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1、汽车安全性设计课程安全带,汽车碰撞安全实验室,概 述,安全带作用原理：当碰撞事故发生时，安全带起作用，锁止机构开始工作，安全带被锁紧，而不能自由地从卷收器中抽出，从而将乘员“束缚”在座椅上，力求使乘员的头部、胸部不至于向前撞到转向盘、仪表板及挡风玻璃上，减少乘员发生二次碰撞的危险，同时避免乘员在车辆发生滚翻等危险情况下被抛离座椅。,V1代表车的速度，V2代表乘员速度，V代表二次碰撞速度,安全带的应用： 1907年，2点式安全带获得专利 1963年，瑞典注册了布莲（Nils Bohlin）发明的“V”字形三点式安全带。 1967年，布莲在美国发表了28,000宗意外报告，扭转了美国对安全带认识的
2、转变。 1971年，澳洲的维多利亚省强制佩戴安全带 1975年，瑞典强制实施 1993年7月，中国对小型客车的驾驶员和前排乘员强制佩戴安全带 美国现仍有部分州没有强制实施,防护效率统计（Evans）： 安全气囊+安全带：(56.33.2 )%， 只有安全带：(48.55.5)%,1未系安全带驾驶员 2系安全带驾驶员 3未系安全带乘员 4系安全带乘员,分类与结构组成,按照安全带使用的主动性，可以分为主动型安全带及被动型安全带两类；按照安全带的固定安装方式，大致可分为三类：两点式安全带、三点式安全带和全背式安全带。,a） b） c） d）安全带的种类 a）两点式腰带 b）两点式肩带 c）三点式 d
3、）全背式,安全带的基本结构：由织带、卷收器、带扣、上导向器、长度调整机构、预紧器和锁紧装置等,结构组成,织带特点： 主要材料是聚酯，宽度一般在48mm左右，厚度一般为1.11.2mm； 织带的经线编织用的纱及单丝数值为1260d/96f、1260d/108f和1500d/108f 织带的纬线编织采用的纱及单丝数值多为500d/96f、630d/72f和630d/96f。,一般织带伸长率可在523范围内变化 织带边缘的形状为日本、欧洲多采用“3”形状，而美国产的一些织带为“”形状。,织带性能要求：有高的强度，一定的延伸性，良好的能量吸收性。另外，为提高带织物的耐久性，带织物应具有良好的耐磨损性、
4、耐气候性（寒、热、水、光、腐蚀）及色牢度。此外，带织物应外观平整、手感柔软舒适。,GB115491989基本性能要求,卷收器功能： 在正常情况下，将织带放长或收短，以适应使用者身材的大小肥瘦，一旦使用者将安全带扣好以后，卷收器可以将过长的织带收回，让织带以适当的收卷力将使用者拉控住； 当汽车发生事故时，卷收器可以在瞬间将织带锁起来而不让它伸展，从而可以拉控固定使用者不致前冲； 调整织带长度。,卷收器分类： 无锁式卷收器 自锁式卷收器 紧急锁止式卷收器,紧急锁止式卷收器又可分为： 织带拉出加速度敏感式（又称织带敏感式） 汽车加速度敏感式（又称车体敏感式） 对上述两者均敏感的复合敏感式 卷收器锁止
5、的基本工作原理分两类： 外缘锁止式 中心锁止式机构,织带拉扯加速度敏感式锁止机构 1棘轮止动杆 2棘轮 3接合齿圈 4感应弹簧 5心轴 6锁止臂,图6-8 车体加速度敏感式锁止机构 1止动爪 2棘轮止动杆 3棘轮 4接合齿圈 5感应弹簧 6惯性块 7心轴 8锁止臂 9同步齿轮 10导向臂 11驱动杠杆 12重块,带扣的特点：带扣是既能把乘员约束在安全带内，又能快速解脱的连接装置，其功用是用以接合或脱开安全带。,上导向件：功用为使之带能够方便的拉出和回收到卷收器中。,长度调整机构特点：长度调整机构是指为了适应乘员的体形调整织带长度的机构。,设计原理,性能试验,我国GB141661993汽车安全带
6、性能要求和试验方法强制标准中规定了汽车安全带的性能指标，并提出了检测安全带性能的试验方法。,安全带模块环境试验：热、湿、粉尘等 性能试验：静态试验拉伸强力试验机上测试，（22020）mm的夹具，预加200N的初始裁荷。 动态试验在碰撞试验台上进行，对三点紧急锁止式汽车安全带进行总成性能试验时，要分别对腰带加载22300N，对肩带加载13300N，对腰肩带并用加载26700N，每次测量滚轮移动量。,虚拟实验： 利用MADYMO,LS-DYNA等软件模拟安全带的静态实验和动态实验； 关键参数为：安全带物理特性参数、卷收器特性、安装点位置、上导向件特性等。 可分多刚体的弹性体模拟拉带，也可以利用有限
7、元模拟拉带。,MADYMO环境中的安全带模型,安全带模型分析,安全带伸长量与拉力关系曲线：,安全带的不同等级值:,安全带模型分析结论,只有安全带作用的情况下，安全带的肩带和腹带对乘员损伤有显著的影响随着肩带刚度的增加，乘员的HIC值变小，颈部弯矩增加。而对其他乘员损伤参数的影响不明显随着腹带的增加，乘员的HIC值变大，而颈部弯矩等其他参数变化不明显。高刚度肩带和低刚度腹带能有效的降低头部HIC值。低刚度肩带和低刚度腹带能有效的降低颈部损伤,发展趋势,汽车座椅安全带的发展方向是：1 更好的初始约束特性；2 更好的吸能特性；3 舒适性和方便性。,安全带的技术发展:预拉紧器； 限荷器；腰带部分折叠； 卷收器张力减小装置； 高度调节器； 自动紧急锁止装置； 动佩戴安全带；充气式安全带。,烟火式预张紧力机构,腰带部分折叠,卷收器张力减小装置,高度调节器,自动佩戴安全带,
