汽车前保险杠参数化结构设计(附件)
、欧洲等工业发达的地区形成了许许多多缓冲器的制造厂商与共生死。如美国的ENIDINE公司、德国的ACE公司，Fest公司等。另外，计算机化是缓冲器制造行业的发展趋势。例如在德国，人们开发了关于缓冲器的CAD系统[]。该系统包含有缓冲器选型功能及性能仿真软件，使用该软件，设计师可以从种类繁多的缓冲器中选择到自己所需要的缓冲器，并用该缓冲器进行运动模拟仿真。1.3 主要研究内容及方法本文设计的汽车前保险杠参考某一上市车型。分析其结构特点，并在满足人机、法规要求的情况下尽量使结构简单，以达到节约成本的目的。本文还将根据参考车及所阅资料对该课题所设计到的典型主断面进行分析，并以该主断面对后续设计进行指导。此次设计将在对汽车前保险杠进行结构设计时使用参数化设计，这也是汽车内外饰设计上常采用的设计方法。因此，此次设计将采用三维设计软件CATIA进行汽车前保险杠参数化结构设计。2 汽车前保险杠的组成与功能2.1 汽车前保险杠的组成汽车前保险杠一般由前保险杠本体、前格栅、前保险杠安装支架、下装饰板，雾灯装饰罩等组成，如图1所示。/图1 前保险杠的组成1-前保险杠本体 2-前格栅 3-前保险杠安装支架 4-下装饰板 5-雾灯装饰罩2.2 汽车前保险杠的功能（1）车辆保护功能。本辆在发生接触和轻度碰控时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及自动泊车系统(APA)、雷达及灯具等与安全有关的电器掌部件不受损伤。（2）行人保护功能。在发生行人碰撞时，保护系统有效地降低被撞行人的腿部受伤害程度。（3）为车辆冷却系统提供换气通道。为空调、冷凝器等前舱零部件总成提供足够的空气进气量，满足冷却需求。（4）装置功能。在保险杠上，通常装置着APA、雷达、灯具、牌照等零件，要给予足够的空间和装置条件。（5）外观装饰功能。保险杠系统在体现整车造型风格方面有相当重要的作用。3 保险杠系统设计可行性分析汽车前保险杠是汽车的重要被动安全件、外观件。在前期设计时，首先要明确整车的销售市场，如果不好确定具体市场就需要满足不同市场的法规要求。要基于以前的设计经验和竞争车型(Benchmark)的分析，通常包括竞争车型的各类静态间隙、面差、各个零部件的尺寸等信息，同时还需要记录各零部件的材料类型、大致结构、拆卸顺序、分析产品功能，以及所使用的各类紧固件、紧固力矩等。通过上述分析形成对保险杠系统的设计概念和设计目标。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究的目的及意义 1
1.2 汽车前保险杠的现状与发展 2
1.3 主要研究内容及方法 2
2 汽车前保险杠的组成与功能 3
2.1 汽车前保险杠的组成 3
2.2 汽车前保险杠的功能 3
3 保险杠系统设计可行性分析 4
3.1 人机工程分析 4
3.2 法规要求分析 5
3.3 设计思路分析 7
3.4 拔模方向分析 8
3.5 CAS面可行性分析 8
4 前保险杠系统结构设计 8
4.1 前保险杠总成与前机罩焊接总成的结构设计 8
4.2 前保险杠总成与翼子板的结构设计 9
4.3 前保险杠总成与水箱下横梁的结构设计 13
4.4 前保险杠本体与吸能泡沫的结构设计 13
4.5 前保险杠本体与格栅的结构设计 13
4.6 前保险杠系统细节处理及出模验证 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1 研究的目的及意义
汽车保险杠是汽车安全防护装置之一，是现代汽车结构的重要组成部分，具有一定的强刚性和装饰性[]。从安全上看，汽车发生碰撞事故时保险杠能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观上看，保险杠可以很自然地与车体结合在一起，浑然一体，具有很好的装饰性。
