毕业论文浅析汽车安全中的被动安全.doc

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1、1 绪论随着社会的进步，人们生活水平的日益提高。而汽车作为人类的代步工具也发生了巨大的变化，城市化的加快，越来越多汽车出现在我们身边，同时越来越多的交通事故使得汽车对人的生存带来威胁。在这种背景下，汽车安全的各方面技术也应运而生。究竟这些技术有哪些呢？本文是就当下的技术做些概述，并对安全方面中的被动安全系统装置（主要是安全带和安全气囊）进行较为详细的阐述。这些技术从大体可从汽车本身结构、发动机、刹车系统、车载电子系统、安全应用等多方进行考虑、应用。如以下几个方面，防患未然主动保护人类的生命财产安全。主动安全防护主要有以下方面：ABS-防抱死制动系统，是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系

2、统。它既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。 EBD-电子制动力分配，它能自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能（在一定程度上可以缩短制动距离），并配合ABS提高制动稳定性。TCS-牵引力控制系统，它根据驱动轮的转数及传动轮的转数来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时，进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。ESP-电控行驶平稳系统，汽车在行驶过程中发生侧滑时，ESP识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统，发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性的弥补车辆滑动。EBA-紧急制动辅助装置，E

3、BA系统靠时基监控制动踏板的运动。 它一旦监测到踩踏制动踏板的速度陡增，而且驾驶员继续大力踩踏制动踏板，它就会释放出储存的180巴的液压施加最大的制动力。另外还有自动燃油切断装置，预防事故后火灾的发生，轮胎压力监控系统等多种系统，它们以主动的方式保护人类的生命财产安全。被动安全防护主要有以下方面：安全带是最有效的防护装置，可以大幅度地降低碰撞事故的受伤率和死亡率。这一点已被国外大量使用实践证明。最常用的三点式安全带的各个组成部分。带子由结实的合成纤维织成，包括斜跨前胸的肩带，绕过人体胯部的腰带。在座椅的外侧和内侧地板上各有一个固定点，第三个固定点位于座椅外侧车身支柱的上方。绕过上方固定点的环状

4、导向板，带子伸入车身支柱内腔并卷在支柱下端的收卷器内。乘员胯部内侧附近有一个插扣，插扣由插板(松套在带子上)和锁扣(与内侧地板固定点相连)两部分组成，该两部分插合后即可将科员约束在座椅上。按下插扣的红色按钮就能解除约束。收卷器有好几种结构型式，功能较完备的是紧急锁止式收卷器(ELR)。该种结构在正常情况下，安全带对人体上部并不起约束作用。当乘员向前弯腰时，带子可从收卷器经由上方固定点的导向板被拉出；而当乘员回复正常坐姿时，收卷器又会自动将带子收起，使带子随时保持与人体贴合。但在紧急情况下亦即汽车减速度超过预定数值时或车身严重倾斜时，收卷器会将带子卡住从而对乘员产生有效的约束。气囊在汽车正面碰撞

5、时能防止乘员与其前方的物体撞击。气囊平时折叠在转向盘毂内或仪表板内，必要时可在极短时间(碰撞开始后0.030.05s)内充满气体而呈球形，以填补乘员与室内物体之间的空间。气囊通常采用氮气。气源可以是高压(约15MPa)钢瓶或是设置在气囊下方的气体发生器。装设在汽车内的碰撞传感器发出的讯号可点燃电气雷管炸开高压钢瓶的封口或者点然气体发生器内的气体发生剂，使气囊迅速充气。头枕是在汽车后部受撞击时限制人的头部向后运动的装置，这样可避免颈椎受伤，而严重的颈椎受伤可能使其内部神经(脊髓)受伤，导致颈部以下全身瘫痪(高位截瘫)。安全玻璃，目前在汽车上广泛应用的钢化玻璃与夹层玻璃的中间层有较大的韧性，在承受

