当前课程知识点:汽车碰撞安全基础 > 第6讲:作为碰撞保护装置的汽车座椅 > 6-3:座椅的功能和碰撞安全性设计 > Video
我们了解了座椅的基本的结构
然后回到最根本上
问大家你觉得座椅
汽车上的座椅系统
最基本的功能是什么
我刚才说了半个多小时的安全
肯定是一个
还有呢 舒适
那我总结呢
就是说汽车座椅
主要是两个功能
舒适性和安全性
我们汽车如果没有座椅
或者说这两个性能
设计的不好的话
恐怕会影响很多很多事情
而且舒适性跟安全性
还是相关联
当然我说我们是碰撞安全课
我们这一讲里面
主要涉及座椅的安全性
不太涉及舒适性
但是我们越来越多的研究发现
舒适性跟安全性很有关系
比如你驾驶员的坐姿
对碰撞安全的影响其实非常关键
那很多人的坐姿呢
你很难说张三和李四的坐姿
谁的好谁的不好
谁的正确谁的不正确
实际上他有习惯
他是因为他的那个
舒适性的感觉不一样
另外你刚上车开车
跟开了一个小时以后
你的坐姿会不一样
但是坐姿
对碰撞安全性影响非常关键
我们可能在后边
专门有一讲会讲这个问题
而且你坐姿的舒适性不好
会影响疲劳
疲劳会影响安全
所以这就是我现在把座椅的
舒适性和安全性呢
虽然我不研究舒适性
但是我总想把它放在一起来
去研究
而且你不可能说
我设计一个很安全的座椅
不去管它舒适性
那成本就高了
你这两拨人
必须得坐在一起来设计 对吧
你不能说各设计各的
而且由于这两个功能
使得汽车座椅系统
或者我们管它叫一个组件也好
叫一个系统也好
是汽车整个的
汽车结构里边
是汽车里边吧
相对成本比较高的组件之一
那大家很容易想到
另外若干个成本高的组件是什么
基本上是汽车的驱动系统
发动机 变速箱
那个可能是最贵的
然后就是汽车的车身系统
各种前纵梁 B柱
座椅基本上在很大程度上
是除了动力系统和车身系统之外
基本上就属于座椅贵了
因为座椅它不只一个呀
两个三个四个五个
当然了如果是很便宜的座椅
可能占不到很贵的一个比重
因为再便宜的车
他那个发动机也不能太
成本不能太低
但是他可以把座椅的成本弄的很低
我们说一般的车
大概座椅是相对比较贵的
没有发动机贵没有车身贵
但是除此之外的话
大概就比较贵
那我们看看座椅的防护
在目前来看主要是挥鞭伤
挥鞭伤的防护
驱动因素是什么
人是有压力的
你作为一个厂家也要有压力
那一个驱动因素呢
就是当然政府的法规了
美国 欧洲
ECE是欧洲的法规
FMVSS美国的法规
这些法规里边呢
都有对挥鞭伤的防护的
强制性的要求
基本上都加在座椅上了
我们不去细述
这个课程我们不去细述这个法规
再一个就是汽车的保险
那保险实际上是一个
很大很大的行业
它要伴随汽车一生嘛
你如果拥有汽车十年
你就得买十年的保险
假设你不出事
你也得买保险 对吧
所以汽车的保险呢
刚才我们已经阐述过不细说了
它是一个很大的驱动力
驱动因素
你比如保险公司看了
说这是 我怎么每年
(扒啦扒啦)算盘说
我怎么在挥鞭伤上花了这么多钱
那他就会投入去做挥鞭伤的研究
怎么能让挥鞭伤发生的概率低
比如说举两个例子
美国的IIHS
Insurance Institute for Highway Safety
是一个美国所有的
保险公司的联合的
算是一个行业组织吧
那他弄一些研究和一些评级
来专门来评汽车在尾撞下
挥鞭伤的保护
把它作为一个分级
那我们看加拿大的保险公司
加拿大的保险公司说
如果我评定你这款车的座椅
或者头枕
是我认为的抗挥鞭伤比较好的
那一款座椅或者那个车型
我会给你折扣
就说明在保险公司那儿
是有多大的力在影响因素在里边
再就是所有的新车评价
那中国的新车评价
欧洲的新车评价
都有尾撞和头枕的
尾撞的挥鞭伤的保护
我们看看占多大的比例
这是2009年版的Euro-NCAP
可能不是最新的
那他把尾撞
用一个台车试验
来专门来评述尾撞的保护占掉4分
怎么来比呢
同样一款车正面碰撞保护占16分
侧面碰撞保护占16分
但你想想
我们如果要设计一款车的
正面碰撞保护
有多少设计和成本在里边
所有车的前端结构 车的重量
所有的约束系统
都跟正面碰撞保护相关系
你把这些全部都设计好了
这么多成本扔进去
如果做的很好满分16分
而尾撞呢
占到正面碰撞的四分之一
尾撞的保护主要是跟座椅有关系
也就是说你假如说
座椅设计的很好
那基本上你这个4分就拿到了
所以我觉得呢
好像我看到的一个趋势说
Euro-NCAP本身也觉得
权重有点过大了
相对
就是你这样一看的话
他可能在改
但是至少说明一个问题
说尾撞的碰撞保护
是有多重要
它占多大的权重
我们不去细说座椅的法规
但是我简单列下来
这里边像美国的法规
它的各种法规编号跟座椅相关的
跟头枕相关的
那欧洲的法规
它的编号跟座椅固定点相关的
中国的法规编号等等等等
那这些法规当然都很复杂了
但是它的要求不外乎
是座椅结构的强度 刚度
滑轨然后头枕
不外乎就是这些
他只不过是把它量化了
把它做成能考核的了
比如我这儿举个例子
一个是我刚才反复强调的
在汽车的行驶过程中
或者在碰撞过程中
座椅不能够移动
那当然他不能说多大的碰撞
都不能移动
他一定规定在什么样的碰撞下
我给座椅施加多大的载荷
比如有的法规规定
我给座椅施加
座椅重量的20倍的载荷
你不要滑动
那它认为就够了
那你比如说是
欧洲和美国法规都用到
他在这儿座椅骨架的上面
施加载荷
乘上力臂
然后对这个点
这个点就是我们做乘员的
坐姿一个很重要的叫做H点
对H点的弯矩
不能够小于多少 对吧
这个数字大家不用记
就说明你椅背的强度 刚度
和调角器的刚度
得要足够的刚
使得能够能通过法规 是吧
然后我们除了这些强度
和刚度的设计
我们看看具体我们要设计
防挥鞭伤怎么个办法
你首先要理解它的机理
但很不幸呢就是说
颈部挥鞭伤发生的机理呢
现在还很不清楚
什么叫机理呢
就是我们在
人体冲击生物力学讲过
就是机理就是说
它是怎么发生的
我怎么能够用工程师能够理解的
力学量去把它表征出来
这叫机理
你不能光说我这儿疼
工程师没法设计 对吧
所以机理不是很清楚
但是究竟什么
但有一条已经清楚了
就是普遍的认可
大家普遍认可发生的原因
这个清楚了
就是说是因为头部和躯干
之间的相对运动过大
使得中间头和躯干之间的颈部
因为你头和躯干相对运动过大
甭管你相对运动
是用运动量
就是多大的幅度来描述
还是速度来描述
总而言之是相对运动过大
幅度过大或者过快
使得在头和躯干之间的颈部
它的拉伸弯曲扭转过大
所以这个是一个原因
是被普遍认可是清楚
好 我们清楚了这件事儿以后
设计的防护目标就出来了
就是说我要设计座椅
使得在尾撞下
来减少头部和上躯干之间的
相对运动
至于说你用什么参数来衡量
说我用弯矩 速度 位移量
那个又有很多争论
但基本原理是这个原理
就是说你能够设法减少
头部和上躯干之间的相对运动
基本上你的那个尾撞的
防护就会很好了
那我刚才说了
因为机理不清楚
所以在冲击生物力学里边呢
就有很多种评价指标
有的说基于速度的
说我在颈部这儿放一个
加速度传感器
你某一个点的加速度要低于多少
有的是在这个地方
放一个力传感器
说你这个拉伸力
有的说你这拉伸力不对
咱们用剪切力
有的说拉伸力和剪切力的平方和
或者弯矩的平方和
有的说是转角
有的说位移
有的说是接触时间等等
但是你甭看所有的评价指标
当然了你选定了一个评价指标
指标可能是在法规里边
或者是在什么里边的
那你就得遵照执行
但是呢它基本的原理
都是这个原理
就是要减少头部
跟上躯干之间的相对运动
所以我们理解了原理
你就可以有更好的设计思路了
-1-1:汽车安全问题的背景
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-1-2:车辆碰撞过程
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-1-3:汽车安全的定义
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-1-4:乘用车组件及车身结构碰撞区域
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-1-5:汽车碰撞的类型和碰撞设计要求
