汽车被动安全性

汽车被动安全性概述被动安全性(事故后汽车安全性)含义：事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失降到最小的性能；为防止事故后出现二次伤害的安全性，还应考虑防止事故车辆火灾以及迅速疏散乘客的性能。分类①外部安全性：包括一切旨在减轻在事故中汽车对行人、自行车和摩托车乘员的伤害而专门设计的与汽车有关的措施。决定因素包括碰撞后汽车车身变形的状态，汽车车身外部形状。①内部安全性：包括事故中使作用于乘客的加速度和力降低到最小，在事故发生以后提供足够的生存空间，以及确保那些对从车辆中营救乘员起关键作用部件的可操作性等有关措施。决定因素包括车身变形状态、客厢强度、碰撞发生时发生后的生存空间尺寸、撞击面积（车内部）、转向系统、乘员的解救、防火。被动安全性—汽车碰撞安全性：汽车的被动安全性常和汽车碰撞事故联系在一起。汽车碰撞分类：汽车碰撞二次碰撞：一次碰撞后汽车的速度下降，车内驾驶员和乘客受惯性力的作用继续以原有的速度向前运动，并与车内物体碰撞。(乘员与汽车内部结构的碰撞)一次碰撞：汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞。(汽车和外部事物之间的碰撞)汽车发生碰撞时乘员受伤害原因：①在碰撞时，汽车结构发生变形，汽车构件侵入乘客空间，使乘员受到伤害；②碰撞时，由于汽车结构破坏等原因，使得乘员的部分身体或全部身体暴露在汽车外面受伤；③在碰撞作用下，汽车的速度急剧减小，这使乘员由于惯性作用继续前移与汽车内部结构碰撞而造成伤害。汽车被动安全系统：①安全车身结构：减缓一次碰撞的强度，减少一次碰撞带来的伤害；确保汽车乘员的生存空间，并保证发生事故后乘员能够顺利逃逸。具体措施包括增大塑性变形，吸收更多的能量；保证乘员生存空间。车身结构的安全性如何，在一定程度上影响到交通事故对乘员所造成的危害程度，车身的安全设计水平，很大程度上决定了车辆的被动安全性能，因此在汽车车身机构的布设上，人们的要求从美观、舒适进而发展到追求高的安全性。②乘员保护系统：使用安全带、安全气囊等保护装置对驾驶员及乘员加以保护，以减少二次碰撞造成乘员破损或避免二次碰撞。具体措施包括配置安全带、安全气囊和安全转向柱等。★以达到保护驾驶员和乘员的目的。2安全的车身结构安全的车身结构，就是利用车身的前后部的变形有效地吸收撞击能量，降低事故时人体的减速度；同时车室坚固可靠，确保乘员的有效生存空间。从车辆的被动安全性考虑，对汽车外部设计的最基本要求应是使碰撞的不良后果减轻到最低程度。设计原则：车身应与安全带、安全气囊、能量吸收式转向系等围绕乘员的一些装置进行匹配，完成以下三个功能：①车身前部构件尽量吸收撞击能量，缓解乘员受到的冲击；②增大乘员室刚度，确保乘员的有效生存空间，同时还必须保证碰撞后乘员易于逃脱和容易进行救护；③碰撞发生后，结构允许破坏，但要严格控制破坏后的变形，防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入驾驶室。安全的车身结构1.车身的变形特性汽车的碰撞形式：前碰撞（包括偏置碰撞和正面碰撞）、侧面碰撞和追尾碰撞；车撞人和翻车等。包含所有伤害类型的碰撞事故的概率分布图：汽车发生前碰撞的概率在40%左右。安全的车身结构1.车身的变形特性正面碰撞概率分布图：正面碰撞在汽车事故中发生频率最高(16%)—采用适当的正面碰撞保护措施，可明显减少因交通事故造成的人员伤亡。具体有：①正面碰撞时，车身前部结构和能量吸收及驾驶室变形密切相关，碰撞能量靠物件的弯曲变形来吸收，因此在设计时，应对前部构件进行优化，确定其最佳形状、厚度等，以提高其能量吸收能力，使作用于乘员上的力和加速度降到规定的范围内。安全的车身结构1.车身的变形特性②汽车前部如发动机、变速箱、差速器、行走部分等质量较大，是不产生变形的部件，在碰撞时不吸收能量，从而使车身的压溃变形量变小，为防止这些部件侵入驾驶室，必须采取相应措施使之向下转移。安全的车身结构1.