6、撞击时拱起从而吸收一部分冲击能量，起缓冲作用。较少地影响驾驶员前方的视野，并保护脸部和眼睛受使其免受或减少伤害。门锁与门铰链，在现代汽车上，门锁和门铰都应有足够的强度，在汽车碰撞时，能同时承受纵、横两个方向的载荷而不致使车门开启，从而避免了乘员被甩出车外，因而减少受重伤或死亡的危险。此外，在事故结束后，门锁应不致失效而应使车门仍能开启。室内其它构件，在现代汽车上，车身内部一切有可能与人体撞击的构件都应避免采用尖角、凸棱或小圆弧过渡的形状，而且车身室内广泛采用软材料包垫。室内软化不仅是为了满足舒适性要求，更重要的还是为安全防护性能的要求。该论文是对当前日益重要的汽车安全方面进行简单分析，并主要针

7、对被动安全中的安全带和安全气囊两大被动安全方面，以图文并茂的方式进行阐述分析，以使在事故发生后人的生命及财产安全进行更好的保护，让我们更安全幸福地享受汽车给大家带来的方便快捷的美好生活。2.汽车安全气囊2.1安全气囊的概述为了说明安全带和安全气囊在保护乘员方面的重要性，首先说明造成乘员伤害的原因。当汽车和障碍物之间发生碰撞事故时，汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降。例如，如果一辆汽车以50km/h的速度与一个固定不动的障碍物正面相撞，则汽车至完全停止所需时间大约0.1s。在这短暂的时间内，可发生的事情却相当多：在碰撞的瞬间，前护杠停止运动，但汽车的其他部分仍

8、以50kmh的速度前进。随着车辆前部逐渐损坏，汽车即开始吸收动能并减速；在碰撞过程中，当开始减速慢下来时，内部乘员则仍以原来的速度向前移动。于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、风挡玻璃等之间的碰撞，造成了乘员的伤害。这种乘员和汽车内部结构之间的碰撞称为二次碰撞1、被动安全装置：用来减轻事故导致的伤害程度的装置，如安全气囊、安全带、护膝垫、两节或三节式转向柱。2、主动安全装置：车轮制动器、防抱死制动系统、刮水器与洗涤器、雷达车距控制与报警系统等。3、一次碰撞：汽车发生碰撞时，汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞。4、二次碰撞：一次碰撞后，汽车速度将急剧变化，驾驶员和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动

9、，并与车内的转向盘、挡风玻璃或仪表台等构件发生碰撞，这种碰撞称为二次碰撞。在车辆事故中，导致驾驶员和乘员遭受伤害的主要原因是二次碰撞。注：安全气囊的作用就是要减小司乘人员在二次碰撞中的伤害程度.如果乘员未系上安全带，则他们会继续以50km/h的速度前进，直到撞及车室内部物件才会停止。在此例中，乘员撞击车室内部的速度，与从三楼的窗户跳下撞击地面时的速度相当。如果乘员系上安全带，则他们将逐渐减速，因此作用到他们身上的撞击力将减轻。但是在严重的碰撞事件中，虽然系上安全带的碰撞力比未系安全带少了很多，但乘员仍可能会撞到车室内部物件而造成伤害。汽车安全气囊的基本思想是：在发生一次碰撞后，二次碰撞前，迅速

10、在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员撞在气袋上，避免或减缓二次碰撞，从而达到保护乘员的目的由于乘员和气囊相碰时容易因振荡造成乘员伤害，所以在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。这样，当乘员和气囊相碰时，借助圆孔的放气可减轻振荡，放气过程同时也是一个释放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于保护乘员。2.2安全气囊的常见形式除了常见的供面碰撞的保护安全气囊外，近年还开发出了供侧面碰撞保护用的侧安全气囊。安全气囊系统按保护面的不同，可分为供正面碰撞保护用的安全气囊系统和供侧面保护用的侧安全气囊系统。 此外，安全气囊还可按充气装置点火系统的形式、气囊数量和气囊传感器数

11、量等3种方式来分类。1、按充气装置点火系统分 （1）电子式（E型） （2）机械式（M型） 2、按气囊数量分 （1）1个：用于驾驶员（E型或M型） （2）2个：用于驾驶员和前座乘员（只有E型） （3）4个：用于驾驶员和前座乘员的正面和侧面（只有E型）3、按气囊传感器数量分（只有E型） （1）1个：气囊传感器 （2）3个：一个中央气囊传感器和两个前气囊传感器图2-2-1 E型、双气囊、3传感器图2-2-2 M型、单气囊图2-2-3 E型、单传感器、双气囊图2-2-4 E型侧气囊2.3安全气囊的工作原理安全气囊系统SRS的作用：当汽车遭受碰撞导致车速急剧变化时，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员、与车内构

