汽车安全气囊的发展与应用Word格式文档下载.docx
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二、选题的目的和理论、实践意义
安全气囊的正常使用具有十分重要的意义，本文以专业课当中所学的理论知识结合在修理厂实习时的实践经验，对汽车安全气囊的工作原理和使用方法做了一些粗浅的探讨，试图引起人们对安全气囊的关注。
三、课题研究的主要内容
1、安全气囊的作用
2、安全气囊的类型
3、安全气囊的发展
4、系统主要部件
5、安全气囊在车内的应用
四、课题研究的方法、策略及基本条件
深刻理解教材相关内容后，通过上网查阅、参考有关专业杂志等收集资料，并随时向论文指导老师和实习单位的师傅请教不懂之处，专业理论联系生产实践，在规定时段完成的论文。
基本条件：
实习期间有较长时间进行汽车安全气囊的学习，对汽车安全气囊较为熟悉。
五、课题研究的步骤和总体安排
1、2010年4月——2010年5月：
确立选题，进行文献搜集、整理和撰写开题报告;
2、2010年8月——2010年9月：
通过访谈、生产实践等形式进行实际的调查研究;
3、2010年10月完成论文的初稿;
4、2010年11月——2010年12月进行论文的修改和完善、论文的答辩
六、成果形式描述
通过本次论文的撰写，我不仅懂得了专业论文的撰写规范与方法，而且熟练地掌握了汽车安全气囊的工作原理，并深刻地领悟到理论与实践要紧密结合，将理论渗透于生产实践中才能发挥其价值。
七、指导教师意见及指导安排
该论文选题符合专业要求，选题的目的和意义清晰明确，内容翔实，研究方法合理。
能够达到综合训练目标，同意开题。
指导教师签字：
冯斌
2010年5月8日
八、所属教学单位意见
同意开题
负责人签字：
左玉萍
2010年5月12日
兰州职业技术学院毕业设计（论文）选题审批表
申报人
刘国斌
所属教学单位
汽车工程系
设计（论文）选题名称
课题来源
生产实践
课题简介：
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。
汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。
选题理由及准备情况：
选题理由：
随着我国经济的逐年增长，汽车与人们生活的联系越来越密切，汽车的安全行驶成为广大汽车使用者关注的重点。
本论文依据专业课中所学的汽车安全气囊的理论，研究分析汽车安全气囊系统的结构，对生产实践有一定的指导意义。
准备情况：
收集和查阅了大量的文献资料，走访了一些汽车销售企业，进行了问卷调查。
设计（论文）要求及所具备的条件：
要求：
1、论文结构完整，版式符合学院统一要求。
2、论述观点显明，有理有据，语言通顺流畅，表述规范，内容无错误。
3、能将专业理论知识和生产实践有机结合，进行科学分析和论证，文章具有一定的实用价值。
具备的条件：
对该论文题目进行了初步研究，收集了大量的文献资料，进行了社会调查，具备了论文开始写作条件。
指导小组意见：
该论文选题符合专业要求，选题的目的和意义清晰明确，研究方法合理。
能够达到综合训练目标。
组长签字：
范继春
2010年4月2日
所属教学单位意见：
同意选题
左玉萍
2010年4月3日
目录
1概述…………………………………………………………………………….1
1.1前言…………………………………………………………………………..1
1.2安全气囊的作用…………………………………………………….……….2
1.3安全气囊的类型…………………………………………………….……….2
2安全气囊的发展……………………………………………………………….3
2.1国外安全气囊的发展……………………………………………………………3
2.2国内安全气囊的发展……………………………………………………………4
3系统主要部件………………………………………………………………..5
3.1前方传感器…………………………………………………………………..5
3.2中央传感器…………………………………………………………………..6
3.3安全传感器…………………………………………………………………..6
3.4电子控制器…………………………………………………………………..6
4安全气囊在车内的应用………………………………………………………8
4.1安全气囊在车内的标识…………………………………………………………8
4.2安全气囊系统的工作原理……………………………………………………8
4.3使用注意参项………………………………………………………………..9
4.4安全气囊的维护………………………………………………………………10
参考文献………………………………………………………………………..10
摘要
安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。
当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0.01秒之内速度传递给安全气囊系统的控制电脑。
因此,确保汽车行驶的安全性,解决乘车人员的安全越来越受到人们的重视。
而在汽车上装配安全气囊就是一种有效的解决方法。
本文主要介绍安全气囊的作用、安全气囊的类型、安全气囊的发展、系统主要部件、气囊在车内的应用、气囊系统的工作原理、使用注意参项、安全气囊的维护等。
关键词；
安全气囊
，传感器
，安全
1概述
1．1前言
安全气囊，也称辅助乘员保护系统。