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-1-6:汽车碰撞安全设计与分析过程
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-2-1:汽车碰撞波形的定义
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-2-2:发动机对碰撞波形的影响
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-2-3:车辆运动学分析
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-2-4:乘员运动学分析
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-2-5:乘员动力学(1)
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-2-6:乘员动力学(2)
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-补充:整车碰撞试验视频
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-2-7:基于等效方波的质量弹簧模型及约束系统刚度设计
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-2-8:碰撞波形与乘员的约束系统设计匹配(上)
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-2-9:碰撞波形与乘员约束系统设计匹配(下)
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-3-1:冲击载荷下人体的受伤机理
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-3-2:冲击载荷下人体的力学响应
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-3-3:人体的损伤容限
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-3-4:人体冲击力学的试验方法
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-3-5:冲击载荷下人体胸部的力学响应
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-3-6:人体胸部碰撞损伤容限
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-3-7:冲击载荷下人体头部的力学响应与碰撞损伤容限
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-3-8:人体其他部位碰撞损伤研究
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-作业1
-4-1:碰撞假人演变和开发历史
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-4-2:混III 50百分位假人的结构
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-4-3:其他碰撞假人
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-4-4:假人的生物逼真度控制和改进
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-4-5: 碰撞假人主要结构介绍
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-4-6:典型整车碰撞试验过程介绍
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-4-7:典型滑车碰撞试验
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-补充1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
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-补充2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验
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-补充3 可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-5-1:安全带与气囊的功能
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-5-2:安全带结构
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-5-3:气囊的结构与工作原理
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-5-4:气囊的潜在危险性
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-5-5:气囊对离位乘员的危险性
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-5-6:碰撞感知的概念与难点
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-5-7:点爆策略的制定过程
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-5-8:周青教授解读汽车乘员约束系统工作原理
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-6-1:汽车座椅的结构
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-6-2:颈部挥鞭伤及影响因素
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-6-3:座椅的功能和碰撞安全性设计
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-6-4:防挥鞭伤的原理和保护装置
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-6-5:座椅刚性和柔性的争议
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-6-6:基于座椅滑动的尾撞乘员保护
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-6-7:座椅主要结构及功能介绍
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-6-8:基于座椅滑动的尾撞乘员保护(会议报告版)
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-作业2
-7-1:儿童乘员碰撞保护问题
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-7-2:儿童身体生物力学特性及伤害研究
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-7-3:获取儿童损伤生物力学特性数据及儿童假人设计
