当前课程知识点：汽车碰撞安全基础 > 第5讲：汽车座椅安全带与气囊 > 5-3：气囊的结构与工作原理 > Video
汽车05-3
我们看安全气囊
安全气囊的组成
大概是这么几个组成
首先它有一个包装
这个气囊都是藏起来的
它不像安全带
安全带都露在外边的
气囊呢是要么藏在方向盘里边
要么藏在这个副驾驶的
仪表盘里边
副驾驶的这一边大一点
所以它有一个组件
一般是藏在塑料件的下边
第二个呢它有一个织带
这个织带一般是尼龙做的
尼龙布结实
尼龙织带呢把它叠好是个口袋
以一定的方式叠好
安放在塑料板下边
这个织带后边这是方向盘里边
这边是副驾驶一侧
会有一个起爆器
英文叫inflator
起爆器如果听到了一个指令
接受到一个指令它会起爆
起爆呢 我们下面讲
它会充气
当然它还有一个叫ECU
放在车里的某一个地方
它呢就是来判断碰撞的强度
来看说我这么一个碰撞下
到不到了要起爆安全气囊的程度
如果到了发一个指令
给安全气囊给起爆器它来起爆
所以我们就要说说
这个inflator的名字叫气体发生器
所以我们看这个inflator
气体发生器
这个气体发生器它原理也很简单
它就是一个燃烧爆炸的过程
就是里边有固体火药
然后这个固体火药
你有一个点火装置
一点它就发生化学燃烧
这个燃烧呢
化学的分子式我就不去写了
反正就是一个很简单的
就跟我们春节放炮仗是一样的
一个燃烧过程
燃烧过程呢产生大量的氮气
我们希望氮气好一点
因为产生氢气就更麻烦了对吧
这个产生大量的氮气
当然还有很多的附带的一些
我们不喜欢的气体主要是氮气
快速的推到尼龙织带里
把这个织带膨胀
所以它有一个固体火药被点燃
快速的燃烧 爆炸
充气的这么一个过程
这是气体发生器
气体发生器里发生的是化学反应
化学反应导致的一个过程呢
是一个化学爆炸的过程
最后的结果是让尼龙织带
把它推出来充满了气
这是气体发生器的功能
然后我们再按照顺序来看
气囊的工作原理和展开过程
好 你这个燃料燃烧了
产生高压气体这个氮气
就把织带给顶出来了
这个织带我们待会儿会说
必须得在30到50毫秒之中
它这展开就要完成到位
道理很简单慢了不行
碰撞整个就100毫秒
我们昨天反复在说
100毫秒的事儿对吧
100毫秒该结束的事儿就结束了
所以呢气囊的充气
必须得在30到50毫秒之内完成
这样的话就使得这个气囊的
展开速度非常快
初始的这个值也就是峰值
它一开始是比较快的
大约是三百公里每小时
你想你撞车能撞到三百公里每小时吗
这就是我说的
为什么我不喜欢气囊的原因
气囊的爆炸
是给我整个的能量吸收系统里
我们昨天讲的约束能各种各样的
给我增加了负担
我本来就有这么多动能需要处理
这边又给我添了爆炸能需要处理
所以它有很高的一个速度和压力
那平均下来你看它这个速度
从三百公里每小时最后降到零
最后肯定是零
它平均速度也有一百公里每小时
为什么最后是零
它充满了以后最后要停止的
它不能一直走对吧
它一定会最后停止的
所以最后速度是零
那在充气的过程中呢
我们昨天看到的视频
这个气囊的后边
一般会安排排气孔
这个排气孔你这气压高了以后
再加上跟人发生作用
里边的压力越来越高
就把气给推出去
推出去的过程中
就一个充气在inflation deflation的过程中
乘员的动能
就这么被处理掉了被耗散掉了
这就是气囊展开的过程
和它耗散乘员动能的原理
整个就这么一过程那我们明白了
这么一个工作原理和过程
我想我们的疑问就来了
你设计的时候呢
它有很多控制变量可以设计的
你想想我们要设计什么要填充空间
肯定跟大小有关系吧
你要提供约束力肯定跟力有关系吧
这力是怎么产生的是压力产生的
压力肯定跟
所以呢它的控制变量呢
往往是充气的速度产生的压力
怎么来做到这一点
是里边气体发生器的
存了多少火药对吧
所以呢药量 点火的时间等等
这都是控制变量
那你都可以设计
如果你想要小一点气囊
少装点药就行了对吧
你要想压力大一点
你那个气囊体积大一点
但气囊体积大了以后
你就得想我能不能
在三十毫秒之内充满到位
你整一个特别大
半个车那么大的气囊
