畢業(yè)設(shè)計(jì)--汽車 安全氣囊設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著我國公路運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，行駛在公路上的汽車數(shù)量與日俱增，不可避免地要發(fā)生一些汽車交通事故。最常見的事故是汽車與汽車發(fā)生碰撞，尤其是正面碰撞和追尾碰撞這些都嚴(yán)重威脅著駕駛員和乘員的生命安全。因此，開發(fā)汽車的被動(dòng)安全裝置勢(shì)在必行，如采用安全帶和安全氣囊裝置以及兩者配合使用等。在轉(zhuǎn)向盤內(nèi)安裝安全氣囊裝置，是一種既簡便又可靠的保

2、護(hù)駕駛員的方法。</p><p>　　安全氣囊作為一種有效的碰撞損傷防護(hù)裝置已廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代汽車中，但是，安全氣囊在防止汽車乘員發(fā)生嚴(yán)重碰撞損傷和死亡的同時(shí)，由于氣囊展開而導(dǎo)致的損傷事故以及因氣囊質(zhì)量而引發(fā)的糾紛仍有發(fā)生。為了進(jìn)一步完善安全氣囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文對(duì)安全氣囊系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)、滑臺(tái)優(yōu)化及相關(guān)的問題進(jìn)行了剖析和研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞：汽車 ,安全氣囊,設(shè)計(jì)，優(yōu)化<

3、/p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The cause of China's road transport with the rapid development of traffic on the road increasing the number of cars is inevitable that a number of

4、car accidents to occur. The most common cars and car accident was a collision, especially in frontal impact and rear-end collisions are a serious threat to these drivers and the safety of the crew. Therefore, the develop

5、ment of automotive safety devices must be passive, such as the use of seat belts and airbags installed, as well as with the use of bo</p><p>　　Keywords: automotive, safety airbags, design,optimization</p&

6、gt;<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1前言1</b></p><p>　　1.2汽車安全技術(shù)研究的內(nèi)容2</p><p>　　1.3汽車被動(dòng)安全技術(shù)研究3<

7、/p><p>　　1.4汽車碰撞及正面碰撞法規(guī)4</p><p>　　1.5我國汽車安全性試驗(yàn)研究現(xiàn)狀4</p><p>　　第2章 安全氣囊技術(shù)的發(fā)展7</p><p>　　2.1安全氣囊系統(tǒng)介紹7</p><p>　　2.2安全氣囊行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r9</p><p>　　2.2.1

8、國外安全氣囊行業(yè)的發(fā)展9</p><p>　　2.2.2國內(nèi)安全氣囊的發(fā)展?fàn)顩r10</p><p>　　2.3安全氣囊的發(fā)展方向10</p><p>　　第3章 汽車安全氣囊裝置的設(shè)計(jì)原理12</p><p>　　3.1汽車碰撞原理及安全氣囊裝置設(shè)計(jì)依據(jù)12</p><p>　　3.2 安全氣囊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作

9、原理15</p><p>　　3.2.1 飾蓋16</p><p>　　3.2.2 氣體發(fā)生器16</p><p>　　3.2.3 氣囊16</p><p>　　第4章 滑臺(tái)優(yōu)化17</p><p>　　4.1臺(tái)車的吸能裝置17</p><p>　　4.1.1液壓緩沖吸能裝置18&

10、lt;/p><p>　　4.1.2塑料管吸能器19</p><p>　　4.1.3機(jī)械緩沖吸能裝置19</p><p>　　4.2臺(tái)車系統(tǒng)的組成20</p><p>　　4.2.1臺(tái)車系統(tǒng)的組成20</p><p>　　4.2.2試驗(yàn)用假人的介紹21</p><p>　　4.3試驗(yàn)方法2

11、2</p><p>　　4.4傷害值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)22</p><p>　　4.5 C-NCAP星級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)24</p><p>　　4.6安全氣囊優(yōu)化目的及概述25</p><p>　　4.7安全氣囊優(yōu)化步驟25</p><p>　　4.8滑臺(tái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)27</p><p>　　4.8.

12、1錦恒加速度滑臺(tái)簡介27</p><p>　　4.8.2滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)所需要樣件29</p><p>　　4.8.3搭建滑臺(tái)30</p><p>　　4.9 滑臺(tái)優(yōu)化原則31</p><p>　　第5章 數(shù)據(jù)及圖形分析34</p><p>　　5.1 B柱加速度波形對(duì)比34</p><p>

13、;　　5.2分析頭部傷害值36</p><p>　　5.3分析胸部傷害值39</p><p>　　5.4頸部傷害值40</p><p>　　5.5常用安全氣囊氣袋的一些形狀41</p><p>　　5.6 SV61臺(tái)車試驗(yàn)的結(jié)果分析43</p><p>　　5.7影響安全氣囊保護(hù)效果的一些因素48</

14、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p>　　附 錄Ⅰ 英文原文53</p><p>　　附 錄Ⅱ 譯文64</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>

15、;　　有汽車就有安全問題，隨著汽車保有量的增加，安全問題日益突顯。汽車安全己經(jīng)成為制約我國交通運(yùn)輸業(yè)和汽車工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素之一，開展汽車安全性研究是十分必要和緊迫的。</p><p>　　據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)，截至2004年底，我國社會(huì)汽車保有量為2742萬輛，2005年全國汽車銷售量為575萬輛：到2005年底為止，我國民用汽車保有量已達(dá)3300萬輛。據(jù)國務(wù)院發(fā)展研究中心的統(tǒng)計(jì)，中國汽車保有量將在2010年達(dá)到

16、5669萬輛，2020年達(dá)到13103萬輛。在未來的10到15年時(shí)間里，中國將成為世界最大的汽車消費(fèi)國和最大的汽車生產(chǎn)國。</p><p>　　在20世紀(jì)70年代之前，汽車技術(shù)的發(fā)展，主要集中在提高汽車動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、舒適性、制動(dòng)性以及提高燈光、視野等方面，這些均可以被稱之為主動(dòng)安全性，但是汽車交通事故仍然會(huì)頻繁發(fā)生，研究在汽車碰撞事故發(fā)生之后，如何減少人員傷亡就成為一個(gè)主要的研究內(nèi)容，這就是汽車碰撞被動(dòng)安全

17、性研究的內(nèi)容。</p><p>　　發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)中后期，就開始制定和執(zhí)行有關(guān)汽車碰撞被動(dòng)安全性的技術(shù)法規(guī)，在此之后，這些法規(guī)迅速得到改善和發(fā)展。由于執(zhí)行了安全法規(guī)，有些國家每年汽車事故死亡人數(shù)下降了大約20%，而且出現(xiàn)了死亡人數(shù)不再增長的情況。而我國的交通事故的死亡人數(shù)則隨汽車保有量的增加呈現(xiàn)逐年增長的趨勢(shì)，我國汽車保有量不到全世界的2%，但交通事故死亡人數(shù)卻占全世界的15%左右。2003年，在中國有超過1

18、0萬人死于交通事故。而美國擁有全球30%的汽車，每年交通事故死亡人數(shù)僅為4萬。</p><p>　　我國目前實(shí)施的是產(chǎn)品認(rèn)證制度，與歐洲相同。我國強(qiáng)制執(zhí)行的38項(xiàng)汽車法規(guī)都是按照歐洲法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我國的實(shí)際國情制定的。但是歐洲的被動(dòng)安全法規(guī)不如美國完善，且我國的情況與歐美都不盡相同，因此1989年，以歐洲法規(guī)為藍(lán)本，參考美國法規(guī)并考慮我國的國情，制定了中國汽車碰撞被動(dòng)安全性的國家標(biāo)準(zhǔn)。我國在這方面的研究起步較晚

19、，試驗(yàn)方法、試驗(yàn)內(nèi)容還有待進(jìn)一步深入發(fā)展。</p><p>　　汽車安全技術(shù)研究的內(nèi)容</p><p>　　在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家，汽車安全性的研究作為國家支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的組成部分，已經(jīng)制定了長期的發(fā)展規(guī)劃，在國家法規(guī)的指導(dǎo)下，正在進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，分步實(shí)施。1968年美國又實(shí)施聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS，20世紀(jì)70年代初期，美國、英國、法國、德國和日本等各大汽車公司在國家支持下，開展了試

