集成式儿童安全座椅的调节与控制系统研究

论文摘要

儿童乘员安全是汽车碰撞安全领域的重要研究课题之一。国内外的大量研究表明，正确使用汽车儿童安全座椅能有效降低碰撞事故中儿童乘员的受伤程度和死亡率。传统的儿童安全座椅是一个独立的座椅结构，通过汽车安全带或附加固定装置固定在汽车座椅上，不仅安装复杂、闲置时占用后备箱空间，而且普遍存在误用问题。集成式儿童安全座椅，直接集成在汽车座椅上，与三点式成人安全带配合使用，无需安装，使用方便，有效避免了儿童座椅的某些误用问题。近年来，不少汽车厂商相继推出了不同的集成式儿童安全座椅，但是大多存在占用了成人乘坐位置，不能自动调节以匹配不同大小的儿童乘员等缺点。针对现有儿童安全座椅存在的缺点，设计的一种适用于310岁儿童的新型集成式汽车儿童安全座椅，被试验和仿真证明能为310岁儿童乘员提供较好的保护。本文在新型集成式儿童座椅的基础上，针对其座垫调节存在的座垫高度和座垫深度分开调节，座垫深度只能手动三级调节，在座垫升高的过程中座垫与靠背的间隙越来越大，以及座垫高度调节机构稳定性差等问题，设计了两种结构形式的座垫调节机构。这两种座垫调节机构稳定性好，都能实现座垫深度和座垫高度在一定范围内的无级同步协调地调节，并且在座垫的升高过程中都能保持座垫与靠背间的间隙较小。为了保证座垫调节机构的强度和刚度，又能使其质量尽量的小，本文对其进行了参数分析和优化。运用正交设计的方法设计仿真试验，利用LS-DYNA有限元仿真软件对每组试验的座垫调节机构的强度进行仿真分析，在Hypermesh软件中计算每组试验的座垫调节机构的总质量，然后分析座垫调节机构各板筋零件的厚度对其强度和总质量的影响，最后以机构总质量为优化目标以机构强度为约束条件确定最优的座垫调节机构板筋件厚度。为了实现集成式儿童安全座椅的自动调节，本文设计了座垫调节机构控制系统。通过座垫调节机构和控制系统两者的协同工作，实现该集成式汽车儿童座椅的自动调节，从而使其座垫高度和深度自动地根据310岁不同大小儿童乘员进行调节。为了保证所设计的座垫调节机构和控制系统的正常工作，对它们进行了测试，测试表明它们都工作正常可靠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 儿童乘员保护现状
• 1.2.1 国外儿童乘员保护的发展与现状
• 1.2.2 国内儿童乘员保护现状
• 1.3 儿童乘员安全法规
• 1.3.1 国外的法规标准
• 1.3.2 我国的法规标准
• 1.4 儿童乘员安全性的研究方法
• 1.4.1 交通事故统计分析
• 1.4.2 试验研究
• 1.4.3 计算机仿真
• 1.5 本文的研究内容和意义
• 第2章 集成式汽车儿童安全座椅
• 2.1 集成式汽车儿童安全座椅现状
• 2.1.1 现有集成式汽车儿童安全座椅
• 2.1.2 现有集成式汽车儿童安全座椅的优缺点
• 2.2 新型集成式汽车儿童安全座椅
• 2.2.1 设计方案
• 2.2.2 保护效果验证
• 2.2.3 参数优化
• 2.3 本章小结
• 第3章 集成式儿童安全座椅的调节
• 3.1 座垫调节
• 3.1.1 座垫高度调节机构
• 3.1.2 座垫深度调节机构
• 3.2 座垫调节机构
• 3.2.1 设计思路
• 3.2.2 结构方案
• 3.3 本章小结
• 第4章 座垫调节机构参数分析及优化
• 4.1 座垫调节机构仿真模型的建立
• 4.2 仿真试验设计及仿真结果
• 4.2.1 参数选择
• 4.2.2 仿真试验设计
• 4.2.3 仿真试验结果
• 4.3 仿真试验结果分析
• 4.3.1 方差分析
• 4.3.2 显著参数影响分析
• 4.4 参数优化
• 4.5 本章小结
• 第5章 控制系统研究
• 5.1 系统原理
• 5.2 系统电路设计
• 5.2.1 主要元件选用
• 5.2.2 控制电路
• 5.3 台架试验
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录