它来不及充嘛对不对
所以这个设计变量有体积
尺寸 形状 折叠形式
你不同的折叠形式
在里边卷在里边
肯定会影响起爆的
展开的形式和速度对吧
你把它折得很好这个很复杂
说不定展开速度就慢了
所以折叠形式还有一个
控制的什么排气孔
你把它排气孔弄大一点
它那个气压就上不去了对吧
所以这些都是我们在做
气囊设计时间的控制变量
或者设计变量
有一个因素要提的呢蛮简单的
就是控制气囊形状的
里边的所谓的拉带
英文叫tether
就是弄几根绳子在里边
就这个气囊展开过程中
你设计几根软的绳子
三根 四根 五根 六根 七根
八根 随你设计去
在不同的位置不同的长度
这样爆出去的时候呢
到了最大绳子的长度呢
就不能再走了这样呢我有一个
绳子的一个排布呢
就来控制气囊的形状
你想象如果一个尼龙布
一个圆的也好 方的也好
里边没有任何这个tether叫拉带
这个翻译不一定准确
那它会是什么
这么大的压力过去
它一定是一个
这么一个形状的带子直通通的
就朝你的胸部或者头部就过去了
而我们看见的气囊
一定是一个圆的 方的
就这个形状是控制的
控制气囊形状 最终形状
主要的变量
是里边的这几根拉绳也好
拉带也好 长度 位置分布
这个不难 对吧
这是气囊的设计变量
-1-1：汽车安全问题的背景
--Video
-1-2：车辆碰撞过程
--Video
-1-3：汽车安全的定义
--Video
-1-4：乘用车组件及车身结构碰撞区域
--Video
-1-5：汽车碰撞的类型和碰撞设计要求
--Video
-1-6：汽车碰撞安全设计与分析过程
--Video
-2-1：汽车碰撞波形的定义
--Video
-2-2：发动机对碰撞波形的影响
--Video
-2-3：车辆运动学分析
--Video
-2-4：乘员运动学分析
--Video
-2-5：乘员动力学(1)
--Video
-2-6：乘员动力学(2)
--Video
-补充：整车碰撞试验视频
--Video
-2-7：基于等效方波的质量弹簧模型及约束系统刚度设计
--Video
-2-8：碰撞波形与乘员的约束系统设计匹配（上）
--Video
-2-9：碰撞波形与乘员约束系统设计匹配（下）
--Video
-3-1：冲击载荷下人体的受伤机理
--Video
-3-2：冲击载荷下人体的力学响应
--Video
-3-3：人体的损伤容限
--Video
-3-4：人体冲击力学的试验方法
--Video
-3-5：冲击载荷下人体胸部的力学响应
--Video
-3-6：人体胸部碰撞损伤容限
--Video
-3-7：冲击载荷下人体头部的力学响应与碰撞损伤容限
--Video
-3-8：人体其他部位碰撞损伤研究
--Video
-作业1
-4-1：碰撞假人演变和开发历史
--Video
-4-2：混III 50百分位假人的结构
--Video
-4-3：其他碰撞假人
--Video
-4-4：假人的生物逼真度控制和改进
--Video
-4-5： 碰撞假人主要结构介绍
--Video
-4-6：典型整车碰撞试验过程介绍
--Video
-4-7：典型滑车碰撞试验
--Video
-补充1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
--Video
-补充2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验
--Video
-补充3 可变形移动壁障侧面碰撞试验
--Video
-5-1：安全带与气囊的功能
--Video
-5-2：安全带结构
--Video
-5-3：气囊的结构与工作原理
--Video
-5-4：气囊的潜在危险性
--Video
-5-5：气囊对离位乘员的危险性
--Video
-5-6：碰撞感知的概念与难点
--Video
-5-7：点爆策略的制定过程
--Video
-5-8：周青教授解读汽车乘员约束系统工作原理
--Video
-6-1：汽车座椅的结构
--Video
