汽车侧护栏设计.docx

汽车侧护栏设计.docx

《汽车侧护栏设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车侧护栏设计.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

汽车侧护栏设计

摘要

随着我国汽车工业的飞速发展，尤其是大型商用车汽车的长足进步，市场上对商用汽车的需求量迅速增长，由商用汽车引起的交通事故不断增加。

其中商用汽车侧撞的情形所造成的破坏、损失以及人员伤亡是极其严重的。

小轿车没有侧护栏，车子受到侧面撞击时很容易发生严重的伤亡。

对于大型火车来说，当小型汽车从侧面撞过来时，如果没有防护栏，小型汽车很容易钻进火车底部直接卡死，生还的机会很小，侧撞的损害也很严重。

所以，为了有效的保护并防止或减轻此类侧撞事故，针对载货汽车侧防护栏的研究和设计近年来已经成为一个重要的课题。

本文依据一定的数据，在对我国道路上侧撞事故现状进行分析之后，研究了GB11567.2—2001《汽车和挂车侧面及后下部防护装置要求》中关于侧面防撞护栏的重要部分及相关规定，对比当今几种主要的各种汽车防护栏，并论述汽车侧面防护装置的总体要求。

通过侧护栏在各种整车中的作用，突出护栏的重要性。

然后具体到一种车型护栏的组成。

最后，对其结构进行分析并选择其中一道完整的焊接工序来显示侧护栏的设计和生产及这项工艺的相关标准。

通过本文的叙述，讲诉侧护栏的作用，能有效阻挡侧撞的车钻入大型货车，起到足够的保护作用。

关键词：

载货汽车，侧防护栏，焊接工艺

Abstract

WiththerapiddevelopmentofChina'sautomobileindustry,Especiallyforthelong-termdevelopmentofthelargecommercialcar,rapidgrowthindemandforcommercialvehiclesonthemarket,increasingtrafficaccidentscausedbycommercialvehicle.Whichinthecaseofcommercialvehiclesideimpactdamage,damageandlossoflifeisextremelyserious.Carnosideofthefence,thecarsideimpactiseasytooccurseriouscasualties.Forlargetrain,whensmallcarshitfromtheside,ifthereisnofence,smallcardirectlyintothebottomofthetraineasilyjammed,thechancesofsurvivalisverysmall,sideimpactdamageisveryserious.So,inordertoeffectivelyprotectandpreventormitigatesuchsideimpactaccidents,inviewofthetrucksidefenceresearchanddesignhasbecomeanimportantsubjectinrecent 

Accordingtocertaindata,theanalysisofcurrentsituationofourcountryroaduppercollisionaccident,afterstudiedtheGB-2001-11567.2thecarandthetraileronthesideandbottomsideprotectiveequipmentrequirementsintheimportantpartaboutthesidecrashbarrierandrelatedregulations,comparedtotoday'sseveralmainallkindsofautofence,anddiscussestheoverallrequirementsofautomotivesideprotectiondevice.Throughthesideofthefenceintheroleofallkindsofvehicle,highlightstheimportanceoffence.Andthenthespecifictothecompositionofavehiclebarrier.Finally,theanalysisofitsstructureandchooseamongthemacompleteweldingprocesstoshowthesideofthefenceinthedesignandproductionandthestandardsfortheprocess.Describedinthisarticle,abouttheroleofsideofthefence,caneffectivelystopthesideimpactcarintolargetrucks,adequateprotectioneffect.

Keywords:

truck,sideofthefence,theweldingprocess

摘要  1

abstract  2

第一章 引言  4

第二章 汽车侧撞的危险  5

2.1车辆侧撞事故深入数据分析  5

2.2侧面碰撞中伤害情况分析  6

第三章汽车侧面防护栏的作用  7

3.1哪些车型需要安装侧面防护栏  7

3.2汽车侧护栏的作用  7

第四章安装侧护栏的的要求  9

4.1 侧护栏安装的总体要求  9

4.2 侧面防护装置前、后缘要求  9

4.3 侧面防护装置上缘位置要求  10

4.4侧面防护装置下缘离地高度及强度要求  11

第五章载货汽车侧防护栏的组成及焊接工艺  13

5.1载货汽车侧护栏的组成  13

5.2汽车侧护栏制作的焊接工艺注意事项  13

5.3焊接工艺的要求  14

结论  19

致谢  20

参考文献  21

一、前言 

在科学技术日益发达的今天，汽车无疑已经成为人们生活中不可缺少的交通工具。

我国汽车的发展尤为迅速。

20世纪70年代以来，由于对运输需求的增加和公路承载能力的提高，各国都在放宽对轴重和车辆总重的限制,因而大吨位载货汽车不断增加。

我国汽车工业的传统优势在载货车；中国载货车发展的现实水平及与国际汽车制造业的比较优势也有利于我们大力发展载货，我们载货车自主品牌不断的做强、做大，并积极参与国际竞争，对我国汽车工业以及现代化建设起着积极的效果。

