浅谈安全带卷簧机理
安全带工作原理

安全带工作原理
安全带是车辆中的一种安全装置,主要用于保护车内乘员在发生碰撞时不被甩出车外,避免或减轻伤害。
它的工作原理如下:1. 拉力限制器:当发生剧烈碰撞时,安全带上的拉力限制器会通过感应器感知到碰撞的力度,然后通过限制牵引装置上的张力来限制乘员上身的前倾,减少颈部和胸部受力。
2. 预紧器:在发生碰撞时,安全带上的预紧器会通过感应器感知到碰撞的力度,然后利用惯性推子将安全带迅速拉紧,使乘员身体迅速贴近座椅,增加身体的阻尼,在发生碰撞冲击时减少身体的前后移动。
3. 飞快的撞击时脱扣:当安全带在发生车辆意外翻滚时,安全带上的撞击时脱扣装置会通过感应器感知到车辆的翻滚状态,然后迅速松开安全带,以避免乘员在车辆翻滚时被安全带束缚。
安全带通过限制乘员的上身前倾、减少身体的前后移动和在车辆翻滚时松开束缚,保护乘员免受严重伤害。
预紧式安全带工作原理

预紧式安全带工作原理
预紧式安全带是一种主动安全装置,其工作原理是通过传感器检测到车辆发生碰撞或急刹车等紧急情况时,立即以高速度拉紧安全带,紧紧固定住乘客身体,以减少碰撞时乘客与车内构件之间的碰撞力和移动距离,从而保护乘客的安全。
预紧式安全带主要包括三个部分:惰性卷扬器、燃气发生器和拉紧器。
在车辆发生碰撞或急刹车时,惯性卷扬器会感应到车辆的减速度或变化速度,并立即将信号传递给燃气发生器。
燃气发生器接收到信号后,会迅速产生高压气体。
这些气体通过拉紧器释放,将安全带以几乎不可见的速度拉紧。
拉紧的安全带可以最大限度地减少乘客身体的移动,防止碰撞时身体与车内结构的碰撞,从而减少外力对乘客的伤害。
此外,预紧力还可以更好地稳定乘客的身体位置,保持乘客在座位上的正确姿势,提高安全性。
预紧式安全带的工作原理可以有效地保护乘客在车辆碰撞或急刹车时的安全,减少伤害的发生。
在日常驾驶中,确保安全带的正确使用和及时更换老化的安全带也是非常重要的。
安全带卡扣工作原理

安全带卡扣工作原理一、什么是安全带卡扣安全带卡扣是汽车安全带的关键部件,它能够确保驾乘人员在车辆发生碰撞时能够有效地受到保护。
安全带卡扣通常由金属和塑料材料制成,具有复杂的结构和精密的工作原理。
二、安全带卡扣的组成部分安全带卡扣主要由以下几个部分组成:1.扣舌:也称为扣带,是安全带的一部分,通过插入卡扣来固定住驾乘人员。
扣舌通常由金属制成,具有强度和耐用性。
2.卡扣壳体:是安全带卡扣的主体部分,通常由塑料制成。
卡扣壳体内部有复杂的机械结构,能够确保卡扣的正常工作。
3.扣片:也称为锁舌,是安全带卡扣的关键部分。
扣片通常由金属制成,具有弯曲和弹性特性。
它能够与扣舌相互锁定,确保驾乘人员在事故中不会轻易脱离安全带。
4.弹簧:安全带卡扣中的弹簧起到重要的作用,它能够提供足够的力量使扣片与扣舌紧密锁定。
三、安全带卡扣的工作原理安全带卡扣的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:1.插入扣舌:驾乘人员将安全带的扣舌插入卡扣壳体中。
2.扣片与扣舌锁定:当扣舌插入卡扣壳体后,扣片会自动弯曲并与扣舌锁定。
这时,驾乘人员被安全带牢牢地固定在座位上。
3.发生碰撞:当车辆发生碰撞时,驾乘人员的身体会受到巨大的冲击力。
4.卡扣壳体的作用:卡扣壳体内部的机械结构会根据冲击力的方向和大小,调整扣片的位置和角度,以确保驾乘人员的安全。
