论文部分内容阅读
[摘 要]随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的人选择汽车作为出行工具。商用车作为一种主要为载运货物而设计和装备的车辆，具有很大的牵引力，保险杠对其安全性有很大保障，本文主要介绍商用车保险杠设计的安全性和可靠性。
[关键词]保险杠；设计；安全性；可靠性
中图分类号：TH452 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0037-01
引言
本文针对汽车尤其是商务车保险杠设计的安全性和可靠性，从保险杠的设计、材料、性能的一般要求及作用对保险杠进行探究。
一、汽车保险杠及其作用
汽车保险杠是位于车辆前后方，用于吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。汽车保险杠的设计不仅可以避免轻微碰撞对车辆造成的外部及系统危害，还可以在高速撞击时减少驾乘人员伤害的程度，不仅保护车辆驾驶员，还可以保护行人及后方小型车辆驾驶员。最早的汽车保险杠是用钢板压成凹槽，焊接在车架纵梁上，不仅加重了车辆的重量，降低了通行能力，且与车身有较大空隙，增大了空间使用面积，不美观。随着人们对美观与实用的统一，当今的车辆前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还追求美观与轻量化。汽车保险杠改用塑料或合金为主要材料，一般汽车的塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用冷轧薄板冲压而成U形槽；外板和缓冲材料附着在横梁。
随着汽车的普及，人们加强了对汽车安全性能的关注，对汽车的内部系统了解增多，但对汽车保险杠的了解却很少，人们普遍认为只是美观或简单的缓冲作用，但商务车的保险杠功能不仅局限于此。由于大型商用车体积大，牵引力强，很容易发生汽车追尾事故甚至更严重的事故，人们对大型车有一定顾忌，几乎所有严重的汽车事故均与大型车有关。保险杠的设计不仅对汽车有一定的缓冲作用，还能保证行人及小型车辆的安全，保护商务车内部系统。比如大型车后保险杠的设计可以避免小型车冲入其车底。现在汽车保险杠结构与以前汽车保险杠结构相比已经发生变化，前保险杠防撞横梁可以将任何形式偏置正面产生能量尽可能均匀分布到两个吸能支架使能量最限度均匀被吸能支架所吸收并将力均匀传递到其他吸能部位而当汽车在市区道路发生速追尾等时前保险杠防撞横梁对保护翼子板散热器罩灯具等部件起定作用后保险杠防撞横梁则可以减行李舱尾门后灯组等部位损害。
二、汽车保险杠设计的可靠性和安全性
汽车保险杠设计的安全性和可靠性研究一般通过横梁强度，落斧实验，摆锤打击实验及行人保护等研究定义。
（一）横梁强度
横梁强度是保险杠设计的焦点，规范的保险杠由强度高的主横梁和位于左右的两个吸能元件组成。保险杠的横梁强度是指横梁能够承受的最大外冲击力，高强度的横梁能够分散外冲击力，减少伤害。一般前保险杠前梁分配重量占整个商用车车重量0.3%时具有较高的安全性和可靠性。
（二）落斧实验
汽车前保险杠是一个复杂的系统，其设计是否规范，会直接影响到乘客及行人的安全。落斧实验是在试制样品上的模拟实验，通过模拟汽车的撞击，分析碰撞作用力通过横梁分散在两个纵梁上的程度，分散程度越好，保险杠是安全性和可靠性越好。
（三）摆锤打击实验
摆锤式冲击试验机是以摆锤所具有的势能，一次落锤冲击试样。摆锤冲击实验是探究轻微撞击对汽车保险杠的损伤程度，在可承受撞击力内，保险杠可见的塑性变形或表面损伤会越小，保险杠承受轻微撞击力越强。
（四）行人保护实验
