汽车座椅安全带及人体受载分析
汽车前撞时人体受力分析与运动的数学模型
汽车正面碰撞时人体受力分析与运动的数学模型1.汽车在正面碰撞过程中加速度—时间关系简化模型。
在汽车发生正面碰撞时，在发生碰撞的很短的时间内，汽车会产生一很大的加速度，这个加速度方向与汽车运动方向相反；于此同时，车内乘员由于惯性力的存在，相应的产生一加速度，方向与汽车运动方向相同。
在此说明，下面图中的加速度值均为正值，即加速度的大小。
汽车在碰撞过程中，碰撞能量的吸收主要依赖于车身的结构变形。
目前结构设计中主要采取薄壁梁的变形来对动能进行吸收。
由于薄壁梁结构的固有变形形式，所产生的载荷也有其一定的规律。
图1为典型薄壁梁轴向压缩过程载荷—位移曲线。
薄壁梁变形过程的载荷规律，会以加速度的形式在汽车整车碰撞过程中得到体现。
图2是《轿车白车身撞压变形特性对乘员伤害指标影响的仿真分析[M]》一文中提供的某车型白车身在碰撞过程中的加速度曲线；图3是《基于微型车吸能结构改进的约束系统最优化分析[J]》一文中提供的某微车碰撞过程的车身加速度曲线。
图1 典型薄壁梁轴向压缩过程载荷一位移曲线图2某车型白车身在碰撞过程中加速度一时间曲线图3某微车碰撞过程车身加速度曲线由图2、图3可以看出：1.车身在碰撞过程中产生的加速度，主要分为两个主要阶段：在碰撞初期，车身加速度有一很大的峰值出现，随后车身及吸能部件发生顺序压溃变形，进入相对稳定的吸能阶段。
2.加速度峰值通常高出稳态阶段2~4倍左右。
下面我们根据这种现象，建立汽车在正面碰撞过程中加速度—时间关系的简化模型。
理论上我们可以分析出，由于碰撞是汽车的动能被变形能所吸收，所以：）（末车202-21)(υυ⎰=∆M xdt t F (1)式中:x ……………碰撞过程中车身的变形距离。
车M ……………整车质量。
)(t F ……………碰撞过程中车身受到障碍壁的作用力末υ、0υ…………车身的末速度与初速度。
同时，车身在碰撞过程中产生的加速度为： 车M t F t A )()(= (2)此处A 和F 都是随碰撞发生时间的变化而不断变化的。
汽车座椅安全带人体受载分析及设计新理念
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位置 间的织带 收放 长度不得 大于 ２ ｒｍ；对 紧急锁止 式安全 ５ ａ 带 ，当拉 出加速度 大于 ６８ ｍ ｓ时织 带应在 接出长度 ２ ｒｍ ．６ ／ ５ ａ 之 内被锁止 ； 出加速度在 ２ ４ ｓ 以下时 ， 拉 ． ｍ／ ９ 织带在拉 出长度
陶 ｌ轿 车进 掇ｔ 暇 热 瓣 城 速 艘 对 闻 程
由图可见 ，两种情 况下头部加速度 峰值将相差约 ５ ｇ 同 ０， 样试验 ， 加速度峰值也将相差约 ４ ｇ 胸部 ５。
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王 新 娜 ， 志 军 王
（ 漯河 职业技 术 学 院 ， 南 漯河 ４ ２ ０ ） 河 ６ ０ ２
【 摘 要 】 从力学 的角 度分析了 汽车座 椅安 全带 在汽车 碰撞过程中 与人体受 载之间的关系 从而指出 座椅安全带 ， 使用 的重
要性及合理性。
【 关键词 】 安全带； 人体； 载 受 【 中图分类号 】 Ｐ７ ９ 【 文献标识码 】 Ａ
式 中， Ｖ 为碰撞终止时刻 的人体速度 ， 由式 （ ） ４ 确定 ： ｓ 为
【 作者 简介 】 王新娜（ ７一， １ ６ ）漯河职业 ９ 技术学院 电专业课讲师， 机 从事机电专业机电一体化方向教 学与研究。
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肢 。软 区 的结构 要具 有一定 的强 度 ， 比如保证 在 相对 车速
了乘员在车祸 中的伤害程度 ， 这一公认 的事实使越来越多的 国
家用法规强制佩带 ， 尤其是对于前座乘 员。安全带的保护作用
驾驶员座椅安全带固定点强度分析报告
安全带锚固点坐标
X
Y
1517.6
-597.3
1459.4
-624.8计位置
Z 993.9
59 216.5
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
变形图（动画）
120%加载力保持阶段(时间从 0.16s-0.22s)， 三条链的位移曲线基本保持水平，这说明座椅 不再变形，座椅能承受120％加载力。
应力/应变图_左前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%
应力/应变图_左前连杆支架（厚度4.0mm）
材料： S550MC 屈服强度：551.4MPa 极限应力：690MPa 极限应变：13.6%
应力/应变图_左后连杆齿支架（厚度4.0mm）
材料： 16MnCr5 屈服强度：1187MPa 极限应力：1373MPa 极限应变：10.0%