5.扣片的弹性:扣片具有弹性,当冲击力消失后,它会恢复原状,驾乘人员可以自由移动。
四、安全带卡扣的重要性安全带卡扣作为汽车安全带的关键部件,具有重要的作用:1.保护驾乘人员:安全带卡扣能够确保驾乘人员在车辆碰撞时保持相对固定的位置,减少身体受伤的可能性。
2.分散冲击力:安全带卡扣通过分散冲击力的方式,减少了驾乘人员身体的受力面积,从而降低了受伤的风险。
3.提供稳定支撑:安全带卡扣能够提供稳定的支撑,使驾乘人员在紧急制动或车辆急转弯时不易失去平衡。
4.符合安全法规:安全带卡扣是汽车安全带的必备部件,符合国家和地区的安全法规要求。
安全带卡扣原理

安全带卡扣原理安全带是车辆上必备的安全设备之一,而安全带的作用就在于它能够保护驾乘人员在发生交通事故时避免受伤。
而安全带的关键部件就是卡扣。
在这篇文章中,我们将深入探讨安全带卡扣的原理。
安全带卡扣的结构安全带卡扣是由两个部位组成的,一部分是固定件,另一部分是活动件。
固定件一般固定在车辆的座位上,而活动件则固定在安全带上,是驾乘人员使用安全带时直接操作的部分。
两个部位结合时,卡扣会紧密固定在一起,从而保证安全带的有效使用。
安全带卡扣的原理当驾乘人员使用安全带时,首先需要将安全带的活动件插入固定件中,然后再通过操作卡扣来固定住安全带。
在插入活动件的过程中,卡扣内部的锁齿结构会自动卡住安全带,从而避免安全带在行驶过程中滑动或松动。
而在操作卡扣时,驾乘人员需要将卡扣内部的锁齿结构解除,才能够将安全带取下。
安全带卡扣的材质安全带卡扣的材质一般是金属或塑料。
金属卡扣由于其坚固耐用的特性,一般用于商用车辆,如卡车等。
而塑料卡扣则相对轻便,更适合用于家用车辆。
不过无论是金属卡扣还是塑料卡扣,它们都要经过严格的测试和认证,以确保其能够在紧急情况下保护驾乘人员的安全。
安全带卡扣的使用注意事项虽然安全带卡扣看起来很简单,但是在使用时,还是需要注意以下几点:1. 确保卡扣在使用前已经锁定,以避免在行驶过程中出现安全带松动的情况。
2. 在取下安全带时,需要保证车辆已经停稳,以免发生意外。
3. 避免过度拉紧安全带,以免对身体造成不必要的压力。
4. 定期检查安全带卡扣是否存在磨损或损坏,以及锁齿结构是否正常运作。
安全带卡扣是保障驾乘人员安全的重要部件之一。
了解其原理和使用注意事项,不仅有助于我们正确使用安全带,还能够在紧急情况下做好自我保护,减少伤害。
汽车安全带的作用及其原理浅析

汽车安全带的作用及其原理浅析作者:秦勤余可杏来源:《时代汽车》2016年第11期摘要:如今汽车已经成为人们最主要的代步工具,此种代步工具能够让人们的出行更方便、更快捷。
而较多人对汽车的使用具有一定的顾虑,人们的顾虑主要来源于汽车使用安全方面的问题。
汽车的安全性一般分为被动安全和主动安全,其中被动安全指在发生突发事件时,汽车保护车上成员的方法和能力,而安全带就是被动安全的一种。
为消除人们使用汽车的顾虑,汽车生产公司不断优化安全带的结构和加工,尽可能提升安全带的可靠性。
本文主要对安全带的作用以及原理结构进行分析。
关键词:汽车;安全带;作用;原理1 引言汽车的使用安全会直接影响人们的安全,由于主动安全性无法预测,汽车整车及零部件制造商通常主要注重被动安全,例如提升安全带的性能以及增加安全气囊数量等被动安全系统。
为提升安全带的性能,需要优化其结构,科学并合理的设置安全带。
