關于汽車翼子板結構的研究

于涵 高字燕

摘要：隨著經濟的發展，人們生活水平的不斷提高，汽車行業得到迅猛發展，人們追求汽車的個性化、多樣化，其中翼子板占據了汽車外形個性化的重要地位。而且受現代汽車造型趨勢的影響，翼子板上部多處在行人保護區域內。基于汽車對行人的碰撞保護標準在汽車設計中的要求，如翼子板上部結構剛度和強度較強，當行人遭受碰撞與翼子板發生接觸時，勢必對行人頭部造成非常大的傷害。因此，設計翼子板的結構，成為汽車設計重要因素。

關鍵詞：翼子板 行人保護 碰撞 安全性能 汽車設計

在現代車輛設計工程中，現代汽車的車身設計有著很重要的地位。近些年來，我國的汽車工業獲得了高速發展，人們對于汽車的需求也不斷增強，同時人們對于汽車的性能、外觀等要求也在不斷提高。汽車的車身設計在保證汽車基本性能的前提下，盡量滿足顧客的需要，同時提高汽車的設計精度，使車身設計滿足汽車市場的發展需求。翼子板作為汽車車身的其中重要組成部分，更是被我們所關注。

一、翼子板組成

（一）翼子板由來

翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板，前翼子板安裝在前輪處，因此必須要保證前輪轉動及跳動時的最大極限空間，故設計者會根據選定的輪胎型號尺寸用“車輪跳動圖”來驗證翼子板的設計尺寸：后翼子板出于空氣動力學的考慮，設計成略顯拱形弧線向外凸出。目前大多數轎車的翼子板是獨立的，尤其是前翼子板，因前翼子板碰撞機會比較多，所以獨立裝配容易整件更換。有些車的前翼子板用有一定彈性的塑性材料（例如塑料）做成，塑性材料具有緩沖性，相比金屬翼子板其對行人保護比較安全。目前轎車車身多采用一體式側圍外板，通常所說的后翼子板指的是側圍外板后輪罩的部位，因此本文僅闡述前翼子板的設計概念同時，為了滿足愈加苛刻和不斷增多的相關法規，翼子板在設計階段就要充分考慮。比如歐洲出臺的行人保護法規，在翼子板造型階段就要充分考慮行人保護：同時隨著人們對節能環保的日益重視及新的尾氣排放法規的出臺，汽車輕量化是未來車身設計的趨勢，采用新材料、新工藝也是目前著重研究的課題，對于翼子板來說，目前國外已有很多車型采用塑料翼子板，可以減輕車身重量，減少因低速碰撞及車身刮擦損傷等維修費用。

（二）翼子板形狀

翼子板與前門、A柱、發蓋、前大燈及前保險杠配合，故翼子板的形狀大同小異，區別僅是與A柱的配合處及前大燈造型影響的翼子板的形狀而略有不同。

翼子板分為以下幾種形式：1.翼子板無連接件，僅翼子板本體，單件沖壓后可以滿足各安裝點裝配要求：2.翼子板本體與小支架焊接總成，滿足各安裝點裝配要求;3.翼子板與上連接支架焊接總成，然后安裝到前縱梁上，需要考慮行人保護：4.翼子板與側連接支架包邊，然后安裝到車身上。

（三）翼子板安裝點布置

翼子板的安裝點個數沒有嚴格的要求，依據各個車型結構及尺寸，安裝點布置的不同而不同。安裝點過少，翼子板剛度不好，易晃動;安裝點過于密集，會額外增加工時和成本。因此在設計前期，要依據該車型的造型和結構，同時多參考其它車型，合理、有效的布置安裝點。

二、翼子板行人保護

行人保護法規對翼子板的設計要求主要考慮有：

（一）頭部碰撞區域

頭部傷害指標，目前HIC（Head lnjuryCriterion）已經成為使用最為廣泛的頭部傷害評價標準。國家標準GB/I-24550-2009對HIC的計算方式進行了詳細說明：

式中：a為測量的合成加速度，以g為單位（1g=9.18m/）;t1和t2為在沖擊過程中的兩個時刻（以s為單位），表示記錄開始記錄結束兩個時刻之間的某一段時間間隔，在該時間間隔內HIC取最大值（t1-t2≤15ms）。

（二）成人頭型試驗區域

車輛前部結構和外表面區域，該區域的界限是前面至1700mm的包絡線（WAD），后面至成人頭型的后面基準線，兩側至側面基準線。

（三）兒童頭型試驗區域

車輛前部結構的外表面區域，區域的界限是前面至兒童頭型前基準線，后面至1700mm的包絡線（WAD），兩側至側面基準線。

（四）行人碰撞頭部傷害指數HIC要求

至少一半的兒童頭型試驗區域，Hlc值應不大于1000。三分之二以上的成人頭型和兒童頭型合計的試驗區域，Hlc值應不大于1000。兩個頭型剩余區域Hlc值不大于1700。如果車輛只有兒童頭型試驗區域，三分之二以上的試驗區域HIC值不大于1000.剩余區域的HIC值不大于1700。

（五）利于行人保護的翼子板結構設計

翼子板與前艙里邊剛性件的距離，考慮行人保護此距離越大越好，從沖壓工藝角度考慮，從翼子板的最前端到最后端的高度差應≤10mm。翼子板的固定盡量采用一些在發生碰撞時可以壓潰的支架結構。

（六）車身增加翼子板安裝支架的結構設計

由于翼子板的分件結構設計會增加成本，且翼子板本體與翼子板連接支架在焊接過程中匹配公差不易控制。因此，設計一個易于壓潰的翼子板安裝支架，將支架先與車身縱梁進行焊接，再將翼子板與支架進行螺栓連接。支架在設計時要充分考慮易于潰縮，通過在支架上增加弱化支架結構強度的工藝孔或壓潰筋結構，從而實現行人保護對翼子板壓潰空間及結構要求。

總結：在我國，車輛和行人密度大，車輛和行人間的矛盾極為突出，為減輕車輛對行人的傷害，我國汽車生產廠商都已加強對行人保護的研究。通過零件利于行人保護的結構設計，以及試驗和CAE模擬分析，汽車行人保護安全性能將不斷得到提升。相信隨著研究的不斷深入，對行人這一弱勢群體的保護將不斷加強。