汽车保险杠设计分析

汽车保险杠设计分析
摘要：汽车保险杠是汽车安全防护装置之一，是现代汽车结构的重要组成部分。

文章从保险杠的设计原则、材料选择、可维修性设计等方面进行了简要的介绍。

基于易修理性对汽车进行设计优化，不仅可缩短修理周期，减少修理费用，而且对汽车厂家和保险公司也有积极的作用。

车辆设计时是否能把车身结构及其他部件破坏性放在首位？同时在设计阶段如何减少或避免损失？文中通过对汽车前后保险杠进行分析，供汽车设计人员和汽车厂家借鉴。

关键词：维修；保险杆设计；分析
前言
近几年我国汽车进入千家万户，汽车保有量激增，随之而来的汽车交通事故也呈上升趋势。

经过对大量交通事故进行的分析和归纳，结果发现汽车前后保险杠是最容易遭受碰撞损毁的，也是汽车厂家密切关注并开发新型保险杠的原因。

汽车保险杠安装在汽车的最前端和最后端，在整车造型风格中起到至关重要的作用，它能够诠释出整车外装饰的艺术风格，好的保险杠能够使用户感到赏心、悦目，得到美的享受。

无论汽车的大、小改型设计，保险杠总是首当其冲成为造型师手中重点塑造的对象，造型美观是整车的亮点及卖点。

另外，发生碰撞时，大多数情况下都有保险杠的参与，保险杠作为安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分，它能有效地减轻人员伤亡程度以及汽车
损坏程度。

1、保险杠的材料选择
1.1选材原则
正确地选择材料，必须满足以下3个方面的要求：
1）良好的使用性能的要求；
2）优良的工艺性能的要求；
3）合理的成本方面的要求。

1.2选材方法
除应了解部件正常工作时应具备的性能指标，还应弄清部件的工作环境（如温度、湿度、介质）及其可能发生的变化等。

要正确选材，掌握材料的性能特征不能只对材料的性能作一般的了解，应对每一种材料找出1~2 项比较突出的性能，作优先选用的对象。

有些塑料，其树脂的性能不能满足部件的性能要求，则可通过改性或加入适宜的填料之后，方能变成理想的材料。

保险杠的材料通常选用改性聚丙烯，即注射成型用热塑性塑料，它应满足如下的基本特征：
1）耐热性在80--100℃；
2）冲击强度在0.3—4j /cm2·；
3）拉伸强度在29—39Mpa ；
4）成型性，耐候性良好。

2、保险杠的设计原则
在保险杠的开发过程中，应遵循以下几个原则：
1）主动安全性，即必须最大限度地满足使用功能，保险杠的安装高度应符合法规。

（安全可靠、设计合理）。

2）被动安全性，即发生碰撞时，保险杠要有良好的吸能特性。

3）在外部造型、色彩和质感上要与整车造型协调一致，浑然一体。

3、保险杠可维修性原则
由于前后保险杠都是由保险杠本体、下围板、吸能盒和加强板等部件的组成，有着相同的零件要求，就前后保险杠各部件对汽车维修的影响进行分析如下：
3.1前保险杠
3.1.1前保险杠本体
前保险杠本体覆盖车身前方越来越成为重要的车身装饰件，其结构部件能够抵抗小的冲击和吸收低速碰撞的能量。

