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保险杠亚标准件特性的探讨

格式:DOC 上传日期:2016-10-19 17:34:40
保险杠亚标准件特性的探讨
时间:2016-10-19 17:34:40     小编:次项

1 前言

本文之所以用亚标准件来定义保险杠一类研究对象,原因在于这些件特点鲜明、情况特殊,具有通用性、规范性、能够独立成件、结构相对简单;在汽车业内,可以适用于多种工况、多个车型和不同平台。目前,在暂时还没有适当的名称用以指代时,借用标准件的术语来定义这一类对象。在汽车设计中,许多总成件(如发动机、转向器和桥)都具有这种亚标准件的性质。不同车型选用同一型号的总成件在汽车业内屡见不鲜,但所谓亚标准件(如保险杠、钢板弹簧、轮胎)比之上述总成件结构更简单、适用性更广、通用性更强。除特别提到,下文的保险杠概念不含外饰板,而且由于保险杠特殊的发展之路,保险杠作为亚标准件的专业化生产条件趋于成熟。

2 保险杠亚标准件特性的分析

2.1 保险杠的发展变化

保险杠具有相对的独立性,其主要作用有两点:一是缓冲,保护驾驶员和乘客的安全;二是装饰、美观。在汽车发展之初,车架普遍存在于各种车辆之中,保险杠其实是作为车架第1横梁而存在的;即便到了20世纪末,商用车依然有把车架第1横梁作为保险杠使用的设计,而一些特殊车辆(如军用吉普)则一直采用这种设计。

保险杠有专业化的需求。装饰功能和安全保护功能始终是一对矛盾,不可能在一个件上同时兼顾和满足,需要有专业化的分工。可以预期在不久的将来,这两项功能将完全分开装饰罩主要承担外观美化、导流等功能,横梁+支撑架则构成保险杠的安全保护主体,而保险杠将特指横梁+支撑架构成的总成。在该总成中,支撑架也会有专门的名称吸能盒。

2.2 目前保险杠的形式

保险杠的结构相对简单。保险杠的结构形式和材料因其使用环境的不同而各有不同,但有一个大体的变化范围。下文以轿车保险杠为例进行讨论,其他车型保险杠以此类推。

2.2.1 保险杠的材料

保险杠以前基本上都是钢制;目前随着轻量化技术的发展,铝制保险杠的使用范围正在扩大;由于以后保险杠的主要作用为吸能,因此复合材料的使用也是可以预期的;同时,还可以考虑使用组合材料,如横梁用钢、支撑架用铝,通过螺栓连接,甚至支撑架成为单独发展的总成件。

2.2.2 保险杠的结构

保险杠按其结构分类,有单梁保险杠、双梁保险杠。双梁保险杠又包括主、付梁保险杠和双主梁保险杠;还有单吸能盒保险杠、双吸能盒保险杠;另外,梁本身还有单层、多层之分。

2.3 保险杠与其他结构件的关系

在发生碰撞时,一般情况下,轿车的变形按保险杠前纵梁前段前纵梁后段(以及车身前部侧框架、挡泥板等)的顺序依次发生。虽然保险杠与前纵梁都对变形有分担,但保险杠作为特设的安全件,显然分担的分量更重。在保险杠与前纵梁上可以看到不同的吸能结构以及碰撞力传递方式。请注意图中前纵梁褶皱位置,因为与吸能密切相关。

2.4 保险杠作用的评判

保险杠的主要作用是发生碰撞时通过变形吸收碰撞能量,吸能量是衡量其作用的主要指标。通过保险杠总成的静压试验或冲击试验可以得到吸能值的大小。其中静压试验的方法方便易行、结果重复性好,而且整个试验流程易于规范化,便于制定相关标准,实用性较高。在这儿特别强调一点:试验应该针对的是保险杠总成(新概念之下的保险杠),而绝非其单独一个件(如横梁或者吸能盒)。不同车型对保险杠的要求在设计之初就有定值,整车吸能值的分担由总布置给出;如果有相对应的保险杠可以选择,设计者可以直接使用,并外协外购。

3 保险杠的使用

保险杠的通用性很强,其尺寸有一定范围。从大的方面讲,车辆的长、宽都有限值,保险杠的尺寸不会超出一定范围;而且保险杠的使用是在车体结构的内部,不直接牵涉车辆的造型变化和车型变化,所带来的结构变化的要求与外观件(如外覆盖件)相比相对较小,这为将保险杠设计、生产的系列化、通用化提供了条件。另外,如果设计者选用现成的保险杠,可以考虑在设计中融入现有保险杠的尺寸,以便使生产方和使用方的合作更易于达成。

4 结论

保险杠的亚标准件特性使之具备了与其它车身件分离、单独组织生产的条件。保险杠也是轻量化研究的热门所在,而且与材料、工艺紧密相关。目前保险杠的用材主要是钢或铝,近来研究使用高强钢的较多,但高强钢的使用牵涉到车身结构、复杂模具等问题,投入较大。同时,保险杠横梁采用高强钢的主要用途是传递冲击能量,与吸能的主要目的不完全一致;而铝保险杠的模具相对简单,投入也相对较小,铝制横梁的主要用途是吸能,与保险杠的作用方向更一致。因此可以预期的是,铝制保险杠将最先实现通用化。

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