20、驗(yàn)安全車(ESV)的研究，1970年美國交通部公布了開發(fā)試驗(yàn)安全車(ESV)的計(jì)劃，ESV計(jì)劃的實(shí)施開始了汽車安全技術(shù)研究的新時(shí)代，1996年美國通過了國家交通法、汽車安全法及公路安全法。</p><p>　　ESV計(jì)劃是以80km/h正面碰撞固定壁而能確保乘員生存安全為目標(biāo)，開發(fā)具有高度安全性能的試驗(yàn)樣車，其目的是：</p><p>　?。?）弄清汽車安全性對(duì)環(huán)境的影響，撞車時(shí)的乘員生存

21、性等技術(shù)進(jìn)步的可能性；（2）掌握如何依靠不斷改進(jìn)的安全技術(shù)設(shè)計(jì)來減少傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的一般規(guī)律；（3）促進(jìn)汽車工業(yè)界對(duì)汽車安全的研究，并將改進(jìn)后的安全系統(tǒng)用于現(xiàn)生產(chǎn)的汽車；（4）將試驗(yàn)安全車評(píng)價(jià)試驗(yàn)所得的技術(shù)資料用于制定新的安全標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　ESV計(jì)劃的實(shí)施開創(chuàng)了國際汽車安全技術(shù)研究的新嘗試，在開發(fā)ESV的共同目標(biāo)下，為了及時(shí)交流汽車安全研究的新成果，成立了ESV國際會(huì)議。ESV國際會(huì)議交流的內(nèi)容涉及

22、到預(yù)防安全、被動(dòng)安全、碰撞安全、安全新技術(shù)等在內(nèi)的廣泛的領(lǐng)域，提出了更加完善的研究成果報(bào)告。后來又進(jìn)一步發(fā)展了先進(jìn)安全車(ASV)計(jì)劃。進(jìn)入90年代，日本制定了先進(jìn)安全車(ASV)的計(jì)劃。其中ASV一期(1991-1995)計(jì)劃已經(jīng)完成，內(nèi)容涉及被動(dòng)安全技術(shù)和防止撞車后火災(zāi)技術(shù)兩大領(lǐng)域。</p><p>　　汽車安全性也可按交通事故發(fā)生的前后來分類。事故前的汽車安全性是指事故將要發(fā)生時(shí)操縱制動(dòng)或轉(zhuǎn)向避免事故發(fā)生的

23、能力以及汽車正常行駛時(shí)保證其動(dòng)力性、操穩(wěn)性、制動(dòng)性、駕駛舒適性、信息性等預(yù)防事故發(fā)生的性能。事故后的汽車安全性是指事故發(fā)生時(shí)保護(hù)乘員和行人，使直接損失降到最小的性能。另外，作為防止事故后出現(xiàn)的二次傷害的安全性，還應(yīng)該考慮乘客迅速脫離事故車的性能。</p><p>　　汽車交通事故的主要形態(tài)是各種形式的碰撞，在混合交通環(huán)境下，對(duì)汽車碰撞事故的研究有十分重要的地位。作為新的安全觀念，對(duì)于汽車與汽車的碰撞安全，應(yīng)同時(shí)綜

24、合考慮車輛的沖擊性和相容性，進(jìn)行對(duì)策優(yōu)化分析和實(shí)施具體的安全措施。</p><p>　　為了加速碰撞安全研究周期，世界許多國家，用評(píng)價(jià)工具的測(cè)量數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)乘員和行人受到的傷害程度，從而堅(jiān)定安全的實(shí)施措施。基于安全帶及安全氣囊在減輕乘員傷害方面的巨大作用，被動(dòng)安全裝置的開發(fā)研究將是汽車安全技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，其重點(diǎn)在下列項(xiàng)目上：</p><p>　?。?）更可靠的安全氣囊系統(tǒng)</p&g

25、t;<p>　　新一代安全氣囊的特征是，其充氣展開特性能根據(jù)乘員體重、座姿、碰撞條件等自動(dòng)調(diào)節(jié)、更加有效的吸收成員的沖擊能量。另外，還將開發(fā)防護(hù)側(cè)面碰撞傷害的側(cè)面安全氣囊。</p><p>　?。?）超級(jí)安全帶系統(tǒng)</p><p>　　這種安全帶更符合人體工程學(xué)原理，能與安全氣囊協(xié)調(diào)配合構(gòu)成最有效的被動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)，能自動(dòng)感知碰撞沖擊能量，及時(shí)調(diào)節(jié)使其符合特性。</p&

26、gt;<p>　　汽車被動(dòng)安全技術(shù)研究</p><p>　　汽車被動(dòng)安全是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到機(jī)械、車輛工程、衛(wèi)生醫(yī)學(xué)、交通運(yùn)輸工程、法律、保險(xiǎn)、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)和教育等多學(xué)科的研究領(lǐng)域。</p><p>　　交通事故損傷流行病學(xué)是利用流行病學(xué)(研究疾病發(fā)生、流行和預(yù)防的科學(xué))研究的方法和工具來研究在道路交通事故中損傷發(fā)生的原因及類型，并研究各種方法用于評(píng)價(jià)各種避免或

27、降低損傷措施的有效性。盡管通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的受控試驗(yàn)可以對(duì)各種防護(hù)措施的基本性能和防護(hù)效果給出比較客觀的評(píng)價(jià)，但是，相對(duì)于復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的交通事故來說，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所能做的試驗(yàn)畢竟有限。因而，各種安全措施對(duì)乘員及行人的防護(hù)效果最客觀的評(píng)價(jià)還是基于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中碰撞事故的調(diào)查與分析。交通事故損傷流行病學(xué)研究的基礎(chǔ)是可靠的事故數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該是經(jīng)過交通管理部門、醫(yī)院、保險(xiǎn)公司、汽車制造廠和相關(guān)的權(quán)威機(jī)構(gòu)收集得來的。</p><p

28、>　　汽車安全工程是對(duì)汽車的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行深入研究，從主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性兩個(gè)方面改進(jìn)汽車的安全性能。主動(dòng)安全性研究的是通過改進(jìn)汽車的操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、視野、質(zhì)量及可靠性，開發(fā)各種智能駕駛或警報(bào)裝置來避免交通事故的發(fā)生。被動(dòng)安全性研究的是如何在不可避免的交通事故中有效地減少人員亡和事故損失，包括研究整車的合理剛度分布、碰撞吸能結(jié)構(gòu)、智能乘員約束系統(tǒng)等。汽車安全工程是實(shí)現(xiàn)汽車安全性改進(jìn)的重要步驟。</p><

29、p>　　汽車碰撞及正面碰撞法規(guī)</p><p>　　實(shí)車碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。它從乘員保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，以交通事故再現(xiàn)的方式，來分析碰撞前后的乘員與車輛運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)與損傷狀況，并以此為依據(jù)來改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)，增設(shè)或改進(jìn)車內(nèi)外乘員保護(hù)裝置。同時(shí)，它還是滑車模擬碰撞、計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算等研究的基礎(chǔ)。雖然，實(shí)車碰撞試驗(yàn)費(fèi)用昂貴，周期較長，但卻是不可替代的試驗(yàn)方法。</p&

30、gt;<p>　　汽車碰撞事故可分為正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾和翻滾等幾種主要類型。其中正面碰撞與側(cè)面碰撞為主要的碰撞形態(tài)，這是從交通事故的統(tǒng)計(jì)分析中得到的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)室真實(shí)地再現(xiàn)典型的碰撞過程是分析和評(píng)價(jià)汽車碰撞中乘員保護(hù)能力的基礎(chǔ)。早在20世紀(jì)30年代末和40年代初歐洲就開展了汽車側(cè)面和汽車側(cè)面與圓柱碰撞等試驗(yàn)。隨著公路條件的改善，汽車正面碰撞成了交通事故中最常見的碰撞形式。50年代末，德國的梅塞德斯——奔馳及大眾汽車公

