前防撞横梁总成设计指南
汽车前后防撞梁设计地的要求的要求规范
汽车前后防撞梁设计规范一、目的：指导汽车前后防撞梁总成设计；提供汽车前后防撞梁总成设计的思路。
二、范围：该规范适应于M1类车辆汽车前后防撞梁的设计。
主要介绍了汽车开发过程中汽车前后防撞梁总成的作用及在整车中的影响。
首先对汽车前后防撞梁在整车中的功能进行了概述，尤其是对汽车前后防撞梁碰撞性能做了详细的描述；同时对汽车前后防撞梁总成设计要点作了描述；最后对汽车前后防撞梁的加工制造性作了阐述。
三、规范性引用文件：下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护GB 17354-1998 汽车前、后端保护装置GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求C-NCAP 中国新车评估程序2012版四、汽车前后防撞梁总成主要功能1、汽车前后防撞梁总成功能概述汽车前后防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，也是车身中的一个重要构件，其功能主要有：a. 保护保险杠在低速碰撞过程中尽量不要破裂或者发生永久变形。
b. 保护车身骨架前后端纵梁在行人保护或者可维修性碰撞时不发生永久变形或者破裂。
c. 在100%正面高速碰撞、后面高速碰撞时起到第一次的吸能作用，在偏置碰撞中不仅起到第一次吸能作用，还能起到碰撞过程中均衡传递受力的作用，防止车身左右两侧受力不均。
2、汽车前后防撞梁总成碰撞性能概述前防撞梁总成碰撞性能前防撞梁总成的碰撞性能主要需满足低速碰撞和高速碰撞两个部分的法规要求。
其中，低速碰撞需满足的法规要求为：GB17354-1998 汽车前、后端保护装置。
高速碰撞需满足的法规要求为：GB11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护；C-NCAP标准，需满足其100%正面碰撞和40%偏置碰撞要求。
3、低速碰撞对前防撞梁设计的性能要求低速碰撞的国家标准GB l7354—1998规定的正撞速度为4km／h，车角碰撞速度为2.5 km／h，对车身的要求就是车身本体、前防撞梁和吸能盒等不能有任何损坏，最好前保险杠也不能破裂或者发生永久变形。
前碰撞横梁总成参考-设计参考
前碰撞横梁总成参考-设计参考目录1.适用范围-----------------------------------------------------------------------------------042.引用标准------------------------------------------------------043.前碰撞横梁的制造工艺-------------------------------------------044.车型结构实例及实车结构尺寸参考---------------------------------055.前碰撞横梁的设计------------------------------------------------226.吸能盒设计------------------------------------------------------247.材料及料厚推荐--------------------------------------------------258.结束语----------------------------------------------------------25前碰撞横梁总成参考-设计参考1 适用范围本规范规定了前碰撞横梁设计的设计流程、材料选取、结构参数以及前碰撞横梁的设计质量检查等内容。
本规范适用于前碰撞横梁的设计开发工作。
2 引用标准标准化工作导则第1部分标准的结构和编写规则。
汽车设计规范、工艺规范、试验规范编制工作指南3前碰撞横梁的制造工艺1.冲焊工艺：冲压焊接工艺适应性强，开发周期短，成本较高，形状多变，不要求断面一致，可以在以后的使用中根据实际状态设变，但性能提高主要靠材料牌号的升级和料厚的增加，其与吸能结构可以点焊连接，后期改动的设变成本低。
如下图：2.辊压成型：辊压成型若是单一车型使用则成本很高，但现在基本上是多个车型共用，多车型共用时，这种结构成本最低，但一般要求断面一致，变断面辊压技术目前尚未投入量产，辊压对大量生产的零件成本极低，但辊压断面一旦确定，调整范围有限，一旦形状改变，只能新开。
汽车前后防撞梁设计要求规范
汽车前后防撞梁设计规一、目的：指导汽车前后防撞梁总成设计；提供汽车前后防撞梁总成设计的思路。
二、围：该规适应于M1类车辆汽车前后防撞梁的设计。
主要介绍了汽车开发过程中汽车前后防撞梁总成的作用及在整车中的影响。
首先对汽车前后防撞梁在整车中的功能进行了概述，尤其是对汽车前后防撞梁碰撞性能做了详细的描述；同时对汽车前后防撞梁总成设计要点作了描述；最后对汽车前后防撞梁的加工制造性作了阐述。
