汽车安全气囊的发展与应用毕业论文


     职业学院 毕业论文 题 目 汽车安全气囊的发展与应用 系(部) 汽车工程系 专业班级 汽车检测与维修班 学生姓名 学 号 总评成绩 指导教师 2016 年X 月X 日 摘要 随着高速公路的发展和汽车性能的提高,汽车的行驶速度越来越快,特别是由于汽车拥有量的迅速增加,交通越来越拥挤,使得事故更为频繁,所以汽车的安全性就变得尤为重要。以此汽车的安全也就随之产生,随后很快的出现了一系列的汽车安全系统。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种,主动安全是指汽车防止发生事故的能力,被动安全是指在万一发生事故的情况下,汽车保护乘员的能力。当汽车发生事故时,对乘员的伤害是在瞬间发生的。例如,以车速50公里/时进行正面撞车时,其发生时间只有十分之一秒左右。为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害,必须设置安全装备,目前主要有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统等。 由于很多事故是难以避免的,因此被动安全性也非常重要,安全气囊作为被动安全性的研究成果,由于使用方便,效果显著,造价不高,得到了迅速的发展和普及。现在,世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊。今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中(包括侧向碰撞)起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。此外还会向智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展的趋势 关键词 :安全气囊 技术 应用 发展 目录 第一章、汽车安全气囊概述 1 第一节、汽车安全气囊基础概述 2 第二节、安全气囊的设计思想 2 第三节、汽车安全气囊发展史 2 一、 国外汽车安全气囊的发展 2 二 、国内汽车安全气囊的发展 4 第四节、 汽车安全气囊的工作原理及结构 5 一、汽车安全气囊的组成及作用 5 二、汽车安全气囊的工作原理 6 第二章、安全气囊控制系统的组成及工作原理 7 第一节、控制系统的组成 7 第二节、控制系统的控制原理 9 第三节、安全气囊的工作原理 9 第三章、安全气囊的正确使用 10 第四章、安全气囊的检修,储存和运输 12 第一节、检修 12 第二节、储存和运输 12 第五章、安全气囊的缺点 13 第六章、安全气囊的改进和引用 13 第一节、磁电式传感器的采用分析 13 第二节、智能化控制系统的采用 15 第三节、乘员探测系统的选择 15 第四节、气体发生器的多元化发展 16 第五节、可分级充气或释放压力装置的 16 第七章 、汽车安全气囊的发展趋势 17 第一节、安全气囊的智能化 17 第二节、安全气囊的绿色环保化 18 第三节、安全气囊的虚拟技术化 18 第四节、安全气囊的小型、轻型化 19 第五节、安全气囊的保护全方位化 19 第六节、正在研制的此型保护气囊还有以下5种 19 第八章、总结 20 参考文献: 21 致 谢 22 第一章、汽车安全气囊概述 发生交通事故时,汽车不可避免的要发生碰撞。汽车发生碰撞分为两个阶段:没有人参与的汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞作为碰撞的第一阶段。碰撞第一阶段必然导致汽车产生减速度,车内人员由于惯性就会以一定的加速度向撞击发生的方向运动,如果这个加速度足够大,将造成人员与车内构件相碰,把这个碰撞叫碰撞的第二阶段,即伤人阶段。安全气囊的作用即在碰撞的第一阶段和第二阶段之间,迅速在车内人员与汽车构件之间产生一个充满气体的气垫,在碰撞过程中通过气囊的阻尼排气等过程吸收乘员的动能,使碰撞的第二阶段得以减缓,以减轻碰撞对人员的伤害程度。安全气囊属于汽车乘员“被动安全性保护装置”。其中安全带在被动保护过程中起主要作用,而安全气囊属于辅助约束系统(Supplemental Restraint System),即SRS。 气囊做为车身被动安全性的辅助配置,日渐受到人们的重视。当汽车碰撞后,乘员与车内构件尚未发生“二次碰撞前”迅速在两者之间打开一个充满气体的气垫,使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上”从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量,减轻乘员的伤害程度。 安全气囊分布在车内前方(正副驾驶位),侧方(车内前排和后排)和车外三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System,简称SRS的字样,直译成中文,应为“辅助可充气约束系统”。英文名称中强调了安全气囊是辅助性的设备,应该与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用。可惜的是中文名称中忽略了这一点,容易给用户带来误解,以为仅靠安全气囊就能获得良好的保护效果。其实,若不配合安全带使用的话,在某些情况下,安全气囊展开时会对乘员造成不必要的伤害。在正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置,副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部,在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部,因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形,而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲,造成跟车内构件的相互撞击,另外车内正驾驶位置的安全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的胸部,避免致命的伤害。 侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以及车辆翻滚时乘员的安全一般安装于车门上,在车辆遭到侧面碰撞会导致车门严重变形,以至于无法开启车门,车内乘员被困于车内,侧面安全气囊可以有效的保护车内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部,腹部,胸部外侧,以及胳膊的伤害,保证身体上肢的活动能力和逃生能力。 随着整车被动安全重要性的深入人心,在一些高档豪华车中车现了高达30几个气囊从颈部、膝部、甚至是在车顶的两侧会配有两条管状气囊,在意外情况发生时能够有效的缓解来自车顶上方的下压力,配合侧面气帘能够有效的保护乘客的头部和颈部。膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内,一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位,从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。 第一节、汽车安全气囊基础概述 车辆的被动安全性是指车辆在发生事故的过程和之后,如何保证乘员不受伤害或最大限度减少伤害程度的能力。被动安全性包括车辆的耐撞性能、抗翻滚性能,乘员的约束系统、系能结构,不同车辆碰撞相容性问题和碰撞后的紧急撤离等。车辆主动安全性的提高,有助于减少事故的发生,但无法避免。当事故发生时,如何最大限度地降低事故带来的损失,减少乘员损伤,往往更加重要。因此,人们常考虑从汽车的被动安全部件,如车身结构、安全带、安全气囊、吸能式转向柱、座椅、头枕及内饰件等方面考虑,来减轻对乘员伤害的程度。 第二节、安全气囊的设计思想 在汽车发生碰撞后,乘员与车内构件碰撞前,迅速在二者之间打开一个充满气体的气垫,使乘员扑到气垫上,达到减轻乘员伤害程度的目的。 第三节、汽车安全气囊发展史 一、 国外汽车安全气囊的发展 安全气囊的使用已有30年的历史,它对撞车伤亡有不可替代的作用。美国“高速公路安全保险机构”的报告指出,装有安全气囊的汽车在撞车时,死亡人数减少了23%。新泽西某一医院整形外科在4年时间里对2300起事故作了研究后认为,配有安全带和安全气囊的驾驶员在车祸中面部受伤减少了75%,而这主要是安全气囊的功劳。可见,安全气囊能够在交通事故中起到很大的保护作用。 1953年8月,John •W•He•Trick首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”,并获得了题为“汽车缓冲安全装置的美国专利US2649311。他在1952年的一次事故后,萌发了设计撞车安全装置的想法。在一次事故中,他为躲避一个障碍物而猛打方向盘,并进行制动,他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须有一个更好的装置来保护乘员,两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人,这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。 但由于当时技术水平及人们观念的限制,未被广泛接受或认可,当时的美国人更倾向于安装安全带。而当意识到只有不到15%的汽车驾驶员和乘员使用安全带时,60年代末,美国高速公路行车安全管理局(NHTSA)开始顾虑汽车厂商发展安全气囊。 70年代,美国通用,德国奔驰、日本丰田等汽车公司以及美国MONTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊,其中1971年5月德国的一个研究小组成功地将火箭推进技术应用于汽车安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。 1973年美国通用汽车公司开始出售可供顾客选配的汽车气囊系统。1984年,NHTSA在著名的“联邦机动车安全标准”FMVSS(Federal Motor Vehicle Safety Standard) 208条《乘员碰撞保护》中增加了安装气囊的要求,这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。 1993前后,美国政府立法规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座均应装备安全气囊。另外,还要求,1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊。 安全气囊在近几年得到飞速发展,价格大幅下降,装备安全气囊的轿车从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。同时有些轿车前排安装了乘客用安全气囊(即双气囊规格),乘客用安全气囊与驾驶员用安全气囊相似。只是气囊的体积要大一些,所需的气体也多一些而已。 二 、国内汽车安全气囊的发展 我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 80 年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。 随着世界汽车进军我国,我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。