【正文】 ISBN:1560913320 。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()58 原文說(shuō)明 題名 1： Failure analysis of seatbelt buckle inertial release 題名 2： VEHICLE RESTRAINT SYSTEM SEATBELTS 作者 1： , 作者 2： Jacques Gorden 來(lái)源 1： The Engineering Institute,13045 WestHighway 62,Farmington,AR 72730,USA Received 31 August 2020。 隨著傳感器技術(shù)的提高，電控安全帶出現(xiàn)在市場(chǎng)上是必然的。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)（通常 是由氣囊控制單元），活塞向下驅(qū)動(dòng)管道，拉電纜，收緊安全帶。一根電纜繞在慣性卷筒上或是與慣性卷筒相連的帶扣上，另一頭和一個(gè)活塞相連。與網(wǎng)帶不同的是，網(wǎng)帶伸長(zhǎng)時(shí)會(huì)收緊，而它在彎曲的時(shí)候，車(chē)軸扭桿能進(jìn)一步調(diào)節(jié)放松，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候把約束力逐漸從安全帶轉(zhuǎn)移到安全氣囊上。 最常見(jiàn)的限制力的方法是在卷軸旁邊安裝一個(gè)惰性鎖，然后把這個(gè)鎖連接到一個(gè)車(chē)軸扭桿上。它有 2 個(gè)好處，與安全氣囊分擔(dān)約束力，減少乘客的傷害或是在身體與安全帶接觸的地方避免嚴(yán)重的淤傷。 負(fù)荷限制或受力限制安全帶被設(shè)計(jì)出來(lái)與安全氣囊一起工作。如果安全帶伸長(zhǎng)了半英尺，乘客緩沖的距離是 英尺，而且受到的沖擊力減少到 20g’s 。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()57 車(chē)所經(jīng)歷的 。一個(gè)體重 160 磅的乘客會(huì)受到一個(gè)大約在 150g’s 的減速?zèng)_擊力，而 40g’s 通常就能夠致命。這就是為什么轎車(chē)會(huì)在碰撞中變形。安全帶的張力影響到坐下時(shí)的沖擊力，它是一個(gè)時(shí)間 — 速度 — 距離的計(jì)算，能夠算出沖擊力的大小。為了改善對(duì)安全帶帶體伸縮的控制，設(shè)計(jì)出了一種新的鎖止機(jī)構(gòu)。 雖然生產(chǎn)廠商有很多，各不相同，但都是用人造材料來(lái)編制安全帶的，并且在大多數(shù)的安全帶系統(tǒng)中，網(wǎng)帶可以在一定的外力作用下，伸長(zhǎng)一定數(shù)量。帶體必須是輕巧、靈活的，而且新帶 體必須在峰值負(fù)荷為 30 噸的負(fù)荷面前足夠強(qiáng)韌。最早的鎖止器是利用一個(gè)鐘擺來(lái)移動(dòng)棘輪的一套棘輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)一些改良后的這項(xiàng)設(shè)計(jì)仍然在大多數(shù)安全帶系統(tǒng)中得到應(yīng)用。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()56 有不同的設(shè)計(jì)，功能卻是一樣的。 今天使用的慣性卷軸式安全帶收縮器是在 1970 年開(kāi)始應(yīng)用的。安全帶系統(tǒng)（相對(duì)于膝 帶）設(shè)計(jì)成能夠在第一次碰撞到第二次碰撞時(shí)間內(nèi)保持乘客的位置不變。第一次是汽車(chē)本身。它們被設(shè)計(jì)成精密的安全措施，以防止二次沖撞，最新設(shè)計(jì)出的安全帶，能夠防止第三次沖撞。 1968 年，在美國(guó)，兩點(diǎn)式安全帶被要求安裝在所有出售的汽車(chē)?yán)?，三點(diǎn)式安全帶在 1972 年同樣被規(guī)定了。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()55 譯 文 2 汽車(chē)約束系統(tǒng) 安全帶 由雅克 .戈登技術(shù)編輯 第一次使用安全帶的記錄是在 1913 年，當(dāng)時(shí)譯名法國(guó)飛行員為了能夠倒飛，使用一根簡(jiǎn)易的膝帶將自己固定住。 [5] Roberts A, Martin M, Canalichio T. 一個(gè)汽車(chē)安全帶織帶載荷在汽車(chē)塑料 D型環(huán)上的痕跡的實(shí)驗(yàn)性檢驗(yàn) . IMECE 學(xué)報(bào) 202060797，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)， 2020年。 [3] 山口 .Y. 防止鎖扣移位的預(yù)防裝置 . 美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 6370742B1. 2020年 4月 16 日。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()54 參考資料 [1] 國(guó)家高速公路安全管理處 運(yùn)輸部 209 條 . 國(guó)家高速公路安全管理處 .2020 年 10 月。有的鎖扣的解除力的界限很小以至于可以用一只鞋或用髖部靠一下就能造成慣性釋放。鎖扣慣性失效的界限已經(jīng)被確定以及在實(shí)驗(yàn)中科學(xué)地、可重 復(fù)地論證了。慣性失效等于這個(gè)鎖扣沒(méi)有履行它預(yù)定的職責(zé)。 通過(guò)揭示事故照片，車(chē)輛檢驗(yàn)和這些實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：鎖扣很可能是在事故中失效。 在取得上述結(jié)果后，一個(gè)樣本鎖扣在工程學(xué)院進(jìn)行測(cè)試以確定鎖扣是否在實(shí)驗(yàn)室的條件下容易引發(fā)慣性失效。這些實(shí)驗(yàn)通常用28 毫米到 40 毫米的金屬球去壓迫鎖扣的按鈕。這個(gè)事故中的鎖扣被拿來(lái)進(jìn)行一個(gè)用 30 毫米的球做解除的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果有四次鎖扣失效了。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()53 扣中，即使鎖沒(méi)有工作，鎖舌也仍會(huì)保持在鎖扣里，而且，沒(méi)有一個(gè)彈簧有足夠的力量能夠把鎖舌彈出鎖扣。車(chē)內(nèi)的鎖扣被用來(lái)對(duì)偽造的鎖進(jìn)行測(cè)試，且發(fā)現(xiàn)很容易發(fā)生這種問(wèn)題。事故發(fā)生后乘客的照片顯示他左肩上的淤傷 圖 10 碰撞實(shí)驗(yàn)中鎖扣受到的垂直加速度 與安全帶使 用情況一致。在鎖舌上有劃痕，那就標(biāo)志著經(jīng)常使用安全帶。駕駛員的安全帶顯示出明顯的在事故中使用著的痕跡。 圖 8 加速度實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表格 Opinos adugethry39。記錄本里記著，檢查中發(fā)現(xiàn)的顯示出汽車(chē)底部完全被破壞了。接收和回顧了一些普通資料例如事故報(bào)告，緊急事件人員報(bào)告，汽車(chē)、現(xiàn)場(chǎng)、乘客的照片之后，認(rèn)定這個(gè)案子有很大的可能是關(guān)于 安全帶鎖扣失效的。 圖 6 塑料 D 型環(huán)上的條痕 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車(chē)安全帶鎖 扣的設(shè)計(jì) Opinos adugethry39。 在美國(guó)聯(lián)邦監(jiān)管部門(mén)和私營(yíng)部門(mén)的檢驗(yàn)測(cè)試中表明這種規(guī)模的加速度甚至更高的加速度可能在翻滾碰撞中出現(xiàn)。該帶扣測(cè)試了 11 次， 6 次在實(shí) 驗(yàn)中失效。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()50 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，有問(wèn)題的帶扣，容易從在 170g’s 的狀態(tài)下通過(guò)它的半剛性桿傳遞加速度受到慣性失效的影響。用一個(gè)堅(jiān)硬的三軸加速計(jì)和一個(gè)數(shù)字式數(shù)據(jù)接受器相連，來(lái)記錄推動(dòng)力。另一個(gè)在相同軌道上滑車(chē)上附加了一個(gè)加壓汽缸。 圖 5 塑料 D 型環(huán)上的條痕 4．包圍式按鈕鎖扣和一個(gè)半剛性桿的測(cè)試 插圖 7 展示的是工程院測(cè)試安全帶鎖扣的固定裝置?？v向載荷在翻滾事件中可以相當(dāng)?shù)牡汀lcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()49 15 英里（ 24 公里）的縱向載荷，第 50 個(gè)百分點(diǎn)的男性都經(jīng)歷了一個(gè)時(shí)速10 英里（ 16 公里）的縱向載荷。正面碰撞以第 5 個(gè)百分點(diǎn)的戴安全帶的女性和第 50 個(gè)百分點(diǎn)的男性為藍(lán) 本。這個(gè)結(jié)論意味著清晰的痕跡是一個(gè)事故中安全帶載荷的指示器。