三、规性引用文件：下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护GB 17354-1998 汽车前、后端保护装置GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求C-NCAP 中国新车评估程序2012版四、汽车前后防撞梁总成主要功能1、汽车前后防撞梁总成功能概述汽车前后防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，也是车身中的一个重要构件，其功能主要有：a. 保护保险杠在低速碰撞过程中尽量不要破裂或者发生永久变形。
b. 保护车身骨架前后端纵梁在行人保护或者可维修性碰撞时不发生永久变形或者破裂。
c. 在100%正面高速碰撞、后面高速碰撞时起到第一次的吸能作用，在偏置碰撞中不仅起到第一次吸能作用，还能起到碰撞过程中均衡传递受力的作用，防止车身左右两侧受力不均。
2、汽车前后防撞梁总成碰撞性能概述前防撞梁总成碰撞性能前防撞梁总成的碰撞性能主要需满足低速碰撞和高速碰撞两个部分的法规要求。
其中，低速碰撞需满足的法规要求为： GB17354-1998 汽车前、后端保护装置。
高速碰撞需满足的法规要求为：GB11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护；C-NCAP标准，需满足其100%正面碰撞和40%偏置碰撞要求。
3、低速碰撞对前防撞梁设计的性能要求低速碰撞的国家标准GB l7354—1998规定的正撞速度为4km／h，车角碰撞速度为2.5 km／h，对车身的要求就是车身本体、前防撞梁和吸能盒等不能有任何损坏，最好前保险杠也不能破裂或者发生永久变形。
前纵梁总成结构设计-20111115
作业指导书第1页共10页前纵梁总成结构设计编号部门版本目录1.适用范围 (2)2.目的 (2)3.功能及要求 (2)4.设计方法及要求 (2)版次编制日期校对日期审批日期图1图2 图34.3.2 结构强度和刚度设计由于在碰撞过程中前纵梁总成承受的载荷非常的大，图45为某车型在碰撞过程中主要传力梁系截面和对应的各梁系载荷图，从图中我们可以看到，在碰撞发生的初期，前纵梁的前端（图中1#和2#截面）承受了近95000N 的载荷。
另外，碰撞时纵梁承受的载荷与整车质量成正比，整车质量越重，纵梁承受的载荷越大，图6为一大型SUV 车型在碰撞时各梁系的载荷图，从图中可以看出其纵梁所承受的载荷值非常的大。
图9图8由于纵梁的长度较长，一般都会将纵梁分为前后两段，有些车型甚至分为三段，在纵梁前后段搭接处需要注意重合区域的长度，一般在重合区域内应至少能布置下两排焊点，重合区域长度最好达到图11图12为了将碰撞能量传递到门槛并提高车身的抗扭转性能，在纵梁总成里都会设计一个横向的梁架结构件粉色零件）将纵梁总成与门槛总成连接起来。
图13另外纵梁长度的设定也很重要，很多车型的纵梁会一直延伸至前地板总成的最后端，如图14型将纵梁后段的一部分放到前地板总成里，通过在前地板上开焊接工艺孔将前纵梁与地板纵梁连接起来，如图示。
还有一些车型将纵梁分为两段或是三段，每一段的料厚不同，通过激光焊接拼焊到一起，如图色表示纵梁的三段，每一段的厚度是不同的，位置靠前的料厚要更厚一些，这种结构的优点是零件材料厚度与受力状况匹配的更为合理，不会造成强度浪费的情况，也有利于车身的减重，但是这种工艺的应用需视客户的工艺条件图14。
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨汽车防撞横梁是车辆安全的重要组成部分，冲压工艺是防撞横梁制作的关键环节。
本文将探讨汽车防撞横梁冲压工艺的研究及模具设计，以期为汽车制造业提供有益的参考和指导。
一、汽车防撞横梁的作用汽车防撞横梁是安装在车辆前部的重要结构，其主要作用是在车辆发生碰撞事故时，吸收和消散碰撞能量，减少对车辆乘员和车身结构的损害，提高碰撞事故的安全性能。
汽车防撞横梁的质量和制作工艺至关重要。
二、汽车防撞横梁冲压工艺研究1. 材料选择汽车防撞横梁通常采用高强度钢板冲压成型，材料的选择直接影响到防撞横梁的强度和韧性。
在材料选择上，需要考虑到其强度、塑性、冷变形硬化指数等因素，以保证防撞横梁在碰撞时能够有效地吸收能量并保护乘员安全。
2. 冲压设备汽车防撞横梁的冲压成型需要使用专业的冲压设备，例如冲床、液压机等。
在冲压工艺中，需要对冲压设备和模具进行精确的调试和控制，以保证防撞横梁的成型质量和尺寸精度。
3. 工艺流程汽车防撞横梁的冲压工艺流程通常包括材料切割、冲压成型、焊接、热处理等环节。
在冲压成型中，需要精确控制冲床的冲程、模具的间隙和材料的进给速度，以避免产生裂纹、变形等质量缺陷。
三、汽车防撞横梁模具设计探讨1. 模具结构汽车防撞横梁的模具通常由上模、下模和导向架组成，其中上模和下模的结构设计直接影响到汽车防撞横梁的成型质量。
模具的设计需要考虑到成型过程中的应力分布、变形情况和成型工艺要求，以保证防撞横梁的成型精度和表面质量。
