【9A文】前防撞横梁总成设计指南.doc

MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 奇瑞汽车股份有限公司奇瑞汽车股份有限公司 前防撞横梁总成设计指南前防撞横梁总成设计指南 编制：编制： 审核：审核： 部门批准：部门批准： 技术委员会批准：技术委员会批准： 汽车工程研究院汽车工程研究院 车身部车身部 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 目目 录录 第一章概述1 1.1 该指南的主要目的1 1.2 该指南的主要内容1 第二章法规对比分析1 2.1 低速碰撞法规要求1 2.1.1 政府法规试验规范简介1 2.1.2 保险协会试验规范简介.4 2.2 高速碰撞法规要求5 第三章前防撞横梁的布置设计6 3.1 前防撞横梁离地高度布置要求.6 3.2 前防撞横梁距前保蒙皮、发动机盖前缘等部件的距离.9 3.3 前防撞横梁长度要求.12 第四章前防撞横梁结构设计13 4.1 前防撞横梁的安装方式.13 4.2 前防撞横梁的工艺分类.14 4.3 前防撞横梁的截面型式.16 4.4 前防撞横梁的轨迹曲线.19 4.5 吸能盒结构设计.20 4.5.1 常见吸能盒结构.20 4.5.2 特殊吸能盒结构.22 4.6 拖车钩结构设计.23 第五章前防撞横梁的材料定义及减重24 5.1 前防撞横梁材料选用.24 5.2 前防撞横梁减重设计.25 第六章前防撞横梁的 CAE 模拟分析26 6.1 典型截面的 CAE 对比分析26 6.2 前防撞横梁总成碰撞 CAE 模拟分析27 第七章前防撞横梁的设计趋势30 7.1 高强度材料运用.30 7.2 保护系统装配集成、前端模块轻量化.30 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 第一章第一章 概述概述 保险杠系统由保险杠蒙皮、吸能块、防撞横梁及小腿保护梁所组成。

防撞横梁总成是 保险杠系统的重要组成部分，也是车身结构的重要组成部分，它在汽车低速碰撞中起着决 定性作用，同时在高速碰撞中也起着吸能和力量传导的重要作用 1.11.1 该指南的主要目的该指南的主要目的 使大家对防撞横梁总成的设计有一个初步的思路，对需要满足的各种条件有一个比较 全面的基本认识该指南的撰写主要解决以下两个方面的问题: 1）防撞横梁的设计需要满足哪些法规方面的要求； 2）防撞横梁结构设计需要考虑到的因素，包括材料选用、横梁截面设计、成型工艺选 择、拖车钩结构设计、吸能盒结构设计等 1.21.2 该指南的主要内容该指南的主要内容 该指南围绕“防撞横梁设计”这个中心环节，内容主要从以下几个方面展开： 1）法规对比分析（低速碰撞、高速碰撞） ； 2）前期概念设计布置分析； 3）防撞横梁、吸能盒、拖车钩等部件结构设计，并辅以 Benchmark 资料供参考； 4）对于设计中涉及到的零部件材料、重量、成本、以及 CAE 模拟分析等问题，也给 予相应的简要说明 5）最后对整个前防撞系统及其前端模块的发展趋势作一个简单介绍 第二章第二章 法规对比分析法规对比分析 2.12.1 低速碰撞法规要求低速碰撞法规要求 针对不同的市场，需要满足不同的技术法规要求，因此在目标市场确定以后，就应针 对相应的市场进行法规校核，前防撞横梁布置与造型息息相关，在造型初期就应该关注布 置空间，并对布置空间进行校核和提出要求。

