1、 汽车车身及钣金件整形单元教学设计方案教师： 序号： 授课时间授课班级上课地点任务单元名称2.2承载式车身的碰撞变形课时数6教学目标专业能力1掌握承载式车身碰撞变形的特点；2能对承载式车身进行的损坏分析；3能针对不同的损伤制定合理的修复计划。方法能力自主学习能力、创新能力、可持续发展能力社会能力1、学生的沟通能力及团队协作精神；2、.良好的职业道德。教学重点承载式车身的变形特点教学难点车辆在碰撞中的变形特点目标群体具备一定的汽车拆装与调整知识的学生教学环境普通课堂、实训室。教学方法讨论、启发、演示、辩论、讲练结合等时间安排教学过程设计5分钟40分钟45分钟45分钟45分钟90分钟 复习提问导入
2、新课：2.2承载式车身的碰撞变形一、 承载式车身的碰撞影响1.碰撞的损伤范围 承载式车身汽车通常设计得能够很好地吸收碰撞时产生的能量，因此受到撞击时，车身由于吸收碰撞力而折合收缩，冲撞力因被车身更深入的部位吸收而逐渐扩散直至完全被吸收。承载式车身的碰撞损伤可以用圆锥图形法来进行分析。将目测撞击点作为圆锥体的顶点，圆锥体的中心线表示碰撞的方向，其高度和范围表示碰撞力穿过车身壳体扩散的区域。圆锥体顶点通常为主要的受损区域。2.车身吸能区设计 由薄钢板连接成的车身壳体，在碰撞中，能吸收大部分振动。其中一部分碰撞能量被碰撞区域的部件通过变形吸收掉，另一部分能量会通过车身的刚性结构传递到远离碰撞的区域，
3、这些被传递的振动波引起的影响称为“二次损伤”。二次损伤会影响承载式车身的内部结构或与被撞击相反的一侧的车身。为了控制二次损伤变形，汽车在前部和后部设计了吸能区，前部的保险杠支撑、前纵梁、挡泥板、发动机罩，后部的后保险杠支撑、后纵梁、挡泥板、后行李箱盖等部位，都设计了波纹或结构强度上的局部变化。在受到撞击时，它们就会按照预定的形式折曲，这样碰撞振动波在传送过程中就被大大减小直至消散。中部车身有很高的刚性，把前部或后部吸能区不能完全吸收而传过来的能量传递到车身的后部或前部，引起远离碰撞点部件的变形，从而保证中部乘客室的结构完整及安全。这是现代汽车安全性设计的一个重要特点。在所有碰撞中，超过70%的
4、碰撞发生在汽车的前部。在碰撞力比较小时，由前部的保险杠、保险杠支撑等变形来吸收能量。碰撞剧烈时，前面的纵梁等能很好地吸收能量。前纵梁作为前部最坚固的部件，不仅有承载前部其他部件和载荷的能力，在碰撞中它还作为主要吸能元件通过变形吸收碰撞能量。经过波纹加工的新型保险杠加强件用螺栓连接在纵梁上，在碰撞时可以充分吸收碰撞能量，并且在维修时可以迅速更换。碰撞后吸收能量变形而更换下来的保险杠支撑件。在车身前部主要吸收能量的部件是前纵梁。当碰撞发生在车身中部时，碰撞能量通过车门、车门槛板、中柱等部件的变形来吸收。为了保证乘客室的完整及乘客的安全，在中部的区域如中柱、车门槛板采用一些高强度钢板甚至超高强度钢板
5、，在车门内部采用超高强度钢板制造加强防撞杆（板）来保护乘客安全如果吸能区在设计中没有很好的考虑吸能效果，或者修理后破坏了吸能区的结构，那么吸能区将不能很好地吸收碰撞能量，会造成中部乘客室严重变形，威胁乘客的安全。二、承载式车身的碰撞变形1.汽车前部碰撞变形如图229所示是一辆汽车发生前端碰撞时的变形情况。前端碰撞的冲击力取决于汽车的重量、速度、碰撞范围及碰撞物。碰撞程度比较轻时，保险杠会被向后推，前纵梁、保险杠支撑、前翼板、散热器支座、散热器上支撑和机罩锁紧支撑等也会折曲。如果碰撞的程度剧烈，那么前翼板就会弯曲而触到前车门，发动机罩铰链会向上弯曲至前围上盖板，前纵梁也会折弯到前悬架横梁上并使其
