契机。年，我国自行研制的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,尤其是在年月日,国 家机械工业局发布关于正面碰撞乘员保护的设计规则。 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。 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。 年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过 的速度在增长，到年我国安全气囊市场总配套量接近万套。 目前，国内生产安全气囊企业有近家，年产量超过万 套，安全气囊的国产化率超过。国内安全企业的生产和配套市河南机电高等专科学校毕业设计 场基本上分外资企业和国产企业两大阵营。外资企业主要 等为代表，国内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。国产企业 主要是以锦州锦恒东方久乐上海比亚迪等为代表，他们国内安 全气囊的产量只占左右，主要在些国产化的经济型乘用车有 所配套。我国安全气囊在经历安全气囊的进口高峰后，进口安全气 囊的高速增长是势头已经跌落，年上半年已经出现进口负增长。 目前，进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到半。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。到年，我国 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 件气体发生器气袋布料的国内采购率只有左右，气囊 组件配套还有很大的发展空间。河南机电高等专科学校毕业设计 第二章安全气囊系统的分类 按结构形式 从结构形式上，安全气囊可分为电子式和机械式两种。无论是电子式还是机 械式，工作原理大体相同，所不同的是控制系统的工作方式不样。 电子式安全气囊 由电子传感器中央电子控制器气体发生器气囊等组成。 传感器接到碰撞信号后，将信号传至中央电子控制器，信 号经过判断确认，传至气体发生器，气体发生器引发点火充气， 气囊膨胀。电子式安全气囊可以分为很多种情况。 机械式安全气囊 由机械式传感器气体发生器气囊组成。气囊装于方向盘衬垫 内，气体发生器在气囊之下，传感器在气体发生器的下面。 当传感器受到设定以上的冲量后，传感器内的球体下移，导 致拨杆下移并由转动，支块也随之移动，拨杆的另端上移，压迫偏 压弹簧。此时撞针脱位被弹出撞击气体发生器内的引爆装置。由于气 体发生器内装有叠氮化钠或双基燃料或高压气体，爆发后，气体充斥 表面涂膜的气囊，使之充气膨胀，形成个凸状气垫，吸收人体的冲 击力，使人体受伤害的程度减轻。 此外，按照气体发生器的工作原理，还可分为燃烧式叠氮化钠 等固体燃料爆炸产生大量氮气充斥安全气囊和储气式高压瓶阀门 打开，放出预先储好的高压氮气或惰性气体混合物。 按保护对象和方位 驾驶员用安全气囊 驾驶员用安全气囊，这是汽车上最早采用和采用得最广泛的种 安全气囊，属于汽车在正面碰撞时对驾驶员的防护气囊。驾驶员用安河南机电高等专科学校毕业设计 全气囊装置在转向盘的中部，为了减轻在装置安全气囊后转向盘总成 的质量，并要求保证转向盘的刚度以减少转向盘的振动，转向盘的转 轴采用金属压铸件来制造。 驾驶员用安全气囊系统的气囊雷管气体发生器等，全部装在 转向盘中央的安全气囊盒中，气囊衬垫采用网状尼龙织物制成，当安 全气囊膨胀并冲出时，气囊衬垫必须迅速裂开囊盒的下支架上装置雷管和气体 发生器等，在发生碰撞时，最初气囊盒引导安全气囊沿前风窗玻璃方 向向上展开，然后沿安全气囊的折印，有序地迅速向前排座乘员方向 扩大，适时地在前排座乘员和仪表板之间形成缓冲气垫。 前排座安全气囊的体积可达，但从引爆到安全充气仅 的瞬间，固体燃料燃烧的高温高压气体迅速充满气囊，在膨胀时 有很大的冲击力，有可能对前排座乘员造成伤害。 通常在设计计算时，要对燃料燃烧的速度和气囊充气时的压力进 行计算，使得在气囊充气的初期，能够控制燃料燃烧的速度，安全气 囊膨胀的速度不会过快。 