基于保險杠設計問題分析

1、<p>　　基于保險杠設計問題分析</p><p>　　[摘 要]本文首先概述了汽車保險杠的設計原則，然后就設計流程以及材料選擇和結構設計進出了探討，最后對保險杠設計中應注意的問題進行了詳細分析，汽車保險杠是汽車造型裝飾協(xié)調(diào)的重要組成部分。本文在此提出了自己的觀點和看法。 </p><p>　　[關鍵詞]保險杠； 設計； 選材； 結構； 工藝； </p><p

2、>　　中圖分類號：U463.326 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）27-0295-01 </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，世界汽車產(chǎn)量不斷提高，我國汽車制造業(yè)也得到了飛速發(fā)展，對汽車保險杠的要求也不斷提高，汽車保險杠是汽車造型裝飾協(xié)調(diào)的重要組成部分，其除起裝飾作用外，還起保護翼子板

3、、散熱器和燈具的作用。由于保險杠具有這些功能，因此，國內(nèi)外對保險杠的設計研究具有重要的意義。 </p><p>　　二、汽車保險杠的設計原則 </p><p>　　在保險杠的開發(fā)過程中，應遵循一下幾個原則： </p><p>　　滿足國家各項強制性法規(guī)要求。滿足造型設計師的設計風格。滿足客戶的企業(yè)標準。在滿足撞擊條件下，力求小型化、簡單化和低成本。滿足撞擊條件下，提

4、高其裝飾性，采用一體化設計方法。保險杠結構設計和材料的使用應充分體現(xiàn)輕量化設計要求塑料吸能式保險杠是保險杠設計的主流。保險杠罩面柔軟化以及形狀設計應充分考慮對行人的安全保護。 </p><p>　　三、保險杠系統(tǒng)設計流程以及原料的選用 </p><p>　　1、基本保險杠系統(tǒng)設計流程 </p><p>　　產(chǎn)品開發(fā)流程通常涵蓋市場調(diào)研、產(chǎn)品規(guī)劃、模擬計算、結構設計、

5、批量生產(chǎn)等開發(fā)流程。保險杠系統(tǒng)的生命周期設計與開發(fā)同樣遵循開發(fā)流程。因此基于DFX的理念，在概念設計階段充分考慮后續(xù)設計以及產(chǎn)品形成和產(chǎn)品使用回收過程的各種影響。首先保險杠系統(tǒng)開發(fā)根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品戰(zhàn)略，根據(jù)客戶需求與最新設計理念進行設計，然后進行總布置分析、結構分析，再利用CAD軟件進行初始結構設計與詳細的結構設計與工藝分析以及可制造性分析，通過構建成本模型進行全生命周期的經(jīng)濟性分析，最終審核確認可行的設計方案。 </p>

6、<p><b>　　2、結構設計 </b></p><p>　　對于保險杠的結構設計，截面分析，首先考慮保險杠與其他車身部件的連接關系，在滿足總布置的前提下，進行安裝結構的優(yōu)化設計；然后進行保險杠的本體結構設計在結構設計前，與保險杠蒙皮造型需同步進行總布置分析，通過保險杠系統(tǒng)的Z向截面、Y向截面等空間截面設計來分析車輛碰撞的安全性通過總布置分析確認碰撞過程的硬點設計。 </p

7、><p>　　3、裝配設計與綠色設計 </p><p>　　保險杠系統(tǒng)設計應綜合考慮整體剛度，生產(chǎn)裝配時須保證配合件尺寸精度。對于保險杠裝配設計的固定可靠性以及可拆卸性，可通過CAE仿真工具來分析保險杠安裝緊固所需要采用的固定方式與固定點數(shù)量。在產(chǎn)品概念設計階段就需考慮產(chǎn)品裝配與使用以及維護拆卸，通常運用DFA/DFD的設計理念完善產(chǎn)品開發(fā)過程。保險杠系統(tǒng)DFA/DFD的設計準則主要涵蓋：安裝

8、/拆卸工作量最少；易于拆卸準則；與結構相關準則；易于分離準則。 </p><p>　　4、保險杠的材料選擇 </p><p>　　汽車保險杠通常位于汽車的兩頭位置，保險杠的設計需要考慮到防沖撞力的的情況。因此，保險杠設計的安全規(guī)范既要求保險杠的硬度能夠承受一定的撞擊力，同時還需要汽車保險杠在承受撞擊后具有一定的韌性，確保汽車在行駛過程中的安全。然而，汽車保險杠屬于汽車外部結構零件，還需要對

9、汽車行駛的環(huán)境進行分析，這就需要對保險杠性能進行考慮。目前，由于汽車保險杠屬于汽車外部裝飾的一個方面，因此需要對保險杠外形、電鍍等進行合理設計、尺寸要合理，以此確保保險杠收縮變形小和尺寸穩(wěn)定性。 </p><p>　　四、保險杠的結構特點以及保險杠設計中應注意的問題 </p><p>　　1、保險杠的結構特點 </p><p>　　轎車前保險杠系統(tǒng)一般由保險杠加強橫