1992 年,我过自行研制的 FS-01 安全气囊通过撞车试验。我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。 在我国“九五”规划期间和“十五”规划中, 国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三大重点发展项目( 电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统) 之一, 尤其是在 1999 年 1 0 月 28 日, 国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》( CMVDR294) 。这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准。所述的安全要求。CMVDR294 的发布间接地对汽车配置安全气囊提出了新的要求, 这无疑是中国安全气囊发展史上的一个进步, 同时也对安全气囊的研究与发展指明了正确的方向和注入了新的活力。 在十多年的研究与发展过程中, 国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础, 其中部分研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验。 研究中, 系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作, 对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。 2000年以来,我国安全气囊市场需求平均每年都有超过200%的速度在增长,到2004年我国安全气囊市场总配套量接近400万套。目前,国内生产安全气囊企业有近20家,安全气囊的国产化率超过50%。国内安全企业的生产和配套市场基本上分外资企业和国产企业两大阵营。外资企业主要以 Autoliv 、Plast、T akawa、Mobis 等为代表,国内80%以上的安全气囊由他们生产,外资企业占据着我国安全气囊的中高端配套市场。目前,进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到一半。2004年底开始,跨国安全气囊企业相继在中国投资气囊组件的生产,加强了安全气囊上游零部件本地化供应配套的能力。到2007年,我国80%以上的安全气囊组件将实现本地化生产。目前,我国安全气囊零部件ECU、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有5%左右,气囊组件配套还有很大的发展空间。 第四节、 汽车安全气囊的工作原理及结构 驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内,因此,当您看见方向盘上标有"SRS" 或"Airbag"字样,就可知此车装有安全气囊。 一、汽车安全气囊的组成及作用 安全气囊系统主要由传感器、微处理器(ECU)、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处,其容量约 5 0 至 90 升不等,做气囊的布料具有很高的抗拉强度,多以尼龙材质制成,折叠起来的表面附有干粉,以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破;为了防止气体泄漏,气囊内层涂有密封橡胶;同时气囊设有安全 阀,当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体,避免将乘客挤压受伤;气囊中所用的气体多是氮气。 SRS中电控系统中的传感器,按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器;而碰撞强度传感器按其安置位置又可分为包括左前碰撞传感器,右前碰撞传感器和中央碰撞传感器的前碰撞传感器和中心碰撞传感器两种。 碰撞传感器和防护碰撞传感器串连在一起,其功能都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值,并把信号传输给 srs 的 e cu。所不同的是,碰撞强度传感器是用来检测车辆发生碰撞时所受碰撞的激烈程度,其信号是供系统的控制单元判断是否引爆点火剂 而使气体发生剂给气囊充气;而防护碰撞传感器则是防治碰撞强度传感器短路而导致安全气囊误膨开,其信号是供控制单元判断是否 发生碰撞。 ECU为一独立安装的控制系统,它不与其他系统的控制单元合用,其功能是接受个传感器发来的信号并判断是否引爆使气囊膨开。 二、汽车安全气囊的工作原理 汽车被动性安全装置主要有安全带和安全气囊。实验表明安全带对乘员有良好的约束力,可以防止乘员被惯性力甩离座位,并且在汽车发生碰撞时能够吸收由惯性力所产生的大部分能量。但在汽车碰撞实验分析中,发现安全带对乘员,特别对驾驶员的头部、胸部以及膝部所能提供的保护是很薄弱的。而安全气囊则对驾驶员头部、胸部以及膝部的保护效果特别明显,大大地减少了乘员的死亡率和减轻了乘员的损伤程度。 值得指出的是,安全气囊只是辅助保护系统,需要佩带安全带才能起到预想的保护效果。交通事故统计数据表明,“三点式安全带+安全气囊”的防护效果最好,其有效保护率高达60%;仅使用安全带的情况下,有效保护率为43~49%;而仅使用安全气囊,有效保护率急剧下降到18%。引用上述统计数据有助于我们消除两个误区:第一•安全气囊不是万能的;第二•佩带安全带十分重要。现在人们的统一认识是:必须通过强制措施提高安全带的佩带率;在低速碰撞中,安全气囊的展开反而会增加意外伤害的可能性而降低保护效果;在中等或严重程度的碰撞事故中,安全气囊对乘员有明显的保护作用。