转向管柱的碰撞安全设计
汽车碰撞试验中方向管柱的动态分析
汽车碰撞试验中方向管柱的动态分析
商恩义;乌秀春
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2005(000)001
【摘要】以运动学的坐标转换理论为基础,对汽车方向管柱在高速碰撞试验中的位置和姿态进行了动态分析.
【总页数】2页(P182-183)
【作者】商恩义;乌秀春
【作者单位】锦州锦恒汽车安全系统股份有限公司,辽宁,锦州,121007;辽宁工学院汽车与交通工程学院,辽宁,锦州,121001
【正文语种】中文
【中图分类】U467.14
【相关文献】
1.图像分析法在汽车碰撞试验中的研究 [J], 贾晓东
2.三维激光扫描技术在汽车碰撞试验中的应用 [J], 梁建国;梁志桐;周铭森
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4.车载数据采集系统在汽车碰撞试验中的应用与分析 [J], 梁亚飞;邱起起
5.三维激光扫描技术在汽车碰撞试验中的应用 [J], 梁建国;梁志桐;周铭森
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伸缩式转向柱设计原则
伸缩式转向柱设计原则设计原则一：结构设计原则1. 转向柄的设计转向柄是伸缩式转向柱的一个重要部分。
在设计转向柄时，应该考虑到人体工学和行车操作的实际情况。
转向柄的形状应该符合人手的握持习惯，以减少疲劳和危险。
转向柄应该具有良好的防滑性能，以便在潮湿或者多灰尘的路面上使用。
2. 伸缩式转向柱的抗弯性能伸缩式转向柱的抗弯性能需要满足国家相关的标准要求。
这些标准要求主要涉及材料强度、弯曲角度和弯曲强度等方面。
伸缩式转向柱的弯曲强度应该保证在正常使用情况下，转向柱的抗拉强度不会被破坏。
伸缩式转向柱需要具备较好的耐久性能，以应对长时间使用时的损耗和磨损。
伸缩式转向柱的表面涂层应该采用能够抗腐蚀和抗磨损的特殊工艺。
在设计中还需要考虑伸缩式转向柱的使用频率和使用环境等因素。
伸缩式转向柱的碰撞安全设计需要满足国家相关的标准要求。
这些标准要求主要涉及到碰撞时的保护措施和碰撞时转向柱抗撞性能等方面。
伸缩式转向柱的设计中应该考虑到可能存在的碰撞情况，并在转向柱和挡板之间设置缓冲装置。
伸缩式转向柱的维护和保养设计需要考虑到其实际的维修需要和保养要求。
伸缩式转向柱的设计中应该考虑到可能存在的维修难度和保养周期，如设置便于拆卸的维修孔等。
伸缩式转向柱的设计需要满足国家相关的质量标准要求。
这些标准要求主要涉及到材料质量、制造工艺质量和完成质量等方面。
伸缩式转向柱的设计中应该考虑到可能存在的制造缺陷和质量不良问题，如严格控制材料的生产过程和制造工艺等。
设计伸缩式转向柱需要综合考虑车辆的使用环境、车辆的使用频率、人体工程学、安全和可靠性等要素。
为了确保伸缩式转向柱的性能和质量，设计人员需遵循下列原则：结构设计原则伸缩式转向柱需要具备良好的结构设计，以确保转向柱在运行时的稳定性和可靠性。
当设计转向柄时，需做到尽可能优化结构，确保对人体工程学的考虑，同时还需要考虑防滑和防磨损等特点，以便在潮湿或多灰尘的路面上更加安全舒适的驾驶。
通过应用合适的强度分析工具和其他相关技术，保证伸缩式转向柱抗弯性能、抗拉性能、抗扭性能和耐久性能等方面的满足相关标准。
汽车转向管柱设计概述
汽车转向管柱设计概述转向系统是汽车底盘的重要系统之一，其中转向管柱是转向系统的重要部件，使驾驶员作用在转向盘上的力矩通过管柱、转向机、转向横拉杆等部件转化为车轮的运动，实现车辆转向的目的。
目前转向管柱的主要形式有液压助力、电动助力。
文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，根据不同车型特点，提出在开发过程中应注意的事项。
标签：转向系统；转向管柱；液压助力；电动助力前言转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。
它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩，使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动，实现车辆转向。
随着安全性的要求逐步提升，转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用，以保护乘员的安全。
文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，提出了转向管柱特点及应注意的事项。
1 转向管柱开发的方向现代转向管柱集功能与节能环保为一体。
随着技术的不断发展，电动助力转向EPS日趋成熟，分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。
其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用，该种方式是将助力电机安装在转向管柱上，电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。
其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内，部件的工作环境较好。
