新型電磁驅(qū)動主動頭枕的設計與研究.pdf

1、世界上每年因汽車交通事故造成了巨大的人員傷亡和社會經(jīng)濟損失，汽車安全性問題引起了世界各國的高度重視。在交通事故中，一種常見的受傷為頭頸部受傷，主要發(fā)生在汽車追尾碰撞事故中，由于頸部的強烈彎曲、拉扯，頭部前后碰撞所造成的頸脊骨傷害和腦震蕩。大約90％的后碰撞頸部損傷是低速碰撞(△V≤25km/h)造成的，并且大多數(shù)的頸部損傷都屬于AIS(abbreviatedinjuryscale)中的Ⅰ級輕微傷。避免或減輕上述傷害的最直接方法就是采用主

2、動式安全頭枕系統(tǒng)。但時至今日，現(xiàn)有的主動式安全頭枕，存在響應速度慢、傳遞效率低、結(jié)構(gòu)復雜等眾多缺點，加之日漸增長的汽車安全技術(shù)新要求，探索運用電磁理論，設計一種當汽車后碰撞時，能瞬間（碰撞發(fā)生后52ms之內(nèi)）響應的既經(jīng)濟又實用的主動式汽車安全頭枕，對于主動式頭枕的推廣使用，以提高乘員的駕駛安全性，以及運用多學科交叉、融合技術(shù)研究新產(chǎn)品開發(fā)，都具有重要的經(jīng)濟價值和學術(shù)價值。
　　 本課題根據(jù)生物力學的研究成果，在追尾碰撞發(fā)生時，減

3、少頭枕與頭部的水平距離可大大降低揮鞭傷的程度。即當汽車發(fā)生碰撞，頭枕前移，從而減少頭枕與頭部的水平距離，以降低揮鞭傷的程度。為了彌補傳統(tǒng)主動式安全頭枕響應滯后的不足，采用機電結(jié)合的方法，根據(jù)自主巡航系統(tǒng)提供的信息，提前判斷并啟動頭枕，從而保護乘員。具體研究主要包括:
　　 1)介紹本課題研究的目的和意義，分析市場上主動式頭枕的應用現(xiàn)狀以及國內(nèi)外的研究進展，總結(jié)現(xiàn)階段該領域研究存在的不足和缺陷。
　　 2)深入研究汽車追尾

4、碰撞事故中的頭頸部損傷機理，詳細分析后碰撞事故中頸部的運動范圍及過程，討論頸部載荷的分部情況，給出剪切伸展準則和損傷準則。
　　 3)經(jīng)理論分析，本課題設計了兩種可行性方案，對其作了一定的原理分析和結(jié)構(gòu)設計，并比較各自的優(yōu)缺點，綜合分析后最終確定最佳方案，并加以深入研究。
　　 4)分析追尾碰撞主動頭枕控制策略中的三大模塊，對判斷模塊作了重點討論。首先建立追尾碰撞數(shù)學模型，分析模型中關鍵參數(shù)的隨機性和動態(tài)性;其次得出安全

5、裕度的判別準則并通過仿真附以算例加以驗證。
　　 5)對主動頭枕控制系統(tǒng)及被動旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機構(gòu)進行設計，針對觸發(fā)頭枕前移的連桿機構(gòu)及提供動力的電磁機構(gòu)進行具體設計，包括連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計、運動學分析及建模仿真分析、驅(qū)動滑塊運動規(guī)律設計，電磁驅(qū)動器關鍵電壓的分析設計，電磁鐵的結(jié)構(gòu)設計與參數(shù)計算等。
　　 6)為驗證本方案所設計電磁驅(qū)動器的實用性，制作實驗樣機，對其進行電磁斥力及運動位移的測試，得出影響電磁斥力大小的系統(tǒng)參數(shù)，驗