Internal Combustion Engine&Parts
0引言
汽车问世已100多年，给世界带来了巨大的变化。当今的汽车，与人们的生活息息相关，随着人民生活水平的提高，汽车已进入平常百姓家，人们对汽车的要求也越来越高，美观性和安全性已成主题。
汽车前保险杠的作用是吸收及缓和外界冲击力，当车辆发生碰撞时能保护车身前后零部件免受损伤或减轻损伤。汽车前保险杠在整车造型风格中起到只关重要的作用，它能够诠释出整车外装饰的艺术风格，好的保险杠能够使用户感到赏心、悦目，得到美的享受。另外，发生碰撞时，大多数情况下都有保险杠的参与，保险杠作为安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分，它能有效地减轻
有如下关系：
F=Φ（T，P，D，v，u）（2）油温越高，液压油的运动粘度u越小，密封相对油缸的阻力系数f越小；压力越高，油缸缸径越大，阻力也就越大；因此需要在缸筒上加装温度传感器和压力传感器，根据油缸内部压力和油温测算出G的大小[3]。
为了让秤重的重量更加准确，本运用采用静态液压称重的方法来实现。当重物举升后，只要举升油缸活塞与缸底分离，无感腔内的液压油便被液控单向阀封闭在油缸内，油杆腔与液压油箱直接相通，压力为零，
这样便可以准确的计算出垃圾桶里重物的质量。
2称重系统硬件构成及实现原理
该餐厨垃圾车智能称重系统采用静态自动测量系统控制，以油压油为介质，用电阻应变式油压传感器采集相应的餐厨垃圾重量信息，再经单片微型计算机系统进行数据处理，将每桶餐厨垃圾除皮后的重量及其累加重量在LED屏上显示出来，并具有重量监控、报警等功能。还能以“互联网+”为平台，将重量信息和视频实时传输到监控部门[4]。
油压传感器和油温传感器都安装在举升油缸无杆腔和液控单向阀之间，在一定条件下传感器所受油压力和垃圾桶重量成正比，油温和阻力成反比，故传感器输出电信号也正比于垃圾桶重量，传感器输出的电信号经过阻容滤波和运算放大器放大之后，再经A/D转换，通过光电耦合器送入单片机的定时器通道，计算机进行数据处理（修正、去皮、累加、报警等），每桶净重显示几秒钟后，进入总重量显示。为了提高抗干扰能力采用了滤波器和光电耦合技术；为了确保电源的稳定性采用了串联式多级稳压技术和逆变电源技术，在电路中还设置了提桶后缓慢停止称重后
又提升的系统，从而满足餐厨垃圾称重精度的要求。硬件结构框图如图2。
图2硬件设计图
3总结
智能称重系统由于制造成本较高，国内目前很少运用在运载车辆上，仅在装载机上采用了类似的动态液压传感器称重的方法，但是称重误差比较大，特别对被秤重量较轻的装置尤其突出。主要原因是液压系统的液压冲击比较大，压力不稳定，而且在使用过程中油温对油缸阻力影响比较大。本运用采用了静态压力称重的方法，并且在油缸上还加装了油温传感器，对测量油缸阻力起到及时反馈和补偿的作用，特别适合于秤量重物不太多的场合[5]。
参考文献:
[1]成大先主编.机械设计手册[S].北京：化学工业出版社，2004（5）：23-25.
[2]陈福泉.往复式液压缸磨擦力的测定研究[J].研究·开发，2001（1）：13-14.
[3]曹鹏举.轮式装载机动态称重系统原理研究[J].吉林大学，2003（6）：111-112.
[4]张坤飞.压力传感器在矿用自卸车称重系统中运用的研究[J].科学进步，2003（3）：1-2.
[5]张肇庆.论压力传感器在称重过程中的运用[J].工艺设计制造及检测维修，2003（7）：55-56.
