座椅系统施加重力载荷来综合评价整个座椅系统的强度 加速度应不得小于加速度应不得小于20g。5、座椅及头枕试验座椅及头枕试验v 目的目的:考核在前面和追尾撞车事故发生时，座椅固定装考核在前面和追尾撞车事故发生时，座椅固定装置、调节装置等部件的强度、座椅头枕和座椅靠背对乘员置、调节装置等部件的强度、座椅头枕和座椅靠背对乘员头部的缓冲保护作用以及头枕的强度和刚度。包括：强度头部的缓冲保护作用以及头枕的强度和刚度。包括：强度试验、能量吸收试验和头枕强度及后移量试验。试验、能量吸收试验和头枕强度及后移量试验。座椅强度试验座椅强度试验v目的目的:评价在前碰撞或追尾事故发生时座椅安装固定点、评价在前碰撞或追尾事故发生时座椅安装固定点、座椅骨架以及座椅调节器等各个部分的变形及破坏情况。座椅骨架以及座椅调节器等各个部分的变形及破坏情况。二、零部件台架试验方法及试验设备(续)能量吸收性试验能量吸收性试验v 目的目的:考核座椅靠背和座椅头枕对冲击能量的吸收性，即对乘员的头部缓考核座椅靠背和座椅头枕对冲击能量的吸收性，即对乘员的头部缓冲保护能力。头部模型采用冲保护能力。头部模型采用SAE J984标准标准165mm,重量重量金属制半球状钢体。金属制半球状钢体。图图6-9 发射发射式冲式冲击式击式试验试验装置装置图图6-10 座椅座椅靠背靠背冲击冲击点及点及冲击冲击方向方向头枕头枕后移后移量及量及强度强度试验试验(追尾追尾)图图6-11座椅座椅头枕头枕冲击冲击点及点及及冲及冲击方击方向的向的确定确定二、零部件台架试验方法及试验设备(续)6、燃油箱试验燃油箱试验v 目的目的:对燃油箱的强度、耐冲对燃油箱的强度、耐冲击、防火、耐高温等性能进行评击、防火、耐高温等性能进行评价试验，把汽车发生事故后由于价试验，把汽车发生事故后由于燃油泄漏而发生火灾的可能性降燃油泄漏而发生火灾的可能性降低至最小程度低至最小程度v、ECE R34、日本道路车辆日本道路车辆安全标准安全标准11-4-1111-4-11等等标准标准都都对汽车金属燃油箱、塑料燃对汽车金属燃油箱、塑料燃油箱的安全性能均提出了要油箱的安全性能均提出了要求。求。落地后要求燃油泄漏量落地后要求燃油泄漏量 30g/min燃油箱坠落试验燃油箱坠落试验图图6-12 燃油箱坠落试验台燃油箱坠落试验台二、零部件台架试验方法及试验设备(续)6、燃油箱试验（续）燃油箱试验（续）燃油箱冲击试验燃油箱冲击试验v 试验方法试验方法:钢制冲击角锤钢制冲击角锤15kg，冲击能量冲击能量30Nm.试验试验前燃油箱内冲入额定容量的前燃油箱内冲入额定容量的低冰点液体并冷冻至低冰点液体并冷冻至40,冲击试验后燃油箱不得泄漏冲击试验后燃油箱不得泄漏图图6-13 燃油箱冲击试验台燃油箱冲击试验台v 试验台组成试验台组成:燃烧盘、防火屏、油箱支架及导轨燃烧盘、防火屏、油箱支架及导轨燃油箱耐高温防火试验燃油箱耐高温防火试验v 燃烧试验燃烧试验:(三个阶段，三个阶段，60s/阶段阶段)预热阶段，将燃烧盘内燃油点燃燃烧预热阶段，将燃烧盘内燃油点燃燃烧60s；直接燃烧阶段，将燃烧盘移至燃油箱下包围燃烧直接燃烧阶段，将燃烧盘移至燃油箱下包围燃烧60s；间接燃烧阶段，用防火屏盖住燃烧的燃烧盘，继续燃烧间接燃烧阶段，用防火屏盖住燃烧的燃烧盘，继续燃烧60s。二、零部件台架试验方法及试验设备(续)7、转向柱试验转向柱试验图图6-14 燃油箱燃烧试验台燃油箱燃烧试验台燃油箱耐高温防火试验（续）燃油箱耐高温防火试验（续）试验要求试验要求:试验后将燃油盘试验后将燃油盘移开。燃烧过程中燃油箱不得移开。燃烧过程中燃油箱不得产生泄漏或破裂现象，允许产产生泄漏或破裂现象，允许产生永久变形。生永久变形。v 目的：目的：为了评价汽车正面碰为了评价汽车正面碰撞事故中可能发生的转向系统对撞事故中可能发生的转向系统对驾驶员的伤害程度，应对撞击时驾驶员的伤害程度，应对撞击时转向盘向后窜动量及转向盘受撞转向盘向后窜动量及转向盘受撞击时的吸能能力进行评价评估。