31、司開始進(jìn)行汽車正面碰撞試驗(yàn)研究。60年代中期，美國制訂了汽車安全標(biāo)準(zhǔn)。隨著生物力學(xué)研究、交通事故統(tǒng)計(jì)分析和事故再現(xiàn)技術(shù)研究的深入.尤其是汽車用戶對(duì)安全性的重視，有關(guān)汽車碰撞試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)假人、測(cè)量分析裝置和評(píng)價(jià)方法等研究工作迅速發(fā)展。</p><p>　　我國汽車安全性試驗(yàn)研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國許多城市道路交通是機(jī)動(dòng)車、自行車和人混行，道路交通設(shè)施比較的落后，而且交通管理水

32、平低，車輛本身的安全性能差，這些都是造成汽車交通事故的主要原因。2003年，我國汽車保有量2400萬左右，死于交通事故人數(shù)超過10萬。而美國擁有全球30%的汽車，每年交通事故死亡人數(shù)僅為4萬。這說明我國的綜合安全技術(shù)比發(fā)達(dá)國家低的多。政府有關(guān)部門正在抓緊定制強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)并按照計(jì)劃逐步強(qiáng)制貫徹執(zhí)行，同時(shí)制造廠、科研監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)及高等院校正在研制開發(fā)一些急需的有關(guān)汽車安全性的檢測(cè)設(shè)施，并開展一些研究工作。1989年，制定了中國汽車碰撞被動(dòng)安全性的

33、國家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　主動(dòng)安全性測(cè)試手段，特別是制動(dòng)性測(cè)試手段，部分制造廠、科研檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及有關(guān)的高等院校于20世紀(jì)80年代處就購置了日本小野生產(chǎn)的非接觸式速度計(jì)等儀器。近些年來國內(nèi)也自行開發(fā)了簡易自動(dòng)性能測(cè)試設(shè)備，中國汽車技術(shù)研究中心(CATARC)也于1995年成功的開發(fā)出配套的非接觸式速度計(jì)以及數(shù)據(jù)采集</p><p>　　汽車操縱性能試驗(yàn)研究盡管開展的較早，但是一直使用通

34、用儀器進(jìn)行測(cè)試，直到1989年，CATARC和清華大學(xué)汽車工程系，先后開發(fā)出便攜式專業(yè)測(cè)試儀，在全國得到推廣和應(yīng)用，從而大大的提高了測(cè)試精度和效率，提高了測(cè)試技術(shù)水平。</p><p>　　被動(dòng)安全性測(cè)試手段，從20世紀(jì)90年代才開始發(fā)展起來，1989年至1992年CATARC開發(fā)出一整套安全帶、安全帶固定點(diǎn)、座椅、門鎖鉸等試驗(yàn)設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。中國汽車技術(shù)研究中心、清華大學(xué)汽車研究所、國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中

35、心(襄樊)等單位都建成了滑車模似碰撞試驗(yàn)臺(tái)，開始了我國汽車安全部件的試驗(yàn)工作。后來清華大學(xué)開始在橡皮繩彈射式汽車碰撞試驗(yàn)臺(tái)上嘗試實(shí)車碰撞試驗(yàn)的研究工作，而后國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(長春)、國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(襄樊)等單位也先后在橡皮繩彈射的試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行實(shí)車碰撞試驗(yàn)。交通部通縣試驗(yàn)場(chǎng)也建成直流電機(jī)牽引的實(shí)車碰撞試驗(yàn)裝置。中國汽車技術(shù)研究中心己經(jīng)建成達(dá)到國際水平的實(shí)車碰撞試驗(yàn)系統(tǒng)。</p><p><b

36、>　　安全氣囊技術(shù)的發(fā)展</b></p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì)全球每年都有約120萬人死于交通事故，其中約20%的死亡是由于正面碰撞事故導(dǎo)致。由于人體與汽車內(nèi)飾件間的二次碰撞不可避免的給人體以巨大的傷害，安全氣囊的發(fā)明，大大減少了這類悲劇的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，安全氣囊可以使駕駛死亡率減少30%，并且可以減少80%左右的頭部及頸部的傷害，對(duì)于胸部的傷害也可以降低二到三成。</p><p

37、>　　2.1安全氣囊系統(tǒng)介紹</p><p>　　安全氣囊的發(fā)明源于一次有驚無險(xiǎn)的事故。1952年，美國工程師赫特里克在一次駕車中，為了躲避障礙物，立即猛打方向盤并緊急制動(dòng)。同時(shí)，本能地伸出手臂，來保護(hù)當(dāng)時(shí)正在前排中央座位上的女兒。雖然有驚無險(xiǎn)，這位工程師卻從中受到啟發(fā)。利用兩個(gè)星期的時(shí)間設(shè)計(jì)出了一種汽車緩沖安全裝置，其原理是在發(fā)動(dòng)機(jī)罩下裝一個(gè)盛滿壓縮空氣的儲(chǔ)氣筒，當(dāng)汽車受到正面碰撞時(shí)，慣性沖擊力促使一個(gè)滑

38、動(dòng)重塊向前移動(dòng)，從而推動(dòng)儲(chǔ)氣筒向隱藏在方向盤中央以及儀表板旁的氣袋快速充氣，從而可以使車中人員減少傷害。1953年8月18日，赫特里克獲得了國家專利局頒發(fā)的“汽車緩沖安全裝置”的專利證書，這就是安全氣囊的雛形。1980年德國奔馳公司提出安全氣囊是乘員約束輔助裝置，并將安全帶與安全氣囊項(xiàng)組合。1992年梅賽德斯——奔馳公司已供應(yīng)了100萬套氣囊系統(tǒng)。</p><p>　　汽車安全氣囊系統(tǒng)主要由飾蓋、金屬支架、氣體發(fā)

39、生器、折疊成型的氣袋及緊固件構(gòu)成，其中氣體發(fā)生器和氣袋一起組成氣囊模塊(如圖2-1-1、2-1-2、2-1-3、2-1-4所示)。汽車上的安全氣囊控制總成還應(yīng)包括安裝氣囊的方向盤、儀表板部分以及用于傳導(dǎo)的導(dǎo)線系統(tǒng)等。</p><p>　　圖2-1-1 用CATIA進(jìn)行的DAB模塊設(shè)計(jì) 圖2-1-2 DAB模塊總成</p><p>　　圖2-1-3用CATIA進(jìn)行的PA

40、B模塊設(shè)計(jì) 圖2-1-4 PAB模塊總成</p><p>　　安全氣囊的工作過程：當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，傳感器感受汽車碰撞強(qiáng)度，電子系統(tǒng)接受并處理傳感器信號(hào)。當(dāng)經(jīng)過計(jì)算機(jī)判斷有必要打開時(shí)，立即由觸發(fā)裝置發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器收到信號(hào)后迅速產(chǎn)生大量的氣體并充滿氣袋，使得乘員撲在氣墊上，以緩和沖擊并吸收碰撞能量，達(dá)到減輕乘員傷害的目的。當(dāng)人體與氣袋接觸時(shí)，通過氣袋的氣孔節(jié)流阻

41、尼來吸收碰撞能量，從而達(dá)到盡量減少傷害、保護(hù)乘員的目的。</p><p>　　2.2安全氣囊行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　2.2.1 國外安全氣囊行業(yè)的發(fā)展</p><p>　　1952年美國John Hetrick和1953年德國Walter Lindner相繼發(fā)明了汽車安全氣囊。十年后，經(jīng)過眾多科技工作者的努力，汽車安全氣囊已具雛形。60年代末，美國高速公

42、路交通安全委員(NHTSA)開始建議制定一個(gè)可選擇的安全氣囊法則，鼓勵(lì)汽車廠商去發(fā)展安全氣囊。70年代，美國通用、福特、德國奔馳、日本豐田等汽車公司以及美國MORTON公司、TRW公司、德國TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均開始投入大量資金和人力研究與發(fā)展安全氣囊，其中1971年5月德國的一個(gè)研究小組成功地將火箭推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于汽車安全氣囊。這些綜合力量使安全氣囊的研究與發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展

43、階段。1973年，美國通用汽車公司開始出售可供顧客選配的汽車安全氣囊。1981年，德國奔馳公司銷售了3000輛配有安全氣囊的汽車。1984年，美國高速公路交通安全委員會(huì)(NHTSA)在著名“聯(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)”，中的208條款《乘員碰撞保護(hù)》(Federal Motor Vehicle Safety Standard 208，簡稱FMVSS 208)中增加了安裝氣囊的要求，這</p><p>　　安全氣囊最早出現(xiàn)在