12、件之间迅速铺垫一个气垫，使驾驶员、乘员头部与胸部压在充满气体的气囊上，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体产生的动能，从而减轻人体遭受伤害的程度。安全气囊使用的气体介质为氮气，平时由叠氮化钠固体药片受热分解释放。若减速力达到设定值以上时，系统会触发充气装置，然后充气装置内的化学反应会使气囊在瞬间充满氮气，以缓冲乘员的冲击，保护乘员头部和脸部免于撞击方向盘或仪表板。在气囊开始泄气时，气囊依然在继续吸收动能。整个过程（由充气、保护、泄气组成）在不到1s内完成。图2-3-1 安全气囊的工作原理安全气囊的动作过程1.碰撞刚开始10ms后，气囊开始充气，驾驶员尚未动作。2.碰撞40ms后

13、，气囊完全充满，人体向前移动。安全带开始预收缩（吸收部分能量）。3. 碰撞约60ms驾驶员头部及身体压向气囊。气囊内气体通过节流孔排气，吸收人体与气囊之间的碰撞能量。4. 碰撞约120ms大部分气囊内气体从节流孔排出，汽车前方视线恢复。注：人的眼皮一眨眼所用时间约为200ms，因此气囊爆炸这个过程是非常短暂的。气囊打开的条件：1、碰撞方向与汽车中心线的夹角30以内；2、碰撞车速在25km/h以上。 图2-3-2 气囊打开的条件2.4元件的作用简介图2-4-1 安全气囊的元件1、驾驶员侧安全气囊；2、乘员侧安全气囊（未安装）；3、时钟弹簧；4、感应与诊断模块；5、线束（黄色）1、执行感应器：由双

14、接触机电开关组成的安全装置。1）、工作不依赖于电子元件；2）、在正常行车时保证气囊点火线路不触发；3）、必要时接通点爆电路。2、碰撞感应器：即碰撞传感器。用以碰撞的强烈程度。3、SRS 警示灯：如感应诊断模块或外部电路出现故障，位仪表盘内的故障灯点亮，此时安全气囊SRS失效。1）、打开点火开关后，警示灯亮4S后熄灭，说明系统正常；灯总亮或总灭均说明系统出现故障。2）、在行驶过程中，如出现故障灯亮，也说明系统出现故障。4、线束及接头：线束为黄色套管包扎，非专业人员不得对该线束进行测量及维修，否则会造成气囊误爆的危险。1）、时钟弹簧接头短路棒的作用：当拔下插头时，使气囊两接头短路防止误通电造成误爆

15、；2）、ECU接头处的短路棒：拔下拔头，警示灯会亮。碰撞传感器一般安装在汽车前部（本车装在ECU内部）注：当惯性力小时，滚球无法克服永久磁铁的磁力，被吸附在最右端；当惯性力足够大时，滚球克服永久磁铁的磁力，向左边滚动，使触点两端接通。时钟弹簧1、安装 在转向管柱上；2、给驾驶员侧气囊模块供电；3、是喇叭电路的组成部分；注意：旋转方向盘超过3、25圈时会损坏时钟弹簧。（拆下转向传动装置后，不能乱打方向盘;拆下的时钟弹簧最好用胶布粘紧）。图2-4-2安全气囊电路气囊张开后，需注意如下问题：（1）安全气囊在设计上只能充气1次，一次性使用。用后必须更换。（2）发生碰撞时，即使前乘员座没有乘员，前座乘员

16、气囊也会同时张开。（3）在气囊充气时会产生巨大的声响，而且在所释放出的氮气中会伴生少许烟雾。这些气体和烟雾是无害的（这不表示有起火现象），但乘员要尽快清洗残留物，以免皮肤过敏。（4）气囊的充气在少于1s内完成，因此气囊充气的力量相当大。此系统的设计是为了减少严重的伤害，但它本身可能会对乘员造成轻微的烫伤、擦伤或红肿等伤害。（5）气囊张开后，气囊单元的组件（方向盘中央部分、仪表板）可能会烫热几分钟，但气囊本身并不会发烫。（6）当碰撞的程度足以让气囊充气时，可能会因车身变形而使风挡玻璃破裂。而在备有乘员气囊的车辆上，风挡玻璃也可能因吸收部分充气力量而破裂。2.5故障内容的读取、消码当发现故障灯亮时