击时的吸能能力进行评价评估。v GB/T11557-89、ECE R12,74/29/EEC、FMVSS 203203、204204等等标标准准均对撞击时转向盘向后窜动量及转向盘吸能性能提出了要求。均对撞击时转向盘向后窜动量及转向盘吸能性能提出了要求。二、零部件台架试验方法及试验设备(续)要求要求:试验车辆应为整备状态并装备有测试仪器试验车辆应为整备状态并装备有测试仪器,撞击速度撞击速度/h,记录转向柱上端选定点相对参考点的位置变动量。转向柱向后记录转向柱上端选定点相对参考点的位置变动量。转向柱向后窜动量限值要求窜动量限值要求127mm图图6-15 实车障碍壁正面撞击试验实车障碍壁正面撞击试验实车障碍壁正面撞击实车障碍壁正面撞击试验试验二、零部件台架试验方法及试验设备(续)转向盘撞击吸能性能转向盘撞击吸能性能试验试验图图6-16 转向盘撞击吸能性试验原理图转向盘撞击吸能性试验原理图图图6-17 胸块发射装置图胸块发射装置图 试验要求试验要求:模拟人体躯体的胸块以模拟人体躯体的胸块以/h撞击速度正面撞击转撞击速度正面撞击转向盘，记录下水平力值，此力限值要求向盘，记录下水平力值，此力限值要求 11123N11123N二、零部件台架试验方法及试验设备(续)8、内部凸出物试验内部凸出物试验 吸能材料的试验装置：吸能材料的试验装置：采用的摆锤锤头为直径采用的摆锤锤头为直径165mm的刚的刚性球头模型，其内部装备有加速度传感器和速度传感器。摆锤性球头模型，其内部装备有加速度传感器和速度传感器。摆锤在撞击中心处的当量质量为在撞击中心处的当量质量为。v 目的目的:为了在汽车发生碰撞事故时，为了在汽车发生碰撞事故时，使汽车内部凸出物对乘员的伤害降至最使汽车内部凸出物对乘员的伤害降至最小，应对内部凸出物的突出高度、圆角小，应对内部凸出物的突出高度、圆角及材料吸能性等进行评价试验及材料吸能性等进行评价试验v GB11552-89、ECE R21，74/60/EEC、FMVSS 201201等等标准标准均对汽车内部凸出物提出了要求均对汽车内部凸出物提出了要求图图6-18 凸出物凸出高度侧量仪凸出物凸出高度侧量仪吸能材料撞击吸能性吸能材料撞击吸能性试验试验 吸能材料的试验方法：吸能材料的试验方法：试验时，摆锤以试验时，摆锤以 /h的速度撞击在头的速度撞击在头部碰撞区内选定的冲击点，试验结果应满足锤头的减速度大于部碰撞区内选定的冲击点，试验结果应满足锤头的减速度大于80g的持续时间不超过的持续时间不超过3ms。7-3 零部件模拟碰撞试验方法与设备q 概述概述：一、HYGE 试验装置v 模拟碰撞试验：模拟碰撞试验：以实车碰撞试验中在车身上测得的减速以实车碰撞试验中在车身上测得的减速度波形为依据度波形为依据,采用与其相似的梯形波或半正弦波为标准波采用与其相似的梯形波或半正弦波为标准波形形,用冲撞式模拟试验设备或发射式模拟试验设备进行模拟用冲撞式模拟试验设备或发射式模拟试验设备进行模拟试验。其试验具有不损坏实车、经济、重复性好等优点。试验。其试验具有不损坏实车、经济、重复性好等优点。冲击时的速度；冲击时的速度；加速度峰值；加速度峰值；到峰值加速度的上升时间或总的脉冲持续时间。到峰值加速度的上升时间或总的脉冲持续时间。v试验对象：试验对象：各种汽车安全部件各种汽车安全部件 如：座椅安全带、座椅、转向柱等如：座椅安全带、座椅、转向柱等v影响模拟试验的参数影响模拟试验的参数:（三个重要控制参数）（三个重要控制参数）v简介简介:美美Bendix公司生产的一种广泛应用的较先进的冲击公司生产的一种广泛应用的较先进的冲击试验装置试验装置7-3 零部件模拟碰撞试验方法与设备一、HYGE 试验装置（续）动力部分：动力部分：高压压缩机、氮气贮气筒、气液油缸（内设改高压压缩机、氮气贮气筒、气液油缸（内设改变冲击波形的活塞针阀）变冲击波形的活塞针阀）执行部分：执行部分：控制台、导轨和滑车控制台、导轨和滑车数据采集部分：数据采集部分：车上高速摄影机、灯光照明装置、传感器车上高速摄影机、灯光照明装置、传感器及信号记录装置、记录分析系统及信号记录装置、记录分析系统v 