保險(xiǎn)杠亞標(biāo)準(zhǔn)件特性的探討論文

　　1 前言

　　本文之所以用亞標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)定義保險(xiǎn)杠一類研究對(duì)象，原因在于這些件特點(diǎn)鮮明、情況特殊，具有通用性、規(guī)范性、能夠獨(dú)立成件、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單；在汽車業(yè)內(nèi)，可以適用于多種工況、多個(gè)車型和不同平臺(tái)。目前，在暫時(shí)還沒(méi)有適當(dāng)?shù)拿�稱用以指代時(shí)，借用標(biāo)準(zhǔn)件的術(shù)語(yǔ)來(lái)定義這一類對(duì)象。在汽車設(shè)計(jì)中，許多總成件（如發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器和橋）都具有這種亞標(biāo)準(zhǔn)件的性質(zhì)。不同車型選用同一型號(hào)的總成件在汽車業(yè)內(nèi)屢見(jiàn)不鮮，但所謂亞標(biāo)準(zhǔn)件（如保險(xiǎn)杠、鋼板彈簧、輪胎）比之上述總成件結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、適用性更廣、通用性更強(qiáng)。除特別提到，下文的保險(xiǎn)杠概念不含外飾板，而且由于保險(xiǎn)杠特殊的發(fā)展之路，保險(xiǎn)杠作為亞標(biāo)準(zhǔn)件的專業(yè)化生產(chǎn)條件趨于成熟。

　　2 保險(xiǎn)杠亞標(biāo)準(zhǔn)件特性的分析

　　2.1 保險(xiǎn)杠的發(fā)展變化

　　保險(xiǎn)杠具有相對(duì)的獨(dú)立性，其主要作用有兩點(diǎn)：一是緩沖，保護(hù)駕駛員和乘客的安全；二是裝飾、美觀。在汽車發(fā)展之初，車架普遍存在于各種車輛之中，保險(xiǎn)杠其實(shí)是作為車架第1橫梁而存在的；即便到了20世紀(jì)末，商用車依然有把車架第1橫梁作為保險(xiǎn)杠使用的設(shè)計(jì)，而一些特殊車輛（如軍用吉普）則一直采用這種設(shè)計(jì)。

　　保險(xiǎn)杠有專業(yè)化的需求。裝飾功能和安全保護(hù)功能始終是一對(duì)矛盾，不可能在一個(gè)件上同時(shí)兼顧和滿足，需要有專業(yè)化的分工。可以預(yù)期在不久的將來(lái)，這兩項(xiàng)功能將完全分開(kāi)——裝飾罩主要承擔(dān)外觀美化、導(dǎo)流等功能，橫梁+支撐架則構(gòu)成保險(xiǎn)杠的安全保護(hù)主體，而保險(xiǎn)杠將特指橫梁+支撐架構(gòu)成的總成。在該總成中，支撐架也會(huì)有專門的名稱——吸能盒。

　　2.2 目前保險(xiǎn)杠的形式

　　保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)形式和材料因其使用環(huán)境的不同而各有不同，但有一個(gè)大體的變化范圍。下文以轎車保險(xiǎn)杠為例進(jìn)行討論，其他車型保險(xiǎn)杠以此類推。

　　2.2.1 保險(xiǎn)杠的材料

　　保險(xiǎn)杠以前基本上都是鋼制；目前隨著輕量化技術(shù)的發(fā)展，鋁制保險(xiǎn)杠的使用范圍正在擴(kuò)大；由于以后保險(xiǎn)杠的主要作用為吸能，因此復(fù)合材料的使用也是可以預(yù)期的；同時(shí)，還可以考慮使用組合材料，如橫梁用鋼、支撐架用鋁，通過(guò)螺栓連接，甚至支撐架成為單獨(dú)發(fā)展的總成件。

　　2.2.2 保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)

　　保險(xiǎn)杠按其結(jié)構(gòu)分類，有單梁保險(xiǎn)杠、雙梁保險(xiǎn)杠。雙梁保險(xiǎn)杠又包括主、付梁保險(xiǎn)杠和雙主梁保險(xiǎn)杠；還有單吸能盒保險(xiǎn)杠、雙吸能盒保險(xiǎn)杠；另外，梁本身還有單層、多層之分。