2 汽车安全带结构简介为保证车上成员的安全,有必要提升安全带的使用性能。
就目前而言,我国的汽车安全带按照固定方式进行分类,通常被分为全背式安全带、两点式安全带以及三点式安全带,如图1所示。
各类安全带的结构不尽相同,一般情况下都是由限荷器、卷收器、安全带织带、预紧器、卷收器张力减小装置、高度调节器、自动紧急锁止装置以及扣带等组合而成,如图2所示。
汽车安全带能够得到有效的应用,主要是因为安全带为速度变化敏感装置,该装置能够及时对织带进行控制,从而保障车上人员的安全。
由于速度变化敏感装置具有较多类型,被广泛应用的敏感装置类型有:汽车速度变化敏感式、织带被拉出速度变化敏感式以及复合敏感式。
汽车速度变化敏感式主要是通过敏感爪、敏感座以及敏感球来作用,在汽车发生突然停止的情况时,敏感球持续前行,而敏感爪会接收到相应的信号,及时锁止织带;织带被拉出速度变化敏感式主要是应用惯性盘来对汽车的急刹或者碰撞进行感应,在感应到急刹或者是碰撞时,适当、合理将织带进行锁止,以确保车上人员的安全。
[汽车驾驶与保养] 汽车被动安全:安全带功能原理(图文)
![[汽车驾驶与保养] 汽车被动安全:安全带功能原理(图文)](https://img.taocdn.com/s3/m/48ece9d376eeaeaad1f33014.png)
汽车被动安全:安全带功能原理(图文)一安全带安全定义:安全带由强度极大的合成纤维制成,带有自锁功能的卷收器,采用对驾乘人员的肩部和腰部同时实现约束的三点式设计。
安全注解:系上安全带后,卷收器自动将其拉紧,当车辆万一出现紧急制动、正面碰撞或发生翻滚时,乘员会使安全带受到快速而猛烈的拉伸,此刻卷收器的自锁功能可在瞬间卡住安全带,使乘员紧贴座椅,避免摔出车外或碰撞受伤。
在所有可能致命的车祸中,如果正确使用安全带,可以挽救约45%的生命。
理想的安全带作用过程是:首先,及时收紧,在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人"按"在座椅上。
然后,适度放松,待冲击力峰值过去,或人已能受到气囊的保护时,即适当放松安全带。
避免因拉力过大而使人肋骨受伤。
最先进的安全带都带有预收紧装置和拉力限制器,让我们来看看这两者的功能原理。
一、安全带预收紧装置当事故发生时,人向前,座椅往后,此时如果安全带过松.则后果很可能是:乘员从安全带下面滑出去:或者,人已碰到了气囊,而此时安全带由于张紧余量过大而未能及时绷紧,即未能像希望的那样先期吃掉一部分冲力,而是将全部负担都交给了气囊。
这两种情况都有可能导致乘员严重受伤。
但问题是,正确安装的安全带。
其松动余地来自何方?一是由于乘员的衣服本身有一定的厚度,另外在安全带装置中也多少隐藏了部分松动余地,这种余地无法消除,但真遇到事故时,还就应该尽量消除。
怎么办?为此出现了这种安全带预收紧装置它负责提供瞬间绷紧的安全带。
其作用过程是:首先由一个探头负责收集撞车信息,然后释放出电脉冲,该脉冲传递到气体发生器上,引爆气体。
爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀,压向所谓的球链,使球在管内往前窜,带动棘瓜盘转。
棘爪盘跟铀连为一体,安全带就绕在轴上。
简单地讲,就是气体压力使球动,球带动棘爪盘转,棘爪盘带动轴转--瞬间实现了安全带的预收紧功能。
从感知事故到完成安全带预收紧的全过程仅持续千分之几秒。
