轿车前吸能梁是车身碰撞吸能系统中的重要构件,与乘员安全和行人安全密切相关。本文重点研究轿车前吸能梁的结构优化设计,具体研究内容如下:首先,本文确定了轿车前吸能梁功能要求以及碰撞能量的基本原理与吸能特性评价标准,并分析了轿车前吸能梁碰撞性能要求、布置要求、安装位置要求、界面要求和轮廓要求等,得出轿车前吸能梁的结构优化设计要点及其边界条件。其次,以某量产车型轿车前吸能梁碰撞性能作为评价参照指标,在确保碰撞性能不降低的前提下,以质量最小为优化目标,对轿车前吸能梁进行结构优化设计。确定了轿车前吸能梁铝制材料取代原钢制材料的技术策略,并选定吸能梁横梁及吸能盒的材料分别为6351-T6铝合金和6063-T4铝合金;另外,分别对前吸能横梁和吸能盒的截面形状及壁厚进行了设计优化,并确定了前吸能横梁采用“日”字形截面及吸能盒采用正六边形截面形状的组合策略;除此以外,还对前吸能梁与车身的连接方式进行了优化设计。再次,通过CAE仿真和物理试验对轿车前吸能梁分别在可修复性碰撞、柱碰、40%刚性墙碰撞及40%可变性壁障碰撞等四个工况下的性能进行分析验证,并进一步对整车碰撞性能进行了实验分析。结果表明铝制轿车前吸能梁耐撞性能满足设计要求,且相比原型轿车前吸能梁重量减轻35%,单车零件采购成本降低165元。最后,通过以铝制吸能梁作为模块化零部件应用到PF2平台上,建立了PF2平台轿车前吸能梁的模块化技术策略,铝制吸能梁的推广应用,降低了制造成本、提高了产品生产效率。本文研究成果对轿车前吸能梁的轻量化和碰撞安全设计具有重要指导意义。