一般说来,车内乘员如果未系安全带的话,在速度为20km/h左右的固定壁障碰撞中就会受到严重伤害;而系了安全带的乘员,在30km/h的固定壁障碰撞中才会受到严重伤害。下图为安全带与安全气囊对驾驶员和乘员的安全防护作用的比较。 第二章、安全气囊控制系统的组成及工作原理 第一节、控制系统的组成 汽车安全气囊控制系统是由传感器和电子控制器所组成, 控制系统模块 气囊组件模块其中比较常见的传感器有电子传感器,机电式传感器,机械式传感器,新型传感器,中央传感器和安全传感器六种类型。而电子控制器则包括微处理器,信号输入和输出系统,安全气囊系统电源,警告和诊断系统,辅助组成五大部分组成。下面从传感器开始介绍安全气囊控制系统的组成。 在安全气囊控制系统中,普遍采用了传感器来感知汽车在发生碰撞时的信号,检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度,一旦碰撞强度达到或超过设计所允许的强度后,各个传感器立即起作用,同时产生和输出一系列被碰撞的信号,这些碰撞信号传输给中央电子控制器,由中央电子控制器中的微处理器来进行处理和判断,决定是否引爆安全气囊。汽车安全气囊控制系统中所采用的传感器,主要类型为惯性加速度传感器,正常情况下,依靠弹性元件使传感器保持在断开状态,当汽车发生碰撞时,惯性元件克服弹性元件的阻力,使传感器立即被接通并产生碰撞信号。 按照碰撞传感器的功能和使用情况不同,传感器可分为碰撞传感器、中央传感器和安全传感器等。碰撞传感器可以装在汽车的前部和侧面,通过直接感知碰撞作用力或从车身结构件的变形,来检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度。中央传感器是用来检验和判断由传感器输入的碰撞信号。安全传感器则起着保险作用,可以防止在汽车紧急制动、跨越凹坑或低于规定强度等条件时,因产生强烈振动而引起的“误判”。 几乎所有的传感器对温度都非常敏感,必须保证传感器能够在相当大的温差范围内都能够正常稳定地工作,保证其可靠性。另外传感器应尽量地布置在温度变化较小的部位,或采取一定的隔热措施。 信号系统负责输入传感器的信号、输出安全带锁紧信号、安全气囊引爆信号、灯光,报警信号和音响报警信号等。信号系统分布在汽车的各个部位上,依靠导线和各种插接器来连接。 输入信号装置有:碰撞传感器、中央传感器和安全传感器。按照碰撞传感器、中央传感器和安全传感器的逻辑控制原理,在汽车受到碰撞时产生碰撞信号,并立即输入到中央电子控制器中。 输出信号装置有:驾驶员用安全气囊引爆电路、前排座乘员用安全气囊引爆电路以及其他安全气囊的引爆电路等。它们按照中央电子控制器的指令引爆安全气囊,倘若只装备驾驶员用安全气囊,则只需要一套安全气囊引爆电路。如果装备有多个安全气囊系统,则需要多个安全气囊引爆电路。在中央电子控制器的控制下,每条引爆电路都可以单独激发,也可以在中央电子控制器的控制下,按一定顺序进行激发,并在各个安全气囊引爆激发之间,设置预定的延迟响应时间。另外,还对安全带卷收器发出锁紧信号。 除了以上主要的组成部件外,还有一些辅助单元或模块, 1,比较器定时电路。负责监测微处理器,当微处理器失效,它会使警告灯以3Hz频率闪亮,提出警告。 2,串行通讯接口。供与外界装置双向通讯用。 3,点火电压生成电路和点火储能电路。为气体发生器的激发提供电流。 4,气囊点火电路。负责向引发器发出引发电流。气囊点火电路都有自己的储能单元,ECU点火输入端接通最低工作电压之后10s,点火电路便可完成储能。 5 ,测试电路。负责检测气囊点火电路和气体发生器有关电路的故障状态。 6,低压开关状态监测电路。应用于混合式气体发生器。 1.AB插口 2.Tc插口 3.E1插口 4.Tc与E1端子跨接导线 第二节、控制系统的控制原理 由于汽车生产厂家不同和汽车型号、结构不同,安全气囊控制系统布置方式也有所不同。其中主要的布置方式有多点式安全气囊控制系统,单点式安全气囊控制系统,两点式安全气囊控制系统和防侧撞安全气囊控制系统。虽然布置方式不相同,但是控制原理是一样的。其控制原理如下: 安全气囊控制系统的动作信号是由碰撞传感器、中央传感器和安全传感器来产生,然后由中央电子控制器来判断各个传感器输入的信号。安全气囊的引爆过程是根据运动学的规律,用力学方法对碰撞加速度强度进行计算,确定碰撞加速度强度的平均值,储存在中央电子控制器的微处理器中。 中央电子控制器接收到碰撞传感器的信号,并经过与微处理器中储存的加速度平均值相比较和认定,如果达到或超过储存加速度平均值,中央电子控制器才能发出电脉冲来引爆安全气囊。避免了由于汽车紧急制动、通过不平路面以及通过沟堑时产生的强烈振动,发生“误爆”而引起不良的后果。 第三节、安全气囊的工作原理 气体发生器是气囊组件中非常重要而又复杂的一部分。该装置最突出的特点是燃爆品,在极短的时间内可使环境发生剧烈变化。是安全气囊控制系统的执行元件,它能否按照系统控制的要求及时引爆,是能否对驾驶员或乘员提供安全保护的关键。气体发生器可以分为燃料燃烧式和储气燃烧式两种。气体发生器主要由外壳、雷管(机械式和电子式)、增压剂、气体发生剂以及过滤器等部分组成。在气体发生器总成中,过滤装置起过滤和冷却作用,防止高温气体灼伤乘员,并防止燃烧中的微粒子弹出,造成对乘员的伤害。 气囊是安全气囊系统的核心部件,气囊的用途不同时,气囊的形状、结构、容积、充气的速度、充气的压力等都有所不同。 为了实现安全气囊的可控制充气过程,设计了有阻尼作用的气囊。在气囊的内表面缝制阻尼带,引导安全气囊在展开时,加速向侧面膨胀,以避免安全气囊自由地展开。或采用其他方式对高压气体产生阻尼作用。 在气囊的背面设置排气孔和排气缝隙,或设置一些通气孔,来减少固体燃料爆炸时的压力,缓和对乘员的冲击力。气囊在充气后,在排气孔和排气缝隙,或通气孔不断地排出高压气体的过程中,吸收碰撞时的能量,直到气囊完全瘪塌为止。 