基于保险杠设计问题分析.doc

1、基于保险杠设计问题分析摘 要本文首先概述了汽车保险杠的设计原则，然后就设计流程以及材料选择和结构设计进出了探讨，最后对保险杠设计中应注意的问题进行了详细分析，汽车保险杠是汽车造型装饰协调的重要组成部分。本文在此提出了自己的观点和看法。 关键词保险杠； 设计； 选材； 结构； 工艺； 中图分类号：U463.326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0295-01 一、前言 随着我国经济的发展，世界汽车产量不断提高，我国汽车制造业也得到了飞速发展，对汽车保险杠的要求也不断提高，汽车保险杠是汽车造型装饰协调的重要组成部分，其除起装饰作用外，还起保护翼子板、散热器和灯具的作

2、用。由于保险杠具有这些功能，因此，国内外对保险杠的设计研究具有重要的意义。 二、汽车保险杠的设计原则 在保险杠的开发过程中，应遵循一下几个原则： 满足国家各项强制性法规要求。满足造型设计师的设计风格。满足客户的企业标准。在满足撞击条件下，力求小型化、简单化和低成本。满足撞击条件下，提高其装饰性，采用一体化设计方法。保险杠结构设计和材料的使用应充分体现轻量化设计要求塑料吸能式保险杠是保险杠设计的主流。保险杠罩面柔软化以及形状设计应充分考虑对行人的安全保护。 三、保险杠系统设计流程以及原料的选用 1、基本保险杠系统设计流程 产品开发流程通常涵盖市场调研、产品规划、模拟计算、结构设计、批量生产等开发

3、流程。保险杠系统的生命周期设计与开发同样遵循开发流程。因此基于 DFX 的理念，在概念设计阶段充分考虑后续设计以及产品形成和产品使用回收过程的各种影响。首先保险杠系统开发根据企业的产品战略，根据客户需求与最新设计理念进行设计，然后进行总布置分析、结构分析，再利用 CAD 软件进行初始结构设计与详细的结构设计与工艺分析以及可制造性分析，通过构建成本模型进行全生命周期的经济性分析，最终审核确认可行的设计方案。 2、结构设计 对于保险杠的结构设计，截面分析，首先考虑保险杠与其他车身部件的连接关系，在满足总布置的前提下，进行安装结构的优化设计；然后进行保险杠的本体结构设计在结构设计前，与保险杠蒙皮造型

4、需同步进行总布置分析，通过保险杠系统的 Z 向截面、Y 向截面等空间截面设计来分析车辆碰撞的安全性通过总布置分析确认碰撞过程的硬点设计。 3、装配设计与绿色设计 保险杠系统设计应综合考虑整体刚度，生产装配时须保证配合件尺寸精度。对于保险杠装配设计的固定可靠性以及可拆卸性，可通过 CAE仿真工具来分析保险杠安装紧固所需要采用的固定方式与固定点数量。在产品概念设计阶段就需考虑产品装配与使用以及维护拆卸，通常运用DFA/DFD 的设计理念完善产品开发过程。保险杠系统 DFA/DFD 的设计准则主要涵盖：安装/拆卸工作量最少；易于拆卸准则；与结构相关准则；易于分离准则。 4、保险杠的材料选择 汽车保险

5、杠通常位于汽车的两头位置，保险杠的设计需要考虑到防冲撞力的的情况。因此，保险杠设计的安全规范既要求保险杠的硬度能够承受一定的撞击力，同时还需要汽车保险杠在承受撞击后具有一定的韧性，确保汽车在行驶过程中的安全。然而，汽车保险杠属于汽车外部结构零件，还需要对汽车行驶的环境进行分析，这就需要对保险杠性能进行考虑。目前，由于汽车保险杠属于汽车外部装饰的一个方面，因此需要对保险杠外形、电镀等进行合理设计、尺寸要合理，以此确保保险杠收缩变形小和尺寸稳定性。 四、保险杠的结构特点以及保险杠设计中应注意的问题 1、保险杠的结构特点 轿车前保险杠系统一般由保险杠加强横梁、吸能盒、托架、内衬等组成，有的还在保险杠