17、，应进行故障码的读取。1、故障码的读取方法：只能用专用诊断仪来读取故障内容。(1)、当前故障：在扫描仪上显示的故障代码为Axx。(2)、历史故障：即以往探测到的故障，己不在激活，在扫描仪上显示Box。注：一旦发生故障，报警灯即点亮，即使故障不在激活，警示灯也持续点亮。2、故障类型：(1)、外部故障：如果发生外部故障，维修服务人员可以复位SDM系统（即安全气囊的ECU），将灯熄灭。(2)、内部故障：如果发生SDM内部故障或扫描仪显示CRASH RECORDED（碰撞已发生）代码，SDM将不可能复位。必须更换SDM模块。进行故障诊断的注意事项1、进行检测前应拆下蓄电池负极线，并等待1分钟，让SDM

18、的电容放电，才能进行检测。2、必须使用数字式万用表来进行有关检测，如果使用指针式万用表有引起气囊误爆的危险。3、拆下的安全气囊必须盖子朝上来放置（万一出现误爆，可以使气囊有展开的空间，避免气囊总成爆炸乱飞，造成更大伤害）。2.6废旧安全气囊的处理1拆卸和更换安装 （1）.如果气囊在事故中展开，控制元件、气囊装置和接触装置必须更换新元件。 （2）.如果气囊系统线束受损，必须立即更换。 （3）.切勿用任何方式更改气囊系统的线束。（4）.开始操作气囊系统和电器系统前，断开电瓶负极并包扎好端子。 （5）.开始操作气囊系统前，等待一分钟，直到电容放电。 （6）.当拆卸方向盘时，固定转向柱在“正向前”位置

19、，以避免重新安装方向盘时损坏接触装置。 （7）.存放气囊装置时，务必使衬面朝上。 （8）.如果车辆维修时间较长，拆卸下来的未展开的气囊装置必须锁定保存。（9）.通常情况下，不得以任何方式改动气囊系统。 （10）.切勿用油脂、清洗剂或类似物质（腐蚀性物品）处理气囊系统。 （11）.气囊装置和控制装置对碰撞非常敏感，如果气囊装置和控制装置从 50cm/20in 以上的高度落下。（12）.在进行焊接工序时，焊接装置的拉索夹必须直接连接到焊点附近。务必将控制元件与线束分开且且脱开充气装置的插头连接。（13）.气囊装置和控制装置不能存放在90/194，即使短时间的存放也不允许。切勿修理已损坏或残缺零件，

20、但必须立即更换。 （14）.切勿强行打开气囊装置。 （15）.在安装前，再次仔细检查电瓶已经断开，接头被覆盖，点火开关位于“0”的位置。 2.报废 （1）.气囊装置必须按照上海通用汽车公司的条例用电擎展开，使其失效后方可报废。 （2）.气囊装置只能紧固在车辆上展开。展开前必须先清除气囊膨胀区内的所有零散 物品。（3）.必须在车门关闭，侧窗打开的状态下展开气囊。 （4）.展开的工序只能在空地上进行。 （5）.应将噪声水平通告周围会被影响的人群。 （6）站在车前部的无关的旁观者也应如此，与展开的车辆保持10米左右的安全距离,最后连接电源。 （7）.切勿将未展开的气囊装置与普通废料一起处置。 （8）

21、.冷却15分钟后方可移开已展开的气囊装置。 （9）.已展开的气囊装置可作“普通”废料处理。 （10）.如果引展失败，等5分钟左右才能靠近汽车，并断开电源。（11）.拆卸不能展开的气囊装置，通过提前预约，以原包装退回。3.汽车安全带3.1安全带的相关介绍一百年前欧美国家的马车座位上有了安全带，防止乘客从马车上颠下来。1922年赛车场的跑车使用安全带。这些最初面世时候的“安全带”，其实更类似于“稳定带”。围绕式安全带于1907年注册，是用一条带子将臀部缚在座椅上以使人体在当时凹凸不平的道路上少受些颠簸之苦。直至二战一群航空工业从业者开始认真研究用于保证“安全”的安全带。到1967年，布连为人类贡献

