关于汽车翼子板结构的研究

于涵 高字燕

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，汽车行业得到迅猛发展，人们追求汽车的个性化、多样化，其中翼子板占据了汽车外形个性化的重要地位。而且受现代汽车造型趋势的影响，翼子板上部多处在行人保护区域内。基于汽车对行人的碰撞保护标准在汽车设计中的要求，如翼子板上部结构刚度和强度较强，当行人遭受碰撞与翼子板发生接触时，势必对行人头部造成非常大的伤害。因此，设计翼子板的结构，成为汽车设计重要因素。

关键词：翼子板 行人保护 碰撞 安全性能 汽车设计

在现代车辆设计工程中，现代汽车的车身设计有着很重要的地位。近些年来，我国的汽车工业获得了高速发展，人们对于汽车的需求也不断增强，同时人们对于汽车的性能、外观等要求也在不断提高。汽车的车身设计在保证汽车基本性能的前提下，尽量满足顾客的需要，同时提高汽车的设计精度，使车身设计满足汽车市场的发展需求。翼子板作为汽车车身的其中重要组成部分，更是被我们所关注。

一、翼子板组成

（一）翼子板由来

翼子板是遮盖车轮的车身外板，因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名。按照安装位置又分为前翼子板和后翼子板，前翼子板安装在前轮处，因此必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间，故设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸：后翼子板出于空气动力学的考虑，设计成略显拱形弧线向外凸出。目前大多数轿车的翼子板是独立的，尤其是前翼子板，因前翼子板碰撞机会比较多，所以独立装配容易整件更换。有些车的前翼子板用有一定弹性的塑性材料（例如塑料）做成，塑性材料具有缓冲性，相比金属翼子板其对行人保护比较安全。目前轿车车身多采用一体式侧围外板，通常所说的后翼子板指的是侧围外板后轮罩的部位，因此本文仅阐述前翼子板的设计概念同时，为了满足愈加苛刻和不断增多的相关法规，翼子板在设计阶段就要充分考虑。比如欧洲出台的行人保护法规，在翼子板造型阶段就要充分考虑行人保护：同时随着人们对节能环保的日益重视及新的尾气排放法规的出台，汽车轻量化是未来车身设计的趋势，采用新材料、新工艺也是目前着重研究的课题，对于翼子板来说，目前国外已有很多车型采用塑料翼子板，可以减轻车身重量，减少因低速碰撞及车身刮擦損伤等维修费用。

（二）翼子板形状

翼子板与前门、A柱、发盖、前大灯及前保险杠配合，故翼子板的形状大同小异，区别仅是与A柱的配合处及前大灯造型影响的翼子板的形状而略有不同。

翼子板分为以下几种形式：1.翼子板无连接件，仅翼子板本体，单件冲压后可以满足各安装点装配要求：2.翼子板本体与小支架焊接总成，满足各安装点装配要求;3.翼子板与上连接支架焊接总成，然后安装到前纵梁上，需要考虑行人保护：4.翼子板与侧连接支架包边，然后安装到车身上。

（三）翼子板安装点布置

翼子板的安装点个数没有严格的要求，依据各个车型结构及尺寸，安装点布置的不同而不同。安装点过少，翼子板刚度不好，易晃动;安装点过于密集，会额外增加工时和成本。因此在设计前期，要依据该车型的造型和结构，同时多参考其它车型，合理、有效的布置安装点。

二、翼子板行人保护

行人保护法规对翼子板的设计要求主要考虑有：

（一）头部碰撞区域

头部伤害指标，目前HIC（Head lnjuryCriterion）已经成为使用最为广泛的头部伤害评价标准。国家标准GB/I-24550-2009对HIC的计算方式进行了详细说明：

式中：a为测量的合成加速度，以g为单位（1g=9.18m/）;t1和t2为在冲击过程中的两个时刻（以s为单位），表示记录开始记录结束两个时刻之间的某一段时间间隔，在该时间间隔内HIC取最大值（t1-t2≤15ms）。

（二）成人头型试验区域

车辆前部结构和外表面区域，该区域的界限是前面至1700mm的包络线（WAD），后面至成人头型的后面基准线，两侧至侧面基准线。

（三）儿童头型试验区域

车辆前部结构的外表面区域，区域的界限是前面至儿童头型前基准线，后面至1700mm的包络线（WAD），两侧至侧面基准线。

（四）行人碰撞头部伤害指数HIC要求

至少一半的儿童头型试验区域，Hlc值应不大于1000。三分之二以上的成人头型和儿童头型合计的试验区域，Hlc值应不大于1000。两个头型剩余区域Hlc值不大于1700。如果车辆只有儿童头型试验区域，三分之二以上的试验区域HIC值不大于1000.剩余区域的HIC值不大于1700。

（五）利于行人保护的翼子板结构设计

翼子板与前舱里边刚性件的距离，考虑行人保护此距离越大越好，从冲压工艺角度考虑，从翼子板的最前端到最后端的高度差应≤10mm。翼子板的固定尽量采用一些在发生碰撞时可以压溃的支架结构。

（六）车身增加翼子板安装支架的结构设计

由于翼子板的分件结构设计会增加成本，且翼子板本体与翼子板连接支架在焊接过程中匹配公差不易控制。因此，设计一个易于压溃的翼子板安装支架，将支架先与车身纵梁进行焊接，再将翼子板与支架进行螺栓连接。支架在设计时要充分考虑易于溃缩，通过在支架上增加弱化支架结构强度的工艺孔或压溃筋结构，从而实现行人保护对翼子板压溃空间及结构要求。

总结：在我国，车辆和行人密度大，车辆和行人间的矛盾极为突出，为减轻车辆对行人的伤害，我国汽车生产厂商都已加强对行人保护的研究。通过零件利于行人保护的结构设计，以及试验和CAE模拟分析，汽车行人保护安全性能将不断得到提升。相信随着研究的不断深入，对行人这一弱势群体的保护将不断加强。