44、美國，歐洲起步較晚，后來才是日本和韓國。到1992年底，美國己有1000多萬輛汽車裝備了安全氣囊系統(tǒng)，1997年以后，為前排座安裝雙側(cè)氣囊的比例達(dá)100%。隨著汽車產(chǎn)量的增加，2000年安全氣囊的絕對(duì)數(shù)量超過2000萬套，現(xiàn)在歐美安全氣囊的裝車率已達(dá)到了100%。在日本市場(chǎng)客車安全氣囊的裝備率及裝備總量分別為1994年20%和500萬套；1995年為25%和700萬套：2000年達(dá)到55%和3400萬套。</p><

45、p>　　一些高檔的轎車開始增加側(cè)置安全氣囊，有的甚至在前后座上配置二十多個(gè)氣囊。因此安全氣囊的需求與日俱增。1990年全世界安全氣囊的銷售量400萬套，到1994年時(shí)猛增到2000萬套。2000年全世界安全氣囊的銷售量已達(dá)到7620萬套，其中：司機(jī)座3760萬套，乘客座3170萬套，側(cè)面690萬套。國外生產(chǎn)汽車安全氣囊的公司為數(shù)不少，主要有TRW公司(美國)，AUTOLIV(奧托立夫)公司(瑞典)、BREED(百利德)公司(美國)

46、、DAICEL公司(日本)、TEMIC公司(德國)、高田公司(日本)等。</p><p>　　2.2.2國內(nèi)安全氣囊的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國對(duì)安全氣囊的研究是從20世紀(jì)90年代初開始，隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展，人們安全意識(shí)的增強(qiáng)，相信對(duì)該系統(tǒng)的研究會(huì)迅速發(fā)展起來。最先進(jìn)入這一研究領(lǐng)域的是北京赫達(dá)汽車安全技術(shù)公司和西安慶華電器制造廠(兵總804廠)。北京赫達(dá)汽車安全技術(shù)公司是研究、

47、生產(chǎn)、銷售汽車安全氣囊的高新技術(shù)企業(yè)，是國內(nèi)首家研究成功汽車安全氣囊的公司，擁有兩項(xiàng)安全氣囊技術(shù)的國家專利。赫達(dá)公司利用其掌握的專利技術(shù)和專有技術(shù)，聯(lián)合兵工、航天電子等部門的7家大中型企業(yè)共同開展安全氣囊的產(chǎn)業(yè)化工作，列入了國家級(jí)火炬計(jì)劃。現(xiàn)已具有年產(chǎn)20萬套的生產(chǎn)能力。赫達(dá)公司的前身是一組來自航天和兵器系統(tǒng)的科技人員，他們從1991年底開始研究汽車安全氣囊。經(jīng)過一年的努力，于1992年9月研制出了安全氣囊樣品，并于同期申請(qǐng)了國家專利。

48、發(fā)展到今天，安全氣囊在我國的生產(chǎn)己初具規(guī)模。</p><p>　　2.3安全氣囊的發(fā)展方向</p><p>　　安全氣囊的出現(xiàn)，給汽車工業(yè)帶來了繁榮，安全氣囊裝車的數(shù)量日漸增多，1984年7月美國汽車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS-208正式宣布實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了碰撞中安全裝置保護(hù)車輛乘員的性能要求，如不配置安全氣囊則無法滿足，自此安全氣囊的生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。</p><p>

49、;　　汽車安全氣囊作為一種設(shè)想提出來后，到今天成為必需的安全裝備在汽車上廣泛應(yīng)用已經(jīng)過了整整半個(gè)世紀(jì)的歷程。安全氣囊有效地減小了在汽車碰撞事故中乘員的傷亡，它的保護(hù)效果在汽車安全研究領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)識(shí)和高度重視。隨著汽車安全氣囊的普遍推廣應(yīng)用，安全氣囊系統(tǒng)的各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)均成為汽車安全研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。當(dāng)前安全氣囊新技術(shù)的開發(fā)研究可以概括為向著氣囊的智能、小型、環(huán)保、多樣的方向發(fā)展。</p><p><b&g

50、t;　　安全氣囊的智能化。</b></p><p>　　智能型氣囊的關(guān)鍵技術(shù)之一是先進(jìn)的傳感系統(tǒng)和電子運(yùn)算系統(tǒng)，它們?cè)谑鹿拾l(fā)生的短暫時(shí)刻內(nèi)能夠提供可靠的碰撞環(huán)境的信息。這些信息包括汽車碰撞的劇烈程度，碰撞的方位，乘員的身材、體重、位置，乘員是否系有安全帶。智能氣囊系統(tǒng)根據(jù)原有探測(cè)的信息做出判決怎樣調(diào)節(jié)和控制氣囊的工作性能，使氣囊能充分發(fā)揮其保護(hù)效果。</p><p><b

51、>　　安全氣囊的小型化</b></p><p>　　縮小安全氣囊總成的體積是當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)之一。新型發(fā)生器工作時(shí)，壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發(fā)生器氣體產(chǎn)生率高，因而尺寸小，便于安裝布置。</p><p><b>　　安全氣囊的環(huán)保化</b></p><p>　　環(huán)保型安全氣囊采用壓縮氣體的氣體發(fā)生器，對(duì)人體無毒害，且易

52、于回收處理，沒有環(huán)境污染的問題。</p><p>　?。?）安全氣囊的多樣化</p><p>　　駕駛員和前座乘員安全氣囊己成為轎車生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，作為正碰撞事故中的安全措施。側(cè)面碰撞氣囊正在迅速發(fā)展。不同設(shè)計(jì)形式的側(cè)碰撞氣囊可分別安裝在坐椅靠背外側(cè)、車門中部、車身中立柱、車身頂部與車門交界部位。</p><p>　　汽車安全氣囊裝置的設(shè)計(jì)原理</p>

53、<p>　　隨著我國公路運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，行駛在公路上的汽車數(shù)量與日俱增，不可避免地要發(fā)生一些汽車交通事故。最常見的事故是汽車與汽車發(fā)生碰撞，這嚴(yán)重威脅著駕駛員和乘員的生命安全。因此，開發(fā)汽車的被動(dòng)安全裝置勢(shì)在必行，如采用安全帶和安全氣囊裝置以及兩者配合使用等。安全氣囊裝置，是一種既簡便又可靠的保護(hù)駕駛員的方法。</p><p>　　3.1汽車碰撞原理及安全氣囊裝置設(shè)計(jì)依據(jù)</p>

54、<p>　　撞車現(xiàn)象是一種發(fā)生在極短時(shí)間(0.1—0.25s)內(nèi)，通過事故調(diào)查可以證明，汽車相撞的時(shí)間小于人的反應(yīng)時(shí)間(人的反應(yīng)時(shí)間約為0.25s)，待人明白撞車事故時(shí)，撞車已經(jīng)結(jié)束了。這樣人在撞車事故中不可能本能地保護(hù)自己，只能靠被動(dòng)安全裝置減少這種傷害。人體傷害與汽車相撞時(shí)產(chǎn)生的減速度有很大關(guān)系，汽車碰撞后車體產(chǎn)生的減速度以汽車碰撞相接觸的時(shí)刻為起點(diǎn)，隨著碰撞發(fā)生的時(shí)間而增大。通常駕駛員在未使用任何被動(dòng)保護(hù)裝置時(shí)，在慣性力

55、的作用下，人體會(huì)迅速向前移動(dòng)。美國在標(biāo)準(zhǔn)轎車上用假人試驗(yàn)，人體相對(duì)車輛的移動(dòng)量（見圖1）。汽車以48km/h的速度對(duì)固定壁碰撞時(shí)，從30ms開始，人體急劇地向前移動(dòng)，在55-60ms時(shí)，人體撞到轉(zhuǎn)向盤上。為了在碰撞時(shí)保證駕駛員的安全，一方面利用高速碰撞時(shí)車體的壓扁變形來吸收人體的能量;另一方面使轉(zhuǎn)向盤內(nèi)藏安全氣囊在短時(shí)間內(nèi)打開，阻止人體撞向轉(zhuǎn)向盤。</p><p>　　汽車碰撞主要有如下三種形式:正面碰撞、追尾碰