车身的变形特性侧面碰撞侧面碰撞车身变形空间小，装饰件和结构件所能吸收的能量有限，对乘客危害较大，因此，增加车室刚度，保证乘员的有效生存空间显得尤为重要。实现侧面碰撞防护的指导思想：将侧碰力有效地转移到车身具有保护作用的梁、柱、地板、车顶及其他部件，使撞击力被这些部件分散、吸收，从而极大限度的把可能造成的损害降低到最小程度。安全的车身结构1.车身的变形特性侧面碰撞提高侧面碰撞性能可采取的措施：车门和立柱应有足够大的刚性，在碰撞时不应发生大的变形；考虑到侧撞时乘客可能会撞击到车门内板，车门内板柔软。采用防侧碰安全气囊，来减轻乘员因二次碰撞造成的伤害。安全的车身结构1.车身的变形特性追尾碰撞一般碰撞速度较低，且尾部有足够多的碰撞吸能区间，因此其吸能设计相对前部较低，设计要求：①由于乘员伤害主要是颈部冲击损伤，尾部区段应尽量软化；②保证发生追尾碰撞时行李箱边缘不能穿过后窗而撞入车厢内，并保证燃油系统的完整性。安全的车身结构1.车身的变形特性碰撞安全法规保护人群：乘员、路上行人碰撞类型：前碰撞和侧面碰撞车型：针对轿车（目前）指定的我国：起步较晚，2002年实施，内容只是车辆前部正面碰撞，最主要的法规《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》。安全的车身结构2.车身结构安全设计从汽车的碰撞安全性考虑，分为A区即乘客安全区和B区即缓冲吸能区。为保证乘员安全，要求车身的前后部能有效吸收碰撞能量，车室要坚固可靠，确保乘员的有效生存空间-A区变形小，B区刚性足够小，变形足够大；存在着矛盾。安全的车身结构2.车身结构安全设计B区外柔内刚的结构，即B区和A区交界处设计成具有较大刚性的结构，外围设计成具有较小刚性和较好缓冲吸能的机构。安全的车身结构2.车身结构安全设计汽车碰撞安全性设计和改进的基本目标：合理设计汽车的结构，车身结构方面的措施：①前保险杠：减轻一次碰撞的伤害程度-吸能保险杠，按照吸能材料和作用原理，可分为：a.阻尼型：在保险杠和车身之间加装油压或液气阻尼元件（阻尼器），通过油的粘性阻尼力抵抗碰撞，吸收碰撞能量。特点：能量吸收率高，车身部分变形量小，热敏性能稳定。安全的车身结构2.车身结构安全设计b.弹性型：在保险杠内填充泡沫塑料、蜂窝结构材料等吸能材料。特点：结构简单、质量轻、成本低、对上下左右各方向的碰撞均有能量吸收能力。c.弹性-阻尼型2.车身结构安全设计d.波纹管型：在保险杠内加装几个矩形波纹管，通过波形管的变形来吸收碰撞能量。e.柔性型：采用合成材料制成，通过保险杠本体材料变形来吸收碰撞能量，碰撞后可恢复原状。f.能量耗散型：采用金属切削或弯曲、挤压变形等手段来消耗碰撞能量。g.主动作用型：多与主动碰撞探测系统相连—根据探测系统对将发生的碰撞判断，通过缓冲气缸将保险杠自动弹出一段距离。2.车身结构安全设计②后保险杠：车身后部的防撞装置，倒车时③侧围保险杠：车身侧面的防撞装置，防止会车时与侧面碰撞物之间的擦伤，减轻侧面碰撞冲击。④减轻撞击行人的弹性装置：发动机上部及前风窗玻璃周围布置弹性材料，减轻行人撞击后再次冲击的程度-减轻二次碰撞伤害。2.车身结构安全设计⑥吸能车架结构：利用车架的变形吸收撞击能量，保证乘员必要的生存空间。⑦翻车安全对策：A.加强车顶纵梁及立柱的强度和刚度B.在车顶设置翻车保护杠汽车座椅安全带系统汽车座椅安全带是重要的乘员保护约束系统设施之一，在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要的作用。统计数据表明，佩戴安全带使碰撞事故中乘员伤亡率减少15%～30%。发展：1922年出现在赛车上；1955年开始得到普及，1959年瑞典VOLVO三点式座椅安全带；1963年开始有有关安全带的法规；1968年美国汽车安全标准FMVSS208要求所有轿车的前方座位处必须有安全带；我国强制使用安全带条例于1993年7月开始实施。1.汽车座椅安全带分类①作用和原理作用：为了减轻乘员在二次碰撞中受到的伤害，利用安全带将乘员身体与坐席牵制在一起，减少冲击时身体位移，能有效防止乘员身体与车内构造物相碰，从而起到一定的保护作用。