法规体系主要包括政府法规和保险协会评测两部分 学习法规重点关注其测试速度、碰撞器高度、碰撞器结构特点、测试内容、 实验考察重点、实验车测试状态 2.1.12.1.1 政府法规试验规范简介政府法规试验规范简介 不同销售市场的法规代号见下表： 销售市场法规标准号备注 欧洲ECE R 42摆锤实验（一种摆锤）/滑车 加拿大CMVSS 215 最新修订版本测试速度与 ECE R42 一致 美国NHTSA Part 581摆锤实验（二种摆锤）+刚性壁障 中国GB 17354沿袭 ECE R42 的相关规定 以上三种法规试验考察的内容基本相同： 1)照明灯和信号灯装置应能持续正常工作并清晰可见； 2)发动机盖、行李箱盖和车门能正常开闭，汽车的侧门应在碰撞的作用下不能开启； 3)供油和冷却系统应无泄漏，油路或水路不堵塞，其密封装置与油箱和水箱盖能正常 工作； 4)排气系统不应损坏和错位； 5)传动系统、悬架系统（包括轮胎） 、转向和制动系统保持良好的调整状态并能正常 工作 各国法规对比见表 2.1，GB17354-1998 与 ECE R42 基本一致，加拿大最新修订标准 CMVSS 215–June，26 20KK 与美国 NHTSA Part 581—October，1 20KK 基本一致，表中未 列出。

表 2.1 低速碰撞法规对比 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 备注：正向撞击时前后两次测试位置要求 Y 向≥300mm，具体撞击点任意选取 欧标采用图 2.1 所示摆锤，美标采用图 2.1 及图 2.2 所示两种摆锤，高位摆锤旨在考 察防撞横梁对发动机盖及后盖的保护情况，在布置防撞横梁时，其截面需要高出发盖或后 盖表面一定距离（X 方向极值点） ，即图中 L4 值，如图 2.3 所示 图 2.1 低位摆锤（NHTSA PART 581、CMVSS 215、ECE R42） 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 图 2.2 高位摆锤（NHTSA PART 581、CMVSS 215） 图 2.3 高位摆锤碰撞示意图 2.1.22.1.2 保险协会试验规范简介保险协会试验规范简介 在低速碰撞法规中，除了上述国家强制标准外还有保险公司的检测规范，对比见表 2.2 表 2.2 低速碰撞保险协会测试规范对比 说明：说明： L1：低位摆锤上端与发盖距离 L2：高位摆锤上端与发盖距离 L3：摆锤下端与防撞横梁距离 L4：高位摆锤上端与发盖实际距离(不含吸能泡沫) ★若采用低位摆锤，则摆锤上端与发盖距离为 L1—L3; ★若采用高位摆锤，则摆锤上端与发盖距离为 L4; 高位摆锤与低位摆锤的主要区别在于高位摆锤上端突出， 减小了摆锤与车身之间的距离。

【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 表 2.3 低速碰撞保险协会新增测试内容对比 备注：政府法规原文中测试高度是地面与摆锤中心线的距离，而保险协会的模拟保险 杠测试高度是地面与模拟保险杠下端的距离（表 2.3 已经转化为地面与模拟保险杠中心的 距离） IIHS 刚性壁障测试是否被模拟保险杠测试取代暂未查到明确文献 关于车辆质量定义，请查阅其它相关资料，在此不予赘述 目前各保险协会的测试标准存在一些差异，在模拟保险杠测试中，主要是模拟保险杠 的离地高度不一样IIHS 正碰高度为 457mm，角部 15%重叠偏置碰撞高度为 406；RCAR 前 部正碰高度为 455mm，后部正碰高度一般取 405mm 或者 455mm，其值可以结合销售市场来定； RCAR(AZT)目前仅实施了前后正碰实验，而 IIHS 则将 15%重叠偏置碰撞也引入了测试实验 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 中，显然在模拟保险杠测试中，IIHS 较目前 RCAR 的要求高但在刚性壁障碰撞中，AZT 的 速度却比 IIHS 高 7 Km/h。