22、了3点式横放v型安全带：在两点式的基础上增加了肩带，在靠近肩部的车体上有一个固定点，可同时防止乘员躯体前移和防止上半身前倾，是目前使用最普遍最有效的一种安全带。1986年，轿车后排中间座位成功安装3点式安全带，全车覆盖全车乘客，这样尽能减小甚至消除乘客受伤的机会。安全带能够在紧急状况下消除80%的伤害危险，在许多不可能的情况下拯救了车辆中乘员的生命。1992年11月15日，公安部发布了关于驾驶和乘坐小型客车必须使用安全带的通知。通知规定，上路行驶的小型客车驾驶人和前排乘车人必须使用安全带，并于1993年7月1日起生效。通知中还规定，凡不按规定使用安全带的驾驶人或乘车人，一律处以警告或者5元罚款

23、。中华人民共和国道路交通安全法中，第五十一条规定：机动车在行驶时，驾驶人、乘坐人员应按照规定使用安全带。这一保障自身生命安全的做法，并于1993年7月1日开始执行的。3.2汽车安全带的常见形式目前，汽车安全带可分为：二点式安全带、三点式安全带、五点式安全带、六点式安全带和预紧式安全带。其中，常见的是三点式安全带和预紧式安全带。二点式安全带的结构非常简单，它与客机上乘客的安全带一样，只是束缚了人的腹部。这种安全带搁在飞机上，遇到气流导致的颠簸，还挺管用，可在汽车上，真要是有个急刹车，人的上半身在惯性的作用下，还是会往前冲。三点式安全带是小客车上最为常见的安全带，满大街随便一辆小汽车里，都有它的存

24、在。它能有效地防止乘员向前冲或左右移动。历史已经证明，这种安全带具有简便、价廉、实用等多项优点。五点式安全带与客机上飞行员和空乘使用的安全带一样，主要用于赛车和儿童安全座椅。这种安全带有一条带穿过双腿，两肩各有一带，束缚得比较全面，保护得更加到位、周全。预紧式安全带实际上是三点式安全带的升级版。它的特点是当汽车发生碰撞的瞬间，首先拉紧安全带，将乘员紧紧地束缚在座椅上，并锁止安全带以防乘员身体前倾，从而有效保护乘员的安全。预紧式安全带从外表看上去与三点式安全带完全相同，主要是藏在B柱里的卷收器与普通安全带不同，具有控制装置和预拉紧装置。控制装置分两种：电子控制装置和机械控制装置。预拉紧装置是利用

25、了爆燃原理，由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。当汽车受到碰撞预拉紧装置被激发时，导管内的气体引发剂立即引爆气体发生剂，产生大量气体膨胀，使活塞向上移动拉动绳索，绳索带动驱动轮旋转，使卷收器里的卷筒转动，把织带往回拉，拉到一定程度时，卷收器会锁止织带，固定乘员身体。充气式安全带，安全带技术总是不断地推陈出新。在福特汽车公司专门为后排座乘客研制了一种充气式安全带，将传统安全带和气囊的功能合二为一，为后座乘客提供额外的碰撞安全保护。这种安全带可以减少碰撞时对后座乘客的头、颈、胸部受到的伤害。事实上，坐在后座的儿童和老年人的这些部位更易受伤。3.3安全带的组成1. 卷收器卷收器是

26、用于收卷、储存部分或全部织带，并在增加某些机构后起到某些特定作用的装置。该装置使佩带者不必随时调节织带长度。卷收器按其作用可以分为：无锁式卷收器、自锁式卷收器和紧急锁止式卷收器（ELR），目前应用最为广泛的是紧急锁止式卷收器。紧急锁止式卷收器在汽车正常行驶时允许织带自由伸缩，但当汽车速度急剧变化时，其锁止机构锁止并保持安全带束紧力以约束乘员。这种卷收器中装有惯性敏感元件和棘轮棘爪机构或中心锁止机构。当汽车正常行驶时，卷收器借助卷簧的作用，既能使织带随使用者身体的移动而自由伸缩，又不会使织带松弛。但当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使织带固定在某

