一種新型預(yù)響應(yīng)式汽車主動頭枕的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車逐漸成為現(xiàn)代人類社會的主要交通工具，汽車給我們的生活帶來了便利，但同時(shí)也給交通帶來了極大的挑戰(zhàn)。根據(jù)交通部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，交通事故發(fā)生率逐年遞增，其中追尾事故占很大的比例。而在追尾碰撞導(dǎo)致的各類損傷中，約有90％屬于頸部揮鞭傷，雖然其屬于輕微傷級別，很少對乘員造成致命傷害，但由此導(dǎo)致的長期頸部疼痛，必然會給患者以及社會帶來一定程度上的精神和物質(zhì)壓力，所以汽車座椅頭枕的設(shè)計(jì)要求，除了滿足舒適性之外，更重要的是安全性。2

2、012年中國新車評價(jià)規(guī)程正式引入“低速后碰撞頸部保護(hù)試驗(yàn)”，它提供了一個(gè)座椅防揮鞭傷性能好壞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為座椅頭枕的設(shè)計(jì)明確了方向和要求，這充分說明了主動式頭枕在揮鞭傷防護(hù)中的可行性和必要性。
　　本文是在電磁驅(qū)動式主動頭枕一代樣機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的更深一步的研究，其主要內(nèi)容包括:
　　首先，在研讀了大量關(guān)于追尾碰撞中乘員頸部損傷防護(hù)方面文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合頭枕相關(guān)的法規(guī)要求，設(shè)計(jì)了一種基于安全車距進(jìn)行事故判定，并由電磁鐵驅(qū)動的預(yù)

3、響應(yīng)式主動頭枕。通過對車輛的運(yùn)動學(xué)分析，將前車的行車狀態(tài)分為靜止、勻速或者加速以及減速運(yùn)動三種情況，分別建立了防追尾安全車距數(shù)學(xué)模型。由于實(shí)際的駕駛環(huán)境極其復(fù)雜，車輛的行駛狀態(tài)受到很多因素的影響，比如天氣狀況、路面狀況、駕駛員的身體及心理狀況等。為了盡可能的符合車輛的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，將各種因素的影響都考慮進(jìn)來，利用模糊理論確定各個(gè)因素間的模糊關(guān)系，繼而推理得到更符合現(xiàn)實(shí)狀況的參數(shù)。
　　其次，完成了該預(yù)響應(yīng)式主動頭枕的機(jī)械系統(tǒng)和控制

4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究。在一代樣機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，首先對機(jī)械系統(tǒng)主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和靜強(qiáng)度仿真分析，仿真結(jié)果表明，機(jī)構(gòu)運(yùn)行規(guī)律符合設(shè)計(jì)要求，且無干涉運(yùn)動，同時(shí)頭枕設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)對頭枕安全性的規(guī)定。其次針對一代樣機(jī)在控制系統(tǒng)方面設(shè)計(jì)的不足，對該頭枕的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的軟硬件方案設(shè)計(jì)，具體介紹了主動頭枕控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括測距傳感器、單片機(jī)、顯示器等元器件的選型以及各硬件電路的設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)包括開發(fā)平臺選擇、主控程序設(shè)計(jì)

5、、編程、連接、調(diào)試及仿真等。整個(gè)系統(tǒng)通過模塊化設(shè)計(jì)，保證了控制系統(tǒng)的可靠性。
　　最后，根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成預(yù)響應(yīng)式主動頭枕二代樣機(jī)的試制，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析?；谇败嚾N不同的行駛工況以及兩種不同的參數(shù)確定方法（模糊推理法和固定參數(shù)法），運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行仿真運(yùn)算，得到兩種方法各個(gè)工況下安全車距的理論值;通過系統(tǒng)調(diào)試，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，模擬前車的三種行駛工況，得到主動頭枕系統(tǒng)的不同響應(yīng)。說明該主動頭枕能夠根據(jù)單片機(jī)預(yù)定程序判