汽车前保险杠设计可行性研究

汽车前保险杠设计可行性研究
文章简单介绍了前保险杠设计涉及的法规和关键尺寸，对汽车前保险杠设计开发初步可行性分析有一定的指导作用，做好前期的可行性分析，可以大大减少后期的更改量，对项目的进度和最终成功起到决定性作用。

标签：前保杠；法规；关键尺寸
Abstract：This article briefly introduces the laws and regulations as well as key dimensions involved in the design of the front bumper，which will guide the preliminary feasibility analysis of the design and development of the front bumper of the automobile，and do a good job of feasibility analysis in the early stage，which can greatly reduce the amount of change in the later stage and play a decisive role in the progress and ultimate success.
Keywords：front bumper；law and regulation；key dimensions
當今汽车保险杠除了保持原有的保护功能外，还追求与车身形状的和谐统一，追求自身的轻量化。

为了实现这一目标，汽车的前保险杠和后保险杠目前都是用塑料制成的，也就是所谓的塑料保险杠。

塑料保险杠外形除了要美观，风格要和车身相衬，还必须满足各种功能和法律法规的要求，各种功能部件和保险杠附件的位置要符合车辆总布置和人机工程学的要求。

在设计初始阶段，先要检查造型是否满足法规要求。

工程师必须考虑与保险杠相关的法规和布局要求有：低速碰撞、行人保护、外部凸出物、牌照安装、冷却系统对格栅进气面积要求、前保险杠接近角等。

低速碰撞（GB 17354），前后保险杠低速碰撞的设计要求是在发生接触和轻微碰撞时，不会对车辆造成严重损伤，保护车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统以及相关的灯具等不受到损伤。

为了满足该设计要求，保险杠造型的主要设计方向是保险杠蒙皮超出前照灯、雾灯和发动机盖等附件，以便在碰撞时首先接触保险杠以保护其附件。

前保险杠正面碰撞，碰撞摆锤与发动机舱盖最前端的间隙，中欧经验值≥50mm，美标经验值≥70mm；侧30度碰撞，碰撞摆锤与前大灯的间隙，中欧经验值≥30mm，美标经验值≥50mm。

中欧低速碰撞高度445mm，美标低速碰撞高度406.4-508mm。

截面图详见图1低速碰撞布置。

行人保护（GB/T 24550-2009），目前已成为设计方面所关注的重要课题。

行人保护中影响保险杠布置和造型的主要是小腿碰撞部分，其主要的评价指标有胫骨加速度G（g）、最大弯曲角度A（°）、最大剪切位移S（mm）。

为了实现对小腿碰撞的保护，在前保横梁和前保险杠内表面之间通常布置保险杠吸能块。

同时我们会设计吸能空间，前保横梁和前保蒙皮内表面距离（S）越大越好，此空间尺寸的增大可以为小腿碰撞器提供足够的变形空间。

为达到标准要求，保险杠整个小腿碰撞区域的该距离尺寸（S）需保证80mm以上。

截面图详见图2前保横
梁和前保蒙皮布置图。

外部凸出物（GB 11566），在前期CAS面可行性分析的外部突出物核查中，主要是对保险杠外表面的一些特征圆角的检查，主要内容：装配在外车身表面的零部件如前后组合大灯、前后保险杠、Logo标识等，其圆角半径R应大于2.5mm。

当零部件凸出车身尺s小于1.5mm或者1.5mm<s<5mm范围内且造型圆滑时除外。

牌照安装（GB 15741、GA 36）牌照安装布置分析前后保险杠牌照安装区域应有足够的空间来满足中、欧、美等牌照的安装要求。

中国标准：（1）前号牌位于车辆前保险杠上；（2）安装于前号牌板（架）上的号牌应垂直或近似垂直于车辆纵向对称平面，前号牌中点不得处于车辆纵向对称平面左方；（3）前号牌、号牌架不得超出车辆前端右边缘；（4）前号牌应基本垂直于水平面，正面允许后仰不大于
15°。

冷却系统对格栅进气面积要求，在保险杠格栅设计时需要对进气面积进行核查，格栅进风量主要取决于发动机排量以及冷凝器，散热器功率。

核查的方法：进风开口面积之和与散热器芯体面积，两者比值尽量接近30%。

一般通风散热投影比例达到25%，格栅进气基本就能达到散热要求，在25%-35%区间较为合适。

前保险杠接近角：是水平与切于前轮胎外缘（静载）的平面之间最大的夹角，前轴前面任何固定在车辆上的刚性部件不得在此平面的下方。

接近角越大，通过性越好。

接近角和汽车前悬及车辆离地间隙相关。

保险杠工艺与拔模角度，首先必须考虑表面处理工艺，是涂装还是镀铬，哪部分需要制作皮纹，喷涂件一般要求出模角度1度以上，皮纹件要求3-5度的出模角度，加强筋要求0.5度，加强筋的厚度必须小于产品壁厚的1/3，最大不超过0.6倍。

筋之间的间距大于4t，筋的高度低于3t，否则引起表面缩印。

间隙与面差，间隙、面差定义主要依据竞品车间隙面差测量、现有车型数据库积累，并充分对比市场上竞争车型的间隙、面差水平结合我们自身的工艺制造能力进行制定。

根据法规和总布置要求对造型校核，把握关键尺寸，对于避免原则性问题，重大问题有很好的预防作用。

做好前期的设计工作，可以大大减少后期的更改量，对项目的进度和最终成功起到决定性作用。

参考文献：
[1]曹渡.汽车内外饰设计与实战[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]GB 15741-1995.汽车和挂车号牌板（架）及其位置[M].中国标准出版社.。