汽车安全带设计分析解析

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虚拟实验： 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. 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. 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。
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MADYMO环境 中的安全带模型
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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Βιβλιοθήκη Baidu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。

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a）
b）
c）
安全带的种类
d）
a）两点式腰带 b）两点式肩带 c）三点式 d）全背式
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锁止状态
织带拉出方向
4 6
5
3 2 1
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
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6 5
未锁止状态
织带拉出方向
7 8 9 10 11 12
4 3 2 1
锁止状态
倾斜
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
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4.
5.
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。
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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。
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V1代表车的速度，V2代表乘员速度，ΔV代表二次碰撞速度
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安全带的应用：
1. 2.
3.
4.
5. 6.
7.
1907年，2点式安全带获得专利 1963年，瑞典注册了布莲（Nils Bohlin）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
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汽车安全性设计
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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。
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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
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紧急锁止式卷收器又可分为： 1. 织带拉出加速度敏感式（又称织带敏感式） 2. 汽车加速度敏感式（又称车体敏感式） 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： 1. 外缘锁止式 2. 中心锁止式机构
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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。
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安全带的技术发展: 1. 预拉紧器； 2. 限荷器； 3. 腰带部分折叠； 4. 卷收器张力减小装置； 5. 高度调节器； 6. 自动紧急锁止装置； 7. 动佩戴安全带； 8. 充气式安全带。
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烟 火 式 预 张 紧 力 机 构
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腰带部分折叠
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卷收器张力减小装置
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高度调节器
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自动佩戴安全带
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设计原理
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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。
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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)%
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a）
b）
安全带对人体不同部位的保护效果
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1——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
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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:
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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
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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。
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GB11549—1989基本性能要求
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卷收器功能： 1. 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； 2. 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； 3. 调整织带长度。
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结构组成
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
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织带特点： 1. 主要材料是聚酯，宽度一般在48mm左右， 厚度一般为1.1～1.2mm； 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. 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。
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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。
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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。
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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。