在气体发生器总成中,过滤装置起过滤和冷却作用,防止高温气体灼伤乘员,并防止燃烧中的微粒子弹出,造成对乘员的侵害。 安全气囊的作用过程如下:碰撞→碰撞传感器→电子控制器→(电脉冲)→气体发生器→气囊展开→乘员保护。汽车发生正面碰撞时驾驶员的安全气囊展开过程。 一般来说,车辆的轻微碰撞不会使气囊打开。只有在车辆正面一定角度范围内碰撞才能使气囊打开。安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲,只有车辆的正前方左右大约60°之间位置撞击在固定的物体上,速度高于30KM/h,这时安全气囊才可能打开。这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的车速,而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度,实际碰撞中汽车的速度高于试验速度气囊才能打开。后碰,侧碰,翻转都不会引发气囊打开。 安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部,防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞,大大减少受伤的可能性。此外,气囊爆发时的音量大约只有130分贝,在人体可忍受的范围;气囊中78%的气体是氮气,十分安定且不含毒性,对人体无害;爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末,对人体亦无害。 汽车正面碰撞时安全气囊发生作用的过程示意图 第三章、安全气囊的正确使用 安全气囊是一种一次性的安全防护装置,不允许在装车后进行任何试验。汽车若无碰撞事故正常行驶长达10年时,应更换新的安全气囊系统。使用时应注意: 安全气囊必须和安全带配合使用。安全气囊属于辅助防撞安全装置,只有和安全带配合使用,才能获得满意的效果,所以驾驶员和乘员在汽车运行时必须系好安全带。 注意日常检查。主要检查各碰撞传感器的固定是否牢固,搭铁线部位是否清洁、连接是否可靠,方向盘转动时是否有卡滞现象,以判断方向盘内的SRS螺旋电缆是否完好。起动车辆时特别要注意观察SRS报警灯是否自动熄灭,如果接通点火开关6s后,它依然闪烁或长亮不熄,则表示SRS系统有故障。在运行过程中,如果指示灯闪烁5min后长亮,也表示SRS系统出现故障。 及时排除安全气囊的故障,否则会产生两种严重后果。一种是当汽车发生严重碰撞,需要安全气囊展开起保护作用时,它却不能工作。另一种是在汽车正常运行,安全气囊不应工作时,它却突然膨胀展开,给驾驶员和乘员造成不应有的意外伤害,甚至发生安全事故。 避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管,不要让它承受85℃以上的高温,以免造成安全气囊误打开。 避免意外磕碰和振动。安全气囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感,因此应尽量避免碰撞和冲击,以免造成安全气囊不必要的突然展开。 不要擅自改变安全气囊系统及其周边布置。不能擅自改动系统的线路和组件及更改保险杠和车辆前面部分结构。在方向盘和乘员侧气囊部位不可粘贴任何装饰品和胶条,以防影响气囊的爆开。 乘员尽量坐后排。儿童和身材矮小的乘员在乘坐有安全气囊的车辆时应尽量坐后排,因气囊对他们的保护效果并不理想。 严格按规范保管安全气囊系统元器件。安全气囊系统中有火药、传爆管等易燃易爆物品,必须严格按规范运输、保管,否则将会造成严重后果。 第四章、安全气囊的检修,储存和运输 第一节、检修 安全气囊应注意日常的检修。安全气囊的一般检查,应按故障代码显示的故障进行检修,可以由驾驶员或专业修理工严格按照维修手册操作规程进行。不允许非专业人员对安全气囊系统进行拆开和检修。 在检修时应将点火开关断开,切断电源,因为拆除蓄电池后,故障代码会消失。所以在拆除蓄电池之前,应读取和记住故障代码显示的故障特性。电源切断要等待10min以上,让电容储能器内的电能完全释放后,才允许开始检修,以防止备用电源的电流引爆安全气囊。在大多数情况下,一些主要的零部件如微处理器、碰撞传感器、中央传感器、安全传感器、气体发生器等,都是采取更换零部件的方法进行检修的,且必须尽可能地更换原生产厂家配套的零部件。对少数重复使用的零件,必须严格检查后才能使用。如安全气囊系统发生“误爆”,则应更换原生产厂家的整套安全气囊系统,确认无误后才能使用,还必须进行新的安全气囊系统严格检查,才能装车。 不允许用尖锐的工具来修理安全气囊,以免损坏零部件,不要刺穿气囊造成气囊泄气。不允许用任何一种能够让电流通过的仪表来跨接导线进行测量,以避免发生错误引爆。检测安全气囊系统时,要用高阻抗的电压、电阻表测量。 检修完毕后,在安装零部件时,应注意零部件的导向标志和导线插头的插接方向。安全气囊系统的导线颜色和接线端子的颜色,一般为黄色或金黄色,不允许采用其他颜色的导线代替,最后要检查报警灯是否正常工作等。 第二节、储存和运输 装配好的安全气囊系统总成(包括转向器、转向器轴、安全气囊盒等)必须采用有隔热、防震的专门包装,缓冲垫要朝上,电器的插脚应分开,系统的各种装置都不允许碰撞和摔跌,凡摔跌过的安全气囊以及包装破损的包装件,都不允许装车出厂。在装车时应由有经验的工人来装配,并经检验人员检验合格后,出具合格证明。如果因故暂停安装时,应有专人负责看管,或送到车间仓库储存,以确保安全。 要用专门的仓库存放,不允许暴露在露天,环境温度不得高于100℃,不允许与润滑油、清洁剂以及其他易燃物品共同存放,不允许受潮或损坏包装,并严格按照出厂日期顺序存放,存放日期不得超过3个月。 第五章、安全气囊的缺点 汽车安全气囊是20世纪汽车上的十大发明之一,但也曾因成本高、安全性能上不稳定而倍受争议。