它是一种当汽车遭到碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲气囊，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置。
为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在副驾驶座前的手套箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。
当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力超过庙宇值时，安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03s的时间内将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲出方向盘盖罩，缓冲对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气体放出。
初中证明，汽车装用安全气囊后，汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害程度大大减小。
在乘员使用安全带的情况下，气囊有助于减轻胸、头和面部在碰撞时受伤的严重性。
当汽车发生前碰撞时，首先是汽车要停止运动，车内乘员的惯性力作用下仍以原来速度继续向前运动。
不系安全带的乘员将会与转向盘、前挡风玻璃相碰，因而可能受到严重伤害；
系安全带的乘员可以随着汽车停止运动而逐渐停止向前运动。
如果碰撞剧烈，乘员向前运动更快，即使系了安全带，在完全停止运动前，仍会与车内物相碰。
如果此时装在转向盘或仪表板内的气囊充气弹出，它就可以保护乘员减少其与车内物相碰的可能性，更均匀地分散头、胸的碰撞力，吸收乘员的运动能量，从而起到补充安全带效果的作用。
因此气囊主要在缓冲前碰撞或近似前碰撞严重性方面，补充安全带提供保护作用。
实际事故统计表明，仅有l0％左右的事故能使气囊充气。
1.2安全气囊的作用
在汽车发生冲撞时，安全气囊系统对保护驾乘人员的安全十分有效。
目前安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。
安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊的浪费，使维修费用增加很多。
两次动作的双安全气囊系统，在汽车发生冲撞时，能根据汽车的速度和加速度的大小，自动地选择只使用安全带预紧器动作，还是安全带预紧器和双气囊同时工作。
这样，在低速发生冲撞时，系统只使用安全带即能足够保护驾乘人员安全，而不用浪费气囊。
如果在速度大于30km／h发生冲撞时，安全带和气囊同时动作，以便保护驾乘人员的安全。
当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力超过庙宇值时，安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03s的时间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲出方向盘盖罩，缓冲对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气体放出。
有些汽车不仅装有前端的安全气囊，还装有侧面安全气囊，在汽车发生侧面碰撞时，也能使侧面安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的伤害。
据统计，气囊在汽车相撞时，保使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。
1.3安全气囊的类型
1.3.1按照气囊的数量保分为单气囊系统（只装在驾驶员侧）、双气囊系统（正、副驾驶员侧各有一个安全气囊）和多气囊系统（前排安全气囊、后排安全气囊、侧面安全气囊）。
1.3.2按大小可分为保护全身的安全气囊、保护整个上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。
1.3.3按照保护对象有不同可分为驾驶员防撞安全气囊、前排乘员防撞安全气囊、后排乘员防撞安全气囊与侧面防撞安全气囊几种。
a--驾驶员防撞安全气囊
驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，分美式和欧式两种。
美式气囊地考虑到驾驶员没有佩戴座椅安全带而汽车相撞时起保护作用，其容积较大。
为60L。
欧式气囊是假定驾驶员佩戴座椅安全带而设计的，其容积较小，约40L。
日本的安全气囊也属于欧式气囊类，近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本安全气囊规格有所增加，如本田轿车的驾驶员防撞安全气囊容积为60L。
b--前排乘员防撞安全气囊
由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大，因此为保护其撞。
2安全气囊的发展
2.1国外安全气囊的发展
安全气囊的雏形是美国人Jhon.W.Hetrick发明的安全气垫。
1952年Hetrick发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置，用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害。