浅谈某轻型卡车前保险杠的设计
胡洪超
（东风柳州汽车有限公司，柳州545005）
摘要：汽车前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。本文通过对某款轻卡车型前保险杠设计实例分别从外观造型、结构设计和工艺设计等方面对轻型卡车前保险杠的设计理念和设计方法做了详细的介绍，并利用有限元分析软件对设计的保险杠进行了仿真分析，对今后轻型卡车的
前保险杠的设计有一定的指导作用。
Abstract:The front bumper of the car is one of the safety guards of the automobile and is an important part of the modern automobile structure.In this paper,the design concept and design method of the front bumper of a light truck are introduced in detail from the appearance design,structural design and process design of a light truck front bumper design example,and the finite element analysis software is used for the simulation analysis of the bumper,which has a certain guiding role for the design of the front bumper of light trucks in the future.
关键词：汽车前保险杠；结构设计；工艺设计；仿真分析
Key words:front bumper；structural design；process design；simulation analysis
人员伤亡程度以及汽车损坏程度。
1轻型卡车前保险杠总成的构成
一般轻型卡车的前保险杠主要是由保险杠本体（包括外板及内部加强板、外板一般为注塑件或冲压件）、过渡支架、安装支架等零部件组成，如图1所示。
1-保险杠外板；2-左、右内加强板；3-过渡支架；4-安装支架；5-加强钢管
图
1
2轻型卡车前保险杠的结构设计
东风柳州汽车有限公司在前保险杠进行结构设计前，首先要确定前保险杠的外观造型，其次根据具体设计车型的要求确定前保险杠选用的材料，最后再进行相关结构的设计。
2.1前保险杠的造型要求
前保险杠的外观造型主要是要在外部造型、彩和质感上要与整车造型协调一致，到达浑然一体的效果。
2.2前保险杠的选材要求
前保险杠的采用选材一般需满足使用性能、工艺性能和成本这三个方面的要求。目前国内的轻卡前保险杠有两种材料组合形式，一种是保险杠外板（即外观表面）采用塑料件，内部采用螺栓连接钢骨架，然后整体安装至车架上；另一种是外板采用冲压钢板，内部骨架同样采用冲压钢板，两者之间通过点焊进行连接，然后整体安装至车架上。根据标杆车的情况以及成本、生产等考虑，该轻卡车型决定采用第二种形式，即全冲压钢板焊接式。
2.3某轻型卡车前保险杠的结构设计整车外表面定型后，才能进行保险杠的结构设计。首先在确定保险杠与其他车身部件的搭接关系后，设计保险杠的安装结构；其次根据造型需求设计保险杠的本体。该轻卡前保险杠内部支架与外板采用冲压钢板材料，两者之间采用点焊进行连接。采用此种工艺需考虑的因素较多，首先，需考虑钢板的拉延性能，在选材时需要选择拉延性较好的钢板；其次需保证冲压工艺成型性能，避免在冲压过程中造成零部件损伤；再次，需要保证内外板之间有足够的点焊空间，以保证操作工人能够轻易的进行焊接；最后，需保证前保险杠拥有足够的强度，确保前保险杠的产品质量。
以某轻卡车型为例介绍保险杠与车架的连接关系，如图2所示。
①该车型前保安装支架固定在车架前横梁上；
②前保险杠内部加强板与外板焊接成为前保总成与过渡支架连接成为一个整体，然后整个整体固定在前保安装支架上。
图2
某轻型卡车前保与车架装配示意图
2.3.1前保险杠外板结构设计
前保险杠外板尺寸较大，选择的钢材需要拥有良好的拉延性能。参照其他轻型卡车，该款轻卡最后选择厚度为1.5mm 的DC06材料。保险杠外板为造型面，因此无需进行内部结构设计，仅需进行加厚以及保证冲压成型性能即可，如图3所示。
图3
前保险杠外板结构示意图
