汽车技术课件：保险杠开发

保险杠设计开发,一、保险杠概述,保险杠系统属于被动安全件，是吸收缓和外界冲击力，防护车身前后端的安全装置，也是整车的重要组成部分。,保险杠的主要作用为：1、吸收外界压力，降低翼子板、散热器、发动机罩和灯具等零件受损程度；2、低速碰撞时，可有效降低被撞行人的受伤程度，在行人保护方面发挥关键作用；3、为空调、冷凝器等前舱零部件总成提供足够的空气进气量，满足各部件需求；4、保险杠自身作为一个载体，通常承载格栅、辅助灯具、牌照、雷达等零件；5、保险杠系统在整车空气动力学及造型风格方面有相当重要的作用。,前脸格栅和大灯等与保险杠融为一体，体现造型风格。,行人保护碰撞试验,1976年意大利FIAT公司首次生产出PP类材料保险杠,用在FIAT126型小汽车上。,金属,塑料,（1）保险杠发展演变,四方型,流线型,分体式,一体式,（2）基本结构,保险杠与车身安装，支架发挥关键作用：1、支架通过螺栓与翼子板装配；2、保险杠蒙皮两侧通过与支架卡接，从而固定到车身翼子板上。,前保系统,车头,（3）材料选择,保险杠蒙皮：一般采用PP+EPDM-TX混配料。其中的PP为保险杠蒙皮的基体；弹性体（EPDM）能够提高保险杠蒙皮弹性，而TX的含义是材料中加上x%的滑石粉，提供保险杠蒙皮刚度和降低成本。吸能块：一般采用发泡聚丙烯（EPP）或者是PP类支架吸能结构，起到吸收撞击能力作用。防撞横梁：一般采用GMT材料模压制件或钢梁件，在低速碰撞过程中起到缓冲和吸能作用，从而保护乘员和车辆其它部件。,主要开发流程：设计构想外饰效果图外CAS制作油泥模型制作A面设计数据结构设计CAE分析产品开发验证工程冻结,说明：1、效果图、CAS面、油泥模型和A面设计等工作是反复评审修改确认过程。2、重点分析：分缝合理性、法规、周边件的匹配、产品成型工艺、平台沿用可行性及布置等等。,保险杠涉及到的法规GB7258-2012机动车运行安全技术条件Safetytechnologyconditionofpower-drivenvehiclerunningGB11566-2009乘用车外部凸出物ExternalprojectionsforpassengercarGB17354-1998汽车前、后端保护装置FrontandrearprotectivedevicesforpassengercarsGB15741-1995汽车及挂车号牌板（架）及其安装位置ThelicenseplatesanditspositiononmotorvehiclesandtrailerGB24550-2009汽车对行人的碰撞保护Theprotectionofmotorvehicleforpedestriansintheeventofacollision,（1）外部凸出物法规GB11566：,1、保险杠两端应向车身表面弯曲。如果保险杠是嵌入式的；或和车身结构形成一体的；或保险杠端部向内弯曲但不能被直径为100mm的球体所接触，并且保险杠端部和附近的车身表面之间的间隙不超过20mm，则认为满足要求。2、如果车身外轮廓线与前或后保险杠的垂直投影相重合，在距车辆前向（对于后保险杠是后向）的车身外轮廓线内侧20mm，和车身外轮廓线及其与车身纵向对称平面呈15夹角的两垂直平面相切的法线围成的区域内，所有点组成的表面的圆角半径不应小于5mm，其它情况下不应小于2.5mm。,（2）牌照法规GB15741：,1、号牌板（架）上安装号牌后，不得影响车辆设计接近角和离去角。2、前号牌板（架）位于车辆前保险杠上。a)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的左方；前号牌及号牌架不得超出车辆前端右边缘。b)安装于前号牌板（架）上的号牌应基本垂直于水平面，前号牌正面允许后仰不大于15。