56、撞和側(cè)面碰撞。</p><p>　　假設(shè)正面碰撞是兩輛汽車相向行駛并沿汽車縱向發(fā)生完全非彈性碰撞，在此過程中忽略回彈，則兩車碰撞后合為一體，以同一速度V運(yùn)動(dòng)而不分開，其運(yùn)動(dòng)速度</p><p>　　式中、—分別為1車和2車的質(zhì)量; </p><p>　　、。—分別為1車和2車碰撞前的速度。</p><p>　　此時(shí)碰撞前、后兩車的總動(dòng)能并不相

57、等。碰撞前兩車的總動(dòng)能:</p><p>　　碰撞后兩車的總動(dòng)能:</p><p>　　在碰撞過程中能量損失為:</p><p>　　這部分能量消耗于汽車碰撞部位壓扁的永久變形的過程中。</p><p>　　追尾碰撞是兩輛汽車同向行駛時(shí)沿汽車縱向發(fā)生碰撞的過程，即一輛車的前部碰到另一輛汽車的后部，這時(shí)兩輛車首尾連在一起，以相同的速度沿前進(jìn)方向

58、作直線運(yùn)動(dòng)。兩車的側(cè)面碰撞過程是比較復(fù)雜的。當(dāng)l車朝2車的側(cè)面相撞時(shí)，由于動(dòng)量交換兩車產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在動(dòng)量交換完畢之后，又各自分開，邊滑移邊回轉(zhuǎn)。滑移動(dòng)能與回轉(zhuǎn)動(dòng)能均消耗在輪胎與路面的摩擦上，直至停車。</p><p>　　側(cè)面碰撞過程中能量損失為:</p><p>　　式中、—分別為碰撞前1車和2車的速度</p><p>　　、—分別為碰撞后1車和2車的質(zhì)心移動(dòng)速

59、度</p><p>　　、—分別為1車和2車圍繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　、—分別為1車和2車碰撞結(jié)束時(shí)的回轉(zhuǎn)速度。</p><p>　　從上述分析可知，為了確保撞車時(shí)駕駛員和乘員的安全，一方面利用撞車時(shí)車體的壓扁特性(即汽車碰撞時(shí)的永久變形)吸收乘員的能量;另一方面利用安全氣囊充氣后膨脹的緩沖功能保護(hù)乘員(見圖3-1-2)。</p><

60、;p><b>　　圖3-1-2</b></p><p>　　3.2 安全氣囊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　安全氣囊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖3-2-1）由駕駛員前氣囊模塊總成（DAB）、乘員前氣囊模塊總成（PAB）、電子控制單元（ECU）、轉(zhuǎn)向盤、時(shí)鐘彈簧、線束組成。</p><p><b>　　圖3-2-1</b>&

61、lt;/p><p>　　其工作原理如圖當(dāng)汽車受到前方一定角度范圍內(nèi)的高速碰撞時(shí)，碰撞沖擊力使ECU控制單元內(nèi)的碰撞傳感器感受信號(hào)，傳遞給安全氣囊電腦，安全氣囊電腦中預(yù)先設(shè)置的程序經(jīng)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷后發(fā)出信號(hào)接通引爆電路，引爆發(fā)生器產(chǎn)生大量氣體。氣體進(jìn)入氣袋后，急劇膨脹，沖破安全氣囊飾蓋的撕裂線，在人體與車內(nèi)構(gòu)件之間形成一個(gè)“氣墊”緩和對(duì)乘員的沖擊，起到對(duì)乘員的保護(hù)作用。</p><p>&l

62、t;b>　　3.2.1 飾蓋</b></p><p>　　飾蓋采用的材料為“熱塑性彈性體”（見圖3-2-2）該材料是司機(jī)、乘員用安全氣囊組件的基礎(chǔ)化工原料。它提供了安全氣囊如下三種性能：高低溫應(yīng)用、易于控制成型公差UV阻尼及良好的觸摸感覺。涂漆可噴涂一層或兩層，主要根觸摸的感覺來選擇。 </p><p>　　3.2.2 氣

63、體發(fā)生器</p><p>　　氣體發(fā)生器外殼（圖3-2-3）是用鋼板沖壓件焊接和鉚接而成殼內(nèi)裝有引燃器、氣體發(fā)生劑、冷卻器和過濾器當(dāng)引燃器中的點(diǎn)火劑引燃?xì)怏w發(fā)生劑后，燃料燃燒產(chǎn)生大量的氮?dú)?，并且進(jìn)入過濾器，阻止燃燒后的殘?jiān)M(jìn)入氣囊。經(jīng)過過濾后的清潔氣體使氣囊迅速膨脹。</p><p><b>　　3.2.3 氣囊</b></p><p>　　氣

64、囊（圖3-2-4）裝在轉(zhuǎn)向盤內(nèi)緊靠緩沖墊處，其容量約為60- 90L。做氣囊用的布料，要求有較高的抗拉強(qiáng)度，一般可選用聚酞胺材料。為了防止氣體泄漏，氣囊的里層要涂覆氯丁橡膠。氣囊內(nèi)需要設(shè)置安全閥，防止充氣氣囊內(nèi)的壓力過高，以免對(duì)駕駛員產(chǎn)生過大的擠壓。一旦氣體的壓力超過許用值時(shí)，安全閥打開，使多余的氣體逸出。 </p><p><b>　　滑臺(tái)

65、優(yōu)化</b></p><p>　　4.1臺(tái)車的吸能裝置</p><p>　　目前，在國內(nèi)外的臺(tái)車系統(tǒng)中其實(shí)質(zhì)都是：用臺(tái)車代替實(shí)車進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，來減少研發(fā)成本。臺(tái)車上還需要在碰撞墩前安裝碰撞緩沖吸能裝置和一些車內(nèi)的部件如：安全帶、座椅、轉(zhuǎn)向盤、儀表板等等，必須都按照其使用要求固定在臺(tái)車上，然后進(jìn)行試驗(yàn)。而在臺(tái)車碰撞試驗(yàn)中，通常要求臺(tái)車具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受巨大的沖擊載荷而不

66、應(yīng)受到破壞，所以安裝在臺(tái)車前碰撞墩上的吸能裝置就相對(duì)來說比較重要了。臺(tái)車碰撞緩沖吸能裝置的目的是，在利用試驗(yàn)臺(tái)車進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)模擬實(shí)車在碰撞過程中的車體變形情況，保證試驗(yàn)臺(tái)車的碰撞減速度盡量復(fù)現(xiàn)實(shí)車碰撞減速度波形或滿足試驗(yàn)法規(guī)要求。碰撞緩沖吸能裝置是臺(tái)車碰撞試驗(yàn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它決定了臺(tái)車在碰撞過程中的減速度、速度及碰撞時(shí)間等一系列重要參數(shù)，決定了臺(tái)車試驗(yàn)的置信度和可重復(fù)性。因此，國際上的各種汽車安全法規(guī)都對(duì)臺(tái)車的減速過程有明確的規(guī)定。&

67、lt;/p><p>　　圖4-1-1示出ECE Rl6標(biāo)準(zhǔn)及我國標(biāo)堆規(guī)定的汽車安全帶臺(tái)車試驗(yàn)中臺(tái)車的減速度波形要求:</p><p>　　即減速度波形不允許超出由A、B、C、D、E、F、G、H、I各點(diǎn)形成的兩條折線的范圍。E、F、G、H、I滿足表4-1-1的要求：</p><p>　　表4-1-1 臺(tái)車實(shí)驗(yàn)要求的減速度范圍</p><p>　　為

68、了滿足碰撞減速度的要求，通常在臺(tái)車與剛性墻之間安裝碰撞緩沖吸能裝置。常用的碰撞緩沖吸能裝置有液壓緩沖吸能裝置、塑料緩沖吸能裝置和機(jī)械緩沖吸能裝置等。</p><p>　　4.1.1液壓緩沖吸能裝置</p><p>　　液壓緩沖吸能裝置是在臺(tái)車達(dá)到試驗(yàn)要求的速度時(shí)碰撞液壓吸能裝置，利用液壓油通過節(jié)流孔產(chǎn)生的阻尼來吸收臺(tái)車的能量，從而使臺(tái)車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，并滿足預(yù)定的碰撞減速度波形要求。該裝置在液壓