应力/应变图_右前连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： ZSTE420 屈服强度：420MPa 极限应力：556.8MPa 极限应变：14.8%
应力/应变图_左前连杆支架（厚度 2.5mm）
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
材料： QSTE460 屈服强度：460MPa 极限应力：592.8MPa 极限应变：13.1%
应力/应变图_右内滑轨（厚度 1.8mm）
内滑轨存在拉断的风险！
材料： S650MC 屈服强度：650MPa 极限应力：700MPa 极限应变：10.0%
座椅安全带对交通安全的分析
座椅安全带对交通安全的分析安全带是目前最主要也是最有效的被动安全装置，用来减少二次碰撞造成的乘员损伤或避免二次碰撞。
统计数据表明，座椅安全带的佩戴可以使碰撞事故中乘员伤亡率减少15%～30%。
所以，安全带对于降低道路交通安全事故危害，保障乘员生命财产安全，具有重要意义。
标签：安全带;被动安全;乘员保护Abstract：Seat belts are currently the most important and effective passive safety devices，which are used to reduce crew damage or avoid secondary collisions. According to statistics，wearing safety belts can reduce passenger casualty rate by 15% to 30%. Therefore，safety belts are of great significance to reduce road traffic safety accidents and ensure the safety of occupants’lives and property.Key words：Safety belt; Passive safety; Crew protection引言近年來，随着我国汽车保有量得飞速提升，道路交通事故也在逐年增加，汽车安全性受到越来越多的关注。
根据近年来我国道路交通事故统计结果，虽然因交通事故造成的伤害已成逐年降低趋势，但每年仍有数十万人因此丧生，因此，提高汽车对乘员的保护能力，推进汽车碰撞安全性的研究具有重要意义。
而汽车座椅安全带系统作为重要的乘员保护设施之一，在车辆发生事故时，能有效地减轻乘员受到的伤害，降低事故死亡率。
1座椅安全带的发展安全带的雏形可追溯到1907年，当时人们用一条带子将身体缚在座椅上固定身体，以防止身体颠簸。
汽车座椅安全带及人体受载分析
N3OA 的 初 速 度 正 面 屏 壁 碰 撞 时 佩 带 与 未 佩 带 三
点式安全带的假人撞车时头部加速度的测定曲线。 由图可见，两种情况下头部加速度峰值将相差约 同样试验， 胸部加速度峰值也将相差约 P( 9。 (" 9，
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安全带的种类和性能要求
座椅安全带分两点式、 肩带、 三点式和四点式
图 ! 轿车碰撞中假人头部加速度时间历程
收稿日期： &""!$"P$"P 作者简介： 纪峻岭 )!QRRS F， 女， 黑龙江工程学院汽车系讲师， 研究方向： 汽车结构部件。
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黑龙江工程学院学报
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安全带的织带要求有一定的抗拉强度、伸长 率和能量吸收性能，与人体的接触宽度在 %&""’
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图 # 中 画 出 了 ! " )1!!2， &$ )1!324.， ’ ! )"!5 人体承受的载荷。 由图可知， 随着汽车压 #! .4’ 时， 塌变形的减少， 碰撞初速的提高， 人体移动量及载 荷均将增加。 参考文献
汽车座椅安全带固定点强度分析
汽车座椅安全带固定点强度分析作者：董玉东来源：《时代汽车》2017年第11期摘要：汽车出现碰撞事故或者是翻滚的情况下，安全带可以将乘车人员紧紧的约束在座椅之上，防止乘车人员身体飞出窗外或者与车内的物品产生二次碰撞，尽可能的降低乘车人员受到的伤害。
在对汽车碰撞事故进行统计的过程中，发现乘车人员受到伤害的很大一部分原因是因为乘车人员与座椅、仪表等其他车内的物品进行产生了二次碰撞或者安全带的牢固装置失效导致的，所以在汽车生产的过程中必须加强对座椅安全带固定点的重视。