这是一种纯机械装置。
用于使气囊膨胀的压缩空气贮存在一个压力容器中，连接着弹簧的质量块用来感应汽车的减速度。
当质量块产生位移时，能打开一个阀使压力空气从压力容器中冲出来，以使气囊膨胀。
气囊可装在方向盘中、手套箱门上、仪表板上部以及前排座椅的靠背。
早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞。
1960年，安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。
60年代末,美国高速公路交通安全委员会（NHTSA）开始建议制定一个可选择的安全气囊法则,鼓励汽车厂商去发展安全气囊。
70年代,美国通用、福特,德国奔驰，日本丰田等汽车公司以及美国MORTON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。
1984年,美国高速公路交通安全委员会（NHTSA）在著名的“联邦汽车安全标准”中的208条款《乘员碰撞保护》（FederalMotorVehiclSafetyStandard208,简称FMVSS208）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。
FMVSS208条款是汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。
此后,欧洲也颁布了ECER94法规,紧接着日本丰田、本田,美国福特、克莱斯勒,德国宝马,瑞典富豪等汽车公司纷纷开始销售配有安全气囊的汽车。
20世纪90年代后期,美国、欧共体、日本已正式立法在汽车上配置安全气囊,双气囊已成为绝大多数主流轿车的标准件。
2.2国内安全气囊的发展
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10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。
坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业，其生产能力和所占市场份额在国内最大。
锦恒公司建有国内一流的研发中心，实验室通过了国家CNAL认证，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、侧面撞等实车碰撞试验能力和台车试验能力。
公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进，技术装备水平国内领先。
他们通过引进美国公司的安全气囊生产技术，开发出填补国内空白的机械式安全气囊产品；
与一汽汽研所共同承担了国家“九五”汽车电子产品攻关计划，开发出具有独立知识产权的电子式安全气囊产品。
目前，该公司共为国内20多个汽车生产厂家的30多个车型研发、配套安全气囊，已形成单班年产20万套安全气囊总成、120万只气囊、15万只饰盖的生产能力，是国内同行业中首家实现为整车配套的企业。
今年，他们还与国际著名的安全气囊供应商签订加工安全气囊零部件的协议，产品将走向欧洲、北美等国家。
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，2004年产量超过200万套，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、Takawa、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。
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15%左右，主要在一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，2005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。
3系统主要部件
3.1前方传感器
此传感器安装在保险杠后与挡泥板之间，用来感侧低速冲撞的信号。
前方左右2个传感器结构相同，都是偏心锤式机械传感器。
传感器装在1个密封的防振保护盒内。
前方传感器的工作原理是：
汽车正常行驶时，钮力弹簧将锤、动触头定在止点位置，传感器没有触发信号给中央控制器。
当汽车冲撞时，惯性力克服弹簧的扭力而使其产生运动，带动触头转动，使动、静触头接合。
此时，传感器向中央控制器发生"
接通"
信号，同时安全传感器也接通，于是电子控制器发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，使安全带拉紧而达到安全保护作用。
前方传感器有4个引脚，其中2个引脚接到电子控制器，另外2个为自诊断引脚。
金属电阻的作用是诊断本传感器和中央控制器之间是处于开路状态还是处于正常状态。
3.2中央传感器
中央传感器装在中央控制器内，用来感测汽车发生高速冲撞的信息，并将其输送到电子控制器，用来引爆气囊电雷管，使气囊张开。
同时前方传感器也引爆了预紧器的电雷管，即安全带预紧和气囊张开同时起作用。
中央传感器是1个固体半导体压力传感器，它具有稳定性好、应变灵敏系数K值大（约100-150）及压敏电阻效应线性好等特点。
中央传感器的结构，其悬臂架压在半导体应变片的两端，当汽车发生冲撞时，半导体应变片在悬臂减速度力作用下发生弯曲变形，受压后的电阻发生变化，电阻的变化引起动态应变仪输出电压发生变化。