2. 模具材料模具的使用寿命和成型质量与模具的材料选择密切相关，一般情况下，汽车防撞横梁的模具采用优质合金工具钢或耐磨合金钢制作，以满足高强度、高耐磨、高硬度等要求。
3. 模具加工工艺汽车防撞横梁的模具加工工艺包括粗加工、热处理、精密加工等环节，其中尤其需要重视热处理工艺的控制，以保证模具的硬度、韧性和耐磨性。
在精密加工过程中，需要对模具的加工精度和表面质量进行严格的控制和检测，以保证防撞横梁成型的精度和表面质量。
汽车前后防撞梁设计规范
汽车前后防撞梁设计规范一、目的：指导汽车前后防撞梁总成设计；提供汽车前后防撞梁总成设计的思路。
范围：二、类车辆汽车前后防撞梁的设计。
主要介绍了汽车开发过M1该规范适应于首先对汽车前后防撞梁在整程中汽车前后防撞梁总成的作用及在整车中的影响。
同车中的功能进行了概述，尤其是对汽车前后防撞梁碰撞性能做了详细的描述；最后对汽车前后防撞梁的加工制造时对汽车前后防撞梁总成设计要点作了描述；性作了阐述。
三、规范性引用文件：下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日（包括所有的修凡是不注日期的引用文件，其最新版本期的版本适用于本文件。
改单）适用于本文件。
GB 11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护GB 17354-1998 汽车前、后端保护装置GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求版2012C-NCAP 中国新车评估程序四、汽车前后防撞梁总成主要功能汽车前后防撞梁总成功能概述、1汽车前后防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，也是车身中的一个重要构件，其功能主要有： a. 保护保险杠在低速碰撞过程中尽量不要破裂或者发生永久变形。
保护车身骨架前后端纵梁在行人保护或者可维修性碰撞时不发生永久变形 b.或者破裂。
正面高速碰撞、后面高速碰撞时起到第一次的吸能作用，在偏置 c. 在100%防碰撞中不仅起到第一次吸能作用，还能起到碰撞过程中均衡传递受力的作用，止车身左右两侧受力不均。
2、汽车前后防撞梁总成碰撞性能概述前防撞梁总成碰撞性能前防撞梁总成的碰撞性能主要需满足低速碰撞和高速碰撞两个部分的法规要求。
其中，汽车前、后端保护装置。
低速碰撞需满足的法规要求为：GB17354-1998乘用车正面碰撞时的乘员保GB11551-2003 高速碰撞需满足的法规要求为：护；100%偏置碰撞要求。
正面碰撞和40%C-NCAP标准，需满足其3、低速碰撞对前防撞梁设计的性能要求，车角碰h1998—规定的正撞速度为4km／l7354低速碰撞的国家标准GB前防撞梁和吸能盒等不能有对车身的要求就是车身本体、h2.5 km撞速度为／，任何损坏，最好前保险杠也不能破裂或者发生永久变形。
汽车前机舱纵梁设计规范
前机舱纵梁设计规范前机舱纵梁设计规范1范围本标准包含机舱前纵梁总成设计要点及其判定标准等。
本标准适用于轿车、SUV等新车型前机舱纵梁设计。
2 规范性引用文件ECE R33 关于正面碰撞车辆结构特性认证的统一规定3 术语和定义3.1 前纵梁前纵梁作为碰撞中的主要吸能部件，是汽车发动机舱框架的重要组成部分，它与前保险杠、A柱及前挡板相联接，焊接在车身下部，其上再焊接轮罩等构件。
3.2 断面断面是反映整车性能、结构、配合、法规等方面要求的截面。
主要规定了车身主要部位的结构形式、搭接关系、间隙设定、主要控制尺寸及公差、装配、人机工程、法规等各方面信息，是车身设计工程可行性分析的重要手段和车身结构设计的重要依据。
3.3 NVH NVH是指车辆工作条件下乘客感受到的噪声（noise）、振动（vibration）以及声振粗糙度（harshness）,是衡量车身质量的一个综合性指标。
4 功能介绍4.1一般功能该系统提供发动机变速箱悬置、前副车架、前防撞梁、蓄电池支架、保险丝盒、底盘及空调的管路，线束等总成的安装结构。
4.1.1整车中相关区域固定点前纵梁子系统提供整车各个功能块的安装结构。
下图1表达了前纵梁子系统在整车中的相关区域。
底盘电器前防撞梁轮胎前悬架线束副车架内外饰空调系统前轮罩挡泥皮空调管路动力总成发动机和变速箱悬置图1 整车中相关区域4.1.2车身中相关区域固定点前纵梁子系统需要满足结构和安全等要求。
下图2表达了前纵梁子系统在车身中的前端区域。
水箱横梁前轮罩总成前挡板总成图2 车身中相关区域4.2特殊功能该系统的特殊功能是保证汽车的安全性要求，首先是发生正面碰撞或偏置碰撞时，能够按一定规律变形，有效吸收并分散碰撞能量，从而最大程度地保证车辆和乘员的安全。
其次是通过对车身的NVH（即噪音(Noise)、震荡(Vibration)、平稳(Harshness)三项标准）的有效控制，使乘员感到可靠和舒适。
4.3 性能要求考虑到本系统的一般功能，固定时需满足可靠耐久性。
基于碰撞安全性汽车前防撞梁总成轻量化设计
