汽車座椅安全帶固定點強度設(shè)計

張桂君

摘 要：在汽車碰撞或翻滾的情況下，安全帶可將乘客牢牢系在座位上，以防乘客飛出窗外或與汽車中的其他物體發(fā)生第二次碰撞。從而使乘車人員受到的傷害得到最大程度的降低。在汽車碰撞事故的統(tǒng)計過程中，發(fā)現(xiàn)很大一部分損傷是由于乘員與座椅、儀表和其他車輛內(nèi)的物品發(fā)生了兩次碰撞，或者由于安全帶的緊固裝置失靈而造成的，因此在進行汽車的生產(chǎn)制造的過程當中必須要重視進行汽車座椅安全帶固定點強度設(shè)計，使人們的生命健康得到切實的保障。

關(guān)鍵詞：汽車座椅;安全帶;強度設(shè)計;舒適座椅

前言：在汽車座椅的制造過程中，不僅要為乘客提供舒適的座椅，還要確保汽車碰撞發(fā)生時安全帶固定點的強度能夠滿足法律的相關(guān)內(nèi)容的確定，能滿足汽車《公告》實行的強制性檢測指標。如發(fā)生碰撞事故，有固定點的周圍區(qū)域如果出現(xiàn)被撕裂或破壞的問題，就會造成駕駛員或乘客出現(xiàn)致命的事故。筆者對汽車座椅安全帶固定點強度設(shè)計進行了研究，提出了以下觀點，僅供參考。

一、安全帶固定點法規(guī)與試驗簡介

在按GBl4167-20l3的規(guī)定中對于M1型轎車全安全帶的組態(tài)、形狀和定位點強度的實際試驗方法進行了詳細分析。首先在進行汽車座椅安全帶測量裝置的過程中，可以使用三點式的方式進行安全帶固定點強度的測試工作。同時，有必要對安全帶的全部固定點的強度進行測試，使安全帶能夠正常使用。第二，可以選擇對安全帶進行試驗加載的方式進行檢測。通過沿著水平方向?qū)囕v進行縱向的中心平面進行有效的設(shè)計，同時還要保障車輛的水平面角度。同時在進行安全帶固定點強度試驗時還要重視施加荷載。

選擇合適的車輛并切斷車體前部，從而可方便地對汽車安全帶進行真正的測試和加載，然后通過前后懸架將前后門檻的車身固定至地面，所有固定車輛的裝置應(yīng)該距被測固定點前方不小于500mm或后方不小于300mm處，且不得影響整個寬度范圍內(nèi)的車身結(jié)構(gòu)。同時不對固定點以及周圍的部件進行二次加固工作。在汽車座椅的安裝過程中，需要根據(jù)設(shè)計將座椅坐墊固定在車身，并按照國際要求的螺栓標準將所有的汽車進行安全帶的安全安裝工作。首先對汽車進行荷載檢驗工作，在4秒的時間之內(nèi)，將荷載量提高到國際標準的數(shù)值上，并且保持0.2秒。同時在進行安全帶的試驗的時候，還要注意如果安全帶附近區(qū)域出現(xiàn)塑性變形是在允許的范圍之內(nèi)。其中塑性變形的主要形式為斷裂或者裂紋。但是在這一情況出現(xiàn)的時候，安全帶固定點的作用不可以失效。同時在進行汽車安全帶的固定點設(shè)置時，還要保證其前向位移程度沒有超過一定的標準。

（一）三點式安全帶與兩點式安全帶試驗對比

按照法律規(guī)定對于不同的車輛類型進行了安全帶以及座椅荷載的研究。如表一所示。

從表1可以看出，兩點式的安全帶與三點式的安全帶在腰部施加的載荷有著十分明顯的區(qū)別，這意味著在所有安全帶從兩點改為三點后，定點強度要求也會發(fā)生變化。