但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上，转向管柱自身的受力较大，导致其助力的大小受到限制。
2 转向管柱的功能特征在确定开发方向采用机械式转向管柱后，需要确定管柱需实现的功能。
逆向设计不但可以减短开发周期，而且可以借鉴一些成熟的经验。
所以根据车型转向管柱布置硬点，通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。
在管柱开发中，针对多款竞争车型的产品进行样件分析，给出了分析报告，以全面了解转向管柱所应具有的功能（如表1所示）。
对标杆车型管柱对比分析，调节方式有手动调节和电动调节。
电动调节开发周期长，费用高。
轴向调节范围多在±25mm范围，角度调节在±30mm范围。
万向节在转向管柱中的运用
万向节在转向管柱中的运用及发展趋势
01.03——01.06
学习要点：
◆万向节引入背景
◆十字轴万向节&传动原理
◆等速万向节在管柱中的运用
◆技术展望
◆万向节引入背景
◆十字轴万向节&传动原理
主动节叉滚针轴承
十字轴
从动节叉
）：是利用球型连接实现不同轴的动力传送的机械结构，实现变角度动力
，输入轴▲不同夹角下输入输出角速度的关系图
，中间轴
，
◆等速万向节在管柱中的运用
比十字轴万向节的不等速特性，等速万向节不受输入轴输出轴的夹角影响，其输出角速度始终等于输入角速度，因而被
◆技术展望
◆小结。
基于25%偏置碰撞的某SUV仿真分析及改进设计
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2024.01.014基于25%偏置碰撞的某SUV 仿真分析及改进设计李冠君，田国富（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110870）摘要：本文运用Hypermesh 和Ls-dyna 软件对某SUV 车型进行小偏置碰撞有限元仿真分析，分析整车变形情况以及车身结构评级结果，总结出合理的改进方案，提升车身前端部件吸能能力，减少转向管柱、油门制动踏板等部件对乘员舱的侵入量。
在A 柱及门槛等变形较大的部位添加加强板，提高乘员舱刚度，减小乘员受到的伤害。
车身结构评级由“差”提升为“优秀”，说明改进方案具有一定的效果。
关键词：有限元仿真；小偏置碰撞；结构改进 中图分类号：U463.82文献标识码：A文章编号：1673-6478（2024）01-0062-04Simulation Analysis and Improved Design of an SUV Based on 25% Offset CollisionLI Guanjun, TIAN Guofu(Shenyang University of Technology, Mechanical Engineering College, Shenyang Liaoning 110870, China)Abstract: Through Hypermesh and Ls-dyna software, a small bias collision finite element analysis of an SUV model was simulated, the deformation of the whole vehicle and the results of the body structure rating were analyzed. A reasonable improvement plan to enhance the energy absorption capacity of the front end components of the vehicle and reduce the intrusion of components such as the steering column and accelerator brake pedal into the passenger compartment was designed. Reinforcement plates to areas with significant deformation, such as the A-pillar and door sill, were added to increase the stiffness of the passenger compartment and reduce injuries to passengers. The body structure rating upgraded from "poor" to "excellent", explaining that the improvement plan has a certain effectiveness.Key words: finite element simulation; small offset collisions; structural improvements 0 引言正面小重叠度碰撞事故是正面碰撞事故中致死率最高的[1-2]，其对车辆的安全性能要求更高。
基于2021版C-NCAP仪表板五星膝碰研究