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-7-4:儿童乘员约束系统
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-7-5: 儿童乘员约束系统碰撞性能评价
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-7-6:儿童座椅台车试验过程介绍
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-7-7:儿童约束系统使用正确与否的对比
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-8-1:碰撞法规试验的单一性与交通事故的多样性
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-8-2:自适应乘员约束系统优化仿真平台
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-8-3:可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况
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-8-4:可调式乘员约束系统构型优化结果40kph工况
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-9-1:侧面碰撞保护设计评价方法
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-9-2:侧面碰撞过程分析
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-9-3:髋部缓冲衬垫设计考量举例
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-9-4 :侧面碰撞缓冲衬垫设计
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-9-补充1:车与车侧面碰撞试验
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-9-补充2:C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-9-补充3:侧面柱碰撞试验
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-9-补充4:可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-10-1:乘员头部碰撞问题的背景
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-10-2:力学建模及其依据
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-10-3:研究结果如何指导乘员头部碰撞保护设计
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-10-4:乘员头碰撞小结
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-作业3
-11-1: 行人碰撞事故特点及伤害
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-11-2:行人下肢碰撞损伤机理研究
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-11-3:行人安全评价方法、法规及实验模块
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-11-4: 基于行人模块试验评价方法利弊
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-11-5:车辆前端结构的行人碰撞保护设计
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-11-补充1 行人碰撞保护中成人及儿童头模块碰撞试验
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-11-补充2 行人碰撞保护中下肢模块碰撞试验
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-12-1:薄壁管件轴向压溃设计和分析
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-12-2:塑性铰的概念
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-12-3:薄壁方管轴向压溃变形模式和机理及其力学模型
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-13-1:结构和材料碰撞响应之复杂性
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-13-2:冲击载荷下材料的表征与测试-材料特性的复杂性
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-13-3:冲击载荷下材料的表征与测试-应用环境的复杂性
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-13-4:冲击载荷下材料的表征与测试-试验设计与优化
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-13-5:碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真
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-作业4
-14-1:影响两车相撞安全性的因素
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-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
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-14-3: 不同重量级别汽车的安全性设计
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-14-4:事故统计及车重的发展
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-14-5:轻量化技术对汽车安全利大于弊
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-15-1:电动车事故
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-15-2: 电动车电池排布及电池的细观结构
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-15-3: 电池的起火条件及设计准则
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-15-4: 电池碰撞安全性研究
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-15-5:小型轻量化电动车的碰撞安全性研究
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