但任何事物都具有两面性,安全气囊也不例外。安全气囊作为提高汽车安全性的有效措施之一越来越受到人们的重视。世界各国都投人大量的人力物力致力予安全气囊的开发,使得安全气囊系统得到大力发展。在一些实际的碰撞事故中证明安全气囊确实具有降低乘员伤亡的功效,但也发现了其存在的一些间题和缺陷。 气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时,乘员和驾驶员系上安全带即可,完全不需要安全气囊展开起保护作用。如果这时展开气囊反而会造成不必要的浪费,甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤害。 气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板,并且在瞬间展开充气,很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。 当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时,气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用,还可能会对乘员造成一定的伤害。 第六章、安全气囊的改进和引用 第一节、磁电式传感器的采用分析 传感器的触发通常有:开关式,纯机械式,单点电子式,侧撞式,应变式等。目前国际上对汽车上安全气囊的传感器触发方式也没有一个统一标准。不仅是因为其种类繁多,而且.是因为装于车身上不同位置的传感器触发方式也不同。为使传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位,使其能够正确、适时地感应碰撞,可选用磁电式传感器。 磁电式传感器可以安装在车身上的任何位置,只要稍微调整一下某些参数值,使得其能够识别峰值为0588 m/s:和时间脉冲为0-20 ms的碰撞加速度信号即可。只要碰撞加速度峰值和时间脉冲宽度同时满足条件,就会向气囊发出触发信号,展开气囊,对人体进行保护。 传感器结构由外壳(非磁性材料)、磁性材料、惯性体(非磁性材料)、连接在惯性体上‘的软铁、支持和调节位移幅值的弹簧、安装在与外壳连接的凸柱内的永久磁铁和绕制在软铁上的线圈及引线组成。当传感器受到碰撞加速度时,惯性体产生反向加速度,导致通过线圈的磁通量发生变化,在线圈引线两端产生钟形脉冲信号,当调整弹簧刚度时,可改变加速度信号的宽度。 传感器的信号判别电路由三部分组成:信号幅度判别电路;信号宽度判别电路;有用、无用信号判别电路。通过对碰撞信号进行多方位的判别,可使控制装置获取的碰撞信号更全面,发出的点火控制更准确,从而确保安全气囊在必要的情况下展开。 如何获得稳定的冲击加速度信号是研究;传感器的关键,也是保证传感器准确获取碰撞信号的关键。磁电加速度传感器采用落锤冲击试验装置来调整校正其感应敏感度。释放锤头,与橡胶面碰击时,安装在锤头上面的加速度或磁电式传感器将感受到冲击加速度。不同落高对应不同加速度;调整橡胶厚度,可改变信号宽度;调整落锤高度,可改变信号幅度。 磁电式传感器不仅电子判别电路出错率低,感应碰撞信号的可信度高而准确;而且通过标锤落定实验可以调节它的感应范围宽度,满足汽车碰撞产生脉冲的再现,从而还可以安装于车身上任何部位。还有就是它设计简单,价格低廉,对绝大多数汽车使用者来说都不再是望而却步的奢侈品。 第二节、智能化控制系统的采用 对安全气囊控制系统的要求是准确判断事故的碰撞强度,控制气囊的展开与否。针对安全气囊在使用中的缺陷,必须进一步提高控制系统灵活性、准确性,为此我们可以采用智能式控制系统。 碰撞传感器。安全气囊系统中的重要部件,其功能是检测、判断汽车发生碰撞后的撞击信号,以便决定是否展开缓冲气囊。碰撞传感器主要有三种类机械式传感器在早期的安全气囊中使用较多,主要应用惯性原理,利用传感器中元件的惯性力克服弹簧力来触发气体发生器。机械式在加速度较低时保证不启动气囊,可靠性较高;但只能单点传感,对机械部件的品质、精度和耐磨性要求极高。 电子式传感器是一种应用最早的碰撞传感器,根据电子原理,利用电信号来反映车身减速度,而后根据电信号来判别是否展开缓冲气囊。 机电式传感器采用机电结合的方式,将机械信号转化为电子信号,再利用电子信号点爆安全气囊。即具有机械式的优点,又能克服机械式传感器本身存在的缺陷,安装在车身上任何位置,以便得到较好的减速信号,而且能够在同一位置安装多个传感器。 缓冲气囊。气囊一般由防裂性能好的聚酞胺织物制成,它是一种半硬的泡沫塑料,能承受较大的压力;经过硫化处理,可减少气囊冲气膨胀时的惯性力;为使气体密封, 气囊里面涂有涂层材料。气囊的大小、形状、漏气性能是确定安全气囊保护效果的重要因素,必须根据不同汽车的实际情况来确定。 第三节、乘员探测系统的选择 理想的安全气囊是可以针对各种不同的特殊情况对汽车的使用者进行保护。安全气囊应尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置信息及撞车类型和撞车速度的数据,建立数据库,对碰撞中乘员和车的有关信息进行识别判断,调整安全约束系统参数,使人体获得最佳保护。要实现这一理想,以我们目前的研.究来说可能还有很长的一段差距,但我们可以逐步完成。以上的探讨思考也只是向理想迈进的一个步伐而已,相信今后随着科学技术研究的发展,我们的汽车安全措施会更加的完善。 第四节、气体发生器的多元化发展 对于气体发生器,不仅要求其工作可靠,性能稳定,耐久性好,符合环保要求,而且要求尽量减轻其质量和降低成本。尤其针对安全气囊气体伤人的情况,更是要求对气体发生器加以改进。目前汽车上的气囊系统大量采用以叠氮化物作为气体发生物质的推进剂型气体发生器,其它类型的气体发生器,包括混合气体型气体发生器、液体(液态气)型气体发生器、压缩空气蓄能型气体发生器和硝化纤维型气体发生器等也在积极研制。