关键词：座椅；安全带；强度汽车座椅在制造的过程中不仅需要为乘客提供相应的舒适性，还需要在汽车发生碰撞时对乘客的生命起到一定的安全保护作用，在对汽车座椅安全带固定点进行设计的时候，需要保证安全带固定点的强度能够满足相应的法律规定。
能够满足车辆《公告》实验的强制性检测指标，在汽车发生碰撞事故的时候，安全带固定点的周边区域产生撕裂或者断裂的情况，都会造成驾驶人员或者乘客出现生命伤亡的情况。
GB 14167-2013《汽车安全带固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》规定中要求，在规定的时间内承受实验要求的载荷情况下，安全带固定点的强度必须要保证安全带不会出现脱落的情况，但允许固定点或者周围区域有永久变形情况的出现，主要包括断裂或者是产生裂纹的情况，这样可以在汽车出现碰撞的过程中更好的保护乘员的生命安全。
很多座椅企业在汽车座椅生产的过程中都提出了高于目前座椅法规的产品性能要求。
1安全带固定点法规与试验简介在GB 14167-2013规定中对于M1类型的汽车座椅安全带进行设计的时候，对座椅安全带的配置、设置的形式、固定点强度的实验方式进行详细的分析。
（1）在汽车座椅安全带设计的过程中，可以使用三点式的方式进行设计，同时还需要加强对安全带固定点强度的测试，保证安全带能够正常的使用。
（2）可以按照图1的方式对安全带进行试验加载，沿着水平方向对车辆纵向中心的平面进行设计，并且保证其与水平面成向上的10°±5°的角度，在对汽车安全带固定点进行强度试验的过程中，需要施加（13500+200）N的载荷。
汽车座椅安全带固定点强度分析
汽车座椅安全带固定点强度分析摘要：汽车座椅靠背有支撑乘员背部的作用，在舒适性评价中有很高的占比，由于靠背远离固定点，且靠背与固定点之间存在多个调节机构，如高调四连杆、靠背调角器、水平调节滑轨等，导致靠背受到震动易产生晃动，对于不同座椅，产生晃动的震动波形也不同。
针对靠背晃动问题综合考虑可行性、工艺性及成本等因素，选取高调四连杆作为研究对象，解决该问题，并提供一种该问题的解决思路。
关键词：汽车座椅；安全带；固定点；强度分析引言汽车座椅是汽车安全件的重要组成部分之一，它不仅可以给乘员提供支撑，还具有保护乘员避免或减少伤害的作用。
汽车座椅安全带固定点试验是车辆《公告》强制性试验项目。
在车辆发生碰撞事故时，如果安全带固定点强度不满足法规要求，则安全带固定点周围区域的撕裂或断裂是会造成人员伤亡。
为使座椅在整车碰撞过程中起到更好的保护作用，许多座椅企业会设计高于法规标准要求的性能产品。
一、汽车座椅概述乘坐汽车的舒适性分静态和动态两个场景。
静态舒适性主要取决于座椅的设计是否符合“人体工程学”。
简单来说，运用“人体工程学”提升座椅的舒适性可以总结为三个要点：座椅设计参考人体测量学数据；座椅具有可调节性，满足不同体型人群需求；座椅的位置与空间相协调。
此外，座椅不宜过软，过软的座椅不仅会对尾椎造成过大压力，导致损伤脊椎健康，还会压迫腿部，不利于血液循环。
以荣获J.D.Power2021大型MPV座椅质量第一的广汽传祺M8的座椅为例，安道拓基于人体工程学设计了高度贴合人体的座椅造型，使得人体与座椅之间的接触面积最大化，并采用多密度多硬度的泡沫给予乘坐者最有力的支撑。
同样在各系细分市场摘得座椅质量冠亚军的福特福克斯和小鹏G3i的座椅亦是如此。
安道拓不仅使得座椅兼具包裹性和支撑性，同时还配备电动腰托，使得不同身形的人群都能调节到最适合自己的支撑点。
蔚来赫赫有名的“女王副驾”同样来自安道拓。
“女王副驾”的座椅配备腿托和脚托，可以说是从上到下都提供舒适的包裹性。
汽车座椅正碰试验中假人安全带张力规律分析与研究
R esearch研究DOI:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.09.003汽车座椅正碰试验中假人安全带张力规律分析与研究►........................◄乘员的乘坐姿态、座椅的结构和调节位置、安全带的材料与佩戴方法、安全带的固 定点位置、安全带本身的性能参数等等。
所 以，要想更好改善乘员受到的伤害，在汽车 安全带约束系统的研发过程中，根据与车身结构相匹配，选择最优的设计方案至关重要。
2004年5月颁布的国家道路交通安全法付景海 郑玉玉 陈超杨舒涵 任继伟摘要：对某汽车座椅厂生产的前排座椅动态试验数据进行统计分析整理，研究在碰撞过程中安全带肩带力与腰带力的大小及规律。
得到以下结论：在某常见车辆事故碰撞速度下，安全带肩带峰值张力为肩带力4 500-5 500N之间，腰带力6 000 ~ 7 000N之间，且肩带力小于腰带力。
并通过一系列试验数据，总结其碰撞过程中两种类型安全带张力规律，可以为安全带约束系统的研发设计提供参考。