但是随着近年来各种车型的汽车发展，国民购车也越来越多，汽车的数量也在迅速增长，随之而来的交通事故也在增多。

但是，载货汽车与其他汽车一样，作为现代人类社会的交通工具，在给人们带来便利和好处的同时，也给人类社会带来了灾难，那就是交通事故，给人类的生命和财产带来了极大的威胁和伤害。

在道路交通事故中,车辆碰撞事故是最常见、最主要的事故类型。

车辆碰撞事故又分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和车辆翻滚等。

由于侧面碰撞是从侧面撞过去，造成的伤害会很严重，尤其是小车从侧面撞过去时，小车很容易钻进火车底盘下面，人很难有生还的机会，所以需要一些防护措施。

因此，为了防止并减轻载货汽车被侧撞事故带来的严重伤害，我国急待改进大型载货汽车的被动安全性，安装防护栏并对其进行科学合理的设计与改进是十分必要的防护措施。

只有设计并改进出合适的侧防护栏，包括防护装置的离地高度、结构，强度和刚度、安装尺寸、位置、方式等，才能切实起到提高载货汽车被动安全性，有效保护车上人员的目的，并将对我国道路交通安全性的提高和构建社会主义和谐社会起着极其重要的意义。

所以，货车侧下部防止轿车撞钻的装置，将是当今货车整体设计中的重要组成部分。

二、汽车侧撞的危险

2.1车辆侧撞事故深入数据分析 

我据国外机构统计表明，在汽车碰撞发生的交通事故中，大约有30%为侧面碰撞引发的交通事故。

在公路交通发达的美国，平均每年约8,000名驾驶员由于侧面碰撞致死，在24,000受重伤的人中，约有67%的人是由于汽车对汽车的侧面碰撞，我国道路交通较为复杂，车型混杂，这更容易发生车辆的侧面交叉碰撞。

据有关机构调查研究，交通事故类型中最多的就是碰撞事故，在各种汽车碰撞事故形式中，侧面碰撞事故约占事故总数的30%，仅次于正面碰撞，而在造成死亡和重伤的事故中，侧碰事故约占35%。

在中国，由于城市道路交通以平面交叉路口为主，侧面碰撞事故发生概率最高，大约有1/3侧面碰撞交通事故。

在对1998年云南省内各种交通事故形态所引起的人员致死及致伤率进行的统计中显示，交通事故中由侧面碰撞中所引起的人员致死率高达37.4%，仅次于正面碰撞所引起的致死率，而侧面碰撞中所引起的人员致伤率则高于正面碰撞，达到62.6%。

在对1999年云南省内各种交通事故形态所引起的人员致死及致伤率进行的统计中显示，交通事故中由侧面碰撞中所引起的人员致死率高达33%，仅次于正面碰撞所引起的致死率，而侧面碰撞中所引起的人员致伤率则高于正面碰撞，达到67%。

通过对云南省751位因交通事故死亡者的抽样调查发现，有近10.12%的是由于侧面碰撞伤害致死，表明在侧面碰撞这一交通事故类型中，车内乘员一旦受害，其致死率往往是很高的。

2.2 侧面碰撞的中伤害情况分析

交通事故形态的不同，造成的后果严重性也不同。

在侧面碰撞中导致致命或人体严重伤害的主要部位依次是头部、胸部、腹部、下肢、颈部、脊椎和骨盆，侧面碰撞对乘员的头部和胸部的伤害程度最大。

据统计，在我国由于侧面碰撞事故导致死亡的案例中有38%是因为乘员的头部撞到树或杆上而造成的，统计资料还表明，侧面碰撞对人体骨盆和下肢的伤害仍占有很大比例。

在侧面碰撞事故中，侧面柱碰撞是一种特殊形式的碰撞，它对乘员的伤害程度要高于一般的侧面碰撞，对乘员头部和胸部会造成很大的威胁，此外，它对乘员肋骨的伤害程度比一般侧面碰撞要大。

在碰撞过程中，四肢受害时如不发生过多的流血，一般较少死亡，人体颈部和脊椎生理构造复杂，即使是轻微冲击，也会造成严重的伤害，导致伤者死亡，所以对道路交通事故中人员伤害的保护应以头部与胸部为重点保护对象。