244机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第4期2021年4月基于碰撞安全性汽车前防撞梁总成轻量化设计王雪梅\薛振国2,刘一扬1(1.郑州财经学院机电工程学院，河南郑州450000;2.郑州宇通客车股份有限公司技术中心产品工程部，河南郑州450000)摘要:前防撞总成是汽车正面碰撞时最重要的承栽件，起到吸收能量和保护乘员的作用，也是轻量化设计的重要结构。
根据前防撞梁总成的结构特点，选取横梁和吸能盒作为研究对象，选择材料、厚度、截面形式等方面进行轻量化方案设计，选择最大加速度、侵入量、能量吸收和单位质量承栽力等作为优化设计目标，对不同结构的零件进行优化设计。
并对 优化设计前后总成的性能进行对比分析，选择正面100%重叠工况和40%偏置碰撞工况进行对比分析，获取加速度、承栽 力等变化曲线。
结果可知:优化设计后横梁材料DP980D+Z,厚度1.3mm;吸能盒的截面形式为十字形、无设计倾角，材料 则选择高强钢DP780D+Z,厚度为1.6mm;轻量化后总成的加速度、侵入量、最大承栽力均无明显变化，变化趋势基本一 致；最大侵入量满足设计要求，最大承栽力与实际值偏差为2.3%,满足要求;表明总成轻量化设计方案的可行性，为实际 应用提供参考依据。
关键词:汽车;前防撞梁总成;轻量化;正交试验;碰撞安全性中图分类号:T H16;T H22;U463.22文献标识码:A文章编号：100卜3997(202丨）04-0244-04Lightweight Design of the Vehicle Bumper Beam System Based on Crash SafetyWANG Xue-mei1, XUE Zhen-guo2, LIU Yi-yang1(1.School of Mechanical and Electrical Engineering, Zhengzhou Institute of Finance and Economics, He*nan Zhengzhou450000, China;2.Product Engineering Department of Technical Center, Zhengzhou Yutong Bus Co., Ltd., He* nan Zhengzhou 450000, China)Abstract：77ie front anti-collision assembly is the most important carrier when the car is in a head-on collision.It plays the role of absorbing energy and protecting the occupants,and is also an important structure for lightweight design.According to the structured characteristics of the front anti-collision beam assembly.,select the beam and the energy absorbing box as the research object Selecting material,thickness,and section form for structural lightweight design.Select the maximum accelerationy intrusion amount^energy absorption and unit mass bearing capacity as the optimization design target;optimize the design of parts with different structures.And compare and analyze the performance of the assembly before and after optimization,comparative analysis of f ront 100% overlap and 40%offset collision.Obtain the changing curve of acceleration and bearing edacity.The results show that the optimized beam material is D P980D+Z and the thickness is 1.3mm. The section shape o f the energy absorbing box is cross-section and has no design inclination.The material is made o f high strength steel D P780D+Z with a