试验装置组成：试验装置组成：HYGE 性能试件质量试件质量（kg）最大加速最大加速度度(m/s2)持续时间持续时间（ms）最高速度最高速度（km/h）最大推力最大推力（t）最大试件最大试件质量质量(kg)5602300502497138106741022300表表3-1.HYGE.HYGE性能表性能表 HYGE 试验装置图图6-19 HYGE 试验装置 HYGE HYGE 主要参数HYGE HYGE 主要特性：主要特性：v缸内径缸内径300mm，长长；滑车宽滑车宽，长长，滑车质量滑车质量996kg；导轨长导轨长度度；控制装置可实行程序控制或顺序控制；高压气源有控制装置可实行程序控制或顺序控制；高压气源有5个个贮气筒，四级空压机贮气筒，四级空压机2台，最高压力台，最高压力；照明装置共计照明装置共计168个个灯泡，照明面积灯泡，照明面积2，平均照度平均照度120000lx，启动方式可手动也启动方式可手动也可自动。可自动。v HYGE能实现的波能实现的波形为半正弦波和梯形形为半正弦波和梯形波，加速度和持续时波，加速度和持续时间可任意设定间可任意设定HYGE HYGE 工作原理：工作原理：图图6-20 HYGE 结构原理图1-1-推杆，推杆，2-2-主活塞，主活塞，3-3-量针，量针，4-4-量孔板，量孔板，5 5、6-6-浮动活塞浮动活塞二、二、CATARCCATARC、UTACUTAC和TNOTNO模拟碰撞试验装置v 驱动长度驱动长度CATARC和和TNO为为17m，UTAC为为15m，动力源动力源为橡皮绳，用卷扬机拉紧橡皮绳。为橡皮绳，用卷扬机拉紧橡皮绳。TNO装置的最大冲击速装置的最大冲击速度可达度可达65km/h，在该速度下允许的最大质量为在该速度下允许的最大质量为1000kg，CATARC和和UTAC装置的最大速度和可装质量均符合装置的最大速度和可装质量均符合ECE R16要求。要求。图图6-21 CATARC CATARC模拟碰撞装置示意图模拟碰撞装置示意图 试验装置主要参数试验装置主要参数试验装置主要参数试验装置主要参数v 该装置由一个带该装置由一个带4 4个车轮的类似汽车底盘的长方形框架作为碰个车轮的类似汽车底盘的长方形框架作为碰撞车，被试验件直接装在车上，其牵引装置为直流电机和钢索撞车，被试验件直接装在车上，其牵引装置为直流电机和钢索图图6-22 滑车导轨三、德国三、德国 零部件模拟碰撞试验装置零部件模拟碰撞试验装置图图6-23 冲击吸能机构示意图冲击吸能机构示意图v 其吸能装置为反弹式的程序控制器其吸能装置为反弹式的程序控制器v 优点：相对于路面的实际试验速度优点：相对于路面的实际试验速度约为模拟速度的一半，股实际动能约为模拟速度的一半，股实际动能等于模拟动能的等于模拟动能的1/41/4，使碰撞安全，使碰撞安全性得到提高，且滑车驱动长度可以性得到提高，且滑车驱动长度可以缩减前述各类试验装置所需长度的缩减前述各类试验装置所需长度的1/41/4。试验装置主要特性试验装置主要特性试验装置主要特性试验装置主要特性图图6-24 MTS MTS滑车冲击和反滑车冲击和反弹速度变化特性弹速度变化特性四、四、美美美美 MTSMTS模拟碰撞试验装置五、五、美美VIA碰撞试验装置碰撞试验装置 型水平模拟碰撞设备基本型水平模拟碰撞设备基本型水平模拟碰撞设备基本型水平模拟碰撞设备基本参数参数滑车台面长滑车台面长宽宽；滑车质量滑车质量450kg；最大试件质量最大试件质量900kg；在在450kg时最大速度为时最大速度为55km/h；最小脉冲持续时间最小脉冲持续时间10ms；设备占地面积为设备占地面积为14m 3m。22简介：简介：VIAVIA系统由导轨、壁障、滑车、带推进车的气动推进装置、滑系统由导轨、壁障、滑车、带推进车的气动推进装置、滑车减速装置以及有关的其他装置组成，可以车减速装置以及有关的其他装置组成，可以72km/h72km/h速度将速度将1044kg1044kg质量加速。