如摩尔顿公司生产的一种低密度、无毒的气体型气体发生器,与现用的相比具有体积小、质量轻的优点;布雷德公司开发的一种新型无钠叠氮化物气体发生器,耗用量不到钠叠氮化物发气剂的40%,而能产生等量的气体,从而使其体积减小,质量减轻。 第五节、可分级充气或释放压力装置的 采用加入了可分级充气或释放压力的装置,以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害,特别在乘客未佩戴安全带的时候,可导致生命危险。具体形式有: 分级点爆装置,即气体发生器分两级点爆,第一级产生约40%的气体容积,远低于最大压力,对人头部移动产生缓冲作用,第二级点爆产生剩余气体,并且达到最大压力。总的来说,两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式,压力逐步增加。 分级释放压力方式,囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔,分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片Tether。这种方式,一开始压力达到设定极限,然后瞬时释放压力,以避免过大伤害。 第七章 、汽车安全气囊的发展趋势 汽车安全系统是汽车电子领域增长最快的一部分。汽车的安全设计在整车设计中所占的比例也越来越大。汽车安全性分为主动安全和被动安全两种,主动安全系统旨在提高车辆行驶的稳定性,防范事故于未然。被动安全系统是事故发生后开始起作用,以减缓事故严重程度。汽车安全气囊属于被动安全系统。我国2000年实施了CMVDR 294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》,该法规等效于欧洲ECER94 法规。最近,我国的侧面碰撞法规已经开始实施,这将对我国车辆的碰撞安全性能和驾乘人员保护系统提出更高的要求。汽车安全法规体系的不断完善,将带动中国汽车电子市场的发展。随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高,汽车安全技术中的安全气囊技术近年来也发展得很快。智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。新的技术可以更好地识别乘客类型,采取不同的保护措施。系统采用重量、红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因素,进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用1 级点火还是多级点火、点爆力有多大,并与安全带形成总体控制。通过传感器,气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰撞形式,是正面碰撞还是角度碰撞,侧面碰撞还是整车的翻滚运动,以便引爆车身不同位置的气囊,形成对乘客的最佳保护。网络技术的应用也是安全气囊系统的发展方向。当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、绿色环保化、虚拟技术化等方向发展。 第一节、安全气囊的智能化 随着电子信息技术的飞速发展,形形色色的智能技术在汽车上得到推广应用,智能化安全气囊就是其中之一。它是在普通安全气囊的基础上增设传感器和与之相配套的计算机软件而制成。其重量传感器能根据重量感知乘客是大人还是儿童,其红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物,其超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。计算机软件则能根据乘客的身体、体重、所处位置和是否系安全带以及汽车碰撞速度及撞击程度等,及时调整气囊的膨胀时机、速度和程度,使安全气囊对乘客提供最合理有效的保护。 这种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间,根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。它解决了安全气囊膨胀过快而对乘客造成的挤压伤害问题。杰戈娃汽车公司生产的轿车座椅上还装有一种德尔福传感器公司开发的乘客体重传感器和一个皮带扣夹张紧传感器,可以指示乘客的体重和身材。 这种传感器还可以指示出乘客是否使用了安全带。整个传感器系统将由神经网络控制。为保证精确地确定乘客的位置,采用了4个超声波传感器:来自这些传感器的信息输送给神经网络,然后计算出乘客的体重和位置、衣服穿戴的类型等。还能确定他们的精确位置,身体向后仰还是向前倾。控制系统和传统的进行数字信号处理的微处理器结合使用。该系统提供两种膨胀的速度,采用了TRW公司开发的2级安全气囊充气装置,由控制系统决定是否起动安全气囊。例如,如果乘客的身驱支靠着仪表板,则不启动安全气囊。如果需要展开安全气囊,一级和二级充气装置都将启动。这种新安全气囊的其中一个优点,是比普通气囊展开的次数少。 第二节、安全气囊的绿色环保化 目前汽车安全气囊中普遍使用了迭叠化钠。从环保和人体健康角度讲,迭氮化钠是一种有毒物质,其毒性是砷的近30倍。此外,从安全角度讲,迭氮化钠在被激活后释放的气体冲起气囊的同时,还会生成固态的钠,钠的化学性质非常活泼,特别是在与水接触时可以直接燃烧。因而,避免使用有潜在危险和有毒性的含钠物质,采用新型气体发生技术,使之符合环境保护的要求,是汽车安全气囊发展的一个方向。如TRW公司采用非叠氮化合物的推进剂作动力,替代了原来安全气囊所用的固体氮化合物;有采用空气和氢的混合物的安全气囊,氢燃烧后产生的热气体,能以很快的速度充满安全气囊;也有其他采用氦气其膨胀的新型安全气囊系统。 