69、缸表面上開有一系列的節(jié)流孔，當(dāng)活塞在液壓缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓縮高壓腔內(nèi)的液體，使其通過液壓缸表面上的節(jié)流孔噴向缸外。通過改變節(jié)流孔的大小和數(shù)量，可以改變節(jié)流面積，從面改變活塞的背壓阻力，使臺(tái)車的減速度波形達(dá)到要求。節(jié)流孔式液壓緩沖吸能裝置結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)用低，但調(diào)試工作量較大，需要依賴調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，模擬高度較低。</p><p>　　下圖是一種節(jié)制桿式的臺(tái)車碰撞緩沖吸能裝置，是由西安交通大學(xué)與中國第一汽車集團(tuán)公司研制的。節(jié)制桿

70、式的臺(tái)車碰撞緩沖吸能裝置由外筒、活塞桿和節(jié)制扦三部分組成。當(dāng)活塞桿在臺(tái)車的作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞右側(cè)高壓腔I的液體在活塞擠壓下產(chǎn)生高壓，從活塞與節(jié)制桿之間的漏口中噴出。通過改變節(jié)制桿的截面形狀就可以改變液體噴出的阻力，從而改變臺(tái)車所受到的阻力以達(dá)到預(yù)定的碰撞減速度要求。節(jié)制桿式的臺(tái)車碰撞緩沖吸能裝置，可以較好地復(fù)現(xiàn)實(shí)車碰撞減速度波形，但對(duì)于不同的減速度波形需計(jì)算并加工不同截面形狀的節(jié)制桿。</p><p>　　4

71、.1.2塑料管吸能器</p><p>　　塑料管吸能器是利用聚氨酯塑料管在安裝在臺(tái)車上的特制的橄欖頭沖擊下產(chǎn)生需要的減速度波形。塑料管吸能器具有成本低等優(yōu)點(diǎn)，但不能復(fù)現(xiàn)實(shí)車碰撞減速度波形。</p><p>　　4.1.3機(jī)械緩沖吸能裝置</p><p>　　機(jī)械緩沖吸能裝置采用鋼條或鋼管受沖產(chǎn)生塑性變形的吸能方式。在碰撞墩表面安裝有固定架，固定架為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其上

72、面有多排插銷定位孔。試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)不同的試驗(yàn)車重和試驗(yàn)車速，可以采用不同的鋼板或鋼管組合方式，使其在沖頭沖擊作用下，借助于插銷定位產(chǎn)生不同的變形,從而使臺(tái)車產(chǎn)生不同的減速度波形。機(jī)械緩沖吸能裝置工作原理如圖3所示。機(jī)械碰撞緩沖吸能裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠，一些國際著名的汽車安全性研究機(jī)構(gòu)(如Autoliv)等也采用了類似的裝置。只要采用合適的受沖結(jié)構(gòu)件并按適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行布置，就可以得到試驗(yàn)所要求的臺(tái)車減速度波形。目前，錦恒公司也是使用這種機(jī)

73、械緩沖吸能裝置來模擬實(shí)車B柱加速度波形的。</p><p>　　撞車模擬試驗(yàn)的目的是鑒定乘員的保護(hù)裝置和各種部件對(duì)慣性力的強(qiáng)度特性。實(shí)際撞車時(shí)出現(xiàn)的減速度波形是非常復(fù)雜的，要把它全部在臺(tái)車上表現(xiàn)出來是非常困難的。因此，采用近似的基本波形、并且把它和全部的速度變化統(tǒng)一起來，以這個(gè)減速度來代表實(shí)際撞車時(shí)的減速度進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)碰撞波形的不同，臺(tái)車模擬碰撞試驗(yàn)臺(tái)有沖撞型(彈射式，減速式)和發(fā)射型(反推式，加速式)兩種。&

74、lt;/p><p>　　對(duì)試驗(yàn)臺(tái)車具有如下要求：</p><p>　　(1)臺(tái)車環(huán)境要盡量接近真車情況，以便為實(shí)際汽車設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。</p><p>　　(2)臺(tái)車結(jié)構(gòu)剛度要大，沖撞時(shí)變形要小，要能夠重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p>　　基礎(chǔ)試驗(yàn)后，研發(fā)人員將初步確定袋體的長度、形狀、泄氣孔開孔方案等，并最終初步確定氣袋的起爆時(shí)刻。在隨后進(jìn)行的

75、臺(tái)車試驗(yàn)中，布置好臺(tái)車，安裝好假人后，根據(jù)初步確定的氣袋的起爆時(shí)刻設(shè)置好氣袋起爆點(diǎn)火器，之后在進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p>　　試驗(yàn)后，研發(fā)人員將通過高速攝像及分析軟件分析出模塊撕裂縫的撕開時(shí)間、氣囊全充滿時(shí)間、頭部與氣囊接觸時(shí)刻。通過所采集的頭部各加速度波形算出頭部傷害指標(biāo)，并把此指標(biāo)與實(shí)車碰撞所得指標(biāo)進(jìn)行比較，最后把比較結(jié)果與高速攝像分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析，對(duì)袋體的大小、泄氣孔的有無及有的情況下的大小進(jìn)行修改，同

76、時(shí)，對(duì)氣袋的點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整。如此反復(fù)，直至氣囊起到有效的保護(hù)作用為止。</p><p>　　在臺(tái)車碰撞試驗(yàn)中，通常要采集臺(tái)車的碰撞減速度波形、假人承受的減速度、力、力矩等參數(shù)。根據(jù)不同試驗(yàn)部件的要求，還可能需要采集其他參數(shù)。通常情況下，還需要利用高速攝像機(jī)記錄碰撞過程。</p><p>　　4.2臺(tái)車系統(tǒng)的組成</p><p>　　4.2.1臺(tái)車系統(tǒng)的組成<

77、/p><p>　　1.基本元件：白車身、儀表板、座椅、安全帶、轉(zhuǎn)向柱、方向盤、風(fēng)擋玻璃、滑臺(tái)及鐵軌等；</p><p>　　2.測(cè)量設(shè)備：KT車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（64通道）、高速攝像（碰撞實(shí)驗(yàn)圖象數(shù)據(jù)采集）、假人（模擬乘員Hybrid II 50th）；</p><p>　　由于對(duì)氣囊進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)主要是對(duì)假人的傷害值數(shù)據(jù)的測(cè)量和改進(jìn)的，所以重點(diǎn)介紹一下試驗(yàn)用假人。<

78、;/p><p>　　4.2.2試驗(yàn)用假人的介紹</p><p>　　碰撞試驗(yàn)用模擬假人最初用于彈射座椅、降落傘等與飛機(jī)有關(guān)的場(chǎng)所。1960年，美國最早開發(fā)出了汽車撞車試驗(yàn)?zāi)M假人VIP，隨之在SAE(Society of Automotive Engineers 美國汽車工程師協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)50 th 模擬假人(即第50百分位的假人——按統(tǒng)計(jì)，美國50％男子的體重和座高等體格參數(shù)比該假人低)的

79、尺寸、重量、彈簧常數(shù)等作了規(guī)定。用于撞車試驗(yàn)的模擬假人所要求的性能如下：</p><p>　　(1)尺寸、重量分布、關(guān)節(jié)的活動(dòng)、胸部等各部分在受載荷時(shí)的變形特性應(yīng)與人體很相似；</p><p>　　(2)應(yīng)能對(duì)人體相對(duì)應(yīng)的各部分的加速度、負(fù)荷等參量進(jìn)行測(cè)定；</p><p>　　(3)個(gè)體間的差異小，反復(fù)再現(xiàn)性好，并且具有優(yōu)良的耐久性。</p><