27、一个位置上，并承受使用者身体加给织带的载荷。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）和对上述两者均敏感的复合敏感式。2. 预紧器安全带预紧器能够在低强度碰撞而安全气囊未打开的情况下，保护乘员的头部；同时由于它能很好地消除在碰撞开始时织带与乘员之间的松弛量，故能使乘员与车体之间的相对运动减小，从而对乘员的胸、腹部起到很好的保护作用。这里织带的松弛量是指碰撞中乘员惯性前倾运动开始至开始感应到织带张力时织带伸缩的长度。织带松弛量的产生主要是由于乘员衣服的松弛、织带在卷轴上的缠绕、卷收器的锁止敏感性等因素造成的。因而，应对安全带进行改进，以使其

28、较早地产生约束力，减少乘员的前移量。试验结果也表明：乘员胸部加速度和头部HIC与安全带的松弛量呈线性增长；松弛量过大还会造成乘员与车身的直接碰撞，尤其是对于乘员空间较小的小型车更是如此。减小织带松弛量可以通过增加卷收器轴的直径、使用织带夹等措施，但在目前，前景最为看好的还是安全带预张紧器（pretensioner）。预紧器按作用机理可以分为机械式预紧器和烟火式预紧器。前者能在碰撞事故中快速拉下带扣以消除织带缠绕间隙；后者通过加速度传感器，实现烟火发生器电子点火，产生的高压气体驱动卷轴回收，从而达到预张紧织带的目的。各种预紧器的作用时间基本相同，大约10ms左右，消除织带缠绕间40mm 左右。与

29、普通卷收器相比，上述系统的乘员保护性能明显得以改善。3. 限荷器限荷器（force-limiter）可以改善安全带的能量吸收特性，对乘员施加比较均匀的约束力，从而降低使用安全带所造成的不适感。当然，这必然会增加碰撞事故中乘员向前的移动量，所以保证该装置有效性的前提是与安全气囊协同作用，确保乘员不会因过大的前移量而与汽车的内饰件发生硬接触。3.4安全带的工作原理理想的安全带作用过程短暂而有序：首先，及时收紧，在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人“按”在座椅上。然后，适度放松，待冲击力峰值过去，或人已能受到气囊的保护时，即适当放松安全带。避免因拉力过大而使人肋骨受伤。汽车中的一切物体(包括驾驶员和乘

30、客)都有自己的惯性，且独立于汽车的惯性。汽车将其乘坐者加速到汽车的速度。假设您以约80公里/小时的速度巡航。您的速度和车速几乎相等，因此，您感觉您与车辆就像是一个整体在一起移动。如果汽车发生碰撞后，显然您的惯性将与汽车的惯性彼此完全独立。正确系好安全带后，它可以将大部分停止作用力施加到胸腔和骨盆，这些身体部位相对来说比较强壮。由于安全带在身体上跨越的部分较宽，因而作用力不会集中在一个较小区域，所以不会造成过大伤害。此外，安全带所用的材料比仪表板或挡风玻璃要柔软得多。它可以略微拉伸，这意味着停止过程不会过于突然。但是，安全带不应拉伸过长，否则可能会使您撞向方向盘或侧窗。安全带只允许您略微前移。图

31、3-4-1 螺旋形的弹簧会旋转卷轴以使安全带保持紧绷当安全带拉紧时，您的身体可以轻松地前倾。但是在撞击中，安全带会突然收紧并将您紧紧固定好。在典型的安全带系统中，安全带与一个卷收器相连，卷收器中的核心元件是卷轴，它与安全带的一端相连。在卷收器内部，一个弹簧为卷轴提供旋转作用力(或扭矩)。它会旋转卷轴，以便卷起任何松弛的安全带。当您拉出安全带时，卷轴将逆时针旋转，并使相连的弹簧也沿相同方向旋转。这样，旋转的卷轴就反扭了弹簧。因为弹簧想要恢复到原状，因此它会抗拒这一扭转运动。如果您松开安全带，弹簧将收紧，并顺时针旋转卷轴，直至使安全带张紧。卷收器有一个锁定机构，可在汽车发生碰撞时停止卷轴的旋转。如