第三节、安全气囊的虚拟技术化 采用计算机模拟的“虚拟技术”方式替代轿车实物碰撞。它由一台超级计算机进行“虚拟试验”,从而一方面减少人力、物力、财力的消耗;另一方面也加快了产品的开发周期。超级计算机位于一间配有精密气候调控系统的机房中,进行模拟碰撞试验时,一方面测算轿车的设计对减少驾驶员和乘客受伤的风险能起多少作用,另一方面研究轿车受撞变形的方式,以及安全带和安全气囊之类防护系统应如何设计,才能达到最佳的防护效果。而各种运算都是以现实交通中发生的同类事故为依据进行的。 第四节、安全气囊的小型、轻型化 安全气囊总成将采用体积小的新型气体发生器,它采用压缩气体的混合式气体发生器及采用有机气体的纯气体式气体发生器。另外,安全气囊作为一个高度集成化的系统和模块,德尔福传感器公司将推出了世界上最小的安全气囊模块,使方向盘既美观简洁,又有足够的空间来集成更多的控制系统。德尔福的技术可以提供高度紧凑型的乘员正面保护安全气囊,而且气囊系统的盖板与方向盘的接缝非常细小,几乎看不出来;安装的位置也比较独特,且方向盘看上去更漂亮。 第五节、安全气囊的保护全方位化 安全气囊不再仅局限于保护驾驶员与前座乘员。现代汽车还将采用了窗帘一般的侧气囊,这样即使是侧面被撞,车内乘员的安全也能得到充分的保证。如:侧翼气囊,它是置于车门两侧及车顶的气囊装置。来自侧翼撞击的力量必须足够大时才能触发气囊充气,仅是踢踹或撞击产生的能量还不足以造成气囊装置的触发。当侧面撞击发生时,撞击力虽被分散,但还有一部分由车门传至装有传感器的座椅上,就在门与传感器接触的刹那,火焰推动两个气体发生器,以高达每秒2000米的速度,差不多是七倍的音速为气囊充满氮气。它还可以在撞击发生的关键瞬间,自始至终地保护着人体的上身。 第六节、正在研制的此型保护气囊还有以下5种 (1)安装在转向盘下方膝垫部位的安全气囊可保护下脚正碰撞中免受伤害。 (2)安装在制动踏板下的安全气囊以保护脚和踝关节在正碰撞中免受伤害。 (3)安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。 (4)安装在汽车发动机罩下的安全气囊,保护行人。 (5)安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车碰撞事故中头部的损伤。 第八章、总结 综上所述,我们可以清楚看到安全气囊在整个汽车的安全系统中的重要作用。安全气囊是一种集机械、电子、化学化工等多学科于一体的高新产品,技术含量高、结构复杂、装配精度高、安全要求高是它的特点。安全气囊的研究还在继续创新,安全气囊的工作状况的好坏直接影响驾乘的安全。安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。据有关机构统计。在所有可能致命的车祸中,如果使用安全带,可挽救45%的生命;如果同时使用安全气囊,这一比例将上升到60%。在不安全带的状况下,安全气囊不但不能对乘员起到保护作用,还会对乘员有严重的杀伤力,安全气囊的爆发力是惊人的。足以给驾驶者以重创。安全气囊的新技术还在不断被开发,革命它性能的好坏是评价汽车安全性的重要指标。汽车用安全气囊是从零起点开始,尚需投入大量的工作。 参考文献: [1] 刘希恭.《国产汽车安全气囊系统》.北京:机械工业出版社.2007 [2] 苏慧青.《安全气囊的使用》. 北京:机械工业出版社.2006 [3] 徐安.《汽车安全气囊技术发展趋向》.北京:人民交通出版社.2006 [4] 宋慧等.《现代轿车的安全气囊系统(I)~(VI汽车电器》.1999 [5] 徐焕彰.《安全气囊简介》.北京汽车.1997 [6] 胡光辉.《安全气囊的安全性初探》.湖南交通科技.2002(2) [7] 黄宁军.《汽车安全带安全气囊的新发展》.汽车科技.2001(3) [8] 陈守文.《汽车安全气囊的研究与发展》.汽车研究与开发.2002(1) [9] 李令举.《汽车安全气囊概述和机械式气囊》.汽车电器.1997(6) [10] 赵龙庆.《汽车安全气囊及其检修要点》.汽车研究与开发.1995(6) [11] 何文.《汽车安全气囊技术的新发展》.汽车研究与开发.2000(4) [12] 钟志华.《汽车安全气囊技术及其应用》.中国机械工程.2000(11) 致 谢 通过 老师的悉心指导和帮助,我对汽车安全气囊有了更深的认识。写作过程中在图书馆参考了大量相关的文献和书籍,并得到了徐老师及班级同学的热情指导和帮助,特别是徐老师严谨务实的工作态度,对我论文的写作给予了很大的帮助。教研室主任老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德 ,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成,每一步都是在导师的指导下完成的,倾注了导师大量的心血。在此,谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!感谢老师们课上对我们的教导,你们丰富的授课内容拓宽了我的视野,让我能更顺利的完成这篇文章;感谢我的同学们,你们不仅让我感受到友情的力量,也让我感觉到了生活的愉悦,通过课堂讨论学到的思维方式将使我受益终生。由于我的经验和水平有限,难免有遗漏及不足,敬请各位专家老师批评指正。 姓 名 白振飞 学 号 20131101131 专业班级 汽车检测与维修一班 毕业设计 (论文)题目 汽车安全气囊的发展与应用 指导教师评语   建议成绩 指导教师签名 职称 工作单位 日期 评审小组意见 评审小组组长签名 年 月 日 郑州城市职业学院毕业论文(设计)评议表 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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