（二）M1類車安全帶布置

不管是三廂車、兩廂車還是其他車型的M1類車，大都采用的是前后兩排的作為布局。其中前排的為兩座，后面設(shè)置為三座。如圖三所示。當前由于GB14167-2013的要求，當前的駕乘人員的安全帶形式全都采用三點式。

二、汽車前排座椅有限元模型建立

在進行汽車前排座椅的有限元分析之前，必須要使用三維軟件進行模型的建立，同時還要注意將有限元零部件的尺寸進行有效的控制，確保其大小為5毫米。同時為了進一步提高分析的可靠性，還要盡可能地減少部分關(guān)鍵受力點的網(wǎng)格尺寸。

三、仿真結(jié)果分析

汽車座位上安裝的卷收器安裝板、調(diào)角器下邊板和中間前支撐腳容易變形。特別是調(diào)整節(jié)點的卷收器安裝板和調(diào)角器下邊板容易出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。其中最大的有效塑性應(yīng)變數(shù)值為0.560和0.375。這個數(shù)值超過了材料的失效變化，結(jié)節(jié)結(jié)構(gòu)已經(jīng)斷裂，不能完全滿足汽車的安全性能以及相關(guān)的強度標準要求。汽車安全帶的骨架已經(jīng)出現(xiàn)了極為嚴重的變形。發(fā)生這一問題的主要原因就是傳統(tǒng)中間兩點式安全帶在進行改造的過程當中，沒有選擇正確的設(shè)計方式進行中間座椅卷收器安裝板以及前支撐腿的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，這就導(dǎo)致這兩個部件之間沒有辦法有效地連接，從而進一步導(dǎo)致兩個部件之間出現(xiàn)較為嚴重的強度損失問題，進一步導(dǎo)致了變形問題的發(fā)生。同時由于靠背失穩(wěn)等問題進一步導(dǎo)致了上固定點前向位移出現(xiàn)超越RC平面的現(xiàn)象。

四、改進方案

通過進行分析汽車座椅安全帶固定點的強度問題，可以有效地發(fā)現(xiàn)使用加強件的方式可以使固定點的強度得到進一步的提高。同時加強件的安裝非常簡便，只需要將加強件對高度調(diào)節(jié)器的安裝孔洞進行覆蓋的安裝。同時由于加強件具有良好的輕便性，因此可以使汽車座椅生產(chǎn)的重量可以滿足相關(guān)的規(guī)定要求。同時加強件的制造材料來源非常廣泛，因此加強件的制造較為方便。在進行汽車座椅安全帶固定點的改進過程當中，為了進一步降低成本，還可以選用沖壓件進行設(shè)計。通過使用沖壓件不僅可以有效地保證安全帶固定點的強度，還可以使安全帶的制造成本得到進一步的降低。通過大量的試驗測試之后可以有效地發(fā)現(xiàn)，使用沖壓件也可以有效地加強安全帶固定點的強度問題，從而使安全帶的強度可以滿足預(yù)期的要求，同時汽車座椅的負荷量也可以滿足相關(guān)的汽車生產(chǎn)制造的標準要求。

結(jié)語：汽車碰撞時，安全帶能大大降低碰撞對人體的慣性力，有效地防止駕駛者在駕駛室內(nèi)移動，防止碰撞過程中被拋出車外，還能減少二次以及多次碰撞，避免碰撞造成的傷害。安全帶和白色車身必須有足夠的固定結(jié)構(gòu)強度，以確保安全帶發(fā)揮保護作用。對于安全帶的固定點強度的設(shè)計一般是通過測試來進行的，需要進行大量的測試，花費大量的測試的成本和時間。目前，許多企業(yè)采用有限元分析技術(shù)對帶安全帶的固定點進行優(yōu)化設(shè)計，取得了較好的應(yīng)用效果。因此，為了進一步保護人們的出行安全，就必須要重視進行汽車座椅安全帶固定點強度的設(shè)計工作，提高汽車座椅安全帶固定點的強度。

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