对于刚接触到汽车设计行业的朋友来说，参数化结构设计有着至关重要的地位。特别在后期修改数据时会十分方便、快捷。因此，本文设计的汽车前保险杠将会部分使用参数化结构设计。
1.2 汽车前保险杠的现状与发展
目前，常见的汽车前保险杠系统通常由外蒙皮、吸能泡沫、金属横梁等部分组成，其中吸能泡沫为缓冲吸能元件。按保险杠的功能，可分为非吸能式保险杠和吸能式保险杠。非吸能式保险杠没有缓冲元件，所以缓冲吸收能力较差，不符合碰撞中的共存性原则，不能发挥保险杠基本保护功能，尤其不能满足对行人的保护。然而我国市场部分轻型客车、货车上使用就是非吸能式保险杠，这其实是汽车安全性能的隐患。吸能式保险杠可吸收外界冲击力、防护车身前后部，它的防护结构包括两部分：一是减轻行人受伤的软表层，主要由弹性较大塑料或其他弹性体制成。二是能吸收汽车一部分碰撞能量的装置，常用的有金属结构、全塑料结构、泡沫缓冲结构等形式[]。
在国外，人们也把研究重点放在了吸能式保险杠上。因此，吸能式保险杠发展迅速。对保险杠吸能装置的研究更是倾注了大量心血。保险杠缓冲器已然形成了一个专业的行业。在美国、日本、欧洲等工业发达的地区形成了许许多多缓冲器的制造厂商与共生死。如美国的ENIDINE公司、德国的ACE公司，Fest公司等。另外，计算机化是缓冲器制造行业的发展趋势。例如在德国，人们开发了关于缓冲器的CAD系统[]。该系统包含有缓冲器选型功能及性能仿真软件，使用该软件，设计师可以从种类繁多的缓冲器中选择到自己所需要的缓冲器，并用该缓冲器进行运动模拟仿真。
1.3 主要研究内容及方法
本文设计的汽车前保险杠参考某一上市车型。分析其结构特点，并在满足人机、法规要求的情况下尽量使结构简单，以达到节约成本的目的。本文还将根据参考车及所阅资料对该课题所设计到的典型主断面进行分析，并以该主断面对后续设计进行指导。此次设计将在对汽车前保险杠进行结构设计时使用参数化设计，这也是汽车内外饰设计上常采用的设计方法。因此，此次设计将采用三维设计软件CATIA进行汽车前保险杠参数化结构设计。
2 汽车前保险杠的组成与功能
2.1 汽车前保险杠的组成
汽车前保险杠一般由前保险杠本体、前格栅、前保险杠安装支架、下装饰板，雾灯装饰罩等组成，如图1所示。
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图1 前保险杠的组成
1前保险杠本体 2前格栅 3前保险杠安装支架 4下装饰板 5雾灯装饰罩
2.2 汽车前保险杠的功能
（1）车辆保护功能。本辆在发生接触和轻度碰控时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及自动泊车系统(APA)、雷达及灯具等与安全有关的电器掌部件不受损伤。
（2）行人保护功能。在发生行人碰撞时，保护系统有效地降低被撞行人的腿部受伤害程度。
（3）为车辆冷却系统提供换气通道。为空调、冷凝器等前舱零部件总成提供足够的空气进气量，满足冷却需求。
（4）装置功能。在保险杠上，通常装置着APA、雷达、灯具、牌照等零件，要给予足够的空间和装置条件。
（5）外观装饰功能。保险杠系统在体现整车造型风格方面有相当重要的作用。
3 保险杠系统设计可行性分析
汽车前保险杠是汽车的重要被动安全件、外观件。在前期设计时，首先要明确整车的销售市场，如果不好确定具体市场就需要满足不同市场的法规要求。要基于以前的设计经验和竞争车型(Benchmark)的分析，通常包括竞争车型的各类静态间隙、面差、各个零部件的尺寸等信息，同时还需要记录各零部件的材料类型、大致结构、拆卸顺序、分析产品功能，以及所使用的各类紧固件、紧固力矩等。通过上述分析形成对保险杠系统的设计概念和设计目标。
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