80、;p>　　隨著仿生學(xué)和撞車事故中人體傷害機(jī)理研究的深入，模擬假人的研究開發(fā)也有了新的進(jìn)展：1971年開發(fā)了混合I型假人Hybrid I，在此基礎(chǔ)上通過對(duì)Hybrid I 的頭部、頸部、肩部、脊柱和膝部進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)增強(qiáng)測(cè)試儀器的配置，于1972年開發(fā)出了混合II型假人Hybrid II，并于1973年在FMVSS208標(biāo)準(zhǔn)(乘員碰撞保護(hù))中將Hybrid II 50th假人作為評(píng)定汽車碰撞試驗(yàn)中乘員碰模保護(hù)性能的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施，并在聯(lián)邦

81、法規(guī)中制定了假人的標(biāo)準(zhǔn)49CFR〔Code of Federal Regulation———聯(lián)邦法規(guī)代碼)Part 572(即572部分)。Hybrid II型試驗(yàn)假人除了作為測(cè)定FMVSS 208標(biāo)準(zhǔn)中人體傷害指標(biāo)的試驗(yàn)假人外，在FMVSS 212和301中也都有應(yīng)用。</p><p>　　由于假人頭部、胸部等處加速度及受力變形等受頸椎、腰椎的物理特性所左右，且其主要由合成橡膠制成，存在著材料的破損變形和老化問

82、題，特別是汽車碰撞試驗(yàn)中由于劇烈的沖擊以及安全帶等乘員約束保護(hù)裝置失效會(huì)造成假人的破損，所有這些以及假人的頸椎和腰椎的使用不當(dāng)都會(huì)使得假人測(cè)得的參數(shù)和傷害值發(fā)生變化，故假人使用中必須注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1．假人必須經(jīng)常進(jìn)行“從頭到腳”的外觀檢查，如頭部皮膚是否有裂縫或撕傷，頭蓋骨的內(nèi)外是否有裂縫或凹痕，將頸部總成拆下后觀察是否有永久性的彎曲，胸部肋骨的復(fù)合緩沖材料是否有裂痕等等；</p>

83、;<p>　　2．定期按法規(guī)進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)；</p><p>　　3．遵守假人拆卸、檢查、裝配和四肢調(diào)整的程序；每次試驗(yàn)前將假人關(guān)節(jié)的松緊度調(diào)整到規(guī)定值，特別是假人頸部拉索和腰椎拉索的鎖緊螺母應(yīng)用扭矩扳手?jǐn)Q到規(guī)定的扭矩；</p><p>　　4．試驗(yàn)假人的落座方法有FMVSS方法等，按照其規(guī)定使試驗(yàn)假人在座椅上落座，同時(shí)測(cè)定假人各部分與車室內(nèi)固定物之間的距離；</p>

84、;<p>　　5．平時(shí)假人不用時(shí)，應(yīng)以坐姿擺放；若長期不用，則應(yīng)把四肢拆下，使得假人軀干平躺放置，否則長期處于落座狀態(tài)易使假人產(chǎn)生變形；</p><p>　　6．試驗(yàn)中由于座椅彈簧、風(fēng)擋玻璃框、座椅安全帶以及凸凹不平的汽車側(cè)門板等會(huì)造成假人皮膚表面的擦痕、刮痕甚至刺孔，此時(shí)必須對(duì)假人皮膚進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)時(shí)應(yīng)先用酒精將損傷部位清洗干凈，確認(rèn)皮膚表面干燥后再用專用電烙鐵將一塊新皮膚熔粘在損傷部位，而且使用

85、電烙鐵時(shí)不能用焊劑及松香等化學(xué)物質(zhì)。</p><p><b>　　4.3試驗(yàn)方法</b></p><p>　　1. 把實(shí)車B柱加速度曲線通過鋼筋阻尼器反映到臺(tái)車上，使其在碰撞過程中具有實(shí)車的特性。</p><p>　　2. 傳感器的布置位置，假人身上（頭部3個(gè)、頸部3個(gè)、胸部4個(gè)、大腿2個(gè)），臺(tái)車B柱上（一般在B柱下的地板上），還有安全帶上的肩

86、帶。</p><p>　　3. 采用高速攝像來采集臺(tái)車碰撞過程中的實(shí)驗(yàn)圖象并觀察假人受傷害的程度。</p><p>　　4. 用HyperGraph 數(shù)據(jù)處理軟件把實(shí)驗(yàn)采集來的假人加速度傷害值和B柱加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成曲線圖，對(duì)曲線圖進(jìn)行分析，并確定優(yōu)化措施。</p><p>　　4.4傷害值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　1．頭部傷害準(zhǔn)則

87、（HIC －Head Injury Criterion）</p><p>　　目前國際上常用的評(píng)價(jià)頭部傷害程度的指標(biāo)是頭部傷害指數(shù)HIC，HIC是汽車領(lǐng)域中研究頭部傷害時(shí)最常使用的準(zhǔn)則，HIC由頭部合成的加速度響應(yīng)在一定時(shí)間內(nèi)積分得到。</p><p>　　式中： — 期間，頭部質(zhì)心處的合成線性加速度（）；</p><p><b>　　— 碰撞起始時(shí)間；&

88、lt;/b></p><p><b>　　— 碰撞終止時(shí)間；</b></p><p>　　— 使達(dá)到最大值的時(shí)間段的起始和終止時(shí)間。</p><p>　　HIC 已成為最廣泛使用的評(píng)價(jià)頭部傷害的準(zhǔn)則。由于使用上的原因，HIC值的最大時(shí)間間隔定為36ms，這個(gè)時(shí)間間隔大大的影響著HIC 的計(jì)算。最近，這個(gè)時(shí)間間隔被建議進(jìn)一步減少至16ms，

89、這主要是用來限制作用于頭部的硬沖擊。</p><p>　　2．胸部3毫秒準(zhǔn)則（3MS）</p><p>　　通常所說的人胸部受傷嚴(yán)重程度的容限水平是指作用在胸部中心處的作用時(shí)間為3ms 或更長時(shí)間的線性加速度最大值為60g。</p><p>　　3．胸部壓縮量（Thpc-Thorax Performance Criteria）</p><p>

90、;　　胸部壓縮量定義了軀干和肋骨的最大壓縮量。它表明了胸部骨折的情況。</p><p>　　4．大腿骨準(zhǔn)則（FFC-Femur Force Criteria）</p><p>　　大腿骨準(zhǔn)則用于評(píng)價(jià)碰撞對(duì)大腿骨的傷害程度，以作用于大腿骨上的軸向力來衡量。</p><p><b>　　5．完全傷害評(píng)價(jià)</b></p><p&g

91、t;　　為了評(píng)價(jià)約束系統(tǒng)的整體性能，1990 年美國通用公司的Viano 和Arepally 引入加權(quán)因子，將各項(xiàng)傷害指標(biāo)用加權(quán)的方法綜合到一起，得到了一個(gè)正則化的傷害評(píng)估值WIC。在FMVSS208 中，WIC 的定義如下：</p><p>　　式中：HIC36 — 頭部傷害準(zhǔn)則的數(shù)值；</p><p>　　C3MS — 胸部3MS 準(zhǔn)則的數(shù)值，單位為g；</p><

92、p>　　CCOMP — 胸部壓縮量，單位為m；</p><p>　　— 左大腿骨最大軸向力，單位為kN；</p><p>　　— 右大腿骨最大軸向力，單位為kN。</p><p>　　每項(xiàng)指標(biāo)前的權(quán)系數(shù)表明了該種傷害類型的重要程度，而重要程度則來自于對(duì)大量事故的統(tǒng)計(jì)分析。</p><p>　　4.5 C-NCAP星級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)</p

93、><p>　　C-NCAP中最高得分為51分。其中，正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗(yàn)，正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗(yàn)，可變形移動(dòng)壁障側(cè)面碰撞試驗(yàn)，三項(xiàng)試驗(yàn)每項(xiàng)試驗(yàn)滿分為16分，三項(xiàng)試驗(yàn)總得分滿分為48分。對(duì)安全帶提醒裝置、側(cè)氣簾（及側(cè)氣囊）和ISOFIX裝置分別有1.5分、1分和0.5分的加分。將以上三項(xiàng)試驗(yàn)的得分及加分項(xiàng)得分之和（四舍五入至小數(shù)點(diǎn)后一位）記為總分，并按以下條件確定評(píng)價(jià)星級(jí)。除總分外，5星級(jí)車和4星