32、今，有两种常用的锁定系统：由汽车运动触发的系统和由安全带运动触发的系统。图3-4-2 第一种系统在汽车迅速减速时锁定卷轴第一种系统在汽车迅速减速(例如，当汽车撞上某物体)时锁定卷轴。这种机构中的核心元件是一个加重摆锤。当汽车突然停止时，惯性会导致摆锤向前摆动。摆锤另一端的棘爪会抓住固定在卷轴上的一个带齿棘轮。由于棘爪卡住了其中一个轮齿，因而齿轮便无法逆时针旋转，从而使与之相连的卷轴也无法旋转。当撞击后再次松开安全带时，齿轮会顺时针旋转，并与棘轮分开。第二种系统在猛拉安全带时锁定卷轴。多数设计利用卷轴旋转的速度作为激活动力。这种设计的核心元件是一个离心式离合器，一种安装在旋转卷轴上的加重摆杆。当

33、卷轴缓慢旋转时，摆杆并不摆动。一个弹簧使它保持在原来的位置。但当猛拉安全带时，卷轴将快速旋转，离心力驱使摆杆的加重端向外摆动。图3-4-3第二种系统在猛拉安全带时锁定轴 图3-4-4 当燃气点燃时，压力会推动活塞上行，从而旋转卷收器伸长的摆杆会推动卷收器壳上的凸轮。凸轮通过滑动销与一个枢转棘爪相连。当凸轮移到左侧时，滑动销会沿棘爪的槽口移动。这会将棘爪拖入与卷轴相连的旋转棘轮。棘爪锁入轮齿中，禁止逆时针旋转。在某些新型安全带系统中，还会使用预紧器来收紧安全带。预紧器的设计理念是：在发生碰撞时收紧安全带的任何松弛部分。 卷收器的传统锁定机构使安全带无法进一步拉伸，而预紧器的作用则是拉回安全带。

34、这种拉回力可将乘客移到座位中的最佳撞击位置。 预紧器通常与传统锁定机构一起使用，而不是代替它们。市场上有多种不同的预紧器系统。 某些预紧器会将整个卷收器向后拉，某些则会旋转卷轴本身。 通常，预紧器会连接到激活汽车安全气囊的中央控制处理器。 处理器监控机械或电子运动传感器，这些传感器可响应因撞击产生的突然减速。 当探测到撞击时，处理器将激活预紧器，然后激活安全气囊。某些预紧器采用了电动机或螺线管，但当今的多数设计采用点火方式来拉入安全带。当燃气点燃时，压力会推动活塞上行，从而旋转卷收器。这种预紧器中的核心元件是一个燃气室。在燃气室内，还有一个包含易爆点火材料的小燃烧室。 这个小燃烧室带有两个电极

35、，并连接至中央处理器。当处理器探测到撞击时，它会立即在电极上施加一个电流。 电极产生的火花将点燃点火材料，从而将燃气室中的燃气点燃。 燃烧的气体会产生很大的外推力。 该压力推动位于燃气室内的活塞，使其高速向上运动。活塞的一侧固定有一个齿条。 当活塞弹起时，齿条将与一个连接到卷收器卷轴的齿轮啮合。 高速运动的齿条会快速旋转卷轴，从而卷起安全带。在剧烈撞击中(如当汽车与某障碍物高速相撞时)，安全带会造成严重的伤害。 随着乘客惯性速度的增加，需要更大的力才能使乘客停下来。 换言之，撞击时您的运动速度越快，安全带对您施加的作用力就越大。从某种意义上说，安全带的重要性超越了安全气囊，所以现在大多数汽车都

36、强制要求驾驶员系安全带，如果安全带系统有问题的话，被动安全的效果会流失大半，重要性不言而喻。当然真正的安全不能仅靠安全带，驾驶员也要保持良好的驾驶习惯。3.5安全带的使用和保养当汽车发生碰撞或遇到意外紧急制动时，将产生巨大的惯性作用力，使车内人员与方向盘、挡风玻璃、座椅靠背等物体发生二次碰撞，极易造成对乘员的伤害，甚至将乘员抛出车外。安全带能将车内人员束缚在座位上，防止了二次碰撞。但如果不能正确使用安全带，也会致酿成事故。1.经常检查座椅安全带的技术状态，如发现有损坏应及时更换。尤其是座椅下方，用于固定安全带插座的螺栓应拧紧，螺栓周围涂上密封胶。有的时候，这个螺丝会在汽车的震动中逐渐松脱，导致