管道末端是一截空腔,用于容留滚过来的球。
浅析卷簧式紧膜包装机械设计
浅析卷簧式紧膜包装机械设计
卷簧式紧膜包装机是一种常见的包装机械设备,广泛应用于食品、医药、日用品等行业中。
其主要功能是将产品进行包装、紧固。
本文主要从机械设计角度对卷簧式紧膜包装机进行浅析。
1. 机械结构设计
卷簧式紧膜包装机的机械结构设计是其实现包装功能的基础。
其主要组成部分包括支架、轴承、传动带、夹紧轮等。
在设计中需要考虑机体的强度、刚度和稳定性,以确保机器能够长时间运行而不产生明显的疲劳和老化现象。
2. 系统控制设计
系统控制设计是卷簧式紧膜包装机能够自动完成包装和调整的重要因素。
其主要包括PLC控制系统、变频器控制系统、触摸屏操作界面等。
在设计中需要考虑系统的稳定性、精度和灵活性,以确保可以满足不同产品的包装要求。
3. 包装材料设计
卷簧式紧膜包装机的包装材料选择和设计也是影响其性能的重要因素。
常见的包装材料包括PE薄膜、PVC薄膜等。
在选择包装材料时需要考虑其拉伸性、透明度、防潮性、耐热性等特性,以确保包装后的产品能够在运输和储存过程中保持良好的状态。
4. 安全保护设计
安全保护设计是卷簧式紧膜包装机重要的补充措施。
其主要包括防护罩、紧急停车开关、安全门等。
在设计中需要考虑操作者的安全和机器的安全性,以避免机器故障和意外事故的发生。
总之,卷簧式紧膜包装机是一种常见的包装机械设备,其机械结构、系统控制、包装材料和安全保护等设计都是影响其性能的关键因素。
因此,在设计时需要综合考虑各方面因素,以确保机器的高效运转和稳定性。
安全带结构原理
安全带结构原理
安全带是车辆中非常重要的安全装置,其结构原理直接关系到乘车人员的生命安全。
安全带的结构原理主要包括安全带的材料、结构和工作原理。
首先,安全带的材料是安全带结构的基础。
一般来说,安全带的材料主要包括带体、锁舌和锁扣。
带体一般采用聚酯纤维、尼龙或聚丙烯等高强度、耐磨损的材料制成,以确保在紧急情况下能够承受住巨大的冲击力。
锁舌和锁扣则通常采用钢材或合金材料,以确保在发生碰撞时能够牢固地锁住,不会出现脱落或松动的情况。
其次,安全带的结构也是其原理的重要组成部分。
安全带的结构主要包括肩带、腰带和连接件。
肩带和腰带的设计是为了能够有效地分散碰撞时产生的冲击力,减少对乘车人员的伤害。
连接件则是将肩带和腰带连接在一起,保证安全带能够在发生碰撞时紧紧地固定在乘车人员身上,起到最大限度地保护作用。
最后,安全带的工作原理是安全带结构原理的核心。
安全带在车辆发生碰撞时,能够通过其结构特点,将乘车人员牢固地固定在座椅上,避免乘车人员因碰撞而受伤或被甩出车外。
安全带的工作
原理是通过其材料的强度和结构的设计,将碰撞产生的冲击力分散和吸收,从而保护乘车人员的安全。
综上所述,安全带的结构原理包括材料、结构和工作原理三个方面。
通过对安全带结构原理的深入了解,能够更好地认识安全带在车辆中的重要性,以及如何正确地使用安全带来保护自己和他人的生命安全。
希望大家能够牢记安全带的重要性,做到每次乘车都系好安全带,确保自己和他人的安全。
安全带的原理
安全带的原理
安全带是一种用于汽车、飞机等交通工具上的安全装置,其原理是利用物理学的力学原理来保护乘客在交通事故中的安全。
安全带的主要作用是通过固定乘客在座位上,减少碰撞时的惯性力,从而减少伤害。
首先,安全带的原理是基于牛顿第一定律的。