工程院正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，目的為了量化在塑料 D 型環(huán)上留下明顯的痕跡需要多少載荷。意外的安全帶的載荷可能會(huì)導(dǎo)致在塑料上能看到條痕。鎖舌上的多重的擦 傷證實(shí)了乘客使用時(shí)的模式。 圖 3 安全帶束縛后的肩部淤傷 Opinos adugethry39。乘客事故后的照片（插圖 3）或驗(yàn)尸官報(bào)告中草圖（插圖 4）是兩種可能成為證據(jù)的來(lái)源。 一個(gè)正式的指標(biāo)是乘客受傷的樣式。 因此，警察記錄下司機(jī)或乘客沒(méi)有戴安全帶。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()46 圖 1 車(chē)輛與地面碰撞后車(chē)底的痕跡 圖 2 垂直沖擊后的車(chē)輛受損情況 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車(chē)安全帶鎖 扣的設(shè)計(jì) Opinos adugethry39。左后方的四分之一儀表板和緩沖器在翻滾中都移位了幾英寸以上。另外一個(gè)是在數(shù)圈彈簧圈上的摩擦區(qū)域，顯示了彈簧上所受的全部的壓迫。插圖 1 標(biāo)明了兩 個(gè)指示出在被檢查車(chē)輛的底盤(pán)上非常引人注意的垂直載荷的痕跡。 2．包圍式按鈕失效的原因 一個(gè)包圍式按鈕鎖扣在碰撞中，尤其是翻滾碰撞中失效的主要原因是由于垂直加速度從汽車(chē)底盤(pán)傳遞到一個(gè)堅(jiān)硬或半堅(jiān)硬的鎖扣固定桿上，然后進(jìn)入鎖扣里。 鎖舌：安全帶的一部分，用來(lái)插進(jìn)鎖扣中的裝置?！? 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車(chē)安全帶鎖 扣的設(shè)計(jì) Opinos adugethry39。在鎖扣中，可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)來(lái)有效地防止慣性失效。 Charles Benedict 的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為 2020 年， 6,539,595 B1 稱為“非慣性失效安全帶鎖扣約束裝置” [2]。至于帶扣的失效，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，帶扣應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)減少意外失 效的可能性。顯然，一個(gè)安全帶鎖扣由于受到平面碰撞或翻滾所產(chǎn)生的慣性力而失效，從而不能夠完成它的預(yù)先設(shè)定的功能。該裝置應(yīng)該在兩車(chē)碰撞或者單車(chē)碰撞和翻滾中保護(hù)乘客。還有各種常見(jiàn)的反饋。這些可以包括無(wú)意中的失效，在事故中，乘客劇烈擺動(dòng)碰到了帶扣的解除按鈕從而引發(fā)的失效；以及沒(méi)有鎖上，鎖舌的 Opinos adugethry39。慣性失效發(fā)生在當(dāng)安全帶鎖扣由于沖擊和碰撞中的伴隨著的沖量加速度導(dǎo)致失效的時(shí)候。不必要的釋放的法 律證據(jù)的案例研究在實(shí)驗(yàn)中給出。加速和減速造成的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和慣性力伴隨著現(xiàn)實(shí)世界的碰撞，例如汽車(chē)翻滾，能引發(fā)包圍式按鈕鎖扣和非包圍式按鈕鎖扣不想要的，非乘員意愿的釋放，導(dǎo)致乘客受傷或死亡。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()43 譯 文 1 汽車(chē)安全帶鎖扣慣性釋放的失效分析 Roberts A, Martin M, Canalichio T 摘要 故障不僅發(fā)生在零件斷裂或屈服壓力的時(shí)候，它還能以零件不執(zhí)行規(guī)定行動(dòng)的特征所表現(xiàn)出來(lái)。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()42 [19] Illinois. Division of Traffic Safety.。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()41 參考文獻(xiàn) [1] 佐藤 武 . 汽車(chē)的安全 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988:234236 [2] 崔靖 .專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì) [M]. 