37、安全带形同虚设。2.正确佩戴安全带。安全带是保障自己生命的最后一条防线，不是戴给警察叔叔看的，切勿敷衍了事。三点式安全带应系得尽可能低些，系在髋部，不要系在腰部；肩部安全带不能放在胳膊下面，应斜挂胸前。安全带只能一个人使用，严禁双人共用。不要将安全带扭曲使用。3.不要让安全带压在坚硬的或易碎的物体上，比如，衣服里的眼镜、钢笔或钥匙等;也不要让安全带与锋利的刃器磨擦，以免损伤安全带；不要让座靠背过于倾斜，否则安全带将不能正确地伸长和收卷；座椅上无人时，要将安全带送加卷收器中，以免在紧急制动时扣舌撞击在其它物体上。4.安全带必须与座椅配套安装，不得随意拆卸；如果安全带在使用中曾承受过一次强拉伸负荷

38、，即使未损坏，也应更换，不得继续使用。也就是说，如果经历了一次交通意外，甚至气囊都起爆了，在随后维修中更换气囊的同时，也应该更换安全带。5.使用几年之后，安全带可能会比较脏，自己在假日里，有必要花点时对其清洗。可用软肥皂和水作清洁液，用布或海绵擦洗，不要使用染料和漂白剂，它会腐蚀安全带而降低其抗拉强度，也不要用硬刷去擦，以免造成对安全带的损伤。结 论随着社会的进步，汽车行业呈现出繁荣景象。而汽车作为人类的代步工具也发生了巨大的变化，越来越多汽车出现在我们身边，同时越来越多的交通事故使得汽车对人的生存带来威胁。因此，安全带和安全气囊在汽车本身的安全和行车安全中起着越来越重要的作用。当发生意外事故

39、时，最直接的救命的工具可能就是安全带，任何车辆都有这种装置，当汽车前部发生强烈的碰撞时，由于惯性，驾乘者的身体向前快速移动，这时安全带便会尽力“拉住”驾乘者的身体，吸收部分冲击能量。安全带使用非常简单，只要锁好固定扣就行了，所以要养成扣安全带的习惯。另外，很需要扣安全带的，还有坐在驾驶者旁边座位上的人。此外，当发生意外事故时，时安全气囊以迅速地充气并完全打开；接着驾乘者的身体上部便沉向安全气囊，气体也开始从气囊的排气口匀速逸出，并吸收了大部分冲击能量；随后，驾乘者身体向后并回到座椅上。因此在发生意外事故时，安全气囊可让乘员因惯性而移动 “扑在气垫上” 时得到缓和减轻乘员受到的冲击并吸收碰撞能量

40、，降低乘员的伤害程度。由此可见，安全带和安全气囊在汽车本身的安全和行车安全中起着越来越重要的作用。此外，安全带与安全气囊是配套使用。若没有安全带，安全气囊的安全效果将要大打折扣。因此，我们要认识和正确使用安全带和安全气囊，让它们在关键时候为我的人身和财产安全起到及时有效的保护和保障。致 谢走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，三年多的努力与付出，随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声。由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的指导老

41、师李慎旺老师。 本论文是在我的导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。感谢他能在百忙之中抽出大量的时间来指导我们。他的循循善诱的教导给予我无尽的启迪，他的渊博的专业知识，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我，他将一直是我工作、学习中的榜样。同时,论文的顺利完成，离不开其他各位老师、同学和朋友的帮助。在此谨向李老师和帮助我的各位老师、同学和朋友们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。写毕业论文是又一次系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多多批评指教！参 考 文 献1 鲁植雄 主编.汽车安全气囊系统故障诊断图解.江苏科学技术出版社.20062 刘晶郁，李晓霞 主编.汽车安全与法规. 北京：人民交通出版社.20033 张金换 等编著.汽车碰撞安全性设计. 北京：清华大学出版社. 20014 上海市教育委员会 编著.现代汽车安全技术.上海交通大学出版社.2004 5 江建，张文明人机工程学在车辆安全性设计中的应用.人民交通出版社.20026 陈冠英 编著.汽车与驾乘人员的安全健康.中国劳动社会保障出版社.20037幺居标 主编.汽车电控技术简明教程. 北京：北京理工大学出版社.1998