商用车的安全性不仅指车辆本身的安全性，还指车辆对行人的安全性，保险杠的行人保护实验指尽量避免车辆与行人直接碰撞，或大幅度降低碰撞力度，在行人保護实验中主要设计保险杠横梁前的泡沫缓冲块和行人保护横梁。为提高保险杠安全性，应析因实验法对影响参数进行详细分析，找出最佳参数组合，优化前横梁吸能板结构。试验验证结果表明，采用优化后的结构满足了EuroNCAP行人保护小腿碰撞要求。
（五）驻车距离传感器布置实验
驻车距离传感器布置在车前与车后，用于辅助驾驶员在停车时判断前后障碍物的距离，因商务车体积大，盲区多，驻车距离传感器提高了保险杠安全性。驻车距离传感器应满足不误报警，无盲区，报警距离准确的特点。
三、商用车保险杠存在的缺陷
目前，商用车保险杠弊端主要体现在后保险杠，商用车尾部车架较长，且被设计用来吸收碰撞力的发动机仓在车架下方，很难发挥作用，一旦追尾，很容易造成小型车辆冲入货车底部，甚至冲击力会在竖着方向将商用车托举，小型车进一步钻入卡车底部，导致更严重的伤亡，为避免事故发生，商用车后下部防护应能抵住小型车的前保险杠，尽管有关法律规定空载状态下商用车的后下部防护装置离地高度为450mm至550mm，但由于小型车的前保险杠高度为500mm，因此一旦两者高度达到设计的上限，很容易出现问题。
商用车后保险杠出现问题在于以下两点，一是后保险杠会影响车辆的通行能力，由于商用车载重较多，重心偏后，保险杠高度越小，车的后轮离去角越小，汽车的通过性越差。汽车通过性，是指在一定载质量下，汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力。后保险杠很容易造成商用车的后偏。二是有关公司考虑到商用车不像小型车辆一样设计精细，且商用车保险杠的设计需要考虑较多因素，部分企业为了降低成本，导致车辆质量下降，甚至用一些简单的杠杆结构来代替保险杠。
四、商用车保险杠安全性可靠性的加强
商用车前保险杠能保护行人及司机，后保险杠能保护小型乘用车的安全性，因此，加强保险杠安全性和可靠性意义重大。
（一）有关企业要加强产品质量
企业要严格执行国家对商用车保险杠的基本要求，采用高质量的原料。保险杠要尽可能轻量化设计，保险杠加强横梁强度对整个保险杠骨架系统起决定性作用。强度横梁有利于碰撞能量均匀分布，同时要提高保险杠防护能力就需要提高保险杠系统吸收能量能力。结合材料特点，满足强度又满足轻量化要求强度钢成为钢制保险杠主要加强横梁材料。在合理选择结构设计材料选择之后，另一个影响保险杠安全性的因素是保险杠安装位置，对于速碰撞事故防护同样非常重要，前保险杠就起到了防护功能，商用车保险杠设计不同于小型车，其需要具有较大的受力面积和合适离地高度，以保证在碰撞中使保险杠与障碍物充分接触并吸收冲击力，从而降低发动机格栅、盖板、行李舱盖板等车身部件变形受损程度。
（二）交管部门加大执法力度
与小型轿车不同，货车保险杠低速碰撞主要由保险杠本身吸收能量。为了增强商务车保险杠的安全性和可靠性，降低事故发生率，交管部门应加大执法力度，将保险杠质量检验纳入车辆年检项目，对质量不合格的车辆不予年检合格标志。同时要加大对车企的检查力度，确保材料的质量化。此外，交管部门应加大对无保险杠车辆的惩罚力度，严格按照法律标准，规范保险杠的設计及使用，提高商务车辆的安全性。
结论：在低速碰撞过程中，汽车保险杠的作用很大，我们应加强对其安全性和可靠性的研究，设计合理的保险杠材料及放置位置，不应仅局限与本文对保险杠的浅论，应结合保险杠的低速碰撞仿真分析以及分析不同材质保险杠吸收内能，研制安全可靠的保险杠设计，使其真正发挥作用，确保交通安全。
参考文献
[1] 付赫涛.汽车保险杠注射模斜顶块设计[J].黑龙江科技信息，2012，（36）：72.
