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刘立涛 赵志刚 刘宏萱
国机智骏汽车有限公司 江西省赣州市 341000
关键词：保险杠；轻量化；汽车
1 概述
在石油日益短缺的当今时代，我国面临巨大的环境问题，汽车作为重要的石油消耗工具，通过降低车身质量，在减少能源消耗的同时对于保护环境有积极作用。通过安装综合性能良好的保险杠，对降低安全事故、保障驾驶员和乘客的生命财产安全，从而提升汽车行使的安全性。因此，在汽车保险杠的选材上，要满足质量轻、防撞击性能好的要求。
轻量化技术主要有三种方法，及轻量化材料应用、结构优化设计和先进的制造工艺。其中材料替换的研究重点是碳纤维复合材料，结构优化设计是薄壁化技术和仿生学设计，先进的制造技术是注射成型和压制成型技术。
保险杠是由外板（fascia）、缓冲材料（energyabsorber）和横梁（thebumperbeam）等三部分组成。外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽；汽车行业中，保险杠轻量化设计中，需要满足能量吸收能力（energyabsorptionability）和结构耐撞性（structuralcrashworthiness）。在以不牺牲安全性为前提的条件下，实现保险杠的轻量化。
2 保险杠结构轻量化设计
2.1 保险杠系统薄壁化结构设计
零断差，尺寸稳定，油漆性好，制品厚度2～3mm，目前高尔夫、奥迪等车型上都
采用了薄壁化技术。薄壁化技术不仅能重量
减轻，能耗降低，而且生产周期短，收缩率低，
同质化进程快等特点。薄壁化设计要点有以
下几个方面：
（1）壁厚与加强筋的设计；薄壁化的保
险杠应壁厚均匀、厚薄适当且小应有突变，
厚薄小同的部位应逐渐过渡。
（2）加强筋和制品壁的连接处及端部，
都应用圆弧相连，以防应力集中而影响制品
质量。主要方式包括以下几个方面：
①筋位厚度应控制在合理的范围内，通
常不大于制品厚度的三分之一。
②高度应满足基本要求，避免筋部产生
较大的外力。
③在方向设置上，应尽量与槽内料流向
保持一致，减少料流对制品质量的影响。
④采用多条加强筋的布置方式，确保排
列的科学性及合理性。
⑤一般而言，在进行设置时，要尽量避
免在中央部位，如果无法避免，应根据外表
面加设相应的槽沟，避免出现流纹。
2.2 仿生学结构设计
2.2.1 吸能盒结构设计
Song[7, 8]等通过以竹子为生物原型，基于
宏观直径、壁厚以及节间距表现的梯度分布
规律，设计了1种仿生变壁厚薄壁吸能盒结
构、3种仿生横梁和3种仿生截面横梁。与普
通吸能盒相比，比吸能提高了6.2%，峰值载
荷降低了28.23%，压溃力效率增加了7.48%，图1（a）传统的平行筋模型；（b）网状筋仿生模型
Major ribs
Diagonal ribs
Uniform parallel ribs
（a）
（b）
Minor ribs汽车前保险杠多少钱
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