范瓊，付漭，劉永星

（1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 2300601；2安利材料科技股份有限公司，安徽 合肥 230000）

乘用車保險杠系統(tǒng)設(shè)計淺談

范瓊1，付漭2，劉永星1

（1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 2300601；2安利材料科技股份有限公司，安徽 合肥 230000）

文章首先介紹了乘用車保險杠系統(tǒng)的組成部分以及功能。文章重點從材料選擇、滿足法規(guī)設(shè)計、滿足整車布置設(shè)計、精致工藝設(shè)計等，詳細(xì)介紹了保險杠系統(tǒng)的開發(fā)過程中的設(shè)計依據(jù)及設(shè)計要點。

低速碰撞；行人保護(hù)；精致工藝

引言

保險杠系統(tǒng)：車身前后端保護(hù)裝置的總稱。包括前后保險杠、吸能墊、防撞梁。但不包括引擎蓋、尾門/后備箱、后圍板等件。

保險杠系統(tǒng)是整車重要組成部分，主要包括前保險杠裝置、后保險杠裝置，布置在整車前端、后端。該系統(tǒng)主要零部件包括前/后保險杠總成、前/后防撞梁總成、前/后吸能墊、前/后保險杠固定支架、大/小腿保護(hù)梁、前端模塊。

1 保險杠系統(tǒng)功能

1.1 裝飾美化功能

從整車的設(shè)計風(fēng)格上來看，保險杠是整車造型的一部分，其外形、線條的流暢直接關(guān)系到整車的觀賞性。

1.2 降風(fēng)阻、減油耗功能

合理的前后保型面會有效降低整車風(fēng)阻系數(shù)，減小整車油耗。

1.3 安全性

吸收緩和外界沖擊力、防護(hù)車身前后部。當(dāng)車輛發(fā)生低速碰撞及追尾事故時，保險杠裝置能吸收一定的能量，起到一定的緩沖，保護(hù)車輛，降低車輛維修成本；車輛在低速碰撞到行人時，能有效降低對行人傷害，起到保護(hù)行人的作用。

1.4 進(jìn)氣散熱功能

前保險杠進(jìn)氣格柵除了美化裝飾外，還能起到進(jìn)氣散熱作用。

1.5 承載功能

滿足拖鉤拉力；滿足散熱器及風(fēng)扇總成、冷凝器總成、中冷器總成、大燈、引擎蓋鎖體等零部件承載剛度、強度要求。

1.6 支撐其余零部件功能

前后保險杠能有效支撐霧燈、回復(fù)反射器、雷達(dá)、線束、大燈清洗等零部件。

2 保險杠系統(tǒng)設(shè)計要點

2.1 材料選擇

為了滿足該系統(tǒng)低速碰撞時能有效吸收能量，材料的選擇很重要。通常保險杠材料的選擇既要確保強度還要有一定的韌性，故多選擇用PP+EPDM-T20材料。裝飾亮條多選用ABS。吸能墊多采用EPP發(fā)泡，防撞梁則根據(jù)不同車型結(jié)構(gòu)、重量等選擇相應(yīng)材料，通常有金屬件、塑料、輕量化的鋁件。

2.2 滿足法規(guī)項設(shè)計

2.2.1 滿足低速碰撞法規(guī)設(shè)計

按照低速碰撞要求，碰撞后要求照明和信號裝置應(yīng)能繼續(xù)正常工作并清晰可見；發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋和車門應(yīng)能正常開閉；車輛的燃料和冷卻系統(tǒng)應(yīng)無泄漏，不發(fā)生油、水路堵塞，其密封裝置與油、水箱蓋亦應(yīng)能正常工作；車輛的排氣系統(tǒng)不應(yīng)有妨礙其正常工作的損壞或錯位。所以在設(shè)計中整車前后端保護(hù)裝置布置空間要能滿足碰撞侵入量要求，防撞梁高度布置要能滿足標(biāo)準(zhǔn)中要求的 445mm基準(zhǔn)高度。需校核前防撞梁與冷凝器在 Y0處最小間隙、前防撞梁與冷凝器在30°角處最小間隙。見圖1。

圖1 布置空間校核

2.2.2 滿足行人保護(hù)法規(guī)設(shè)計

為了較小對行人腿部傷害值，要求碰撞區(qū)域內(nèi)，前保險杠前端與碰撞模擬器間隙L越小越好。見圖2。

2.5 量表的信度檢測結(jié)果 本量表的同質(zhì)信度為0.962，標(biāo)準(zhǔn)化的Cronbach′s α系數(shù)為0.965，分半信度為0.9，其中因子1的標(biāo)準(zhǔn)化Cronbach′s α系數(shù)為0.964，因子2的標(biāo)準(zhǔn)化Cronbach′s α系數(shù)為0.923，分別見表8、表9，量表總重測信度為0.977，因子1為0.972，因子2為0.961，見表9。

