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摘要：本文介绍了汽车保险杠的设计，保险杠本体的结构设计要点，以及保险杠本体的结构设计优化，以供参考。
关键词：汽车；保险杠；优化设计
如今，除了保持保险杠原有的保护功能外，它还追求与体型的和谐统一，追求自身的轻量化，为了达到这个目的，汽车的前保险杠和后保险杠目前都采用工程塑料，通俗叫法为塑料保险杠，除了外观，风格必须匹配，它还必须满足各种职能和法律法规的要求。各种功能部件和保险杠附件的位置必须符合车辆总体布局和人机工程学的要求。
1保险杠概述
保险杠是一种被动安全装置，是汽车的安全保护装置之一，它在避免刮痕（当速度较低时）或减少影响（当速度较高时）中发挥作用，具有一定的强度、刚性和装饰性。随着汽车行业的不断发展和行人保护要求的提高，保险杠的设计要求也越来越高。
保险杠主要功能包括：①车辆保护功能；②行人保护功能；③为冷却系统提供换气通道；④装置功能；⑤外观装饰功能。
2汽车保险杠的结构设计
保险杠本身是汽车上最大的塑料件，同时，车体的形状、气动特性及相关法规也会对保险杠的设计产生影响，在保险杠的形状设计上，要使其成为车身的一部分，与车身其他部分的线条应该形成一种连续性的感觉，不应该脱离整体。一般情况下，保险杠总成有许多子部件，如：散热器格栅、雾灯、装饰板、雷达探头等；另一方面，在保险杠的装配过程中，其周边相关部件也会对其产生重要影响，如：翼子板、发动机罩、前大灯、尾灯等。因此，保险杠的结构设计具有严格的外部约束和复杂的内部结构匹配关系。
2.1保险杠本体的结构设计要点
首先要考虑安装点布局如何以前杆为例，其安装关系主要是在散热器横梁、翼子板等周边部位。对于不同的车辆，虽然保险杠形式不同，但安装点的布置和安装方式大致相同，即控制所有空间自由度，使其安装可靠。其次，必须考虑与翼子板间隙面差的差异，前保险杠与翼子板的连接主要通过支架实现。目前，塑料支架是较为常见的形式，材料主要为POM或PA +30GF（国内普遍使用POM）；此外，在结构设计阶段还应明确与其他相关部件的间隙面差等问题，合理的连接关系可以避免后期装配质量问题。最后，避免隔断线的渗漏，特别是在与翼子板的连接上。
2.2前保险杠本体的结构设计
1）保险杠的选材。首先，它需要有良好的性能，如冲击载荷，耐候性等，二是工艺性能好，即易加工、易喷涂等，还要考虑成本。我们目前的保险杠材料大部分是改良过的PP，一般国内选用PP+EPDM十TD20（根据成本及需要的不同还可以选用TD15或TD30等）。
2）壁厚。保险杠的壁厚一般为2.2-3mm，保险杠冷却时间过长，不仅影响生产速度，而且增加了成本。另外，墙的厚度要均匀，避免突变，因为薄的地方先冷卻，突变的地方容易开裂。如果不均匀，则必须是平稳过渡设计。
3）圆弧过渡。所有的过渡都需要圆弧过渡，圆弧过渡不仅美观，而且增加了机械强度，使材料更容易在腔内流动；相反，如果不做圆角处理，在拐点内应力会集中，影响强度。
3汽车保险杠的结构优化
3.1保险杠耐撞性的结构优化
由于保险杠无碰撞阻力，选择保险杠壁厚和中间圆弧半径来优化保险杠结构，在对保险杠结构进行优化设计前，提出了对保险杠抗碰撞性能的两个要求。
（1）保险杠应尽量吸收能量，以减轻车身等部件的负担，从而更好地保护乘员的安全。
（2）保险杠后部尽量不与后面的汽车部件接触，因为保险杠的设计是为了保护尾翼、散热器和引擎盖等关键部件在低速撞击时免受损坏。
3.2保险杠壁厚参数的优化
