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1、1汽车安全性设计课程汽车安全性设计课程 安全带安全带汽车碰撞安全实验室汽车碰撞安全实验室 2概概 述述安全带作用原理：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。 3V1代表车的速度，V2代表乘员速度，V代表二次碰撞速度4安全带的应用：安全带的应用：1.1.19071907年，年，2 2点式安全带获得专利点式安全带获得专利2.2.19631963年，瑞典注册了布
2、莲（年，瑞典注册了布莲（Nils Nils BohlinBohlin）发明发明的的“ “V”V”字形三点式安全带。字形三点式安全带。3.3.19671967年，布莲在美国发表了年，布莲在美国发表了28,00028,000宗意外报宗意外报告告，扭转了美国对安全带认识的转变。，扭转了美国对安全带认识的转变。4.4.19711971年，澳洲的维多利亚省强制佩戴安全带年，澳洲的维多利亚省强制佩戴安全带5.5.19751975年，瑞典强制实施年，瑞典强制实施6.6.19931993年年7 7月，中国对小型客车的驾驶员和前排月，中国对小型客车的驾驶员和前排乘员强制佩戴安全带乘员强制佩戴安全带7.7.美国现
3、仍有部分州没有强制实施美国现仍有部分州没有强制实施5防护效率统计（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)% 6 安全带对人体不同部位的保护效果 a） b） 71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8分类与结构组成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。 9a） 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）全背式10安全带的基本结构： 由织带、卷收器、
4、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结构组成11织带特点：1.1.主要材料是聚酯，宽度一般在48mm左右，厚度一般为1.11.2mm；2.2.织带的经线编织用的纱及单丝数值为1260d/96f、1260d/108f和1500d/108f 3.3.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。 124.4.一般织带伸长率可在523范围内变化 5.5.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。 13织带性能要求：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
5、物应具有良好的耐磨损性、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。 14GB115491989基本性能要求基本性能要求15卷收器功能卷收器功能卷收器功能卷收器功能：1.1.在正常情况下，将织带放长或收短，以适应使在正常情况下，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；带以适当的收卷力将使用者拉控住；2.2.当汽车发生事故时，卷收器可以在瞬间将织带当汽车发生事故时，卷收器可以在瞬间将织
6、带锁起来而不让它伸展，从而可以拉控固定使用锁起来而不让它伸展，从而可以拉控固定使用者不致前冲；者不致前冲； 3.3.调整织带长度。调整织带长度。16卷收器分类：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 17紧急锁止式卷收器又可分为：紧急锁止式卷收器又可分为：1.1.织带拉出加速度敏感式（又称织带敏感式）2.2.汽车加速度敏感式（又称车体敏感式）3.3.对上述两者均敏感的复合敏感式 卷收器锁止的基本工作原理分两类：卷收器锁止的基本工作原理分两类：1.1.外缘锁止式2.2.中心锁止式机构 18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1
7、9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20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。 21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。22长度调整机构特点：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。23设计原理242526272829性能试验 我国GB141661993汽车安全带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。
8、30安全带模块环境试验：安全带模块环境试验：热、湿、粉尘等热、湿、粉尘等性能试验：性能试验：静态试验静态试验静态试验静态试验 拉伸强力试验机上测试，（拉伸强力试验机上测试，（2202202020）mmmm的夹的夹具，预加具，预加200N200N的初始裁荷。的初始裁荷。 动态试验动态试验动态试验动态试验 在碰撞试验台上进行，在碰撞试验台上进行，对三点紧急锁止式汽对三点紧急锁止式汽车安全带进行总成性能试验时，要分别对腰带加车安全带进行总成性能试验时，要分别对腰带加载载22300N22300N，对肩带加载对肩带加载13300N13300N，对腰肩带并用加对腰肩带并用加载载26700N26700N，每
9、次测量滚轮移动量。每次测量滚轮移动量。 31虚拟实验：1.1.利用MADYMO,LS-DYNA等软件模拟安全带的静态实验和动态实验；2.2.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。3.3.可分多刚体的弹性体模拟拉带，也可以利用有限元模拟拉带。32MADYMO环境环境中的安全带模型中的安全带模型33安全带模型分析安全带模型分析 安全带伸长量与拉力关系曲线安全带伸长量与拉力关系曲线安全带伸长量与拉力关系曲线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的不同等级值:34安全带模型分析结论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只有安全带
10、作用的情况下，安全带的肩带和腹带对乘只有安全带作用的情况下，安全带的肩带和腹带对乘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员损伤有显著的影响员损伤有显著的影响员损伤有显著的影响随着肩带刚度的增加，乘员的随着肩带刚度的增加，乘员的随着肩带刚度的增加，乘员的随着肩带刚度的增加，乘员的HICHIC值变小，颈部弯矩值变小，颈部弯矩值变小，颈部弯矩值变小，颈部弯矩增加。而对其他乘员损伤参数的影响不明显增加。而对其他乘员损伤参数的影响不明显增加。而对其他乘员损伤参数的影响不明显增加。而对其他乘员损伤参数的影响不明显随着腹带的增加，乘员的随着腹带的增加，乘员的随着腹带的增加，乘员的随
11、着腹带的增加，乘员的HICHIC值变大，而颈部弯矩等值变大，而颈部弯矩等值变大，而颈部弯矩等值变大，而颈部弯矩等其他参数变化不明显。其他参数变化不明显。其他参数变化不明显。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高刚度肩带和低刚度腹带能有效的降低头部高刚度肩带和低刚度腹带能有效的降低头部高刚度肩带和低刚度腹带能有效的降低头部HICHIC值。值。值。值。低刚度肩带和低刚度腹带低刚度肩带和低刚度腹带低刚度肩带和低刚度腹带低刚度肩带和低刚度腹带能有效的降低能有效的降低能有效的降低能有效的降低颈部损伤颈部损伤颈部损伤颈部损伤35发展趋势发展趋势 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。 36安全带的技术发展安全带的技术发展安全带的技术发展安全带的技术发展: :1.1. 预拉紧器；预拉紧器； 2.2. 限荷器；限荷器；3.3. 腰带部分折叠；腰带部分折叠； 4.4. 卷收器张力减小装置；卷收器张力减小装置； 5.5. 高度调节器；高度调节器； 6.6. 自动紧急锁止装置；自动紧急锁止装置； 7.7. 动佩戴安全带；动佩戴安全带；8.8. 充气式安全带。充气式安全带。37烟烟火火式式预预张张紧紧力力机机构构38腰带部分折叠39卷收器张力减小装置4041高度调节器42自动佩戴安全带43