2.22.2 高速碰撞法规要求高速碰撞法规要求 在高速碰撞试验中前防撞横梁也参与部分吸能作用，特别是在 40%偏置碰撞中把部分 碰撞力传导到另一侧纵梁因此，在高速碰撞中前防撞横梁的设计也是非常重要的 下面简单总结一下各种高速碰撞法规及非官方检测规范的试验标准,见表 2.4～2.5： 表 2.4 高速碰撞法规 法规名称美国（FMVSS 208）欧洲（ECE R94）中国（CMVDR 294） 碰 撞 形 式 1、 正面碰撞（刚性壁） 2、30°倾角倾斜刚性壁障 40%重叠，可变形壁障正面碰撞（刚性壁） 碰撞速度 48.3 Km/h56 Km/h50Km/h 国家强制性法规检测的试验方法有三种：完全正面与刚性壁碰撞，30°角与刚性壁碰 撞，40%偏置与可变形壁障碰撞除了国家强制法规外，还有非官方检测规范，如：IIHS、 各种 NCAP 等 表 2.5 非官方检测规范 法规名称 IIHSEuroNCAPC-NCAP 碰 撞 形 式40%重叠，ODB，0°40%重叠，ODB，0° 1、40%重叠，ODB，0°，V1 2、完全重叠，刚性壁,V2 碰撞速度 64 Km/h64 Km/h V1=56 Km/h；V2=50 Km/h 在各种试验规范中，40%偏置碰撞法规或标准主要有：C-NCAP、ECE R94、EuroNCAP、IIHS。

各法规和标准规定的 ODB 是相同的，因此对前保横梁的设置要 求也是相同的，如图 2.4 所示 图 2.4 40%偏置碰撞可变形壁障 第三章第三章 前防撞横梁的布置设计前防撞横梁的布置设计 前防撞横梁的布置需要考虑各种法规试验规范要求，以达到最大的吸能效果，有效地 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 保护车身其它部件 结合上述各种试验规范，前防撞横梁的布置需要考虑的因素主要有：前防撞横梁中心 离地高度、前防撞横梁横的长度（Y 向） 、前防撞横梁距前保蒙皮、冷凝系统等部件的距离、 前防撞横梁距发动机盖前缘距离、前防撞横梁距大灯表面距离等 3.13.1 前防撞横梁离地高度布置要求前防撞横梁离地高度布置要求 碰撞器主要有以下几种类型：摆锤、模拟保险杠、固定刚性壁障或移动刚性壁障（移 动小车） 各种法规的碰撞器中心离地高度存在差别，具体见表 3.1由于刚性壁障在高度 方向都比较长，可以不予考虑，在进行布置时，在高度方向主要考虑防撞梁是否与摆锤或 模拟保险杠达到一定的重叠量 表 3.1 各国法规碰撞器中心离地高度表 碰撞器类型法规碰撞器中心离地高度(mm) ECE R42(欧洲)445(高度固定) GB17354-1998(中国)445(高度固定) NHTSA Part581(美国)406～508(高度随测试位置变化) 摆锤 CMVSS 215（加拿大）406～508(高度随测试位置变化) IIHS(美国)456(任意一侧)、507(中心位置) 模拟保险杠RCAR（汽车修理协会）455/505(根据销售市场，结合其他法规选取) 从上表可以看出，摆锤中心离地高度在 406mm～508mm 范围内；模拟保险杠中心离地高 度在 455mm～507mm 范围内。

国标及欧标各种测试高度保持不变，布置上一般比较好满足， 美国和加拿大标准高度在一定范围内浮动，对布置空间要求明显增加，汽车修理协会的模 拟保险杠高度取值也相对固定 由于实车与数据存在一定的误差（底盘悬架调校、整车重量误差、制造误差等） ，因此 实际做布置时还需要考虑整车制造误差B 平台制造误差取 18mm，考虑两种极限情况，则 北美前防撞横梁中心线离地高度为 388mm≤H≤526mm，防撞横梁布置在 457mm 附近比较合 理；欧洲前防撞横梁中心线离地高度为 427mm≤H≤463mm，防撞横梁布置在 445mm 附近比 较合理；保险协会前防撞横梁中心线离地高度为 437mm≤H≤525mm，防撞横梁布置在 481mm 附近比较合理；各测试规范碰撞器中心离地高度见图 3.1 图 3.1 各测试规范碰撞器中心离地高度（已考虑 18mm 误差） 正面偏置碰撞可变形壁障高度设置见图 3.2，布置时需将高速碰撞与低速碰撞结合在 一起考虑 【MeiWei_81-优质适用文档】 【MeiWei_81-优质适用文档】 200mm 330mm 试验载荷状态 下的地面线 图 3.2 40%重叠，正碰 ODB 壁障布置高度 下面以图示的方式对前防撞横梁的高度布置进行相关说明（图 3.3～3.5）： 图 3.3 前防撞横梁的布置 H1 随。