thickness of 1.6mm.After the lightweighting,the acceleration，maximum invasion and maximum bearing capacity of the assembly do not change significantly,and the trend of change is basically the same.The maximum intrusion meets the design requirements y and the maximum bearing capacity and actual value deviation is 2.3%. The deviation between maximum bearing capacity and actual value is 2.3% which meet requirements.It shows the feasibility of the lightweight design of the assembly^and provides reference for practical application.Key Words： Vehicle；Bumper Beam System；Lightweight；Orthogonal Experiment；Crash Safetyi引言前防撞梁总成在汽车发生正面碰撞或者偏置碰撞时，起到 吸能和保护乘员的重要作用,也是前保险杠系统的最重要的组成 单元，其结构性能的好坏将直接影响到汽车的安全性和星级标准评分。
轿车前碰撞横梁的轻量化设计
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图 １ 各 种 交 通 出 行 方式 对 比
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关 键 词： 碰撞 横 梁 ； 轻 量化 ； 设 计
文 献 标识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０—５ ９ ０ ０ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ２—０ ０ ８ ６ —０ ４
中图 分 类 号 ： ＴＨ２ ２
Ｌｉ ｇ ｈｔ Ｗ ｅ ｉ ｇ ｈｔ ｉ ｎｇ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｆｒ ｏ ｎ ｔ Ｃｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｂｅ ａ ｍ ｏ ｆ Ｃａ ｒ
５ ％ ４ ３ ３ ２ ２１１ ％ ５
１ 汽 车轻 量 化 的背 景 及 必 要性
伴 随着我 国国民经 济的发展 和人 口交通 出行 的需求 （ 图１ 所 示） ， 汽车 正逐 步成 为 家庭 的生 活 必需
品， 在 一段 时间 内我 国汽车工业 的发展 势头迅猛 强劲 （ 如图 ２ 所 示） ．
裟 裟 勰裟裟
［ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ －
乘用车前纵梁碰撞变形模式规划及设计
［ １ ］ 提供 的方 法 ， 按 初 定 的 载 荷 值 计 算 出 具 体
尺 寸 。
由于 文献 ［ １ ］ 中提 供 的方 法 并 不 考 虑 加 强 板
因素 。 因此 在设 计 初 步 定 型 后 ， 可 用 局 部 纵 梁 结 构的简 易 Ｃ Ａ Ｅ模 型 计 算 进 行 进 一 步 的 设 计 和
情况 下 ， 如果 将平 直段 设 计 得 偏 弱 ， 比如通 过 减 少 纵梁 内部 加 强板结 构 、 降低 材 料厚 度 等 方 法 ， 使 平
直段 可 以充 分 变 形 吸能 ， 那 么 可 以很 好 地 满 足 正
Ｐ ０
－－— —— —一
Ｐ 。
— －・ —－－ 一 —— —－— －一
速度 的 目的。
１ ． ２ 纵 梁 平 直 段 变 形 模 式 规 划
值 大小 的规划 ， 可 适 用 静 力 学 公 式 大 致估 算 出 所
需要力 的 大小 。对 于 半 副 车 架 的车 型 ， 加 速 度 曲 线第 一峰 值几 乎完 全 由前 纵 梁 决定 。根 据 瞬时 加
速度值 Ⅱ ， 可 以得 出 Ｆ ＝ ｍ ａ ／ ２ ， 即为单 根 纵梁 可 承
足 正 面刚性 墙碰 撞工 况 性 能要 求 ¨ Ｊ 。这 个值 可作
为 纵梁 平直 段 的性能 评价 指标 。
在 碰撞 过 程 中 ， 加 速 度 曲线 的第 一 个 峰 值 发
生 原 因是纵 梁在 碰撞 过程 中首 次 发生 破 坏 。如 果
首 次破 坏发 生 在 纵 梁 平 直 段 后 部 ， 导致 纵 梁 发 生
受 的 向力值 。
对 于 通常 带 翻边 的前 纵 梁形 式 ， 可 根 据 文 献
汽车正面碰撞纵梁结构优化设计