圖2 行人保護(hù)校核

2.2.3 滿足外部凸出物法規(guī)設(shè)計

主要根據(jù)法規(guī)要求項進(jìn)行相關(guān)圓角大小校核。

圖3 外部凸出物校核

保險杠在偏置20mm范圍內(nèi)設(shè)計要求R≥5.3mm，前格柵根據(jù)縫隙寬度D要求圓角半徑R（表2），其余部件根據(jù)凸出高度不同定義相應(yīng)圓角（表1）。具體示意見圖3。

表1 凸出高度及圓角要求

滿足整車外部凸出物，前格柵縫隙寬度D及圓角半徑R要求見表2。

表2 前格柵縫隙寬度及圓角要求

2.2.4 滿足牌照布置設(shè)計

前牌照安裝面應(yīng)基本垂直于水平面（允許后仰角度α≤15°），圖4。

圖4 前牌照布置校核

后牌照安裝面應(yīng)基本垂直于水平面；后牌照上邊緣離地高度≤1200mm時(空載時)，后牌照正面允許上仰≤30°；后牌照上邊緣離地高度＞1200mm時，后牌照正面允許下俯≤15°。

圖5 后牌照布置校核

圖6 后牌照可視性校核

2.3 滿足整車布置設(shè)計

2.3.1 滿足整車通過性設(shè)計

根據(jù)具體車型要求，滿足整車接近角、離去角、保險杠最小離地間隙等設(shè)計要求（考慮牌照裝配后狀態(tài)）。見圖7。

圖7 接近角校核

2.3.2 滿足拖鉤布置設(shè)計

滿足拖鉤裝配，首先拖鉤與保險杠上開孔要求同心，其次拖鉤外表面與保險杠開孔邊緣線安全距離。

2.3.3 滿足與周邊件配合設(shè)計

主要進(jìn)行引擎蓋及尾門的運動干涉校核，確保各運動件與該系統(tǒng)的安全間隙。見圖8。

圖8 運動校核

2.3.4 滿足裝配性設(shè)計

圖9 工具操作空間校核

保險杠系統(tǒng)零部件多且配合邊界比較復(fù)雜，設(shè)計中一定要充分考慮其裝配、拆卸方便性。模擬實車裝配、拆卸進(jìn)行工具種類、操作空間等的校核。圖9。

2.4 滿足精致工藝設(shè)計

保險杠系統(tǒng)做為整車造型的一部分，外觀匹配顯得尤為重要。在設(shè)計過程中一定要注意細(xì)節(jié)上的匹配，做到精致。

2.5 滿足人機(jī)工程設(shè)計

主要考慮周邊件操作方便性等。

滿足引擎蓋鎖體拔插操作方便性要求：引擎蓋鎖體拔插操作空間；

滿足引擎蓋鎖體拔插操作方便性要求：引擎蓋鎖體撥叉操作過程中，上格柵或上蓋板手能觸及處必須圓角過渡，避免操作過程刮傷手。

2.6 滿足整車散熱性能設(shè)計

根據(jù)具體車型，在設(shè)計階段需進(jìn)行前格柵有效進(jìn)風(fēng)面積的校核。

2.7 滿足各部件承載性能設(shè)計

滿足承載性能：前端模塊滿足各部件承載強度要求。設(shè)計過程需進(jìn)行引擎蓋鎖體極限拉力、散熱器及冷凝器等部件固定點剛度分析，并進(jìn)行相關(guān)試驗驗證。

滿足承載性能：防撞梁滿足拖鉤強度要求。

2.8 滿足成型工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了確保各部件成型工藝性，設(shè)計階段需進(jìn)行相關(guān)工藝分析。注塑件需分析拔模角度、壁厚均勻性、模流分析、分型線位置等。金屬件需進(jìn)行成型、焊接工藝方面分析。系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮裝配定位、密封性等。

2.9 滿足性能設(shè)計

保險杠系統(tǒng)主要零部件均暴露在外面，設(shè)計需滿足耐候性、防腐蝕性等。

[1] GB 17354.汽車前后端保護(hù)裝置.

[2] GB15741.汽車和掛車號牌板(架)及其位置.

[3] GB 11566.乘用車外部凸出物.

Introduction of Bumper System of Vehicles

Fan Qiong1, Fu Mang2, Liu Yongxing1
( 1.Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601;2. Anhui Anli Material Technology Co. Ltd., Anhui Hefei 230000 )

In this paper, the components and functions of the bumper system are introduced.This paper focuses on the selection of materials, meets the rules and regulations, meets the design of the vehicle layout, the craftsmanship design, and introduces the design basis and design points in the development of the bumper system.

Low-speed collision; Pedestriaprotection; Craftsmanship

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-16-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.007

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-16-03

范瓊，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。