2024年第1期引 言C-NCAP按照乘员保护、行人保护和主动安全三个部分的综合得分率来进行星级评价，其中乘员保护中的100%正面碰撞和MPDB碰撞与膝碰相关，分值分别2分和4分，占比分值较大，按照C-NCAP星级评定方案，整车碰撞若要达到C-NCAP五星需要综合得分率达到超过83%且小于92%（如表1），同时乘员保护、行人保护和主doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2024.01.011 收稿日期：2023-11-15基于2021版C-NCAP仪表板五星膝碰研究李威，叶勤，亢胜利，王洪明，贺桥利（东风汽车集团有限公司研发总院，武汉 430058）摘 要：随着汽车工业的发展，汽车从“零死亡”向“零伤亡”再向“零事故”的终极目标不断前进，汽车的安全性尤其是碰撞安全越来越受到人们的关注。
相较于2018版C-NCAP，2021版仪表板knee-mapping试验采用正面50%重叠移动渐进变形壁障碰撞试验（MPDB）替代了正面40%重叠可变形壁障碰撞试验，同时引入了可变区域接触和集中力载荷的评分要求以及试验前提达成规则，评分要求越趋严格。
本文基于对2021版C-NCAP膝碰评分规程解读，探索并提出达成五星膝碰的仪表板设计方法。
关键词：C-NCAP；仪表板；五星膝碰中图分类号：U467.1+4 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2024）01-0061-09Based on the 2021 C-NCAP of IP Five-star Knee-mapping ResearchLI Wei, YE Qin, KANG Sheng-li, WANG Hong-ming, HE Qiao-li( Dongfeng Motor Corporation Research&Development Institute,Wuhan 430058, China)Abstract: With the development of the automobile industry, the ultimate goal of automobile from "zero death" to "zero casualties" and then to "zero accidents" continues to move forward, and the safety of automobiles, especially collision safety, has attracted more and more attention. Compared with C-NCAP 2018 version, knee mapping test of instrument panel 2021 version adopts front 50% overlap moving progressive deformation barrier crash test (MPDB) to replace front 40% overlap deformable barrier crash test, and introduces the scoring requirements of variable area contact and concentrated force load as well as the test prerequisite to achieve rules. Based on the interpretation of C-NCAP knee touch scoring procedures for 2021 edition, this paper explores and proposes a dashboard design method to achieve five-star knee-mapping.Key Words: C-NCAP; Instrument Panel; Five-Star Knee-Mapping李 威毕业于武汉理工大学，硕士研究生学历，现就职于东风汽车集团有限公司研发总院，任主管工程师，主要研究方向为汽车仪表板仪表板技术方案设计，曾发表相关论文3篇，并获得15项专利。
MODEL 3碰撞安全结构设计
MODEL 3碰撞安全结构设计1前言根据目前行业内资料了解，Model 3在IIHS、NHTSA均取得了优秀的成绩，E-NCAP也取得了五颗星等级。
在E-NCAP测试中成人防护96%，儿童防护86%、行人防护74%，辅助安全系统94%，让这款车成为同级最安全的车款之一。
至于Model 3表现较差的部分，主要是行人碰撞保护方面的分数较低，在行人碰撞测试上，机舱盖对于行人头部的伤害较高，所以在整体行人防护项目中仅拿下74%。
IIHS向来被认为是最严苛的碰撞试验，而Model 3在八项测试项目中均拿到了「GOOD」评级。
NHTSA(2018年)-全五星Model 3从布置和结构设计上是如何对应碰撞安全的呢？我们下面来详细解析。
2碰撞安全设计理念通过对Model 3的布置和结构进行研究，能够发现Model 3对应碰撞安全有多方面的设计考虑。