牛顿第一定律又称惯性定律,它指出一个物体如果没有受到外力的作用,将保持静止状态或匀速直线运动。
在车辆发生碰撞时,乘客因惯性会继续向前运动,而安全带则通过固定乘客在座位上,使其与车辆一起向前运动,减少了乘客的惯性运动,从而减少了受伤的可能性。
其次,安全带的原理还涉及到动能的转化。
在车辆碰撞时,车辆和乘客的动能会发生转化。
安全带的作用就是通过固定乘客的身体,使其与车辆一起运动,从而减少了乘客的动能,减缓了碰撞时对乘客的伤害。
此外,安全带还可以减少乘客在碰撞中的相对速度。
根据动能公式,动能与质量和速度的平方成正比,而安全带通过限制乘客的运动,减少了其在碰撞中的速度,从而减少了碰撞时产生的动能,
减少了对乘客的伤害。
总的来说,安全带的原理是基于物理学的力学原理,通过固定乘客在座位上,减少了碰撞时的惯性力、动能和相对速度,从而保护乘客在交通事故中的安全。
因此,乘客在乘坐交通工具时,一定要系好安全带,以保障自己的安全。
安全带的工作原理
安全带的工作原理安全带是一种用来保护乘车人员的重要安全装置,其工作原理涉及到物理学和工程学等方面的知识。
下面将详细介绍安全带的工作原理。
1. 安全带的构造和材料:安全带通常由强度高、耐磨损的尼龙、聚酯纤维或钢丝绳编制而成,有一定的弹性和拉伸性。
它由一个典型的三点或五点固定装置,分别连接有腹部和肩部的固定点。
2. 防止碰撞时乘车人员受伤:安全带通过固定乘车人员的身体,使其在发生碰撞时得到约束,减少身体的前后移动。
这样可以减轻撞击对乘车人员身体的冲击,降低外力对组织和器官的损伤风险。
3. 保持乘车人员的相对位置:在汽车发生急刹车或撞击时,乘车人员容易因为惯性而向前冲刺。
安全带通过将乘车人员与汽车车厢联系起来,保持其相对位置,使乘车人员不受惯性影响,减少撞击力对身体的伤害。
4. 负荷均衡:安全带通过将撞击力均匀分散到乘车人员的身体上,减少对特定部位的压力。
这种负荷均衡可以减轻骨骼、肌肉和内脏器官的受力,降低受伤的风险。
5. 自动紧绷装置:安全带中常常设置有一种自动紧绷装置,可以在车辆发生急刹车或撞击时迅速紧缩。
这种装置能够更快地约束住乘车人员,减少其身体的前后移动,提高保护效果。
6. 预防剧烈晃动和翻车:安全带还能够预防剧烈晃动和翻车时乘车人员因失去平衡而受伤。
通过把乘车人员牢牢地固定在座位上,安全带保证了乘车人员在车辆急转弯或翻车时不会受到较大的外力影响。
7. 使用安全带的重要性:安全带的工作原理告诉我们,使用安全带能够在车辆发生事故时最大程度地降低乘车人员受伤的风险。
因此,乘车人员应该养成使用安全带的好习惯,无论是在驾驶员座位还是乘客座位上都要系好安全带。
总结起来,安全带的工作原理主要包括减少身体的前后移动,保持乘车人员的相对位置,负荷均衡,自动紧绷装置,预防剧烈晃动和翻车等。
使用安全带能够有效减少车辆事故对乘车人员造成的伤害,对乘车人员的安全至关重要。
因此,我们应该时刻牢记安全带的重要性,并在乘车时都要正确使用安全带。
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浅谈安全带卷簧机理摘要:本文简要地介绍了安全带卷簧的工作原理和技术要求,根据安全带的使用环境和平面蜗卷弹簧的技术要求对安全带卷簧的相关参数进行相关设计。
关键词:安全带卷簧卷收力扭矩平面蜗卷弹簧引言随着轿车逐渐进入千家万户,行车安全也成为社会关注的焦点。
