汽车设计方面知识

1.1保险杠的功能

（1）保护功能：当汽车发生纵向碰撞时，保险杠应能吸收部分能量，以保护车身。对此，各国都有严格的法规，一般要求保险杠能吸收相当于8km/h速度下的冲击能量，并且对冲击后，车身及车身功能件的保护和保险杠的永久变形量都做了严格的规定。

（2）装置功能：在保险杠上，可以装置灯具、牌照架及牌照等物件，要给予足够的空间和装置条件。

（3）美化功能。

（4）提高空气动力特性：保险杠的正面迎风面积较大，对汽车的空气动力特性影响也大，影响到汽车的经济性和动力性，所以前保险杠形状的最佳设计应对减小正面迎风阻力系数（CD）和升力系数（CL）效果明显。

由于保险杠系统在“低速碰撞”和“行人保护”这两方面起着决定性的作用，因此是国内外汽车被动安全领域中的重点研究内容。

1.2汽车保险杠系统的主要类别

汽车保险杠按位置可分为前保险杠和后保险杠。

按其使用的材料，可分为金属材料保险杠和非金属材料保险杠。金属材料保险杠一般用高强度钢板冲压而成。这种钢板既有较高的强度，又有良好的冲压性能，与一般热轧钢板相比，其厚度可以减薄，从而降低材料消耗和减轻质量。如使用含磷高强度冲压钢板，与普通钢板相比，强度提高约15%~30%,厚度减薄10%左右。金属材料保险杠一般用于客车和货车。非金属材料保险杠采用模压塑料板材、改性PP材料，也可用玻璃纤维增强塑料，这些材料的机械性能接近冷轧钢板，密度仅为钢材的1/5，非金属材料保险杠一般用于轿车。

按保险杠的功能，可分为非吸能式保险杠和吸能式保险杠。另外，出于保护行人的要求，现在国外也在研究安全气囊式保险杠。

1.2.1非吸能式保险杠

非吸能式保险杠是一种最简单的结构形式。由于没有内衬，支架也基本不吸能，所以缓冲吸能能力较差，基本只起装饰作用，不起保护作用。当发生追尾和车头相撞事故时，该类型的塑料保险杠没有足够的强度和刚度来抵御强烈的碰撞，不起保护作用，将导致轿车翼子板开裂，散热器和灯具严重损坏，对客车而言，轻则损坏前围，重则损坏挡风玻璃，方向盘和仪表板发生严重变形，甚至对驾驶员构成伤害。我国市场上的部分轻型客车使用的就是非吸能式保险杠，这将对汽车乃至乘员的安全构成极大的威胁。

1.2.2吸能式保险杠

吸能式保险杠按缓冲吸能的方式不同可大致分为三类：自身吸能式、液压缓冲吸能式和带气腔式。

（1）普通式（自身吸能式）保险杠（Conventional Bumper System）

其特点是结构比较简单，主要通过支架和内衬的变形来吸收碰撞能量。由于支架需要有一定的强度，因此通常使用金属材料，而内衬的材料包括泡沫状金属材料、各种塑料、蜂窝