•要能够满足全球主要检测机构的碰撞测试要求；•电动汽车独特的高压部件保护及传统的乘员保护相结合；图1 Model 3对应碰撞法规示意图3正面碰撞-传力路径Model 3在正碰过程中，机舱主要有三条传力路径：①吸能盒+纵梁②下横梁+副车架③Shotgun图2 正面碰撞传力路径示意图图3 正面碰撞传力路径示意图•路径①作为主要传力通道，有效传力至门槛边梁；•路径②下横梁可以在高速碰撞过程中通过副车架有效传力至Crossmemb er；Model 3作为纯电动车区别于传统车型设计，传统车型中地板上的传力纵梁在EV化的过程中被取消，由电池包内两根纵梁进行了替代，保证了碰撞力的有效传递及电池安全。
•路径③中Shotgun在X向与纵梁基本平齐，作为第三条传力路径避免了传力过程中的失效。
4正面碰撞-机舱布置本次解析的Model 3车型为后置后驱，前机舱无动力总成，吸能空间充裕。
图4 Model 3与一般车型机舱吸能行程对比示意图Model 3设计特点在短前悬的状态下做到吸能空间最大化（如表5）。
正面碰撞车身设计基本思路
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计正面碰撞车身设计基本思路张路 杨志刚 林祥辉极氪汽车（宁波杭州湾新区）有限公司 浙江省宁波市 315336摘 要： 本文以正面碰撞的结构设计为出发点，阐述正面碰撞设计的基本思路。
包含：由外向内逐级加强的设计，以保证生存空间的设计基本要点；整车受力传递路径的规划与截面力规划的设计要点；同时，还阐述了材质及料厚的选取、焊接质量对于碰撞安全的影响以及设计或选取的方法。
关键词：正面碰撞 耐撞性 逐级溃缩 截面力规划1 前言被动安全设计开发涉及两个主要方面：车身结构耐撞性和约束系统开发。
车身耐撞性结构设计是整车被动安全设计的基础，其中，车身结构刚度和强度这两个指标是车身耐撞性考察的重要指标。
车身刚度指的是车身的抗冲击能力或抗变形能力，指在低速碰撞过程中零部件不损坏的特性，这一点能够保证维修经济性；强度是抵抗外力的塑性变形或抵抗车身被破坏的能力。
在碰撞安全中，刚度影响低速碰、强度影响高速碰。
车身的这两个指标，主要是由车身的结构设计、材料强度、钣金料厚、焊接工艺和粘胶连接质量决定。
本文是以高速碰撞下车身结构设计为重点进行阐述。
2 生存空间与变形区域车身结构设计，首先要保证的是车内乘员的有效生存空间，也就是要将车内乘员舱设计成整个车身骨架结构中最强的区域；而乘员舱之外的部分（发舱、后备箱）主要用于碰撞变形吸能。
乘员舱内外需要共同作用、相互配合，才能在汽车发生高速碰撞时，为乘员提供安全的提前（生存空间），后由约束系统约束住乘员，确保人员低损伤或不受损伤。
高速碰撞中，决定汽车的安全因素不是车身外部钢板的厚度，而是带有逐级吸能及具有良好抗变形能力的车身结构，使乘员舱不发生形变(见图1)。
同时，良好的变形形式，是确保整车加速度曲线及曲线走势的基础，也就是整个碰撞过程都需要进行有序控制。
图1 吸能车身结构示意图事故对于正面高速碰设计，发动机舱加上仪表板区域可划分为三大块，如下图2所示。
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转向管柱的碰撞安全设计
背景简介
转向管柱（steering column）是汽车驾驶员与车轮之间的一根装置，它是汽车转向的媒介。
转向管柱的质量和安全设计，对汽车驾驶员的
行车安全有着至关重要的作用。
在汽车行驶过程中，一个较高速度的
碰撞，往往会引起转向管柱断裂，给驾驶员造成严重的伤害甚至致命。
因此，安全可靠的转向管柱设计变得格外重要。
碰撞安全设计的要素
转向管柱材料的选择
转向管柱通常使用钢材或铝材制作，其中钢材转向管柱具有更高的
强度和耐腐蚀性，因此在大多数情况下，钢材转向管柱被视为更好的
选择。
在材料选择时，还要考虑如何减轻转向管柱的重量，以便减少
驾驶员在碰撞中的伤害，同时增加汽车的燃油效率。
转向管柱吸能设备的使用
在汽车碰撞时，转向管柱承受的力量相当大，需要通过吸能装置来
消耗碰撞能量，并将驾驶员的撞击力减少到最低水平。
吸能设备通常
使用可压缩的材料，如泡沫碎片和聚乙烯塑料来实现吸能工作。
在设
计吸能装置时，需要考虑吸能装置的大小和形状，以及吸能装置与转
向管柱的连接方式。
转向管柱的强度和刚度
转向管柱的强度和刚度对汽车驾驶员的安全至关重要。
强度是指转向管柱抵抗断裂的能力，刚度是指转向管柱抵抗弯曲和扭曲的能力。
在设计转向管柱时，需要考虑转向管柱的跨度、壁厚和直径，以确保其具有足够的强度和刚度。
转向管柱的位置和安装
在汽车设计中，转向管柱的位置和安装必须考虑到驾驶员的人体工程学因素和空间因素。
为了最大限度保护驾驶员的安全，需要将转向管柱放置在驾驶员身体的中心线上，并确保转向管柱不会造成额外的伤害。
在安装转向管柱时，还需要确保其正确的固定和调整。
碰撞测试的模拟与验证
在设计和制造新的转向管柱时，必须对其进行碰撞测试，以模拟不同碰撞情况下的驾驶员安全性能。
这些测试可以帮助设计人员优化转向管柱的材料、结构和安装，以确保其满足国家和行业标准的要求，并减少驾驶员受伤的风险。
结论
转向管柱的碰撞安全设计是汽车行业中的一个重要领域，也是一项具有挑战性的设计任务。
在设计转向管柱时，设计人员需要考虑到材料、吸能设备、强度和刚度、位置和安装等多个因素，并对转向管柱进行碰撞测试和验证，以确保其安全可靠。
在未来，随着汽车技术的
不断发展和人们对行车安全性能的要求不断提高，碰撞安全设计方面的研究和创新将变得更加重要和紧迫。