10、梁、吸能盒、托架、內(nèi)襯等組成，有的還在保險杠加強橫梁與保險杠的外殼之間裝有塑性材料，當車輛與行人發(fā)生碰撞時，泡沫材料可以對行人腿部有緩沖作用，可以改善碰撞過程對行人小腿的損傷，同時為保險杠外殼提供支撐，避免外殼在輕微受壓時斷裂或變形。 </p><p>　　常見的保險杠有以下幾種。 </p><p>　　（一）、普通保險杠（conventionalbumpersystem） </p&

11、gt;<p>　　普通保險杠由防撞橫杠、橫杠加強件、支架、樹脂類填料等組成，結構簡單，得到廣泛應用。它在保險杠U形橫梁和加強件之間填充樹脂等復合材料、蜂窩狀材料或氨基甲酸乙酯泡沫等，利用樹脂塊或泡沫的變形吸收碰撞時的能量。 </p><p>　?。ǘ⒁簤何苄捅ｋU杠（HydraulicBumperSystem） </p><p>　　液壓吸能型保險杠，保險杠橫梁內(nèi)側(cè)的加強

12、件通過橡膠墊和液壓緩沖減振器里面的活塞桿相連，活塞桿是空心結構，里面有浮動活塞，活塞將活塞桿里面的空腔隔成左右兩個腔，右腔里充滿液壓油，左腔里充滿氮氣，活塞桿的外圓柱面和緩沖液壓缸的內(nèi)圓柱面之間滑動配合，緩沖液壓缸內(nèi)的液壓油和活塞桿的右腔相通。緩沖液壓缸固定在車身加強件或車架上。當汽車發(fā)生碰撞事故時，保險杠將受到的沖擊載荷傳到活塞桿，活塞桿向右側(cè)移動，液壓油被擠壓通過節(jié)流孔向活塞桿的右腔流動，液壓油推動活塞桿中的浮動活塞向左側(cè)移動，活塞

13、桿左腔內(nèi)的氮氣被壓縮，利用液壓油流過節(jié)流孔時的黏性阻力來吸收碰撞能量，吸能的效率可高達80%。 </p><p>　　（三）、帶氣腔式保險杠（GasTubeBumperSystem） </p><p>　　氣腔式保險杠使用氣腔作為內(nèi)襯，安裝在外蓋板和橫梁之間。當發(fā)生碰撞時，氣腔被壓縮，影響氣腔外包裹部件的變形，從而提高保險杠吸能效果。 </p><p>　　（四）、

14、安全氣囊式保險杠 </p><p>　　國外研制了一種帶安全氣囊的汽車保險杠，這種帶安全氣囊的汽車保險杠裝置主要通過傳感器、氣泵、氣囊等主要部件構成，并集成后安裝在汽車前保險杠內(nèi)。當發(fā)生碰撞時，在行人同汽車保險杠接觸的瞬間，傳感器檢測到信號后發(fā)出指令，汽車保險杠的內(nèi)藏板迅速放下，以便防止行人被撞倒后進入車底造成更大傷害。同時，汽車保險杠上的傳感器發(fā)出信號觸發(fā)點火回路，點燃氣體發(fā)生器內(nèi)的固體燃料，燃料迅速燃燒，釋放

15、出大量的氮氣，氮氣在較大的氣壓作用下迅速充入氣囊，便氣囊向前快速打開，使被撞的行人與氣囊進行軟接觸，起到保護行人的作用。 </p><p>　　2、保險杠設計中應注意的問題 </p><p>　　當車輛與行人發(fā)生碰撞事故時，最大限度的減輕對行人的傷害；當汽車發(fā)生輕微的碰撞接觸時，保險杠能吸收撞擊的能量，并能自動恢復原狀；當車輛和障礙物或其他車輛發(fā)生低速碰撞時，保護冷卻系統(tǒng)、燈具照明系統(tǒng)、翼

16、子板等部件，確保汽車的前縱梁不會發(fā)生變形；保險杠前防撞橫梁的作用是將碰撞中產(chǎn)生的能量盡可能均勻地傳遞到車身結構的吸能元件，偏置碰撞中能將碰撞力傳遞到保險杠的另一側(cè)，使碰撞能量最大限度的被吸能元件吸收，同時將碰撞力均勻地分散到車身前縱梁骨架上，并確保前縱梁壓潰后內(nèi)侵量不能過大。 </p><p>　　保險杠的設計要求質(zhì)量輕；裝飾和美化車身；總體結構外形滿足整車空氣動力學要求，以減小空氣阻力，降低油耗；便于拆裝更換，

17、維修簡便；制造工藝簡單，成本低等。 </p><p><b>　　五、結束語 </b></p><p>　　綜上所述，汽車保險杠的結構設計，不僅影響到駕乘人員的安全性，而且影響到產(chǎn)品的使用耐久性。汽車保險杠從設計到制作的整個過程都對產(chǎn)品質(zhì)量起著關鍵性影響。設計保險杠應嚴格遵循設計要求，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，進一步提高產(chǎn)品設計質(zhì)量，制造出更優(yōu)秀的產(chǎn)品。 </p>