西安 : 陜西科學(xué)技術(shù)出版社 , 1989:146148 [3] 自動(dòng)車(chē)技術(shù)會(huì) .汽車(chē)工程手冊(cè)（第一分冊(cè)） [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988:450 452 [4] 張鐵柱、張洪信 .汽車(chē)安全、環(huán)保與節(jié)能 [M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2020:134 136。與同類(lèi)型產(chǎn)品相比，本課題設(shè)計(jì)的鎖扣自重較小，開(kāi)啟力要求不高，兒童和婦女也能輕松打開(kāi)。 （ 6）按照 GB141662020 中的規(guī)定，安全帶鎖扣必須進(jìn)行耐磨性、耐候性、耐壓性的實(shí)驗(yàn)，由于時(shí)間和設(shè)備的限制，本課題未進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。 （ 5）本課題經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出釋放設(shè)計(jì)的安全帶鎖扣所需的力不大于，符合 GB141662020 中“開(kāi)啟力不得大于 137N”的標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3）本課題對(duì)安全帶鎖扣的鎖止和釋放過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，并對(duì)相關(guān)的零件的力傳遞情況進(jìn)行了分析，并按照零（部）件的材料，進(jìn)行了力學(xué)的計(jì)算。在建模的基礎(chǔ)上，對(duì)零件的設(shè)計(jì)形狀進(jìn)行了說(shuō)明和 分析。在設(shè)計(jì)時(shí)，受力和強(qiáng)度要按照國(guó)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。 7 結(jié)論 Opinos adugethry39。系上安全帶，插扣推動(dòng)彈簧壓縮，滑塊下行，從而帶動(dòng)滑動(dòng)固定卡下行，當(dāng)彈性連接片越過(guò) C 處時(shí)， A 與 B 被斷開(kāi)，從 而切斷通過(guò) A, B 的電流 ，關(guān)閉安全帶提示裝置的控制器，停止聲音。鎖扣開(kāi)關(guān)安裝在安全帶鎖扣內(nèi)，其原理見(jiàn)圖 。該裝置的工作過(guò)程如下： 當(dāng)駕駛員進(jìn)人駕駛室并打開(kāi)點(diǎn)火鑰匙，控制器開(kāi)始工作，汽車(chē)安全帶聲音提示裝置的回路導(dǎo)通，控制器驅(qū)動(dòng)音箱發(fā) 出提示聲音，同時(shí)提示燈亮，提示駕駛員系上安全帶，如果此時(shí)只是打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)或開(kāi)啟空調(diào)系統(tǒng)而不行車(chē)，駕駛員沒(méi)系安全帶，提示聲音持續(xù) 7s 后停止，此時(shí)控制器在不停地檢測(cè)車(chē)速，當(dāng)車(chē)進(jìn)人行駛狀態(tài)且駕駛員未按提示系上安全帶，控制器上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車(chē)安全帶鎖 扣的設(shè)計(jì) Opinos adugethry39。 6 安全帶鎖扣其他的應(yīng)用 目前，傳感器在汽車(chē)上的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛了，安全帶鎖扣這一重要的配件將來(lái)也會(huì)安裝傳感器，用電控的方式來(lái)起到調(diào)節(jié)安全帶的松緊 和碰撞發(fā)生時(shí)的限力的作用。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()38 ? ? 20 23 34 324 0 10s FA mm? ?? ? ?? 又因?yàn)?214S dA ?? ，所以可得出： m i n 4 4 3 4sAd mm?? ?? ? ?； 小結(jié) 由于計(jì)算得出的最小直徑為 ， 12，所以設(shè)計(jì)的連接件 —— 45 號(hào)鋼為材料的 12 80M ?六角頭螺栓符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()37 表 51 預(yù)緊連接接合面的摩擦系數(shù) f值 被連接件 表面狀態(tài) f 值 鋼或鑄鐵零件 干燥的加工表面 ~ 有油的加工表面 ~ 剛結(jié)構(gòu)