汽车安全带设计

关于汽车安全带设计第1页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。

第2页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29V1代表车的速度，V2代表乘员速度，ΔV代表二次碰撞速度第3页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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（NilsBohlin）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第4页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29防护效率统计（Evans）：安全气囊+安全带：(56.3±3.2)%，只有安全带：(48.5±5.5)%

第5页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29

安全带对人体不同部位的保护效果

a）

b）

第6页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/291——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——系安全带乘员第7页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。

第8页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29a）

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）全背式第9页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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第10页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29织带特点：主要材料是聚酯，宽度一般在48mm左右，厚度一般为1.1～1.2mm；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。第11页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29一般织带伸长率可在5％～23％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。

第12页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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、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。

第13页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29GB11549—1989基本性能要求第14页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。第15页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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第16页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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的基本工作原理分两类：外缘锁止式中心锁止式机构

第17页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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－锁止臂第18页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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－重块第19页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。

第20页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。第21页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。第22页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29设计原理第23页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29第24页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29第25页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29第26页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29第27页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29第28页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29性能试验

我国GB14166—1993《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。第29页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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，（220±20）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。

第30页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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，也可以利用有限元模拟拉带。第31页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29MADYMO环境中的安全带模型第32页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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:第33页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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第34页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。

第35页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29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。第36页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29烟火式预张紧力机构第37页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29腰带部分折叠第38页，共43页，2022年，5月20日，5点25分，星期五2022/10/29卷收器张力减小装置