众所周知，交通事故中大部分的人身伤害都是因为人体受到外力冲击所致，车辆的加速度或减速度是造成人体伤害的主要原因。

人体对外力的冲击有一定的承受限度，当外力超过限度时，人体便受到伤害。

车内乘员伤亡都是由于汽车碰撞导致乘员与车内部件的碰撞造成的。

与汽车正面碰撞相比，汽车侧面吸能构件较少，乘员与门内板之间仅存在20—30mm的空间，一旦受到来自侧面的撞击，乘员将受到强烈贯入的冲击载荷作用，严重时危及生命。

研究表明，驾驶室（乘员舱）侧面的侵入是乘员受到伤害的直接原因，汽车侧面碰撞时乘员严重死亡和伤害与驾驶室（乘员舱）侧面侵入量有很大关系。

据美国国家车辆采样系统NASS统计的侧面碰撞时驾驶室侧面侵入量与重伤率的关系显示：

驾驶室（乘员舱）侧面侵入量与伤害程度等级（重伤率）基本上成线性关系，即侵入量增大时（即变形程度越大），乘员死亡和伤害的比例也就增大，侧面撞击时乘员舱侵入量为8cm时，重伤率为22%，而乘员室侵入量达61cm时，重伤率为100%。

在侧面柱碰撞中，由于刚性柱体相对车身十分狭窄，所以通常会从侧面冲进车内，可以说高速碰撞的柱体就如同一把锋利的钢刀，可以轻松的撕开整个车身。

伤害的主要形式包括：

侧碰横梁上门内板及B柱中上部结构的溃塌变形导致乘员头胸部的伤害；坚硬、突起的几何外形内饰件（如车门内扶手）会导致乘员腹部的伤害；侧碰横梁下门内板会对骨盆产生垂直的负载，导致骶骨剪切骨折。

另外，当发生侧面碰撞时，驾驶室内的仪表板同样会对乘员的头部、膝部以及下肢造成不同程度的伤害。

三、汽车侧面防撞护栏的作用

3.1哪些车型需要安装侧护栏

按照公安部交管局文件《关于加强机动车车身反光标识粘贴等工作的通知》公交管[2008]190号规定：

自2008年9月10日起，办理注册登记的所有货车（包括三轮汽车、低速货车以及载货类汽车底盘改装的专用作业车）办理注册登记的总质量大于3500kg的货车和挂车应当按要求安装侧后部防护装置自2009年2月20日起，总质量大于3500kg的在用货车和挂车应当按要求安装侧后部防护装置。

3.2汽车侧护栏的作用

在我国城市道路交叉口以平面交叉为主，机动车、非机动车混合交通现象严重，从而汽车发生事故侧撞光的发生率比较高。

从2000年中华人民共和国道路交通事故统计资料显示：

正面碰撞事故12.8万次，占交通事故20.83%，侧面碰撞事故21.2292万次，占34.41%，超过了正面碰撞。

从死亡人数看，侧面碰撞比正面碰撞少4.27%，而受伤人数要比正面碰撞多7.29%。

由此可见侧面碰撞是我国发生频率较高的事故。

而在在侧撞事故中，尤其从侧面冲撞，受到的伤害也大，人员伤害也更加直接，加上车室内空间狭小，发生事故后，很容易受害人员再撞到车内其他地方，造成更成的伤害。

而在侧面碰撞中，死亡率很高，主要是因为俩车小撞，很容易钻入车底。

所以就需要大型车辆安装侧护栏。

在发生侧面钻入碰撞时，由于受到强烈的冲击作用，侧下部防护装置允许变形、开裂，是碰撞能量得到一定的缓冲，而不是犹如撞上一座刚性墙。

但是不许整体脱落，以有效阻挡后车进一步钻入前车内部，起到应有的保护作用。

侧面防护装置应能够吸收碰撞能量以缓和冲击。

在发生钻入碰撞时，有一定的弹性变形能力，以缓和冲击，防止后车钻入前车内部，减轻事故损失和人员伤亡。

所以，我们要进行护栏板的专用设计，利用好的材料，做好足够的防护，减少伤亡事故。

四、侧护栏的安装要求

4.1 侧护栏安装总体要求

车辆的后下部防护装置应不影响车辆的通行能力。

 通过以上对《汽车和挂出侧面及后下部防护装置要求》中关于后下部防护装置的部分规定的研读分析可知，本标准对汽车和挂车后下部防护装置技术要求做了强制性规定，主要针对其安装尺寸、安装方式、安装位置等进行了详细规定，在本文进行载货汽车后下部防护装置的设计中都要以此作为标准依据。