当安全气囊开始与乘员接触的瞬间，燃料燃烧能够急速进行，输 出大量气体，保证安全气囊有足够的压力，将乘员与仪表板等隔开。 另外如何在前排座没有乘员的情况下，汽车发生碰撞时，前排座乘员 用安全气囊不会引爆，或者不会发生误爆等事故，还需进步解 决和完善。 有时在前排座椅上，固定安装儿童专用座椅。当儿童朝前坐时， 前排座乘员用安全气囊应当正常引爆，但必须控制其爆炸力，避免伤 害儿童。如果儿童朝后坐，则座椅可以给儿童提供可靠的安全保护达 以上，这是受宇航员反向乘坐座椅时，能够承受巨大惯性力的启 发，来开发和设计的儿童座椅。因此，在汽车发生碰撞时，不必引爆 前排座乘员用安全气囊，整个操作都是由智能安全气囊系统来控制。河南机电高等专科学校毕业设计 展开后的前排座乘员用安全气囊。 后排座乘员用安全气囊 通常后排座不设置安全保护装置，但近年来对后排座乘员的安全 防护逐渐受到重视，已较普遍地在后排座上装置了安全带，并开发和 装置了后排座乘员用安全气囊包括后排座乘员用防侧撞安全气囊， 般后排座到前排座之间有较宽敞的空间，乘员有较大的乘坐空间和 搁脚的位置，因此，后排座乘员用安全气囊的容积，要比前排座乘员 用安全气囊的容积大以上，般可达到，后排座乘员用安全 气囊系统的结构与其它安全气囊系统基本相同，大多数安装在前排座 椅靠背中，引爆后在后排座乘员与前排座座椅之间形成防护气垫。 后排座安全气囊系统中，需要装置个碰撞传感器，来探测汽车 在发生前后碰撞时的加速度。经过中央电子控制器计算和判定后， 才能引爆后排座的安全气囊。 后排座乘员用安全气囊的体积很大，引爆时会引起车内气压急剧 的变化，产生强烈的振动和噪声，巨大的噪声使乘员难以忍受，严重 的还会损伤乘员的耳膜。要求采取有效措施来防止。通常将车内各个 安全气囊的引爆时间错开，避免振动和噪声的叠加。 下肢用安全气囊发展 美国莫通国际公司开发了保护驾驶员下 肢用安全气囊，它由个的安全气囊气体发生器组成，是种新 开发的安全气囊。在汽车发生碰撞时，能够有效地防止驾驶员的下肢 小腿和膝部与各种踏板操纵杠杆等发生碰撞，对驾驶员的下肢小 腿和膝部进行保护。当下肢用安全气囊打开时，可以使乘员脚前部向 上翘起定的角度，能够减少脚跟部的损伤。并防止驾驶员的躯体向 前冲，使驾驶员身体保持在合适的位置上，同时吸收部分碰撞时的惯 性力，使得驾驶员股骨所受的作用力减少近，约降低到可承受的 左右，并且能够减轻驾驶员与驾驶员用安全气囊的冲撞作用力。下 肢用安全气囊装置在仪表板下部的前围板上，其结构与其他安全气囊 系统的结构基本相似。河南机电高等专科学校毕业设计 第三章汽车安全气囊的工作原理及结构 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气体发生器和气 囊等主要部件组成。 如图所示，安全气囊系统包含控制系统模块和气囊组件两个大 部。 图安全气囊的组成 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 至升不等，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。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，并把信号传输给的。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 传感器微处理器 气体发生器气囊 控制系统模块气囊组件模块河南机电高等专科学校毕业设计 囊误膨开，其信号是供控制单元判断是否发生碰撞。为安装 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。 传感器 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，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。传感器应 尽量地布置在温度变化较小的部位，或采取定的隔热措施。 微处理器 安全气囊的中央电子控制器是以微 处理器为核心的控制系统，主要组成部分如图所示。 随着技术的不断进步，中央