前防撞横梁总成设计指南

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

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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。

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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