新型電磁驅(qū)動(dòng)主動(dòng)頭枕的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、世界上每年因汽車交通事故造成了巨大的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，汽車安全性問題引起了世界各國(guó)的高度重視。在交通事故中，一種常見的受傷為頭頸部受傷，主要發(fā)生在汽車追尾碰撞事故中，由于頸部的強(qiáng)烈彎曲、拉扯，頭部前后碰撞所造成的頸脊骨傷害和腦震蕩。大約90％的后碰撞頸部損傷是低速碰撞(△V≤25km/h)造成的，并且大多數(shù)的頸部損傷都屬于AIS(abbreviatedinjuryscale)中的Ⅰ級(jí)輕微傷。避免或減輕上述傷害的最直接方法就是采用主

2、動(dòng)式安全頭枕系統(tǒng)。但時(shí)至今日，現(xiàn)有的主動(dòng)式安全頭枕，存在響應(yīng)速度慢、傳遞效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等眾多缺點(diǎn)，加之日漸增長(zhǎng)的汽車安全技術(shù)新要求，探索運(yùn)用電磁理論，設(shè)計(jì)一種當(dāng)汽車后碰撞時(shí)，能瞬間（碰撞發(fā)生后52ms之內(nèi)）響應(yīng)的既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的主動(dòng)式汽車安全頭枕，對(duì)于主動(dòng)式頭枕的推廣使用，以提高乘員的駕駛安全性，以及運(yùn)用多學(xué)科交叉、融合技術(shù)研究新產(chǎn)品開發(fā)，都具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　 本課題根據(jù)生物力學(xué)的研究成果，在追尾碰撞發(fā)生時(shí)，減

3、少頭枕與頭部的水平距離可大大降低揮鞭傷的程度。即當(dāng)汽車發(fā)生碰撞，頭枕前移，從而減少頭枕與頭部的水平距離，以降低揮鞭傷的程度。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)主動(dòng)式安全頭枕響應(yīng)滯后的不足，采用機(jī)電結(jié)合的方法，根據(jù)自主巡航系統(tǒng)提供的信息，提前判斷并啟動(dòng)頭枕，從而保護(hù)乘員。具體研究主要包括:
　　 1)介紹本課題研究的目的和意義，分析市場(chǎng)上主動(dòng)式頭枕的應(yīng)用現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，總結(jié)現(xiàn)階段該領(lǐng)域研究存在的不足和缺陷。
　　 2)深入研究汽車追尾

4、碰撞事故中的頭頸部損傷機(jī)理，詳細(xì)分析后碰撞事故中頸部的運(yùn)動(dòng)范圍及過程，討論頸部載荷的分部情況，給出剪切伸展準(zhǔn)則和損傷準(zhǔn)則。
　　 3)經(jīng)理論分析，本課題設(shè)計(jì)了兩種可行性方案，對(duì)其作了一定的原理分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合分析后最終確定最佳方案，并加以深入研究。
　　 4)分析追尾碰撞主動(dòng)頭枕控制策略中的三大模塊，對(duì)判斷模塊作了重點(diǎn)討論。首先建立追尾碰撞數(shù)學(xué)模型，分析模型中關(guān)鍵參數(shù)的隨機(jī)性和動(dòng)態(tài)性;其次得出安全

5、裕度的判別準(zhǔn)則并通過仿真附以算例加以驗(yàn)證。
　　 5)對(duì)主動(dòng)頭枕控制系統(tǒng)及被動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)觸發(fā)頭枕前移的連桿機(jī)構(gòu)及提供動(dòng)力的電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及建模仿真分析、驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)，電磁驅(qū)動(dòng)器關(guān)鍵電壓的分析設(shè)計(jì)，電磁鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算等。
　　 6)為驗(yàn)證本方案所設(shè)計(jì)電磁驅(qū)動(dòng)器的實(shí)用性，制作實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)其進(jìn)行電磁斥力及運(yùn)動(dòng)位移的測(cè)試，得出影響電磁斥力大小的系統(tǒng)參數(shù)，驗(yàn)