2.3.2前保险杠内板结构设计前保险杠内板的设计比较复杂，需要同时兼顾冲压成型性能、装配、焊接以及强度等多方面的因素。在成型方面，由于冲压深度比较大，而且大部分结构形状变化较大，在拔模角度以及圆角等方面均需最大的符合成型要求。在装配方面，安装点需要左右对称并且确保受力均衡。在焊接方面，焊点位置需要保证足够的焊接空间。在强度方面，需要通过进行CAE 分析之后根据分析结果不断地进行优化，并采用涂胶及补焊钢管等方式来保证前保险杠的强度及刚性。内板的结构设计如图4所示。
图4
前保险杠内部结构示意图
2.3.3前保险杠安装支架和过渡支架结构设计
前保险杠安装支架的作用是连接过渡支架及车架，将前保险杠总成固定在车架上。前保安装支架采用了Z 字形结构，同时增加了翻边及加强筋，上下翻边位置采用二保焊焊接了补强板，保证安装支架具有足够的强度，如图5所示。
前保险杠过渡支架的作用是连接前保险杠总成与前保险杠安装支架，同时保证外观的视觉效果。过渡支架采用了几字形结构，表面适当应用加强筋，同时采用二保焊焊接加强板保证支架刚度，避免过渡支架刚性不足造成前保险杠在行驶过程中抖动。过渡支架结构如图6所示。
3轻型卡车前保险杠的工艺设计3.1圆角的设计
保险杠不论内、外表面的转折处均应设计成圆角，这样不但机械强度高，外观漂亮，冲压件在成型时更容易成型，否则零件在冲压时容易出现开裂的情况。该轻卡保险杠无论内、外板，安装支架均为冲压件，在设计时过渡位置
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图5安装支架示意图图6过渡支架结构示意图
均采用圆角过渡，既保证了漂亮的外观，又确保了工艺成型性能。
3.2拔模斜度的设计
为保证成型性且避免产品成型时由于钢板回弹、脱模干涉等问题造成的变形、产品划伤等问题，冲压件在设计时也应该考虑拔模斜度。该轻卡的保险杠各类支架等的拔模角度最小的为3°，保证了各零件的成型性与外观质量。
3.3壁厚的设计
钢板类前保险杠的壁厚选择需考虑零件的强度以及轻量化原则，在满足强度的情况下选择尽可能薄的钢板，同时在设计时需考虑一体成型及材料采购的方便性，尽量将零件壁厚设计成一样的。
3.4孔的设计
保险杠上各种形状的孔，应尽可能开设在不减若制品机械强度的部位，其形状也应力求不使模具制造工艺复杂化。相邻两孔之间和孔与边缘之间的巨鹿，通常与孔径相等。在设计孔的大小及形状时，需充分考虑装配的工艺性能。
4前保险杠的有限元仿真分析
根据实车装配情况进行CAE 分析模型建立，约束各安装点，X 、Y 、Z 方向分别施加5g 、5g 、10g 的载荷，并在左
右两侧施加雾灯重量0.004kg ，建立模型如图7所示。
图7前保险杠有限元仿真分析模型示意图
X 、Y 、Z 向分别施加5g 、5g 、10g 的载荷，前保险杠安装支架等X 向受到的最大应力为232.7MPa ，如图8所示；Y 向受到的最大应力为208.7MPa ，如图9所示；Z 向受到的最大应力为194.4MPa ，如图10所示；安装支架材料为510L ，屈服强度为335MPa ，抗拉强度510~650MPa ，安全系数为7.14，满足设计要求。
5前保险杠的可靠性试验
该轻卡车型前保险杠经过台架振动试验以及8000km 加强坏路可靠性试验后，保险杠未出现任何问题，满足质量要求。
6结束语
前保险杠总成作为整车重要的安全件与装饰件，其结构设计时应注意以下几点：
①在设计阶段就应该充分分析与周边件的安装关系、间距以及结构、后期工艺是否满足要求，在保证间隙、面差、工艺等合理的前提下先进行与周边件安装位置的设计，然后再进行保险杠总成的设计。
②对前保险杠的主要安装件，如前保险杠的内外板、安装支架的强度等要做充分分析，以避免因为周边
件的强度不够而导致前保险杠安装效果差，产品质量差等问题。前保险杠安装支架的合理设计时保证前保险杠安装效果的重要零件。
③前保险杠因外观要求严格、周边环境件较多、结构强度要求较高以及后期喷漆电镀环节较多等问题，其结构设计就比较复杂，只有进一步地学习专业知识和了解各个生产环节的生产工艺，才能设计出外观漂亮、满足整车要求的保险杠。
参考文献:[1]牟洋，柴凯.浅谈汽车保险杠的设计与开发[J].企业技术开发，2016，35（11）：13-14.
[2]史兆杰.浅谈汽车前保险杠设计[J].现代制造技术与装备，2015（05
）：15-16，19.
图8X 向静强度分析结果示意图
图9Y 向静强度分析结果示意图
图10Z 向静强度分析结果示意图
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