V 规中，已经强制要求驾驶员及前排乘客乘车 时必须佩戴安全带，这就以国家法规的形式 强调了佩戴安全带保护行车安全的必要性。
截至目前，安全带作为汽车被动安全性的一 种措施，已被40多个国家以法律强制的形式 使用'在汽车零部件厂商研究领域中，对于汽 车安全带上、下固定点的强度设计是衡量该 车型汽车的被动安全性能的重要指标之一。
在碰撞事故发生时，汽车安全带对于成员的 保护起着至关重要的作用。
按照我国GB14167—2006《汽车安全带安装固定点》标准要求，在承受固定点试验载荷的情况下，安全带固定点的强度必须保证安全带不 得从安装固定点处脱落，但允许安装固定点⑩骑目前，汽车安全带约束系统是最普及最有效的保护系统之一。
在车辆发生严重的碰 撞事故时，车身速度会急速下降，前排成员 的身体因为惯性仍以原速度向前移动，此时 安全带的作用在于强制约束住驾乘者的身体，同时能够吸收部分冲击能量，防止乘员受到二次伤害。
座椅安全带锚固点强度分析规范
目录1．前言 (1)2．范围 (1)3．规范引用文件 (1)4．术语和定义 (1)5．使用软件 (1)6．模型介绍 (2)6.1模型描述 (2)6.2车辆和座椅要求 (2)6.3人体模块 (2)7．边界条件 (3)7.1车辆固定 (3)7.2加载条件 (4)8．分析结果 (4)9．评价标准 (4)1．前言本文件规定了乘用车和商用车座椅安全带安装固定点强度分析的相关要求、分析方法及评价准则。
2．范围本规范适用于安装了前向和后向座椅成年乘员用安全带安装固定点的M和N 类车辆。
3．规范引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
《GB 14167-2013 汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》4．术语和定义车型（vehicle type）：与固定点相连接的车辆或座椅构件的尺寸、外形和材料等方面无差异的一类机动车辆。
安全带有效固定点（effecitive belt anchorage）：将织带系于该点可获得与预期设计相同的安全带佩带状态。
地板（floor）：与车身侧围连接的车身底板，包括加强件和底板下面的纵、横梁。
座椅（seat）：可供一个成年人乘坐、带完整装饰的装置，可与车身框架一体，也可独立；可是单独的，也可是长条座椅的供一人乘坐的部分。
座椅固定装置（seat anchorage）:将座椅总成固定在车身构架上的系统，包括影响车身结构的部分。
位移装置（displacement system）：使座椅或其中一部分在无中间固定位置情况下移位或转动，便于乘员进入座椅后部乘坐的装置。
躯干限载装置（thorax load limiter function）：安全带、座椅等在碰撞时能限制施加在乘员躯干上约束力的大小的装置。
5．使用软件前处理：Hypermesh 、ANSA、Primer求解分析：LS-DYNA6．模型介绍6.1 模型描述座椅安全带安装固定点强度分析时需座椅总成数模、部分车身数据、座椅连接数据、假人模块、BOM 表等参数信息。
汽车座椅3c实验内容
汽车座椅3c实验内容汽车座椅3C实验内容引言：汽车座椅是汽车中至关重要的组成部分之一，对于驾乘者的舒适性和安全性起着重要的作用。
为了确保汽车座椅的质量和性能符合相关标准和要求，进行座椅的3C实验是必不可少的。
本文将介绍汽车座椅3C实验的内容和要点。
一、座椅结构和材料测试1. 座椅结构测试：a. 提取座椅样品，检查座椅的整体结构是否完整，是否存在损坏或变形。
b. 检测座椅的固定装置，包括座椅底座和座椅背部的连接件是否牢固可靠。
c. 测试座椅的调节机构，确保座椅可以正常调节以适应不同身高和体型的驾乘者。
2. 座椅材料测试：a. 检测座椅材料的抗拉强度和耐磨性，确保座椅材料具有足够的强度和耐久性。
b. 测试座椅材料的耐火性能，以确保在紧急情况下座椅不易燃烧或蔓延火势。
c. 检测座椅材料的舒适性，包括透气性、温度适应性和触感舒二、座椅安全性能测试1. 安全带测试：a. 测试安全带的拉力和断裂强度，以确保安全带在紧急情况下能够有效约束驾乘者。
b. 检测安全带的调节装置，确保驾乘者可以根据需要调整安全带的长度。
2. 头枕测试：a. 测试头枕的高度和倾斜角度，以确保头枕能够提供足够的支撑并保护驾乘者的颈部安全。
b. 检测头枕的柔软度和抗压性能，以确保头枕的舒适性和耐久性。
3. 座椅背部测试：a. 测试座椅背部的强度和稳定性，以确保座椅背部在碰撞时能够提供足够的支撑并保护驾乘者的脊椎安全。
b. 检测座椅背部的调节装置，确保驾乘者可以根据需要调整座椅背部的倾斜角度。
三、人体工程学测试1. 座椅舒适性测试：a. 进行静态座椅舒适性测试，包括座椅的硬度、压力分布和支b. 进行动态座椅舒适性测试，模拟驾驶过程中的震动和颠簸，评估座椅对驾乘者身体的减震和支撑效果。
2. 驾驶员姿势测试：a. 测试座椅的调节范围，以满足不同身高和体型的驾驶员的需求。