原理：碰撞—安全带在人体作用下产生位移—当人体作用在安全带上的力使安全带的运动速率超过一定的值后，锁止机构开始工作—安全带被锁紧，不能从卷收器中继续抽出，将乘员约束在座椅上，防止二次碰撞和被抛离座椅。1.汽车座椅安全带分类②分类按照其使用的主动性（1）主动型安全带：用人工锁扣及解扣的安全带，需要乘员的主动操作才起作用。（2）被动型安全带：车门关闭或开启后自动锁扣及解扣的安全带，不需要乘员动作。按照固定安装方式：两点式三点式全背式2.安全带组成（1）加设高度调节器优点：获得较为舒服的肩带佩带位置-改善安全带的佩带舒适性。（2）加设安全带自动佩带装置（3）报警装置（4）气囊式安全带：在安全带的主要长度部分，将安全带作成可充气膨胀的气囊；安全带的宽度增加，使人体接触面加大而减少伤害。3.其他提高安全带安全舒适和方便性的方法安全气囊系统是轿车上的一种辅助保护系统，也称空气袋(AIRBAG)。当汽车遭到正面或侧面严重冲撞时导致减速度急剧变化时，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个缓冲，利用气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，从而减轻人体遭受伤害的程度。4.4安全气囊系统安全气囊与座椅安全带配合使用，可为乘员提供有效的防撞保护，有效降低乘员的伤亡率。需指出的是安全气囊系统实际上是安全带的辅助装置，只有在使用安全带的条件下，安全气囊系统才能充分发挥保护乘员的作用。-单独使用：减少18%的死亡率；和安全带配合使用，减少47%。.分类保护作用和安装位置驾驶员侧气囊(转向盘气囊)：避免驾驶员与转向盘、仪表板和风窗玻璃发生碰撞造成伤害。前排乘员用安全气囊(仪表板气囊)：避免前排乘员与仪表板和前风窗玻璃发生碰撞。侧撞安全气囊：保护车内乘员在发生碰撞时不会因与车门发生碰撞造成伤害。又包括：胸部侧撞安全气囊和头部侧撞安全气囊。后座椅安全气囊：安装在前排座椅的靠背上部后侧或头枕后部内，保护头部（和胸部）。3.安全气囊相应法规法规FMVSS208-乘员碰撞保护FMVSS214-侧面碰撞保护ECER94-正面碰撞乘员保护法规ECER95-侧面碰撞乘员保护法规GB11551-车速为48km/h正面碰撞，假人头部伤害指数不得大于1000，作用时间超过3ms时，假人胸部质心处的合成加速度不大于60kg，假人每条大腿轴向的合力不大于10000N。规定：在碰撞事故试验中，假人在约束系统保护下，头部伤害值、胸部加速度值和腿部载荷必须低于法规限值。4.安全气囊新技术①开发质量小、折叠体积小的轻小气囊-舒适性和装配性好。②改进气袋的展开模式传统：充气冲出后膨胀展开改进：先展开后膨胀—避免安全气囊展开时的冲击力和膜张力对乘员造成的伤害。5.安全带和安全气囊比较优点缺点安全带避免身体翻滚，摔出车外或与车内物体二次碰撞、多次碰撞不能保护头部、颈部气囊无需有意识地完成“佩带”这一动作只对正碰、侧碰有作用，而在倾斜、翻滚时不能保护乘员。视频4.5汽车座椅系统1.汽车座椅的作用：汽车乘坐舒适性、方便性和安全性为人体提供良好的支撑。座椅通过对人体提供合理的体压分布，可以有效的保证人体在车辆行驶过程中的平衡与平稳。驾驶员的定位系统。通过座椅对驾驶员的定位，可以使驾驶员获得良好的视野，并实现驾驶员对汽车操纵系统的控制。为乘员提供舒适的乘坐环境。座椅中各种人性化的附属设备以及豪华配置，能为乘员提供优越的乘坐环境提供保证。在汽车受到撞击时最大限度的保护乘员的安全。合理的配置头枕和靠背的软垫，防止驾驶员或乘员的颈部以及头部在汽车发生碰撞时受到意外伤害。2.汽车座椅系统安全性A.定义：汽车座椅在事故发生时能最大限度地减少对驾驶员及乘员造成的伤害能力。B.要求：满足主动安全（减轻驾驶员及乘员疲劳）和被动安全（和安全带、安全气囊一起对乘员定位的同时缓解碰撞强度，使伤害最小）—满足乘坐舒适性，保证安全的驾驶姿势和保护乘员安全的功能。2.1座椅的主动安全性座椅系统的设计与驾驶员视野、驾驶员定位以及其它汽车控制系统功能的更好发挥息息相关，这些系统之间配合的好坏也不同程度