汽车正面碰撞纵梁结构优化设计随着汽车行业的发展，汽车安全性已经成为消费者购车的重要考虑因素之一。
在汽车发生事故时，前面碰撞处的结构是最先承受冲击的部分，因此，纵梁是汽车前面结构中至关重要的部分。
本文将介绍一种汽车正面碰撞纵梁结构的优化设计方法。
首先，需要确定所要优化的纵梁的材料和尺寸。
纵梁的材料通常是高强度钢或铝合金，其尺寸也需要根据车型和车身结构进行优化设计。
接下来，对纵梁进行有限元分析，确定纵梁在正面碰撞时的受力分布情况。
分析应涵盖全车速度范围内的不同碰撞情况，以确保纵梁具有良好的抗碰撞能力。
然后，在分析的基础上，进行纵梁结构优化。
这里可以考虑采用形状优化和拓扑优化等方法。
形状优化可以通过改变纵梁的截面形状、弯曲角度等来实现。
拓扑优化则可以通过添加局部加强筋等方式来提升纵梁的强度。
最后，对优化后的纵梁进行有限元分析和实际试验。
通过多种载荷条件下的有限元分析，验证纵梁在不同情况下的强度和稳定性是否得到了有效提升。
同时，进行实际试验以验证有限元分析的真实性，以确保优化后的纵梁具有较高的安全性。
总之，汽车正面碰撞纵梁结构的优化设计是一个充满挑战的过程，需要对材料、尺寸、受力分布等多个方面进行充分考虑。
只有在充分优化的情况下，纵梁才能够发挥最大的保护作用，确保驾驶者和车内人员的安全。
除了上述提到的纵梁结构优化，还有其他一些方法可以提高汽车的碰撞安全性。
例如：1. 前方变形区设计：在纵梁前设置一定的变形区，使汽车在发生碰撞时能够将冲击力分散到更广的范围内，减轻车厢内的受力。
2. 缓冲材料加固：在汽车机头和前保险杠内加入缓冲材料，能够在碰撞时吸收冲击能量，并减少车内受力。
3. 安全气囊设计：在汽车碰撞时，安全气囊能够迅速展开并形成一定的缓冲作用，减轻乘客受到的伤害。
4. 抗拉杆设计：在汽车碰撞时，抗拉杆能够将车体内的受力分散到更广的范围内，保护乘客的安全。
除此之外，还可以针对不同类型的汽车，采用不同的安全设计方法。
前防撞横梁总成设计指南
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
1.1 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:
汽车前后防撞梁设计规范方案
汽车前后防撞梁设计规范一、目的：指导汽车前后防撞梁总成设计；提供汽车前后防撞梁总成设计的思路。
二、范围：该规范适应于M1类车辆汽车前后防撞梁的设计。
主要介绍了汽车开发过程中汽车前后防撞梁总成的作用及在整车中的影响。
首先对汽车前后防撞梁在整车中的功能进行了概述，尤其是对汽车前后防撞梁碰撞性能做了详细的描述；同时对汽车前后防撞梁总成设计要点作了描述；最后对汽车前后防撞梁的加工制造性作了阐述。
三、规范性引用文件：下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护GB 17354-1998 汽车前、后端保护装置GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求C-NCAP 中国新车评估程序2012版四、汽车前后防撞梁总成主要功能1、汽车前后防撞梁总成功能概述汽车前后防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，也是车身中的一个重要构件，其功能主要有：a. 保护保险杠在低速碰撞过程中尽量不要破裂或者发生永久变形。
b. 保护车身骨架前后端纵梁在行人保护或者可维修性碰撞时不发生永久变形或者破裂。
c. 在100%正面高速碰撞、后面高速碰撞时起到第一次的吸能作用，在偏置碰撞中不仅起到第一次吸能作用，还能起到碰撞过程中均衡传递受力的作用，防止车身左右两侧受力不均。
2、汽车前后防撞梁总成碰撞性能概述前防撞梁总成碰撞性能前防撞梁总成的碰撞性能主要需满足低速碰撞和高速碰撞两个部分的法规要求。
其中，低速碰撞需满足的法规要求为： GB17354-1998 汽车前、后端保护装置。
高速碰撞需满足的法规要求为：GB11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护；C-NCAP标准，需满足其100%正面碰撞和40%偏置碰撞要求。
3、低速碰撞对前防撞梁设计的性能要求低速碰撞的国家标准GB l7354—1998规定的正撞速度为4km／h，车角碰撞速度为2.5 km／h，对车身的要求就是车身本体、前防撞梁和吸能盒等不能有任何损坏，最好前保险杠也不能破裂或者发生永久变形。