将保险杠的壁厚调整为1.5和2mm，然后分别对其进行仿真，得出了不同壁厚保险杠上节点14547在x方向的位移-时间曲线，见图2。从图中可以看出，壁厚为1.5mm的保险杠在仿真过程中的最大位移量为132mm，安全距离为11mm；壁厚为2mm的保险杠在仿真过程中的最大位移量为129mm，安全距离为14mm。可见随着壁厚的增加，保险杠上的节点14547的安全距离也增大了。
对不同壁厚保险杠吸能曲线进行分析，得出不同壁厚保险杠的吸能特性，见表2。从表中可以看出，壁厚为2mm的保险杠吸能最多，为53.264kJ，壁厚为1.5mm的保险杠单位质量吸收的能量最多为8.046kJ。从节能和节约成本的观点出发，在没有和简化车体发生接触的前提下，显然壁厚为1.5mm的保险杠更符合要求。
3.3保险杠中部两弧半径的优化
在壁厚为1.5mm的前提下，选取了两种方案对保险杠中部两弧半径进行调整。方案1是将保险杠中
部两弧半径分别增加20mm；方案2是将两弧半径分别增大40mm。两弧半径的示意图如图3所示。
4结束语
保险杠的设计除了要考虑尺寸要求和结构设计要求外，还要考虑保险杠安装的可靠性，这样才能保证与周围零件的间隙，前后保险杠的区别不是很大，原理是一样的。安装点的间距基本不超过200mm，汽车保险杠的安装在中间和上面比较简单，差别不大。在侧面差别很大。由于形状划分和板金成形过程的影响，一般需要增加辅助安装支架，在许多情况下，有一种连接方法，在侧面添加了方向自由度，连接方式可以不拘泥于形式，可以从无到有的设计，在保证质量的同时，使安装更加方便简单。
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]李光耀.汽车内饰件设计与制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2013.
（作者单位：河北省保定市诺博汽车系统有限公司）
关键词：汽车；保险杠；优化设计
如今，除了保持保险杠原有的保护功能外，它还追求与体型的和谐统一，追求自身的轻量化，为了达到这个目的，汽车的前保险杠和后保险杠目前都采用工程塑料，通俗叫法为塑料保险杠，除了外观，风格必须匹配，它还必须满足各种职能和法律法规的要求。各种功能部件和保险杠附件的位置必须符合车辆总体布局和人机工程学的要求。
1保险杠概述
保险杠是一种被动安全装置，是汽车的安全保护装置之一，它在避免刮痕（当速度较低时）或减少影响（当速度较高时）中发挥作用，具有一定的强度、刚性和装饰性。随着汽车行业的不断发展和行人保护要求的提高，保险杠的设计要求也越来越高。
保险杠主要功能包括：①车辆保护功能；②行人保护功能；③为冷却系统提供换气通道；④装置功能；⑤外观装饰功能。
2汽车保险杠的结构设计
保险杠本身是汽车上最大的塑料件，同时，车体的形状、气动特性及相关法规也会对保险杠的设计产生影响，在保险杠的形状设计上，要使其成为车身的一部分，与车身其他部分的线条应该形成一种连续性的感觉，不应该脱离整体。一般情况下，保险杠总成有许多子部件，如：散热器格栅、雾灯、装饰板、雷达探头等；另一方面，在保险杠的装配过程中，其周边相关部件也会对其产生重要影响，如：翼子板、发动机罩、前大灯、尾灯等。因此，保险杠的结构设计具有严格的外部约束和复杂的内部结构匹配关系。
2.1保险杠本体的结构设计要点