6、加强横梁与保险杠的外壳之间装有塑性材料，当车辆与行人发生碰撞时，泡沫材料可以对行人腿部有缓冲作用，可以改善碰撞过程对行人小腿的损伤，同时为保险杠外壳提供支撑，避免外壳在轻微受压时断裂或变形。 常见的保险杠有以下几种。 （一） 、普通保险杠（conventionalbumpersystem） 普通保险杠由防撞横杠、横杠加强件、支架、树脂类填料等组成，结构简单，得到广泛应用。它在保险杠 U 形横梁和加强件之间填充树脂等复合材料、蜂窝状材料或氨基甲酸乙酯泡沫等，利用树脂块或泡沫的变形吸收碰撞时的能量。 （二） 、液压吸能型保险杠（HydraulicBumperSystem） 液压吸能型保险杠，保险杠

7、横梁内侧的加强件通过橡胶垫和液压缓冲减振器里面的活塞杆相连，活塞杆是空心结构，里面有浮动活塞，活塞将活塞杆里面的空腔隔成左右两个腔，右腔里充满液压油，左腔里充满氮气，活塞杆的外圆柱面和缓冲液压缸的内圆柱面之间滑动配合，缓冲液压缸内的液压油和活塞杆的右腔相通。缓冲液压缸固定在车身加强件或车架上。当汽车发生碰撞事故时，保险杠将受到的冲击载荷传到活塞杆，活塞杆向右侧移动，液压油被挤压通过节流孔向活塞杆的右腔流动，液压油推动活塞杆中的浮动活塞向左侧移动，活塞杆左腔内的氮气被压缩，利用液压油流过节流孔时的黏性阻力来吸收碰撞能量，吸能的效率可高达 80%。 （三） 、带气腔式保险杠（GasTubeBump

8、erSystem） 气腔式保险杠使用气腔作为内衬，安装在外盖板和横梁之间。当发生碰撞时，气腔被压缩，影响气腔外包裹部件的变形，从而提高保险杠吸能效果。 （四） 、安全气囊式保险杠 国外研制了一种带安全气囊的汽车保险杠，这种带安全气囊的汽车保险杠装置主要通过传感器、气泵、气囊等主要部件构成，并集成后安装在汽车前保险杠内。当发生碰撞时，在行人同汽车保险杠接触的瞬间，传感器检测到信号后发出指令，汽车保险杠的内藏板迅速放下，以便防止行人被撞倒后进入车底造成更大伤害。同时，汽车保险杠上的传感器发出信号触发点火回路，点燃气体发生器内的固体燃料，燃料迅速燃烧，释放出大量的氮气，氮气在较大的气压作用下迅速充入

9、气囊，便气囊向前快速打开，使被撞的行人与气囊进行软接触，起到保护行人的作用。 2、保险杠设计中应注意的问题 当车辆与行人发生碰撞事故时，最大限度的减轻对行人的伤害；当汽车发生轻微的碰撞接触时，保险杠能吸收撞击的能量，并能自动恢复原状；当车辆和障碍物或其他车辆发生低速碰撞时，保护冷却系统、灯具照明系统、翼子板等部件，确保汽车的前纵梁不会发生变形；保险杠前防撞横梁的作用是将碰撞中产生的能量尽可能均匀地传递到车身结构的吸能元件，偏置碰撞中能将碰撞力传递到保险杠的另一侧，使碰撞能量最大限度的被吸能元件吸收，同时将碰撞力均匀地分散到车身前纵梁骨架上，并确保前纵梁压溃后内侵量不能过大。 保险杠的设计要求质量轻；装饰和美化车身；总体结构外形满足整车空气动力学要求，以减小空气阻力，降低油耗；便于拆装更换，维修简便；制造工艺简单，成本低等。 五、结束语 综上所述，汽车保险杠的结构设计，不仅影响到驾乘人员的安全性，而且影响到产品的使用耐久性。汽车保险杠从设计到制作的整个过程都对产品质量起着关键性影响。设计保险杠应严格遵循设计要求，降低产品的开发成本，进一步提高产品设计质量，制造出更优秀的产品。 参考文献 1张国雄.机械制造业的持续发展之路J.世界制造技术与装备市场，2011 2王萍，周希泉.汽车保险杠的设计开发J.现代零部件，2011