安全带作为汽车安全中最重要的安全件也越来越受到人们的重视。
卷簧是安全带卷收器中的重要组件之一,通过其内部的弹簧机构储存能量来实现安全带织带的回卷和安全带锁止机构的解锁,其工作的稳定性直接影响扭矩的大小和直接影响安全带佩戴时的舒适性,而舒适性不好是目前影响安全带使用率的主要原因之一。
为确保安全带使用时的可靠性和舒适性,设计一款性能优越的卷簧是十分必要的。
安全带卷簧的发展及应用安全性和舒适性一直是车用安全带的发展方向,随着紧急锁止式安全带的诞生,安全带逐渐成为车辆的强制配置之一。
卷簧作为紧急锁止式安全带中的储能部件和解锁部件,其性能对安全带的安全性和舒适性有很大的影响,特别是卷簧输出力矩对安全带舒适性的影响,为了获得更好的舒适性,甚至诞生了舒适型的双卷簧结构。
目前普遍运用的卷簧一般为变力卷簧,其输出力矩随着织带的拉出而增大,以下论述主要针对这种普通卷簧。
此种卷簧结构简单,安全可靠,虽然舒适性不如双卷簧,但经济实用性比双卷簧好很多,而且选用合适的弹簧材质并优化弹簧设计,能获得更好的舒适度。
因此,目前绝大部分车用安全带均采用此种卷簧。
安全带卷簧的工作原理安全带卷簧的结构特性如图1所示,安全带卷簧的典型结构一般由内盖、外盖、芯轴三个塑胶件及弹簧组成,其塑胶件部分主要起约束和支撑弹簧的作用。
其中外盖定位弹簧的外端,芯轴定位弹簧的内端,再加上内盖便能将整个弹簧机构约束在盒盖内部。
有时候内盖或芯轴会成为卷收器上其他零件的某个特征或者整个卷簧组件多几个其它零件,但其组装后约束和支撑弹簧的基本功能不会改变。
图1安全带卷簧的结构示意图当通过拧紧芯轴来拧紧弹簧时卷簧储存能量,当弹簧释放能量转变为输出力矩通过芯轴传递给卷轴可以实现安全带织带的回收和锁止机构的解锁。
因此弹簧是安全带卷簧中的核心部件,该弹簧一般选用平面蜗卷弹簧,平面蜗卷弹簧具有结构简单、储存能量大、稳定可靠等优点,其在一定范围内能输出相对平稳的力矩,因此被广泛运用于安全带卷簧中。
平面蜗卷弹簧的工作特性平面蜗卷弹簧通过带料(常用材料如表1所示)卷绕成平面蜗卷形的弹簧,在垂直于轴的平面内形成转动力矩,借以储存能量。
平面蜗卷弹簧工作可靠,维护简单,防潮,防爆,作为稳定的动力源被广泛运用于各种机械结构中。
表1平面蜗卷弹簧相关材料平面蜗卷弹簧自由状态时占用相当大的体积,通常将它装在盒盖内使用,安全带卷簧亦是采用这种结构,其外端固定结构为弯钩固定(性能相当于村片固定),内端固定结构也为弯钩固定。
平面蜗卷弹簧的工作特性如图2所示。
A点相当于缠绕前的状态。
B点相当于缠绕后的自由状态,其圈数用nz表示。
当平面蜗卷弹簧处于自由状态时,其力矩为零。
C点相当于平面蜗卷弹簧放入卷簧盒盖后完全放松的状态,此时平面蜗卷弹簧各圈压到合璧上,圈数用ns表示。
在这种状态下,平面蜗卷弹簧储存有一定的力矩,但受到盒盖的限制,其实际能输出的力矩为零。
由放松状态把平面蜗卷弹簧逐渐上紧时,压到盒盖内壁的各圈发条逐渐里靠内壁并彼此分开而分布在盒盖内。
D点相当于平面蜗卷弹簧各圈已分布在盒盖内,但最外一圈尚未离开盒璧的时刻,这时平面蜗卷弹簧各圈处于同心状态。
继续上紧到平面蜗卷弹簧最后一圈也离开盒盖后,平面蜗卷弹簧各圈或者保持同心,或者变成彼此不同心,这主要依平面蜗卷弹簧外端的固定方法而定。
平面蜗卷弹簧各圈的不同心分布会使其发生圈间摩擦。
F点相当于平面蜗卷弹簧完全上紧的时刻,这时平面蜗卷弹簧紧绕在芯轴上,储存的能量达到最大值。
