淺談汽車保險杠設(shè)計

李治武 李長江 孫立昕

(1.華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141;2.東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心，遼寧 沈陽 110141)

保險杠是汽車前后部的保護裝置，在安全方面起著重要作用，設(shè)計時候需要滿足相應(yīng)的法規(guī)要求。現(xiàn)在的保險杠在造型上也很講究，時尚的造型會給人們視覺的沖擊和美的享受。保險杠的設(shè)計不但要滿足安全方面要求，造型方面的要求，并且還要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝方面的要求。這就要求在設(shè)計的時候相關(guān)部門要有很好的配合，找到最佳平衡點，設(shè)計出最佳的方案。

1 保險杠系統(tǒng)構(gòu)成

一般保險杠總成由保險杠橫梁總成，保險杠緩沖塊，保險杠面罩幾部分構(gòu)成。

1.1 保險杠橫梁

保險杠橫梁在高速碰撞時起到很重要的作用。工藝采用冷成型或者熱成型。冷成型成本低，熱成型橫梁強度好，成型好，但成本比冷沖高。材料常用金屬材料，冷沖采用B340，590DP，熱成型用BR1500HS等，也有少數(shù)車型采用鋁合金等新型材料，在滿足強度的前提下，減輕車重是值得提倡的。

1.2 保險杠緩沖塊

緩沖塊材料采用發(fā)泡聚丙烯EPP，成型密度45K/M3，發(fā)泡率30。低速碰撞時和對行人腿部保護起到應(yīng)有的作用

1.3 保險杠面罩

保險杠面罩一般采用改性PP，壁厚3mm，注塑成型，根據(jù)造型需求決定是否分色處理。

1.4 散熱器格柵總成

散熱器格柵一般采用ABS等材料，注塑成型，表面處理可以電鍍，可以噴漆，具體由造型需求來確定。總成要根據(jù)具體的造型來確定分幾個零件組成。一般由外框和內(nèi)部的輻條等分件組成。散熱器格柵起到用于發(fā)動機艙的進氣散熱功能。

2 相關(guān)的法規(guī)要求

2.1 汽車前、后端保護裝置

保險杠的設(shè)計要滿足此法規(guī)，在發(fā)生接觸和輕度碰撞時不會導(dǎo)致車輛的嚴(yán)重損傷。設(shè)計時，前后端保險杠擺錘和橫梁重疊面積z向值最小要求50mm。

圖1 擺錘和保險杠橫梁重疊面積

2.2 乘用車外部凸出物

為了安全考慮，保險杠的設(shè)計要考慮乘用車外部凸出物法規(guī)，設(shè)計時要按照法規(guī)的要求去校核。

2.3 汽車對行人碰撞保護

小腿碰撞區(qū)域內(nèi)要盡量保證沒有堅硬物，這樣才能使碰撞加速度減少，因此造型時候大燈等硬物在60度切點的外側(cè)，詳見圖2。

圖2 小腿避開大燈硬點示意

為了保護小腿，橫梁和面罩要留70mm至100mm之間距離，b值大于10mm，c值大于50mm。

2.3 汽車和掛車號牌板(架)及其位置

保險杠設(shè)計的時候要考慮牌照板的安裝和相應(yīng)的法規(guī)要求。需要注意的是，新法規(guī)已經(jīng)要求4點安裝。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

在保險杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮保險杠與其他車身部件的搭接關(guān)系，如前保險杠與散熱器罩、前大燈、前翼子板及機艙總成等的裝配關(guān)系，后保險杠與行李箱蓋、后組合燈、后圍總成及側(cè)圍總成等的裝配關(guān)系。為了保證保險杠有良好的工藝性，設(shè)計過程中應(yīng)考慮圓角、壁厚、脫模斜度、加強筋及安裝孔等部位的設(shè)計。

3.1 前保險杠和大燈配合關(guān)系

先確定裝配的順序，然后定安裝結(jié)構(gòu)。

3.1.1 先安裝面罩，后裝大燈

通過水箱架出支架安裝保險杠面罩，詳細見圖3。

圖3 先裝保險杠面罩斷面圖

3.1.2 先安裝大燈，后裝面罩，大燈給保險杠出結(jié)構(gòu)，詳見圖4

圖4 先裝大燈斷面圖

3.2 前保險杠和翼子板配合關(guān)系

3.2.1 僅用保險杠塑料支架連接，支架出卡鉤，保險杠出卡槽。優(yōu)點是方便安裝，成本低。

3.2.2 保險杠塑料支架和螺栓連接，優(yōu)點是安裝牢固可靠，成本有所上升。

3.2.3 僅用螺栓連接，優(yōu)點安裝牢固可靠，缺點是成本高，不方便安裝，需用電動工具。

4 結(jié)論

本文從保險杠的構(gòu)成，材料選擇、工藝性、相關(guān)的法規(guī)要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面進行了論述，給出了保險杠系統(tǒng)的整體設(shè)計的思路和方法，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)該不斷創(chuàng)新，今后的設(shè)計工作當(dāng)中，希望在新材料，新工藝的應(yīng)用中有所創(chuàng)新，設(shè)計出低成本高性能的產(chǎn)品。