94、級(jí)車，還必須滿足以下條件：</p><p>　　對(duì)于5星級(jí)車，在三項(xiàng)試驗(yàn)中，假人的特定部位不能為0分，否則該車將被降為4星級(jí)車。在正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗(yàn)和正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗(yàn)中，特定部位為頭部、頸部和胸部；在可變形移動(dòng)壁障側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，特定部位為頭部、胸部、腹部和骨盆。 </p><p>　　對(duì)于4星級(jí)車，在三項(xiàng)試驗(yàn)中，每項(xiàng)試驗(yàn)的得分不能低于10分，否則該車將被降為

95、3星級(jí)車。 </p><p><b>　　例如： </b></p><p>　　某車的總得分為47分，按照總分，該車可評(píng)定為5星級(jí)車，但在正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗(yàn)中，假人胸部得分為0分，則該車的最終評(píng)定只能為4星級(jí)。 </p><p><b>　　又如： </b></p><p>　　某車的

96、總得分為41分，按照總分，該車可評(píng)定為4星級(jí)車，但在正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗(yàn)中的得分僅為9分，則該車的最終評(píng)定只能為3星級(jí)。 </p><p>　　根據(jù)總分，按照以下星級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)車輛進(jìn)行星級(jí)評(píng)價(jià)： </p><p><b>　　總分星級(jí) X</b></p><p>　　≥ 50 分 5 + （★★★★★☆） </p

97、><p>　　≥45且＜50分 5 （★★★★★） </p><p>　　≥40且＜45分 4 （★★★★） </p><p>　　≥30且＜40分 3 （★★★） </p><p>　　≥15且＜30分 2 （★★） </p><p>　　＜ 15 分 1 （★）</p><p>　　4

98、.6安全氣囊優(yōu)化目的及概述</p><p>　　通過對(duì)安全氣囊系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)調(diào)整以達(dá)到滿足在法規(guī)要求的實(shí)驗(yàn)條件下的乘員保護(hù)要求。</p><p>　　在安全氣囊開發(fā)過程中，在車體結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型的前提下，利用法規(guī)實(shí)驗(yàn)速度條件下采集到的實(shí)車碰撞B柱加速度數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬及滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)氣體發(fā)生器的點(diǎn)火時(shí)刻、發(fā)生器壓力參數(shù)、安全氣囊的體積、安全氣囊排氣孔尺寸、安全氣囊形狀、安全氣囊拉帶長度、

99、座椅參數(shù)、安全帶參數(shù)、轉(zhuǎn)向管柱參數(shù)等調(diào)整達(dá)到滿足法規(guī)要求的保護(hù)效果。</p><p>　　4.7安全氣囊優(yōu)化步驟 </p><p>　　法規(guī)實(shí)驗(yàn)速度條件下采集到的實(shí)車碰撞ECU（安全氣囊控制器）位置加速度數(shù)據(jù)、B柱加速度數(shù)據(jù)及安全帶壓力傳感器數(shù)據(jù)等。</p><p>　　氣體發(fā)生器點(diǎn)火時(shí)刻的確定：利用實(shí)車碰撞采集到的ECU（安全氣囊控制器）上的數(shù)據(jù)對(duì)ECU進(jìn)行標(biāo)定

100、計(jì)算，得到法規(guī)速度下安全氣囊的點(diǎn)火時(shí)刻。</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)模擬</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)模擬需得到以下數(shù)據(jù)用于搭建計(jì)算機(jī)模型</p><p>　　（1）三維數(shù)模：</p><p>　　儀表板及乘員模塊安裝空間</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向柱</b

101、></p><p><b>　　轉(zhuǎn)向盤</b></p><p>　　DAB、PAB模塊飾蓋外表面</p><p><b>　　前風(fēng)擋</b></p><p>　　前排乘員空間（車身前部數(shù)模）</p><p><b>　　座椅數(shù)模及H點(diǎn)位置</b>&

102、lt;/p><p><b>　　安全帶固定點(diǎn)</b></p><p>　　護(hù)膝板[Bolster]數(shù)模（對(duì)于前排乘員，可能是雜物箱）</p><p>　　腳艙—腳踏板數(shù)模[Toe Board]位置尺寸</p><p>　　下圖（圖4-7-1、4-7-2）所示是對(duì)上面三維數(shù)模的說明</p><p>&l

103、t;b>　　圖4-7-2</b></p><p><b>　　（2）座椅參數(shù)：</b></p><p>　　座墊壓力變形特性曲線</p><p>　　座椅靠背壓力變形特性曲線（測(cè)試方法：在座椅指定位置加砝碼測(cè)其變形尺寸）</p><p>　?。?）安全帶的數(shù)據(jù)：</p><p>

104、　　1) 安全帶空間位置</p><p>　　可調(diào)式肩帶固定裝置[Shoulder Slipring]</p><p>　　安全帶卷收器[Retractor]</p><p>　　固定點(diǎn)[Anchor]</p><p>　　可調(diào)鎖扣[Buckle Slipring]</p><p><b>　　2) 安全帶剛

105、度</b></p><p>　　安全帶的作用力與相對(duì)拉伸長度的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　3) 鎖止器的作用力與伸出率的對(duì)應(yīng)關(guān)系（即Force(n) as a Function of Belt Outlet(m)）</p><p>　　4)安全帶緊鎖時(shí)拉帶回收長度與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系－即Belt Inlet(m) as a Function of Ti

106、me(s)</p><p><b>　　5) 鎖止時(shí)間</b></p><p>　　6) 工作狀態(tài)下，安全帶在假人身上的位置點(diǎn)</p><p>　　7) 安全帶楊氏模量、泊松比、密度、厚度、延伸率等</p><p>　　4、利用實(shí)車碰撞采集到的B柱加速度數(shù)據(jù)及假人、安全帶傳感器的一些數(shù)據(jù)調(diào)整計(jì)算機(jī)模型，使之接近實(shí)車狀態(tài)；

107、再根據(jù)初步選定的發(fā)生器參數(shù)（如壓力及質(zhì)量流曲線或摩爾數(shù)）、氣袋參數(shù)（尺寸、形狀、拉帶尺寸）等進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，通過計(jì)算初步確定氣囊的參數(shù)用于滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)。</p><p><b>　　4.8滑臺(tái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　4.8.1錦恒加速度滑臺(tái)簡介</p><p>　　目前錦恒公司所使用的氣動(dòng)發(fā)射液壓制動(dòng)式滑臺(tái)，利用氣動(dòng)儲(chǔ)能裝置作為動(dòng)力源，

108、同時(shí)依據(jù)目標(biāo)波形調(diào)整液壓剎車系統(tǒng)的剎車力，通過控制滑臺(tái)所受合力來模擬出目標(biāo)加速度波形。完全程序化操作，對(duì)操作人員要求不高。將負(fù)載及目標(biāo)波形輸入后，程序自動(dòng)計(jì)算出所需發(fā)射能量并產(chǎn)生制動(dòng)程序，經(jīng)過自標(biāo)定后發(fā)射并產(chǎn)生目標(biāo)波形。軟件具有自學(xué)習(xí)功能，通過實(shí)驗(yàn)后實(shí)際產(chǎn)生的波形與理論控制波形的差異，程序會(huì)自動(dòng)計(jì)算并給出建議的各個(gè)參數(shù)的微調(diào)量，調(diào)整后即可優(yōu)化出理想的目標(biāo)波形。通常只需要3次實(shí)驗(yàn)就可以模擬出非常精確的目標(biāo)波形。目前有兩家公司生產(chǎn)此類型設(shè)備

109、：美國SEATTLE SAFETY和奧地利DSD公司。錦恒公司采購的是美國SEATTLE SAFETY生產(chǎn)的設(shè)備，因此本論文研究的方法也是基于此設(shè)備基礎(chǔ)上完成的。</p><p>　　4.8.2滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)所需要樣件</p><p><b>　　4.8.3搭建滑臺(tái)</b></p><p>　　由于滑臺(tái)要經(jīng)受住多次的加速度沖擊，為避免車體的失效而損