后号牌板（架）应位于车辆后端。a)安装于后号牌板（架）上的号牌应垂直或近似垂直于车辆纵向对称平面。后号牌的中点不得处于车辆纵向对称平面的右方；后号牌及号牌架不得超出车辆后端左边缘。b)装于后号牌板（架）上的号牌应基本垂直于水平面。当后号牌上边缘离地高度：1）不大于1.20m时，后号牌正面允许上仰不大于30（在车辆空载时测量）。2）大于1.20m时，后号牌正面允许下俯不大于15。后号牌板（架）上的号牌下边缘离地高度应不小于0.30m，上边缘离地高度一般应不大于1.20m。,（2）牌照法规GB15741：,后牌照应在如下空间内可视，该空间由四个平面组成：通过牌照两侧边并呈向外30的两个铅垂平面、通过牌照上边缘并与水平面呈向上15的平面、通过牌照下边缘的水平面。（若牌照上边缘离地高度大于1.2m，则该平面为与水平面呈向下15）,（3）行人保护GB24550：,与前保险杠相关内容1、小腿部碰撞要求为了保证小腿部碰撞满足行人保护法规要求，从布置上考虑，要给小腿部碰撞留足够的吸能空间，经验要求参数P01距离70mm以上。,P01：防撞梁与前保蒙皮之间最小距离。H：小腿部碰撞器对称中心高度（494mm）,Sectionb-b,2、前保造型建议,（3）行人保护GB24550：,通过保险杠下端向前来优化下腿部的弯曲角度当保险杠下端缺少凸出造型B时，小腿碰撞器按黄色箭头以关节为中心旋转；当保险杠存在下端凸出造型B时，小腿碰撞器按绿色箭头方向，以下端突出造型为中心旋转;其碰撞过程以膝关节为中心旋转机率大大降低，有利于降低弯曲角度A。经验建议保险杠上A和B两处X向距离小于10mm。,A、B处保险杠刚度：通常此两处的刚度要求是B处刚度要大于A处刚度，这样更便于以B处突出点为旋转中心，增大B处刚度常用的方法是增加行人保护支架。,(4)低速碰撞GB17354：,低速碰撞过程，减少车辆结构碰撞损伤及改善修复性能，要求车辆结构除了必须能满足保护乘员及行人以外，还要尽可能保护车身的主要结构不受损坏，以降低车辆维修成本。以前保低速碰撞为例,前保系统低速碰撞布置,说明：关于前后保低速碰撞布置，不同主机厂、不同级别的车型，要求不同；最终所有布置需经过CAE分析及整车试验验证；此处所提到的数据只是供参考，并非固定不变。,(4)低速碰撞GB17354：,保险杠特征描述：保险杠本体为PP类材料，弧长都达到2米以上，存在制造变差较大的特征。,说明：根据塑料标准及精度等级选取描述，保险杠为PP类材料，一般精度等级选取6级。即1000mm允许公差是1.6mm。,1、安装定位点布置,保险杠与整车的安装点布置，需首先考虑到预安装；为确保紧固良好，各安装点的布置必须确保能够控制其所有的空间自由度。以前保险杠为例，具有安装关系的主要周边件：水箱上横梁，翼子板；通常的安装点布置如下：,如上图所示：前保险杠首先通过与水箱上横梁的固定实现预安装，其中处圆孔为主定位孔；安装孔，控制整车Y，Z方向自由度；其与水箱横梁的安装面，可控制X向自由度；处为Y方向的长圆形孔，做辅助定位用；安装孔控制Z方向自由度，同时安装面与之配合共同控制其旋转）。,2、产品外观质量及制造工艺对保险杠结构设计要求,c,根据实际经验，为避免保险杠喷涂后外观表面产生缩痕缺陷，首先在结构设计时就应尽量避免在保险杠内部增加加强筋，以免后期留下隐患；考虑为了改善保险杠结构强度，控制保险杠变形，必须要在保险杠内部进行加强，这时可以考虑通过在保险杠内部增加加强板，来支撑加强，这样可有效避免在保险杠的可视区产生痕变形。,3、产品外观质量及制造工艺对保险杠结构设计要求,保险杠两侧与支架卡接翻边，为避免产生外观缩痕，通常在翻边处设计减缩槽。提供外观质量；同时由于减缩槽的存在，翻边强度降低，需在减缩槽内设计加强筋，以提升翻边卡接强度，防止前保下沉。,减缩槽,加强筋,3、产品外观质量及制造工艺对保险