质量加速。参数：参数：全长近全长近22m22m，滑车导轨宽滑车导轨宽，滑车上表面离地高滑车上表面离地高，壁障基础壁障基础长长宽宽深深，钢筋砼超过钢筋砼超过45t。工作模式：工作模式：一种为用滑车加速汽车结构部件或总成与壁障碰撞试验模式；一种为用滑车加速汽车结构部件或总成与壁障碰撞试验模式；另一种为非破坏性试验，大部分是与约束系统有关的试验研究。另一种为非破坏性试验，大部分是与约束系统有关的试验研究。7-4 实车碰撞试验方法与试验设备 正面碰撞试验实现的途径；正面碰撞试验实现的途径；碰撞用假人的开发或尸体代替乘员的试验；碰撞用假人的开发或尸体代替乘员的试验；数据采集与处理；数据采集与处理；图像分析；图像分析；乘员伤害指标的确定。乘员伤害指标的确定。v 实车碰撞试验实车碰撞试验：是评价汽车碰撞安全性能得最基本、最有效的方法。是评价汽车碰撞安全性能得最基本、最有效的方法。是从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，来分析车辆碰撞前是从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，来分析车辆碰撞前后的乘员与车辆运动状态及损伤状况，并以此为依据改进车辆结构安全后的乘员与车辆运动状态及损伤状况，并以此为依据改进车辆结构安全性设计，增加或改进车内外乘员保护装置。同时还是滑车模拟碰撞、计性设计，增加或改进车内外乘员保护装置。同时还是滑车模拟碰撞、计算机模拟计算等试验研究的基础。算机模拟计算等试验研究的基础。v 试验分类：试验分类：正面碰撞正面碰撞；侧面碰撞侧面碰撞、追尾碰撞、角度碰撞。、追尾碰撞、角度碰撞。v 背景背景：欧、美从欧、美从6060年代初开始汽车正面碰撞试验研究工作。年代初开始汽车正面碰撞试验研究工作。v 研究范围：研究范围：v 碰撞方式碰撞方式(FMVSS208法规法规乘员碰撞保护乘员碰撞保护,)：车辆纵轴线与壁障表面垂直；车辆纵轴线与壁障表面垂直；车辆横截面与壁障表面成车辆横截面与壁障表面成30角，碰撞时车辆左前端先接触；角，碰撞时车辆左前端先接触；车辆横截面与壁障表面成车辆横截面与壁障表面成30角，碰撞时车辆右前端先接触；。角，碰撞时车辆右前端先接触；。一、正面碰撞试验正面碰撞试验v 各国正面碰撞试验方法与评价指标比较各国正面碰撞试验方法与评价指标比较表表3-2.各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表 v 各国正面碰撞试验方法与评价指标比较各国正面碰撞试验方法与评价指标比较表表3-2.各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续）各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续）二、侧面碰撞试验 移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、形状不同；形状不同；碰撞形态不同；碰撞形态不同；试验用假人不同；试验用假人不同；碰撞速度不同；碰撞速度不同；碰撞点的位置不同；碰撞点的位置不同；乘员伤害指标也略有不同。乘员伤害指标也略有不同。v 特点特点：欧、美现有的欧、美现有的汽车侧面碰撞试验方法不同点较多汽车侧面碰撞试验方法不同点较多v 区别：区别：v 碰撞法规：碰撞法规：FMVSS2147法规法规车门侧压静强度车门侧压静强度；ECEECE法规法规侧碰撞保护侧碰撞保护(1991(1991年年)；ISON123法规法规侧碰撞保护侧碰撞保护。v 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较表表3-3.