曲线CIJ表示平面蜗卷弹簧输出力矩与平面蜗卷弹簧圈数的关系。
其中CI 段力矩变化大,因此一般选用IJ段作为平面蜗卷弹簧的工作区间,可以获得较为平稳的输出力矩。
图2. 平面蜗卷弹簧工作特性示意图图3平面蜗卷弹簧极限工况示意图平面蜗卷弹簧的理论计算从图2和图3可以看出平面蜗卷弹簧的完全自由状态、装入盒盖状态和完全拧紧状态,不同工作状态时,平面蜗卷弹簧的各种参数也不一致,为此我们需要对其各种状态下的参数进行理论计算。
表2主要是平面蜗卷弹簧不同工作状态时的扭矩、圈数及弹簧尺寸的公式及相关数据。
表2 平面蜗卷弹簧相关公式及数据安全带卷簧的技术要求平面蜗卷弹簧的具体实现形式有很多种,对于车用安全带卷簧的平面蜗卷弹簧而言,考虑到安全带的安全性、舒适性及与车身匹配的情况,安全带卷簧中的平面蜗卷弹簧有以下具体的技术要求。
卷簧工作圈数安全带正常装车后,织带从初始状态直至完全拉出过程中卷轴旋转的圈数称为卷簧的工作圈数。
根据现有安全带的实际装车情况及不同乘员体型大小的情况,卷轴内缠绕的织带量小于1500mm,此时卷轴缠绕织带后的直径为56mm(卷轴直径为38mm),那么卷轴上缠绕织带的圈数小于10圈。
因此对于安全带卷簧而言,其装车后正常使用的工作圈数至少为10圈。
卷簧上紧时的圈数从图2可以看出卷簧的工作圈数一般选IJ段,但I点及J点附近曲率还是比较大(相对于IJ曲线的中间部分而言),因此从安全带舒适性方面考虑,工作圈数的极限圈数不能选I点和J点,而应该在I点和J点之间。
另外安全带作为一个3C产品,对耐久性和耐环境能力要求较高,因此从安全性和稳定性方面考虑,卷簧最大工作圈数的点也不能达到J点。
从表2可知卷簧的空圈数一般在1~3.5圈,我们选I点(卷簧空圈数)为3.5圈,如果卷簧极限工作圈数上下各留3圈的工作余量,那么卷簧的最小工作区间为7~17圈,因此卷簧上紧时的最小圈数为20圈。
卷簧工作力矩当安全带正常工作时,卷簧弹簧的输出力矩主要用来克服卷收器内部及织带导向部分的摩擦力以维持织带的卷收力从而实现织带的正常回卷。
目前国标GB-14166-2003规定安全带的卷收力在1N-7N之间,为确保乘员舒适度,现设定安全带装车后初始状态的最小卷收力为2N,织带拉出回卷时在导向件处及护板处存在一定的摩擦,其摩擦力不会大于1N。
则织带施加在卷带筒上的最大力矩M1:M1=(2+1) *5.6/2=8.4N.cm接下来讨论卷收器内部的摩擦,对于一般的卷收器而言:其旋转组件的质量小于0.25kg,支撑定位部分的两种材料之间的摩擦系数小于0.2,两端支撑定位部分的直径小于2cm。
那么整个旋转组件的摩擦力所产生的最大力矩为M2:M2=0.2*0.25*g*2/2=0.5N.cm因此,安全带卷簧必须输出的最小工作力矩M(其中安全系数n取1.2):M=n*(M1+M2)=1.2*8.9N.cm=10.7 N.cm当继续拉出织带时随着织带圈数的减少,卷绕半径逐渐变小,卷簧只需要更小的输出力矩便能使卷收力达到2N。
而织带圈数的减少时,卷簧在逐渐拧紧,其输出力矩会越来越大。
因此从乘员舒适度方面考虑,安全带卷簧输出最大力矩与最小力矩的差值越小越好。
卷簧的舒适性安全带的舒适性在很大程度上取决于卷簧的舒适性,而卷簧的舒适性主要体现在其输出力矩的大小和输出力矩的平稳性,从上述4.3关于卷簧力矩的计算可以看出,舒适性越好即代表输出扭矩小且输出扭矩的差值小,但输出扭矩的最小值是根据车身和卷收器类型设定的,其优化的空间很小。
