汽车座椅安全带及人体受载分析

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6#7 李卓森 , 汽车碰撞 687, 长春 9 吉林工业大学出版社 / #%&%, 6!7 温吾凡 , 汽车人体工程学 687, 长春 9 吉林科学技术出版社 /
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座椅安全带是一种有效的被动安全防护装置。 尽管佩带安全带后乘员上半身受到约束、 使用比较 麻烦, 但是, 安全带减轻了乘员在车祸中的伤害程 度, 这一公认的事实使越来越多的国家用法规强制 佩带, 尤其是对于前座乘员。 安全带的保护作用主要体现在它减少了撞车 时人体减速度值, 从而降低了引起二次碰撞的相对 速度和位移, 使伤害指数下降。 图 ! 为某轿车在 (" 四种形式。两点式安全带限制下身的运动, 常用于 后排座椅上; 肩带能有效的防护上身, 但在汽车碰 撞时, 乘员会向前挤出, 因此, 常佩有膝垫使用; 三 点式安全带由肩带和腰带组合而成,保护性能好, 是目前最常用的一种形式; 四点式安全带是在两点 式腰带上加两根背带, 多用于赛车上。
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入式 (" ) 可得:
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解上述微分方程, 可得:
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图 # 中 画 出 了 ! " )1!!2, &$ )1!324., ’ ! )"!5 人体承受的载荷。 由图可知, 随着汽车压 #! .4’ 时, 塌变形的减少, 碰撞初速的提高, 人体移动量及载 荷均将增加。 参考文献
纪峻岭, 孙凤英
(黑龙江工程学院 汽车系, 黑龙江 哈尔滨, !(""(" ) 摘要: 从力学的角度分析了汽车座椅安全带在汽车碰撞过程中与人体受载之间的关系, 从而指出使用 座椅安全带的重要性及合理性。 关键词: 安全带; 人体; 受载 中图分类号: !"#$%&’() 文献标识码: !
!"# $#%"&’(%) *’&+,)() -. /"# 0-&123#&4(’5 6-4%# -. 7#&/ 3#+/ &’1 89:&’ 3-1, (’ /"# ;4&)" !" !#$%&’$() *+, -.$(%/’$(
此外, 作用在人体上的力还包括人的身体的动能消 此力在移动时所作的功与动能相抵 耗所产生的力。 Sm(m) 1.0 V=20m/s 0.8 0.6 V=15m/s 0.4 V=10m/s 0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 ¡¢£¤ m
(%") 时不小于 ($ **。
卷收器应能保证织带长度能自动调节,自动 锁紧式卷收器两锁紧位置间的织带收放长度不得 大于 !+ **; 对紧急锁止式安全带, 当拉出加速度 大于 $,&$ *-.! 时 / 织带应在接出长度 !+ ** 之内 被锁止; 拉出加速度在 !,%( *-.! 以下时, 织带在拉 出长度 +" ** 以内不应被锁止。 此外, 当汽车倾斜 织带不应被锁止, 汽车倾斜角达 !10 以 #!0 以下时, 上时, 织带应被锁止。
收稿日期: &""!$"P$"P 作者简介: 纪峻岭 )!QRRS F, 女, 黑龙江工程学院汽车系讲师, 研究方向: 汽车结构部件。
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黑龙江工程学院学报
!""# 年 $ 月
安全带的织带要求有一定的抗拉强度、伸长 率和能量吸收性能,与人体的接触宽度在 %&""’
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图 ! 安全带对人体的作用载荷
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安全带作用人体载荷分析
汽车正面碰撞时,安全带作用于人体的载荷
可按下述方法来预估。设人体质量为 !", 乘员在人 体碰撞过程中的平均减速度为 # ", 汽车平均减速度 为 23, 人体与汽车的绝对位移分别为 $" 和 $%, 且安 碰撞初速度为 ’ !。 全带的刚度为 &$, 根据力的平衡条件,可建立人体惯性力与安 全带弹性恢复力之间的方程:
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பைடு நூலகம்
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当碰撞结束,汽车速度为零时安全带作用于人体 的力 /" 可由式 (+) 求出:
第 !( 卷 第 & 期 &""! 年 R 月
黑 龙 江 工 程 学 院 学 报
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汽车座椅安全带及人体受载分析
N3OA 的 初 速 度 正 面 屏 壁 碰 撞 时 佩 带 与 未 佩 带 三
点式安全带的假人撞车时头部加速度的测定曲线。 由图可见,两种情况下头部加速度峰值将相差约 同样试验, 胸部加速度峰值也将相差约 P( 9。 (" 9,
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安全带的种类和性能要求
座椅安全带分两点式、 肩带、 三点式和四点式
图 ! 轿车碰撞中假人头部加速度时间历程
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#%%!, 6!7 王渲 , 现代汽车安全 687, 北京 9 人民交通出版社 / #%&&,
张庆久7 6责任编校:
消。因此, 可写出下述方程:
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定: 或安全带最大变形。 $" 为人体最大位移, 联解式 (* ) 和式 (1 ) 得:
(1 )
式中, 由式 (* ) 确 ’ " 为碰撞终止时刻的人体速度,
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