[2] 李俊岩.浅谈汽车保险杠设计的可靠性和安全性[J].上海汽车，2016，（07）：35-36.
[关键词]保险杠；设计；安全性；可靠性
中图分类号：TH452 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0037-01
引言
本文针对汽车尤其是商务车保险杠设计的安全性和可靠性，从保险杠的设计、材料、性能的一般要求及作用对保险杠进行探究。
一、汽车保险杠及其作用
汽车保险杠是位于车辆前后方，用于吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。汽车保险杠的设计不仅可以避免轻微碰撞对车辆造成的外部及系统危害，还可以在高速撞击时减少驾乘人员伤害的程度，不仅保护车辆驾驶员，还可以保护行人及后方小型车辆驾驶员。最早的汽车保险杠是用钢板压成凹槽，焊接在车架纵梁上，不仅加重了车辆的重量，降低了通行能力，且与车身有较大空隙，增大了空间使用面积，不美观。随着人们对美观与实用的统一，当今的车辆前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还追求美观与轻量化。汽车保险杠改用塑料或合金为主要材料，一般汽车的塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用冷轧薄板冲压而成U形槽；外板和缓冲材料附着在横梁。
随着汽车的普及，人们加强了对汽车安全性能的关注，对汽车的内部系统了解增多，但对汽车保险杠的了解却很少，人们普遍认为只是美观或简单的缓冲作用，但商务车的保险杠功能不仅局限于此。由于大型商用车体积大，牵引力强，很容易发生汽车追尾事故甚至更严重的事故，人们对大型车有一定顾忌，几乎所有严重的汽车事故均与大型车有关。保险杠的设计不仅对汽车有一定的缓冲作用，还能保证行人及小型车辆的安全，保护商务车内部系统。比如大型车后保险杠的设计可以避免小型车冲入其车底。现在汽车保险杠结构与以前汽车保险杠结构相比已经发生变化，前保险杠防撞横梁可以将任何形式偏置正面产生能量尽可能均匀分布到两个吸能支架使能量最限度均匀被吸能支架所吸收并将力均匀传递到其他吸能部位而当汽车在市区道路发生速追尾等时前保险杠防撞横梁对保护翼子板散热器罩灯具等部件起定作用后保险杠防撞横梁则可以减行李舱尾门后灯组等部位损害。
二、汽车保险杠设计的可靠性和安全性
汽车保险杠设计的安全性和可靠性研究一般通过横梁强度，落斧实验，摆锤打击实验及行人保护等研究定义。
（一）横梁强度
横梁强度是保险杠设计的焦点，规范的保险杠由强度高的主横梁和位于左右的两个吸能元件组成。保险杠的横梁强度是指横梁能够承受的最大外冲击力，高强度的横梁能够分散外冲击力，减少伤害。一般前保险杠前梁分配重量占整个商用车车重量0.3%时具有较高的安全性和可靠性。
（二）落斧实验
汽车前保险杠是一个复杂的系统，其设计是否规范，会直接影响到乘客及行人的安全。落斧实验是在试制样品上的模拟实验，通过模拟汽车的撞击，分析碰撞作用力通过横梁分散在两个纵梁上的程度，分散程度越好，保险杠是安全性和可靠性越好。
（三）摆锤打击实验
摆锤式冲击试验机是以摆锤所具有的势能，一次落锤冲击试样。摆锤冲击实验是探究轻微撞击对汽车保险杠的损伤程度，在可承受撞击力内，保险杠可见的塑性变形或表面损伤会越小，保险杠承受轻微撞击力越强。
（四）行人保护实验