各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表 v 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较表表3-3.各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续）各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续）三、实车碰撞试验程序（1 1）试验车辆质量：空载质量十行李质量十假人质量（两个假人质量）试验车辆质量：空载质量十行李质量十假人质量（两个假人质量）（2 2）燃燃油油箱箱：抽抽出出全全部部燃燃油油，加加入入92929494油油箱箱容容积积的的水水或或其其它它不不易燃液体易燃液体（3 3）被被试试车车辆辆的的制制动动液液、冷冷却却液液、机机油油应应全全部部放放出出（这这一一点点没没有有专专门门规规定），防止溅洒到壁障表面和下部的高速摄影机上定），防止溅洒到壁障表面和下部的高速摄影机上（4 4）轮胎气压调到规定值）轮胎气压调到规定值（5 5）车车辆辆质质量量的的调调整整：当当车车辆辆未未达达到到上上述述（1 1）条条规规定定的的质质量量时时，应应加加配重（质量块），加装位置应选择不影响车辆碰撞和乘员保护的地方配重（质量块），加装位置应选择不影响车辆碰撞和乘员保护的地方（6 6）加速度传感器安装和目标标志纸设置）加速度传感器安装和目标标志纸设置（7 7）座椅位置和靠背角度调整，转向盘位置调整）座椅位置和靠背角度调整，转向盘位置调整（8 8）试试验验车车辆辆的的基基本本条条件件：车车门门全全闭闭不不锁锁，驻驻车车制制动动释释放放，变变速速器器处处空空档位置，钥匙锁处接通位置档位置，钥匙锁处接通位置（9 9）假假人人着着座座姿姿势势检检查查：头头、腿腿和和其其它它部部位位按按需需要要涂涂些些油油彩彩，以以帮帮助助确确认假人碰撞部位认假人碰撞部位（1010）试试验验：在在距距碰碰撞撞点点之之前前300mm300mm处处测测量量车车速速，碰碰撞撞试试验验后后进进行行静静态态翻转检验，检查泄漏情况翻转检验，检查泄漏情况 v 试验主要步骤试验主要步骤：v 实车碰撞试验特点实车碰撞试验特点：是在是在内完成的不可重复再做的试验。综合了机械内完成的不可重复再做的试验。综合了机械运动学、电子学、光学、计算机等科学技术，且试验要用真实车辆和许运动学、电子学、光学、计算机等科学技术，且试验要用真实车辆和许多一次性消耗材料，成本很高，任何小的失误都可能造成巨大损失多一次性消耗材料，成本很高，任何小的失误都可能造成巨大损失v 实车碰撞试验程序实车碰撞试验程序四、四、实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备v主要要求主要要求：v实车碰撞试验系统中，碰撞时实车碰撞试验系统中，碰撞时与试验车辆相作用的物体的表与试验车辆相作用的物体的表面称为壁障。面称为壁障。图图6-26 移动壁障移动壁障固定壁障表面至少宽固定壁障表面至少宽3m，高高；壁障表面垂直于壁障前的路面壁障表面垂直于壁障前的路面且固定且固定19mm厚多层板厚多层板；壁障尺寸和结构应足以限制其壁障尺寸和结构应足以限制其表面变形量小于车辆永久压溃表面变形量小于车辆永久压溃量的量的1%。固定壁障安装载荷传感器固定壁障安装载荷传感器（1250个）。个）。v 移动壁障表面类型移动壁障表面类型：平面刚性表面（平面刚性表面（FMVSS301FMVSS301规定）：规定）：应用于后碰撞试验。应用于后碰撞试验。吸能表面（吸能表面（FMVSS214FMVSS214规定）：规定）：应用于侧面碰撞试验应用于侧面碰撞试验。壁障壁障四、四、实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续续）v牵引装置要求牵引装置要求：v是使被试车辆或移动壁障由静止到产生设定的碰撞前速度的装置。