-6-2：颈部挥鞭伤及影响因素
--Video
-6-3：座椅的功能和碰撞安全性设计
--Video
-6-4：防挥鞭伤的原理和保护装置
--Video
-6-5：座椅刚性和柔性的争议
--Video
-6-6：基于座椅滑动的尾撞乘员保护
--Video
-6-7：座椅主要结构及功能介绍
--Video
-6-8：基于座椅滑动的尾撞乘员保护(会议报告版)
--Video
-作业2
-7-1：儿童乘员碰撞保护问题
--Video
-7-2：儿童身体生物力学特性及伤害研究
--Video
-7-3：获取儿童损伤生物力学特性数据及儿童假人设计
--Video
-7-4：儿童乘员约束系统
--Video
-7-5： 儿童乘员约束系统碰撞性能评价
--Video
-7-6：儿童座椅台车试验过程介绍
--Video
-7-7：儿童约束系统使用正确与否的对比
--Video
-8-1：碰撞法规试验的单一性与交通事故的多样性
--Video
-8-2：自适应乘员约束系统优化仿真平台
--Video
-8-3：可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况
--Video
-8-4：可调式乘员约束系统构型优化结果40kph工况
--Video
-9-1：侧面碰撞保护设计评价方法
--Video
-9-2：侧面碰撞过程分析
--Video
-9-3：髋部缓冲衬垫设计考量举例
--Video
-9-4 ：侧面碰撞缓冲衬垫设计
--Video
-9-补充1：车与车侧面碰撞试验
--Video
-9-补充2：C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验
--Video
-9-补充3：侧面柱碰撞试验
--Video
-9-补充4：可变形移动壁障侧面碰撞试验
--Video
-10-1：乘员头部碰撞问题的背景
--Video
-10-2：力学建模及其依据
--Video
-10-3：研究结果如何指导乘员头部碰撞保护设计
--Video
-10-4：乘员头碰撞小结
--Video
-作业3
-11-1： 行人碰撞事故特点及伤害
--Video
-11-2：行人下肢碰撞损伤机理研究
--Video
-11-3：行人安全评价方法、法规及实验模块
--Video
-11-4： 基于行人模块试验评价方法利弊
--Video
-11-5：车辆前端结构的行人碰撞保护设计
--Video
-11-补充1 行人碰撞保护中成人及儿童头模块碰撞试验
--Video
-11-补充2 行人碰撞保护中下肢模块碰撞试验
--Video
-12-1：薄壁管件轴向压溃设计和分析
--Video
-12-2：塑性铰的概念
--Video
-12-3：薄壁方管轴向压溃变形模式和机理及其力学模型
--Video
-13-1：结构和材料碰撞响应之复杂性
--Video
-13-2：冲击载荷下材料的表征与测试-材料特性的复杂性
--Video
-13-3：冲击载荷下材料的表征与测试-应用环境的复杂性
--Video
-13-4：冲击载荷下材料的表征与测试-试验设计与优化
--Video
-13-5：碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真
--Video
-作业4
-14-1：影响两车相撞安全性的因素
--Video
-14-2：具体说明重量、刚度、几何尺寸等如何影响两车相撞安全性
--Video
-14-3： 不同重量级别汽车的安全性设计
--Video
-14-4：事故统计及车重的发展
--Video
-14-5：轻量化技术对汽车安全利大于弊
--Video
-15-1：电动车事故
--Video
-15-2： 电动车电池排布及电池的细观结构
--Video
-15-3： 电池的起火条件及设计准则
--Video
-15-4： 电池碰撞安全性研究
--Video
-15-5：小型轻量化电动车的碰撞安全性研究
--Video