同时本标准另一个重要方面就是要是安装的后下部防护装置在保证汽车通过能力的同时，一定要有合理的强度、刚度等能力，有一定的变形量，能够有足够的阻挡能力、缓冲能力以及吸能的能力，切实起到防护作用。

没有按照本标准安装后下部防护装置的载货汽车必然会引发非常严重的追尾事故。

而安装不符合标准的载货汽车后下部防护装置不能起到应有的防护作用，也可能引起较为严重的追尾事故。

因此，本标准强制性的对汽车和挂车后下部防护装置各方面做了详细规定。

只有在严格按照本标准规定的基础上，结合实际对载货汽车后下部防护装置进行改进设计，才有可能切实起到必要的防护作用。

总体要求：

①、侧面防护装置不应增加车辆的的总宽，其外表面的主要部分位于车辆最外沿（最大宽度）以内小于120mm的位置。

装置后端至少有250mm位于后轮胎最外侧（不包括轮胎接触地面胀出的部分）以内小于30mm的位置。

②、侧面防护装置的外表面应光滑，并尽可能前后延续；相邻不见允许搭接，但搭接的外露边沿应（前压后或上压下）;相邻部件可沿纵向留出不大于25mm的间隙，但后部不能超出前部的外侧。

螺栓、铆钉或者其他零件的圆头允许凸出外表面不超过10mm，所有外露的棱边和转角均应光滑并倒圆，且半径不小于2.5mm。

③、侧面防护装置，横板间距小于300mm，且截面高度大于等于100mm。

4.2侧面防护装置前、后缘要求

①、前缘应处在最靠近它的轮胎周向垂直切面之后300mm的范围之内。

②、半挂车：

若安装有支腿，则前缘位于支腿的中心横截面之后小于250mm处。

前缘到转向中心销位于最后位置的中心之间的距离不能超过2700mm。

③、当前缘位于开阔空间时，则前缘应具有一个连续的、贯穿其整个高度的垂直构件，该垂直构件的外侧面向内弯曲100mm，垂直构件的前端面向后弯曲至少100mm。

④、后缘应处在最靠近它的轮胎周向垂直切面之前300mm的范围之内。

⑤、固定安装在车辆上的各种设施，如备胎、蓄电池架、储气筒、燃油箱、灯具、反射镜、工具箱等可以作为侧面防护装置的一部分，其与侧面防护装置的间隙应小于25mm。

4.3侧面防护装置上缘位置要求

①、上缘与其上部的车辆构件相距不应超过350mm，该构件是指与切于轮胎外侧表面的铅垂表面交割或接触的零部件。

一下情况例外：

1）当上面所述平面没有与车辆构件相交，则装置的上缘应与平台平面持平或距离地面至少950mm高，视其小者而定。

2）当上面所述平面相交的车辆构件距离地面超过1300mm，则装置上缘的离地高度不应小于950mm。

4.4侧面防护装置下缘离地高度及强度要求

①、侧面防护装置的下缘任何一点的离地高度应小于550mm。

②、侧面防护装置应具有一定的刚度，固定牢靠（不因震动而松动）。

当用直径220mm±10mm的圆形平头施以1KN的静压力垂直作用于该装置外表面的各部分时，其因受力而产生的变形应满足下述要求：

侧面防护装置在最后250mm段的变形量不超过30mm；其余部分变形量不应超过150mm。

五、载货汽车侧防护栏的组成及焊接工艺

5.1载货汽车侧护栏的组成

由左右两组长方体结构侧防护栏其结构类似于田字结构，中间为空的。

其用作防护栏的材料主要有圆钢，槽钢还有角钢等。

国内商用车防护栏多是采用槽钢，自重会更大一些，另外，角钢其自重相对较轻，不过强度较小。

颜色主要由白色、红色间接分布。

如图：

5.2汽车侧护栏制作的焊接注意事项

目前常见的货车后防护栏多采用高强度槽钢，得到行业的普遍认可而有关专家提出，对防护装置材料的选择主要考虑,在随机的碰撞事件中能以相对固定的破坏形式耗散碰撞能量，能够有效控制碰撞力和减速度以及防止后车发生钻入碰撞,遵循最大程度吸收碰撞能量,并且吸能结构的破坏模式应当稳定，具有可靠性。