　　2.3 保險(xiǎn)杠與其他結(jié)構(gòu)件的關(guān)系

　　在發(fā)生碰撞時(shí)，一般情況下，轎車的變形按保險(xiǎn)杠→前縱梁前段→前縱梁后段（以及車身前部側(cè)框架、擋泥板等）的順序依次發(fā)生。雖然保險(xiǎn)杠與前縱梁都對(duì)變形有分擔(dān)，但保險(xiǎn)杠作為特設(shè)的安全件，顯然分擔(dān)的分量更重。在保險(xiǎn)杠與前縱梁上可以看到不同的吸能結(jié)構(gòu)以及碰撞力傳遞方式。請(qǐng)注意圖中前縱梁褶皺位置，因?yàn)榕c吸能密切相關(guān)。

　　2.4 保險(xiǎn)杠作用的評(píng)判

　　保險(xiǎn)杠的主要作用是發(fā)生碰撞時(shí)通過(guò)變形吸收碰撞能量，吸能量是衡量其作用的主要指標(biāo)。通過(guò)保險(xiǎn)杠總成的靜壓試驗(yàn)或沖擊試驗(yàn)可以得到吸能值的大小。其中靜壓試驗(yàn)的方法方便易行、結(jié)果重復(fù)性好，而且整個(gè)試驗(yàn)流程易于規(guī)范化，便于制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)用性較高。在這兒特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：試驗(yàn)應(yīng)該針對(duì)的是保險(xiǎn)杠總成（新概念之下的保險(xiǎn)杠），而絕非其單獨(dú)一個(gè)件（如橫梁或者吸能盒）。不同車型對(duì)保險(xiǎn)杠的要求在設(shè)計(jì)之初就有定值，整車吸能值的分擔(dān)由總布置給出；如果有相對(duì)應(yīng)的保險(xiǎn)杠可以選擇，設(shè)計(jì)者可以直接使用，并外協(xié)外購(gòu)。

　　3 保險(xiǎn)杠的使用

　　保險(xiǎn)杠的通用性很強(qiáng)，其尺寸有一定范圍。從大的方面講，車輛的長(zhǎng)、寬都有限值，保險(xiǎn)杠的尺寸不會(huì)超出一定范圍；而且保險(xiǎn)杠的使用是在車體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，不直接牽涉車輛的造型變化和車型變化，所帶來(lái)的結(jié)構(gòu)變化的要求與外觀件（如外覆蓋件）相比相對(duì)較小，這為將保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的系列化、通用化提供了條件。另外，如果設(shè)計(jì)者選用現(xiàn)成的保險(xiǎn)杠，可以考慮在設(shè)計(jì)中融入現(xiàn)有保險(xiǎn)杠的尺寸，以便使生產(chǎn)方和使用方的合作更易于達(dá)成。

　　4 結(jié)論

　　保險(xiǎn)杠的亞標(biāo)準(zhǔn)件特性使之具備了與其它車身件分離、單獨(dú)組織生產(chǎn)的條件。保險(xiǎn)杠也是輕量化研究的熱門所在，而且與材料、工藝緊密相關(guān)。目前保險(xiǎn)杠的用材主要是鋼或鋁，近來(lái)研究使用高強(qiáng)鋼的較多，但高強(qiáng)鋼的使用牽涉到車身結(jié)構(gòu)、復(fù)雜模具等問(wèn)題，投入較大。同時(shí)，保險(xiǎn)杠橫梁采用高強(qiáng)鋼的主要用途是傳遞沖擊能量，與吸能的主要目的不完全一致；而鋁保險(xiǎn)杠的模具相對(duì)簡(jiǎn)單，投入也相對(duì)較小，鋁制橫梁的主要用途是吸能，與保險(xiǎn)杠的作用方向更一致。因此可以預(yù)期的是，鋁制保險(xiǎn)杠將最先實(shí)現(xiàn)通用化。

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