因此卷簧的舒适性可以简单的表示为舒适度S:其中0<S<1,S的值越大则表示安全带舒适性越好。
根据上述关于弹簧带工作长度Lg的公式可以得出舒适度S与卷簧相关参数的关系其中;;;带入上式可以得到:式中除Lg和h外,其余均为常量和材料的固有属性,从上式中可以看出要获得最大的舒适度S,其弹簧工作长度Lg要尽量大,弹簧片厚度h要尽量小,这样卷簧的输出力矩更平稳,卷簧的舒适性更好。
因此设计安全带卷簧时,在输出最小力矩、材料强度和成本允许的情况下,选用大的弹簧长度和小的弹簧厚度能获得最优化的舒适度。
卷簧工作寿命据国标GB-14166的要求,安全带卷收器的耐久试验为4.5万次,再加上卷簧安全性及稳定性方面的考虑,一般情况下安全带卷簧的使用寿命要大于7万次。
对于安全带卷簧而言,总的要求如下:卷簧的工作圈数至少为10圈,上紧时的圈数至少为20圈;卷簧的最小输出工作力矩要大于10.7N.cm,最大输出工作力矩与最小输出工作力矩的差值越小越好;为获取最佳的卷簧舒适性,在其它条件允许的情况下,可以增加弹簧长度和减小弹簧厚度;卷簧的使用寿命要大于7万次。
安全带卷簧的设计方法根据安全带卷簧的结构特性和工作特性,其塑胶外壳部分和弹簧部分可以分开设计,一般来说都是先设计塑胶外壳部分然后去设计与之匹配的弹簧,有时也与弹簧供应商一起同时设计弹簧和塑胶外壳。
在明确所设计卷簧的具体技术要求后便可以开始卷簧的相关设计。
卷簧技术参数确定针对不同的车型,其前、中、后排安全带的装车方式、安装点位置、织带长度等参数各不相同,而且各车型的消费定位、舒适度、成本控制也不一样。
因此针对各车型的安全带其卷簧的技术参数也不完全一样,在设计卷簧前,我们首先根据各车型的装车位置及相关舒适度要求来确定卷簧参数中最重要的一些参数。
其计算顺序为先根据装车位置和乘员使用要求来确定织带剩余长度,再根据织带剩余长度确定卷簧的工作圈数和上紧时圈数,然后根据装车位置初始拉出力和回收力要求来计算卷簧最小工作力矩,根据大多数人使用安全带时织带拉出位置的回收力要求来计算卷簧的最佳工作力矩,最后根据车型定位和舒适度要求确定卷簧的宽度、使用寿命和弹簧材料类别。
上述参数的确定对卷簧的选材和几何尺寸设计起到至关重要的作用,也决定了卷簧的舒适性、成本和使用寿命。
塑胶外壳设计塑胶外壳主要起支撑和约束弹簧的作用,而整个卷簧组件可作为一个整体装配到安全带卷收器上。
因此卷簧塑胶外壳设计时主要考虑其结构强度、与卷收器的安装配合及涉及到弹簧性能的约束尺寸,一般情况下,外盖使用PP或PE,其它部分使用POM便能满足其结构强度要求;在安装配合方面,由于卷收器的功能和结构区别较大,主要根据卷收器的结构特征设计其安装配合尺寸;而在设计弹簧约束尺寸时,则需考虑平面蜗卷弹簧的设计方法和现有弹簧的材料及工艺性。
其主要的弹簧约束尺寸如下:卷簧外盖的内径(即盒盖内半径R);芯轴半径r;卷簧内外盖扣合后的空间高度,即配合弹簧的宽度b;内外挂钩的长度L1、L2。
以上前三项尺寸都有平面蜗卷弹簧的相关公式,但在设计平面蜗卷弹簧时,需要确定的几何尺寸数目往往超过已知关系式的数目,因此在综合考虑前述卷簧技术参数的情况下弹簧宽度b及芯轴半径r可以先设定,而外盖内半径则可以根据上述公式来计算,在考虑芯轴、外盖的结构强度及弹簧的折弯强度后便可以设定内外挂钩的长度,挂钩长度L1、L2一般在5mm~8mm之间。