b. 评估座椅对驾驶员腰部、背部和头部的支撑效果，以确保驾驶员在长时间驾驶中的舒适性和健康性。
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此外， 作用在人体上的力还包括人的身体的动能消 此力在移动时所作的功与动能相抵 耗所产生的力。 Sm(m) 1.0 V=20m/s 0.8 0.6 V=15m/s 0.4 V=10m/s 0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 ¡¢£¤ m
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N3OA 的 初 速 度 正 面 屏 壁 碰 撞 时 佩 带 与 未 佩 带 三
点式安全带的假人撞车时头部加速度的测定曲线。 由图可见，两种情况下头部加速度峰值将相差约 同样试验， 胸部加速度峰值也将相差约 P( 9。 (" 9，
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安全带的种类和性能要求
座椅安全带分两点式、 肩带、 三点式和四点式
图 ! 轿车碰撞中假人头部加速度时间历程
消。因此， 可写出下述方程：
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定： 或安全带最大变形。 $" 为人体最大位移， 联解式 （* ） 和式 （1 ） 得：
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式中， 由式 （* ） 确 ’ " 为碰撞终止时刻的人体速度，
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收稿日期： &""!$"P$"P 作者简介： 纪峻岭 )!QRRS F， 女， 黑龙江工程学院汽车系讲师， 研究方向： 汽车结构部件。
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黑龙江工程学院学报
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安全带的织带要求有一定的抗拉强度、伸长 率和能量吸收性能，与人体的接触宽度在 %&""’
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纪峻岭， 孙凤英
（黑龙江工程学院 汽车系， 黑龙江 哈尔滨， !(""(" ） 摘要： 从力学的角度分析了汽车座椅安全带在汽车碰撞过程中与人体受载之间的关系， 从而指出使用 座椅安全带的重要性及合理性。 关键词： 安全带； 人体； 受载 中图分类号： !"#$%&’() 文献标识码： !
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图 ! 安全带对人体的作用载荷
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安全带作用人体载荷分析
汽车正面碰撞时，安全带作用于人体的载荷
可按下述方法来预估。设人体质量为 !"， 乘员在人 体碰撞过程中的平均减速度为 # "， 汽车平均减速度 为 23， 人体与汽车的绝对位移分别为 $" 和 $%， 且安 碰撞初速度为 ’ !。 全带的刚度为 &$， 根据力的平衡条件，可建立人体惯性力与安 全带弹性恢复力之间的方程：
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#%%!, 6!7 王渲 , 现代汽车安全 687, 北京 9 人民交通出版社 / #%&&,
张庆久7 6责任编校：
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汽车座椅安全带及人体受载分析
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解上述微分方程， 可得：
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图 # 中 画 出 了 ! " )1!!2， &$ )1!324.， ’ ! )"!5 人体承受的载荷。 由图可知， 随着汽车压 #! .4’ 时， 塌变形的减少， 碰撞初速的提高， 人体移动量及载 荷均将增加。 参考文献
6#7 李卓森 , 汽车碰撞 687, 长春 9 吉林工业大学出版社 / #%&%, 6!7 温吾凡 , 汽车人体工程学 687, 长春 9 吉林科学技术出版社 /
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