商用车的安全性不仅指车辆本身的安全性，还指车辆对行人的安全性，保险杠的行人保护实验指尽量避免车辆与行人直接碰撞，或大幅度降低碰撞力度，在行人保護实验中主要设计保险杠横梁前的泡沫缓冲块和行人保护横梁。为提高保险杠安全性，应析因实验法对影响参数进行详细分析，找出最佳参数组合，优化前横梁吸能板结构。试验验证结果表明，采用优化后的结构满足了EuroNCAP行人保护小腿碰撞要求。
（五）驻车距离传感器布置实验
驻车距离传感器布置在车前与车后，用于辅助驾驶员在停车时判断前后障碍物的距离，因商务车体积大，盲区多，驻车距离传感器提高了保险杠安全性。驻车距离传感器应满足不误报警，无盲区，报警距离准确的特点。
三、商用车保险杠存在的缺陷
目前，商用车保险杠弊端主要体现在后保险杠，商用车尾部车架较长，且被设计用来吸收碰撞力的发动机仓在车架下方，很难发挥作用，一旦追尾，很容易造成小型车辆冲入货车底部，甚至冲击力会在竖着方向将商用车托举，小型车进一步钻入卡车底部，导致更严重的伤亡，为避免事故发生，商用车后下部防护应能抵住小型车的前保险杠，尽管有关法律规定空载状态下商用车的后下部防护装置离地高度为450mm至550mm，但由于小型车的前保险杠高度为500mm，因此一旦两者高度达到设计的上限，很容易出现问题。
商用车后保险杠出现问题在于以下两点，一是后保险杠会影响车辆的通行能力，由于商用车载重较多，重心偏后，保险杠高度越小，车的后轮离去角越小，汽车的通过性越差。汽车通过性，是指在一定载质量下，汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力。后保险杠很容易造成商用车的后偏。二是有关公司考虑到商用车不像小型车辆一样设计精细，且商用车保险杠的设计需要考虑较多因素，部分企业为了降低成本，导致车辆质量下降，甚至用一些简单的杠杆结构来代替保险杠。
四、商用车保险杠安全性可靠性的加强
商用车前保险杠能保护行人及司机，后保险杠能保护小型乘用车的安全性，因此，加强保险杠安全性和可靠性意义重大。
（一）有关企业要加强产品质量
企业要严格执行国家对商用车保险杠的基本要求，采用高质量的原料。保险杠要尽可能轻量化设计，保险杠加强横梁强度对整个保险杠骨架系统起决定性作用。强度横梁有利于碰撞能量均匀分布，同时要提高保险杠防护能力就需要提高保险杠系统吸收能量能力。结合材料特点，满足强度又满足轻量化要求强度钢成为钢制保险杠主要加强横梁材料。在合理选择结构设计材料选择之后，另一个影响保险杠安全性的因素是保险杠安装位置，对于速碰撞事故防护同样非常重要，前保险杠就起到了防护功能，商用车保险杠设计不同于小型车，其需要具有较大的受力面积和合适离地高度，以保证在碰撞中使保险杠与障碍物充分接触并吸收冲击力，从而降低发动机格栅、盖板、行李舱盖板等车身部件变形受损程度。
（二）交管部门加大执法力度
与小型轿车不同，货车保险杠低速碰撞主要由保险杠本身吸收能量。为了增强商务车保险杠的安全性和可靠性，降低事故发生率，交管部门应加大执法力度，将保险杠质量检验纳入车辆年检项目，对质量不合格的车辆不予年检合格标志。同时要加大对车企的检查力度，确保材料的质量化。此外，交管部门应加大对无保险杠车辆的惩罚力度，严格按照法律标准，规范保险杠的設计及使用，提高商务车辆的安全性。
结论：在低速碰撞过程中，汽车保险杠的作用很大，我们应加强对其安全性和可靠性的研究，设计合理的保险杠材料及放置位置，不应仅局限与本文对保险杠的浅论，应结合保险杠的低速碰撞仿真分析以及分析不同材质保险杠吸收内能，研制安全可靠的保险杠设计，使其真正发挥作用，确保交通安全。
参考文献
[1] 付赫涛.汽车保险杠注射模斜顶块设计[J].黑龙江科技信息，2012，（36）：72.
[2] 李俊岩.浅谈汽车保险杠设计的可靠性和安全性[J].上海汽车，2016，（07）：35-36.