汽车的速度越大，冲撞后产生的减速度力越大，则输出的电压也越大。
由于半导体应变传感器输出特性受温度影响较大，故应用晶体管的基极发射极间电压Vbe的温度变化来消除传感器输出特性的变化，所以半导体传感器要求有稳定电源。
3.3安全传感器
本系统设立了2个安全传感器，用来防止系统在非冲撞时引起气囊的误动作。
它们装在中央控制器内，是1个水银常开开关。
当发生冲撞时，足够大的减速度力将水银抛上，接通电雷管电路。
3.4电子控制器
电子控制器包括引爆控制电路、驱动电路、储存电路和诊断电路等。
它们都集中装在中央控制器上。
实际上，引爆控制电路是1个晶体管开关电路。
当传感器传来的信号电压足够大时，晶体管的发射极和集电极就导通，将传来的信号与已经储存的信号（电阻、电压）相比较，确认是冲撞信号后则接通继电器，由驱动电路接通电源与电雷管的总开关电路，引爆气囊和安全带电雷管。
储存电路和诊断电路是合在一起的。
诊断电路不断地分析和诊断气囊系统的各种故障，将这些故障编码储入储存电路，以备将来检修时用。
与此同时、驱动电路使仪表盘上的SRS警告灯开始闪烁。
诊断储存电路监控如下故障：
①气囊误引爆和不引爆。
②传感器的失灵。
③系统各接头和线路的短路或开路。
3.4.1辅助电源
辅助电源包括1个直流稳压器和1个电容储能器。
直流稳压器能保证供给系统电压的恒定性，使系统能正常工作而不发生失效引爆事故。
它是一种带比较、放大和调节动能的集成稳压装置。
电容储能器是利用电容储存电能，在冲撞中发生电源中断时，担负起气囊系统的电源作用，避免失效引爆事故。
3.4.2物理学原理
使用气囊与不用气囊相比较，为什么前者比较安全？
若某次事故中汽车原行驶速度是35m/s，乘员冲向气囊后经0.2s停止运动，人体冲向气囊的质量约为52kg，头部和胸部作用在气囊上的面积约为700cm。
估算，人的头部和胸部受到的平均压强为多大？
安全气囊是现代轿车上引人注目的高技术装置。
安装了安全气囊装置的轿车方向盘，平常与普通方向盘没有什么区别，但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬间从方向盘内"
蹦"
出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。
安全气囊面世以来，已经挽救了许多人的性命。
研究表明，有气囊装置的轿车发生正面撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。
安全气囊主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等部件组成。
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，气囊容量约在（50-90）L。
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。
安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。
除了驾驶员侧有安全气囊外，有些轿车前排也安装了乘客用的安全气囊（即双安全气囊规格），乘客用的与驾车者用的相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。
另外，有些轿车还在座位侧面靠门一侧安装了侧面安全气囊。
随着汽车工业的发展，近些年来安全气囊几乎成了各个汽车厂商轿车的标准配备了，然而对于这个事关生命的小部件，车主们对它的关注似乎少了一些。
安全气囊顾名思义，就是在危险发生时可以保护驾驶员生命安全的气囊袋，一般是由一个折叠好的气囊袋、充气器、点火器以及氮气固态粒子组成，通过安装在车头的几组传感器感应车辆与外物的撞击度，以确定是否需要引爆气囊。
当车辆遭受正面强烈的撞击时，它会在瞬间充气膨胀以保护前座乘员的安全。
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，可挽救约45%的生命；
如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%。
对于这样一个关键的部件我们该如何维护它呢？
一般来说安全气囊都可保持8-10年的有效期，在日常驾驶时只要仪表盘上的Airbag（安全气囊）指示灯或故障灯未亮，就证明气囊处于正常的工作状态。
但并不代表这就可以了，在使用过程中我们还应注意以下几点：
首先，无论何时我们都不应去敲打或撞击安全气囊所在的部位。
更不应该用水去直接冲洗气囊位置，因为受潮的安全气囊在关键时刻无法保护你的生命。
然后是坐姿。
一般来说司机在驾车时不宜前倾，坐姿要紧贴座位，背椅应调到能够舒适地控制汽车为好，这样会有足够的空间在发生意外后气囊充分地发挥其保护作用。
对于副驾驶位置也有安全气囊的车辆，绝不能让儿童坐在前排或在此位置安置儿童座椅，除非可以手动关闭此位置的安全气囊，否则气囊引爆时会给儿童造成巨大的伤害。
最后，要提醒大家的是，在不系安全带的状况下，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。
（什么是汽车安全气囊技术？
有什么作用？
该如何使用？
作为现代汽车普遍采用的新技术，汽车安全气囊技术能为乘员提供碰撞后自动保护。
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