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编制日期：2009.09.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 1 - 奇瑞汽车股份有限公司前防撞横梁总成设计指南编制：审核：部门批准：技术委员会批准：汽车工程研究院车身部编制日期：2009.09.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- I -目录第一章概述 (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 (10)3.3前防撞横梁长度要求 (13)第四章前防撞横梁结构设计 (14)4.1前防撞横梁的安装方式 (14)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 (20)4.5吸能盒结构设计 (21)4.5.1常见吸能盒结构 (22)4.5.2特殊吸能盒结构 (23)4.6拖车钩结构设计 (24)第五章前防撞横梁的材料定义及减重 (25)5.1前防撞横梁材料选用 (25)5.2前防撞横梁减重设计 (27)第六章前防撞横梁的CAE模拟分析 (27)6.1典型截面的CAE对比分析 (27)6.2前防撞横梁总成碰撞CAE模拟分析 (28)第七章前防撞横梁的设计趋势 (32)7.1高强度材料运用 (32)7.2保护系统装配集成、前端模块轻量化 (32)编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 1 -第一章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。
1.1 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。
1.2 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。
第二章法规对比分析2.1 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。
2.1.1 政府法规试验规范简介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：编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 2 -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 2008与美国NHTSA Part 581—October，1 2006基本一致，表中未列出。
表2.1 低速碰撞法规对比备注：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。
编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 3 -图2.1低位摆锤（NHTSA PART 581、CMVSS 215、ECE R42）图2.2 高位摆锤（NHTSA PART 581、CMVSS 215）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。
图2.3 高位摆锤碰撞示意图编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 4 - 2.1.2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表2.3 低速碰撞保险协会新增测试内容对比编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 5 - 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。
2.2 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/h 56 Km/h 50Km/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IIHS EuroNCAP C-NCAP碰撞形式40%重叠，ODB，0°40%重叠，ODB，0°1、40%重叠，ODB，0°，V12、完全重叠，刚性壁,V2碰撞速度64 Km/h 64 Km/h V1=56 Km/h；V2=50 Km/h编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 6 - 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。
3.1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)摆锤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) CMVSS 215（加拿大）406～508(高度随测试位置变化)编制日期：2009.06.10 编者：张锋杨金秀版次：（00）页次：- 7 -模拟保险杠IIHS(美国) 456(任意一侧)、507(中心位置)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。