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(jìn)行汽車的生產(chǎn)制造的過程當(dāng)中必須要重視進(jìn)行汽車座椅安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計，使人們的生命健康得到切實(shí)的保障。

關(guān)鍵詞：汽車座椅;安全帶;強(qiáng)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(diǎn)的強(qiáng)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(shí)行的強(qiáng)制性檢測指標(biāo)。如發(fā)生碰撞事故，有固定點(diǎn)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(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計進(jìn)行了研究，提出了以下觀點(diǎn)，僅供參考。

一、安全帶固定點(diǎn)法規(guī)與試驗(yàn)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(diǎn)強(qiáng)度的實(shí)際試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)分析。首先在進(jìn)行汽車座椅安全帶測量裝置的過程中，可以使用三點(diǎn)式的方式進(jìn)行安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度的測試工作。同時，有必要對安全帶的全部固定點(diǎn)的強(qiáng)度進(jìn)行測試，使安全帶能夠正常使用。第二，可以選擇對安全帶進(jìn)行試驗(yàn)加載的方式進(jìn)行檢測。通過沿著水平方向?qū)囕v進(jìn)行縱向的中心平面進(jìn)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(jìn)行安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)以及周圍的部件進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)將所有的汽車進(jìn)行安全帶的安全安裝工作。首先對汽車進(jìn)行荷載檢驗(yàn)工作，在4秒的時間之內(nèi)，將荷載量提高到國際標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值上，并且保持0.2秒。同時在進(jìn)行安全帶的試驗(yàn)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(diǎn)的作用不可以失效。同時在進(jìn)行汽車安全帶的固定點(diǎn)設(shè)置時，還要保證其前向位移程度沒有超過一定的標(biāo)準(zhǔn)。

（一）三點(diǎn)式安全帶與兩點(diǎn)式安全帶試驗(yàn)對比

按照法律規(guī)定對于不同的車輛類型進(jìn)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(diǎn)式的安全帶與三點(diǎn)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(diǎn)改為三點(diǎn)后，定點(diǎn)強(qiáng)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(dāng)前由于GB14167-2013的要求，當(dāng)前的駕乘人員的安全帶形式全都采用三點(diǎn)式。

二、汽車前排座椅有限元模型建立

在進(jìn)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(jìn)行模型的建立，同時還要注意將有限元零部件的尺寸進(jìn)行有效的控制，確保其大小為5毫米。同時為了進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求。汽車安全帶的骨架已經(jīng)出現(xiàn)了極為嚴(yán)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(diǎn)式安全帶在進(jìn)行改造的過程當(dāng)中，沒有選擇正確的設(shè)計方式進(jìn)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(jìn)一步導(dǎo)致兩個部件之間出現(xiàn)較為嚴(yán)重的強(qiáng)度損失問題，進(jìn)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(jìn)一步導(dǎo)致了上固定點(diǎn)前向位移出現(xiàn)超越RC平面的現(xiàn)象。

四、改進(jìn)方案

通過進(jìn)行分析汽車座椅安全帶固定點(diǎn)的強(qiáng)度問題，可以有效地發(fā)現(xiàn)使用加強(qiáng)件的方式可以使固定點(diǎn)的強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。同時加強(qiáng)件的安裝非常簡便，只需要將加強(qiáng)件對高度調(diào)節(jié)器的安裝孔洞進(jìn)行覆蓋的安裝。同時由于加強(qiáng)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(qiáng)件的制造材料來源非常廣泛，因此加強(qiáng)件的制造較為方便。在進(jìn)行汽車座椅安全帶固定點(diǎn)的改進(jìn)過程當(dāng)中，為了進(jìn)一步降低成本，還可以選用沖壓件進(jìn)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(diǎn)的強(qiáng)度，還可以使安全帶的制造成本得到進(jìn)一步的降低。通過大量的試驗(yàn)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(qiáng)安全帶固定點(diǎn)的強(qiáng)度問題，從而使安全帶的強(qiáng)度可以滿足預(yù)期的要求，同時汽車座椅的負(fù)荷量也可以滿足相關(guān)的汽車生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度，以確保安全帶發(fā)揮保護(hù)作用。對于安全帶的固定點(diǎn)強(qiáng)度的設(shè)計一般是通過測試來進(jìn)行的，需要進(jìn)行大量的測試，花費(fèi)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(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，取得了較好的應(yīng)用效果。因此，為了進(jìn)一步保護(hù)人們的出行安全，就必須要重視進(jìn)行汽車座椅安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度的設(shè)計工作，提高汽車座椅安全帶固定點(diǎn)的強(qiáng)度。

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