6、弯曲。如果碰撞力量足够大，前挡泥板及前车身立柱(特别是前门铰链上部装置)将会弯曲，并使车门松垮掉下。另外，前纵梁会发生折皱，前悬架构件、前围板和前车门平面也会弯曲。如果从某一角度进行正面碰撞，前纵梁的连接点就会成为旋转中心。由于左面和右面的前侧构件是通过前横向构件连接在一起的，碰撞引起的振动就会从碰撞点一侧传递至另一侧的前部构件并引起其变形图。 2.汽车后部碰撞变形汽车后部碰撞时其受损程度取决于碰撞面的面积、碰撞时的车速、碰撞物及汽车的质量等因素。如果碰撞力小，后保险杠、后地板、行李厢盖及行李厢地板可能会变形。如果碰撞力大，相互垂直的钢板会弯曲，后顶盖顶板会塌陷至顶板底面。而对于四门汽车，车身
7、中立柱也可能会弯曲。 在汽车的后部由于有吸能区，碰撞时一般只在车身后部发生变形，保护中部乘客室的完整和安全。3.汽车中部碰撞变形当发生侧面碰撞时，车门、前部构件、车身中立柱以及地板都会变形。如果中部侧面碰撞比较严重，车门、中柱、车门槛板、顶盖纵梁都会严重弯曲，甚至相反一侧的中柱和顶盖纵梁也朝碰撞相反方向变形。随着碰撞力的增大，车辆前部和后部会产生与碰撞相反方向的变形，整个车辆会变成弯曲的香蕉状。当前翼板或后顶盖侧板受到垂直方向较大的碰撞时，振动波会传递到汽车相反一侧。当前翼板的中心位置受到碰撞时，前轮会被推进去，振动波也会从前悬架横梁传至前纵梁。这样，悬架元件就会损伤，前轮的中心线和基线也都会
8、改变。发生侧向的碰撞时，转向装置的连杆和齿轮齿条的配合也将被损坏。4.顶部碰撞变形当坠落物体砸到汽车顶部时，除车顶钢板受损外，车顶纵梁、后顶盖侧板和车窗也可能同时被损伤。在汽车发生翻滚时，车的顶部顶盖、立柱，车下部的悬架会严重受伤，悬架固定点的部件也会受到损伤。如果车身立柱和车顶钢板弯曲，那么相反一端的立柱同样也会损坏。由于汽车倾翻的形式不同，车身的前部及后部部件的损伤也不同。就这些情况而言，汽车损伤程度可通过车窗及车门的变形状况来确定。5.碰撞损伤的类型承载式车身结构的碰撞损伤是按弯曲变形、断裂损伤、增宽变形和扭转变形的顺序进行的。（1）弯曲变形在碰撞的瞬间，由于汽车结构具有弹性，使碰撞振动
9、传递到较远距离的大部分区域，从而引起中央结构上横向及垂直方向的弯曲变形。左右弯曲通常通过测量宽度或对角线、上下弯曲变形通常通过测量车身部件的高度是否超出配合公差来判别。与非承载式车身结构的弯曲变形相似，这一变形可能仅发生在汽车的一侧。（2）断裂损伤在碰撞过程中，碰撞点会产生显著的挤压，碰撞的能量被结构的折曲变形吸收，以保护乘坐室。而较远距离的部位则可能会皱折、断裂或者松动。测量车身部件长度是否超出配合公差来判别是否为断裂损伤。（3）增宽损伤增宽损伤与非承载式车身上的左右弯曲变形相似，可以通过测量车身高度和宽度是否超出配合公差来判别。对于性能良好的承载式车身来说，碰撞力会使侧面结构偏向外侧弯曲，偏离乘客，同时纵梁和车门缝隙也将变形。（4）扭转变形承载式车身的扭转变形与传统非承载式车身的扭转变形相似，可以通过测量其高度和宽度是否超出配合公差进行判别。由于扭转变形是最后的碰撞结果，即使最初的碰撞直接作用在中心点上，但再次的冲击还是能够产生扭转力引起汽车结构的扭转损伤（见图239）。除无菱形变形外，承载式车身和非承载式车身上的损伤类型是极为相近的，但是承载式车身的损伤要复杂得多。承载式车身的修理与非承载式车身的修理的步骤一样，采用“后进先出”的方法，首先校正最后发生的损伤，这是修复承载式车身的最佳方法。实操作业任务工单教学反馈