焊接槽钢需要专业电焊工才能操作，操作中也需要我们注意一些事项，以便焊接的顺利进行。

注意事项：

①、焊前准备工作 焊接人员必须经过专业培训，经考试合格后方可上岗，非电焊工严禁从事电焊作业。

焊接前应检查焊机和工具，如焊钳和焊接电缆的绝缘、焊机外壳保护接地和焊机各种接线点等，确认安全合格方可作业。

焊接时应穿电焊工作服、绝缘鞋、戴电焊手套、防护面罩等安全防护用品。

高处作业必须系好安全带，戴盔式面罩。

焊接电缆应绑紧在固定处，严禁绕在身上或搭在背上作业。

焊接人员应站在稳固的操作平台上作业，焊机必须放置平稳、牢固，有良好的接地保护装置。

②、作业场地检查 电焊作业现场10周围米不得堆放易燃、易爆物品。

雨、雪、风力六级及六级以上强风天气不得从事室外作业。

焊接地点潮湿或焊接人员身体出汗后而使衣服潮湿时，严禁靠在带电钢板或工作件上，焊接人员应在干燥的绝缘板或胶垫上作业，人员应穿绝缘鞋或站在绝缘板上。

③、焊接中 在焊接中，一般的低碳钢，注意控制焊接后的变形量。

采用刚性固定进行焊接，可以避免变形。

焊接电缆通过道路时，必须架高或采取其他保护措施。

清除焊渣时应佩戴防护眼镜或面罩。

④、电焊设备  电焊机应放在通风、干燥、无腐蚀介质、远离高湿高热和多粉尘的地方。

电焊机必须使用单独电源开关、自动断电装置。

一次侧电源线长度不应大于5米，二次线焊把线长度不应大于30米。

两侧接线应压接牢固，必须安装防护罩。

电焊机外壳必须有接地或接零保护。

电焊机焊接电缆必须使用多股细铜线电缆，电缆外皮应完好、柔软，其绝缘电阻不大于1MΩ。

电焊机应保护清洁。

5.3焊接的工艺要求

制作护栏的材料选用槽钢，产槽钢的原料刚坯为含碳量不超过0.25%的碳结钢或低合金钢刚坯。

我们选用10mm厚的槽钢作为材料，焊接成我们所需要的护栏板。

1焊条

①焊条型号的选择

在焊缝金属中，填充金属占50%—70%，因此焊条型号对焊缝金属的化学成分和力学性能起重要作用。

因为槽钢属于属于低碳钢，故选用酸性焊条，酸性焊条有良好的工艺性。

②焊条直径

焊条直径的大小取决于下列因素

1）焊件厚度

根据查表得到焊件厚度在6mm—12mm之间的焊件，应选用4mm—5mm的焊条直径。

2）焊缝位置

在焊件厚度相同的情况下，焊接平焊缝的焊条直径应大些。

3）焊接层数

在进行多层道行时，第一层焊道一般选用2.5mm或3.2mm的焊条。

这是因为第一层采用的焊条直径过大时，焊条不能深入坡口根部，从而会造成电弧过长，产生未焊透缺陷。

2焊接电流

①焊条直径与焊接电流的关系

焊条直径越大，熔化焊条所需的热量就越多，所需要的焊接电流也就越大。

查表得到焊条直径为4mm时，所需要的焊接电流为160A—210A。

也可根据公式计算焊接电流

I=（35～45）d  I代表焊接电流 d代表焊条直径

②焊接位置与焊接电流

在其他条件相同的情况下，进行槽钢平焊所需的焊接电流比其他位置焊约小10%～20%。

③焊道与焊接电流

进行焊接打底焊时，使用的焊接电流应小些，便于焊接操作和保证焊接质量；焊接填充焊道时，使用较大的焊接电流，以提高效率，保证熔合良好。

3电流电压的选择

使用交流焊弧电源，因为使用的是酸性焊条，采用正接，以获得较大熔深，提高生产率，减少电力消耗。

、

4焊接速度

焊接速度应保持均匀适当。

如果焊接速度过快， 熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷。

如果焊接速度过慢，使高温停留时间增长，热影响区宽度增加， 焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，同时使变形量增大。

5焊接层数

因为选用的10mm厚的槽钢，所以需要开坡口，进行多层焊。

根据实际经验，每层厚度约等于焊条直径时生产率较高，也容易操作。

所以分三层坡口，分别为4、4、2。

6接头形式

共有四种形式，分别为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头。

而在这里选用对接接头。

因为对接接头应力相对较小，能承受较大载荷。

总结

在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。

在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。

脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。

我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。

在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，那样对于我们学习会有很大的帮助。

致谢

本论文的工作是在我的导师的悉心指导下完成的，老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的影响，在此衷心感谢老师对我的关心和指导。