目前的保险杠罩包含有贵重元件，比如车灯清洗装置、距离传感器和行人保护传感器。

当车辆发生低速碰撞时，已损坏与保险杠罩连接的相邻部件，解决方法是将两者隔开或采用可分离的安全接头，以减少维修费用和时间。

若把保险杠做成一体，损坏时必须完全更换。

如果保险杠罩由几部分组成，当仅有一部分损坏时，
只需要更换该部分。

由于修理区域变小从而减少重新喷涂量。

材料选择时，易碎的聚乙烯(PE)材料由于难以维修或不能进行维修，所以不适用于保险杠罩，而通常选用软质材料，如UV稳定聚丙烯（PP），可对保险杠罩进行小范围修理。

保险杠罩的厚度也影响可维修性，更易于维修和减少变形的经验最小厚度为3mm，低于3mm的保险杠可使用加热法修复变形位置。

3.1.2保险杠附件
要求当保险杠遭受到轻微损坏，对保险杠的固定部件应尽可能进行小范围修理。

关键部件不应永久固定在要求更换的保险杠上，应作为配件并可拆分，避免更换整个保险杠总成。

对于安装在保险杠上的标志灯嵌入物，不应使用粘结或焊接，而是卡扣在保险杠的内侧，当进行修复时不影响喷漆。

保险杠罩上安装的贵重元件是指发生碰撞时需要大量费用来维修的元件（如距离感应器）。

此类元件的安装位置应选择远离保险杠碰撞区域，以避免轻微碰撞而造成损坏。

3.1.3下围板
汽车的前下围板很难从保险杠本体分离，因为无论是保险杠本体还是下围板，均使用销钉或柳钉进行不可拆连接。

针对这种连接方式，在拆卸下围板时很容易造成其他车身附件损坏，达不到修理的目的，所以应尽量使用可拆除紧固件，比如螺钉或卡扣。

3.1.4预喷漆配件
喷漆也是汽车维修中的重要一环，要求配件的喷漆与车身颜色无明显区别。

通常客户对修理后的车辆颜色要求比较苛刻，这就意味着重新喷漆要求与原车辆颜色的完全匹配，保证提供配件的喷涂效果的一致性。

在运输过程中，防止配件的损坏，以免所提供的配件在到达修理处前发生损坏和变形。

对配件包装的要求是，在运输过程中不应有任何表面损坏或变形。

3.1.5前保险杠加固
保险杠加固是碰撞中的吸能结构，通常与吸能盒和底盘支架的前端连接。

支撑前保险杠，并焊接或栓连在吸能盒上。

保险杠加固件自身高度和离地高度决定碰撞对加固件周边和后边的损坏程度。

所以应增加加固件自身高度以保证有足够的碰撞面积，同样加固件的离地高度也有一定要求，用来避免碰撞和钻碰时的过量损伤。

低速碰撞时，保险杠加固件和周围部件之间的间隙决定了周围部件的损毁程度，加固件和后面所有部件之间间隙可引起加固件侵入而导致损坏，必须进行更换其他部件。

所以应保证在加固件和后面所有部件之间留有适当空间。

3.1.6前吸能盒
吸能盒安装在底盘支架末端，作为承受载荷的路径来吸收能量。

这样可以在低速碰撞时提供碰撞压损区，以帮助底盘支架免遭损坏。

根据要求对特定车辆进行低速和高速碰撞试验，所以汽车吸能盒的材料和尺寸不尽相同。

3.1.7前加强板
前加强板安装在汽车头部，大体安装在前底盘支架上，为两侧围板提供支撑，并用来固定汽车引擎罩，连接保险杠或格栅等部件，配合固定前照灯和冷却箱。

前板件是经常遭受损坏的部件，所以应尽可能的方便拆除，这就对加强板的固定提出要求。

可采用螺栓或其他连接而不能采用焊接，因为在修理时不可能重新焊接一个固定接头，这将花费大量的修理时间和费用。

由于板件的安装在车头，发生事故时发生移动而破坏周围的部件，所以固定应可脱离。

板件不应安装在保险杠、吸能盒或底盘支架上，这样避免汽车低速对保险杠的损坏，并且在加强板后方应留有一定的空间允许板件的变形或移动。

3.2、后保险杠
后保险杠也由保险杠罩、吸能盒和加强板等部件组成，再设计时可借鉴的成功经验。

4、总结
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。

随着汽车与人类的关系越来越密不可分，其整体设计向人性化、个性化发展，保险杠的功能和概念也从单一保护汽车方面向汽车车身美学、整体装饰协调、减少风阻系数及提高驾驶机动性等诸方面发展。

从文中可以看出，汽车保险杠的设计不仅关系着车辆的碰撞安全性，同时也决定着汽车维修和修理，如果结合维修工艺来改进保险杠设计，在不降低碰撞安全性的前提下使受损车辆的修理更加简洁方便，并减少维修时间，降低修理费用，是值得投入和研究的。