首先要考虑安装点布局如何以前杆为例，其安装关系主要是在散热器横梁、翼子板等周边部位。对于不同的车辆，虽然保险杠形式不同，但安装点的布置和安装方式大致相同，即控制所有空间自由度，使其安装可靠。其次，必须考虑与翼子板间隙面差的差异，前保险杠与翼子板的连接主要通过支架实现。目前，塑料支架是较为常见的形式，材料主要为POM或PA +30GF（国内普遍使用POM）；此外，在结构设计阶段还应明确与其他相关部件的间隙面差等问题，合理的连接关系可以避免后期装配质量问题。最后，避免隔断线的渗漏，特别是在与翼子板的连接上。
2.2前保险杠本体的结构设计
1）保险杠的选材。首先，它需要有良好的性能，如冲击载荷，耐候性等，二是工艺性能好，即易加工、易喷涂等，还要考虑成本。我们目前的保险杠材料大部分是改良过的PP，一般国内选用PP+EPDM十TD20（根据成本及需要的不同还可以选用TD15或TD30等）。
2）壁厚。保险杠的壁厚一般为2.2-3mm，保险杠冷却时间过长，不仅影响生产速度，而且增加了成本。另外，墙的厚度要均匀，避免突变，因为薄的地方先冷卻，突变的地方容易开裂。如果不均匀，则必须是平稳过渡设计。
3）圆弧过渡。所有的过渡都需要圆弧过渡，圆弧过渡不仅美观，而且增加了机械强度，使材料更容易在腔内流动；相反，如果不做圆角处理，在拐点内应力会集中，影响强度。
3汽车保险杠的结构优化
3.1保险杠耐撞性的结构优化
由于保险杠无碰撞阻力，选择保险杠壁厚和中间圆弧半径来优化保险杠结构，在对保险杠结构进行优化设计前，提出了对保险杠抗碰撞性能的两个要求。
（1）保险杠应尽量吸收能量，以减轻车身等部件的负担，从而更好地保护乘员的安全。
（2）保险杠后部尽量不与后面的汽车部件接触，因为保险杠的设计是为了保护尾翼、散热器和引擎盖等关键部件在低速撞击时免受损坏。
3.2保险杠壁厚参数的优化
将保险杠的壁厚调整为1.5和2mm，然后分别对其进行仿真，得出了不同壁厚保险杠上节点14547在x方向的位移-时间曲线，见图2。从图中可以看出，壁厚为1.5mm的保险杠在仿真过程中的最大位移量为132mm，安全距离为11mm；壁厚为2mm的保险杠在仿真过程中的最大位移量为129mm，安全距离为14mm。可见随着壁厚的增加，保险杠上的节点14547的安全距离也增大了。
对不同壁厚保险杠吸能曲线进行分析，得出不同壁厚保险杠的吸能特性，见表2。从表中可以看出，壁厚为2mm的保险杠吸能最多，为53.264kJ，壁厚为1.5mm的保险杠单位质量吸收的能量最多为8.046kJ。从节能和节约成本的观点出发，在没有和简化车体发生接触的前提下，显然壁厚为1.5mm的保险杠更符合要求。
3.3保险杠中部两弧半径的优化
在壁厚为1.5mm的前提下，选取了两种方案对保险杠中部两弧半径进行调整。方案1是将保险杠中
部两弧半径分别增加20mm；方案2是将两弧半径分别增大40mm。两弧半径的示意图如图3所示。
4结束语
保险杠的设计除了要考虑尺寸要求和结构设计要求外，还要考虑保险杠安装的可靠性，这样才能保证与周围零件的间隙，前后保险杠的区别不是很大，原理是一样的。安装点的间距基本不超过200mm，汽车保险杠的安装在中间和上面比较简单，差别不大。在侧面差别很大。由于形状划分和板金成形过程的影响，一般需要增加辅助安装支架，在许多情况下，有一种连接方法，在侧面添加了方向自由度，连接方式可以不拘泥于形式，可以从无到有的设计，在保证质量的同时，使安装更加方便简单。
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]李光耀.汽车内饰件设计与制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2013.
（作者单位：河北省保定市诺博汽车系统有限公司）