一种满足欧标的重卡前下防护装置设计

宋恺，孙元，李军领

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一种满足欧标的重卡前下防护装置设计

宋恺，孙元，李军领

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章对重卡前下防护装置和ECE R93标准进行了简介，针对重卡前下防护装置的设计做了详细的阐述，主要包括前下防护的尺寸参数设计和强度设计，并用CAE软件对其强度进行理论分析，得出最终的设计结果。

前下防护；ECE R93；结构设计；CAE分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.039

CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-116-02

引言

前下防护装置安装在车辆前端下部，在车辆发生碰撞时能够提供有效的保护。随着国际市场机动车方面法规的不断升级，越来越多的国家对重卡前下防护装置提出了明确的要求，出口至本国重卡的前下防护必须满足欧洲经济委员会汽车标准法规第93条的规定，即ECE R93。本文阐述了一种能够满足该标准的重卡前下防护装置的设计思路，为同类产品的设计开发提供指导。

1、前下防护装置概述

前下防护装置一般是由前下防护横梁总成、前下防护左右支座及横梁两端堵盖等组成，其中前下防护横梁总成由横梁、安装支架、加强支架等组成。前下防护横梁通过安装支架安装在左右支座上，再用螺栓将左右支座安装在车架上，横梁两端堵盖用铆钉连接在横梁上。

2、ECE R93要求简述

2.1 尺寸参数要求

前下防护装置横梁的截面高度不应低于120mm。

横梁横端不应弯向前方或有尖锐外缘；横梁横端外侧有倒角且倒角半径不小于2.5mm。

每一前部防护设备的最外表面都应基本平滑，螺钉或铆钉不应凸出该表面10mm。

前下防护的宽度决不可超过遮盖最前轴车轮的挡泥板的宽度，也不可比在每侧的最前轴轮胎上最外点测量值短100mm。

前下防护的下边缘离地间隔不得超过 400 mm。

2.2 强度要求

前下部防护装置应具有足够强度，以保证在试验力施加后（加载点为下图1中P1、P2、P3三点）车辆最前部分与试验压头在车辆上接触面之间的水平后向测得的距离不超过400 mm。

图1 部分尺寸参数要求示意图

图2 强度要求示意图

3、前下防护装置设计

3.1 尺寸及结构设计

前下防护装置由横梁总成、左右内支架、左右外支架、中间连接支架、中间加强支架、侧加强支架、U型连接支架、堵盖等组成，横梁总成由外杆和内杆拼焊而成。侧加强支架和U型连接支架焊接在横梁上，中间加强支架通过螺栓连接在U型连接支架上，形成一个整体，该整体通过侧边的螺栓和中间连接支架处的螺栓连接在左右内支架和左右外支架上。该装置再由螺栓连接在车架前端的下翼面和腹面上。

法规强相关尺寸设计如下：横梁截面高度为120mm；横梁呈水平状态，外端倒角为15mm和4mm；铆钉凸出最外表面4mm；横梁总长度2195mm（一般重卡挡泥板外宽为2480mm，两侧轮胎最外点测量值为2140mm）；下边缘离地高度为370mm。经与法规要求比对，尺寸均符合要求。

为满足强度要求，该前下防护装置的结构采用了多处加强的设计思路。用料上为了最大程度的满足强度，横梁和各处支架均采用了QSTE650的材料，屈服极限达到650MPa；横梁内杆和外杆的料厚为6mm，左右内支架和左右外支架的料厚达到8mm。结构上采用内外杆拼焊而成的结构加强横梁自身强度，又用侧加强支架和中间加强支架对其进行加强，确保可以满足ECE R93的试验要求及使用要求。

图3 前下防护装置尺寸及结构示意图（单位：mm）

3.2 CAE分析

为验证该前下防护装置的强度，用CAE软件对其进行强度分析。在P1、P2、P3点处用宽度为400mm、高度为250mm的平面压头分别加载80kN、160kN、80kN的力。其中，P1点定位在与前轴轮胎最外点相切的纵向平面相距 200 mm的位置；P2 点对称于车辆纵向中心面，彼此相距 700～1200 mm（包括界限值）；P3点处在车辆纵向铅垂中心面内。分析结果如下：

图4 P1点受力应变分析

图5 P2点受力应变分析

由上图中看出，各点加载过后，P1点应变为13.35mm，P2点应变为6.35mm，P3点应变为3.23mm，均远小于法规要求的400mm。为了进一步验证该装置的强度，将该装置拿到国内某大型检测中心进行台架试验，试验结果为合格。因此可以得出，该前下防护装置的强度符合ECE R93的强度要求。

4、总结

本文主要针对重卡前下防护装置设计进行了阐述，对照ECE R93法规要求进行符合性设计，包括尺寸参数的设计和强度结构的设计。其优点有成本低、可以根据整车布置需求做适应性变动，缺点为重量较大，且外观较差。该装置的结构和设计思路可推广到其他同类型的装置中去。

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The Design About The Heavy Truck Front Underrun Protective Devices(FUPDs) To Meet The Standard of Economic Commission for Europe(ECE)

Song Kai, Sun Yuan, Li Junling
(Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

The article simply introduces a kind of heavy truck FUPDs and the standrad of ECE R93. It mainly introduces the design of the FUPDs, including the design of the size parameters and intensity. We get final design results through the theoretical analysis in CAE software.

FUPDs; ECE R93; The Structure Design; CAE Analysis

U463

A

1671-7988(2016)12-116-02

宋恺（1991-），男，车身总布置设计工程师，现就职于安徽江淮汽车股份有限公司，主要从事中重型商用车车身设计。