是使被试车辆或移动壁障由静止到产生设定的碰撞前速度的装置。高精度的速度控制。如正面碰撞速高精度的速度控制。如正面碰撞速度：度：美美48.3km/h;日日500-22km/h图图6-27 日本汽车研究所牵引系统日本汽车研究所牵引系统 牵引系统牵引系统牵引被试车辆加速过程中，牵引加牵引被试车辆加速过程中，牵引加速度恒定且不能过大，保证假人姿速度恒定且不能过大，保证假人姿势不致发生变化势不致发生变化安全可靠且节能安全可靠且节能q日本汽车研究所牵引系统日本汽车研究所牵引系统：最大速度：最大速度：a.车辆质量车辆质量2800kg，轨道长轨道长350m，最大车速最大车速130km/h；b.车辆质量车辆质量2800kg，轨道长轨道长200m，最大车速最大车速100km/h；c.车辆质量车辆质量2800kg，轨道长轨道长110m，最大车速最大车速80km/h；d.车辆质量车辆质量2800kg，轨道长轨道长350m，最大车速最大车速75km/h。加速方式：加速方式：缓起动缓起动，按，按S形曲线方式加速。形曲线方式加速。牵引系统：牵引系统：a.电机功率电机功率:DC550kW;b.最大驱动扭矩最大驱动扭矩:1500kgm;c.最大制动扭矩最大制动扭矩:2450kgm。加速轨道：加速轨道：a.主主加速轨道加速轨道:350m1条条;b.辅助加速轨道辅助加速轨道:200m1条条(90)；110m4条条(120,135,150,165)。四、四、实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续续）v制动装置制动装置：v试验车辆牵引加速方式多采用电机试验车辆牵引加速方式多采用电机/液压马达驱动转筒缠绕钢丝绳来实现液压马达驱动转筒缠绕钢丝绳来实现在驱动轴上由液压操纵来控制。在驱动轴上由液压操纵来控制。v驱动绞车驱动绞车：组成：包括连组成：包括连接车辆部分和接车辆部分和引导部分与钢引导部分与钢丝绳连接丝绳连接要求：脱钩装要求：脱钩装置在车辆碰撞置在车辆碰撞前约前约30m与被与被试车辆脱开，试车辆脱开，以保证被试车以保证被试车辆匀速行驶一辆匀速行驶一段距离段距离v脱钩装置脱钩装置：图图6-28 脱钩装置脱钩装置四、四、实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续续）v 地坑构成地坑构成：v要了解碰撞试验过程中车辆的损伤要了解碰撞试验过程中车辆的损伤状况，需要分析车辆损害的工程，状况，需要分析车辆损害的工程，特别要注意从车辆下部观测。在固特别要注意从车辆下部观测。在固定壁障前下部设置一观测井并称之定壁障前下部设置一观测井并称之为观测地坑。为观测地坑。内设反光镜、高速摄影机、照明灯内设反光镜、高速摄影机、照明灯地坑上盖为一角钢钢筋焊接网状盖板地坑上盖为一角钢钢筋焊接网状盖板 观测地坑观测地坑图图6-29 观测地坑观测地坑 轨道轨道v轨道是被试车辆或移动壁障实现动轨道是被试车辆或移动壁障实现动力驱动的通道。力驱动的通道。v 类型：单轨、多轨类型：单轨、多轨 浸车环境室浸车环境室在碰撞试验前在碰撞试验前,装载有假人的被试车辆装载有假人的被试车辆必须放入能保持规定温度的恒温室。必须放入能保持规定温度的恒温室。FMVSS208规定：规定：Hybrid 18.925.6，Hybrid 20.622.2 四、四、实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续续）v 照度要求照度要求：v在实车碰撞试验过程在实车碰撞试验过程中，为了分析假人运中，为了分析假人运动特性和车辆碰撞特动特性和车辆碰撞特性，须同时采用机部性，须同时采用机部高速摄影机，要求有高速摄影机，要求有足够的照明设备来保足够的照明设备来保证足够的照度。证足够的照度。在固定壁障前方在固定壁障前方5 m 2 m范围内应能保范围内应能保证证50000lx的照度。的照度。照明系统照明系统图图6-30 照明系统照明系统