主动式头枕机械及控制系统研究

【摘要】在汽车追尾碰撞这一常见道路交通事故中，乘员容易遭受颈部挥鞭损伤。随着汽车安全领域专家对此研究的逐步深入和社会各界对此关注的逐年提高，各国先后出台了一系列座椅头枕设计法规，用于挥鞭损伤防护的汽车座椅主动式头枕在国外诸多车型上的应用也越来越广泛，这充分说明了主动式头枕在挥鞭损伤防护中的可行性和必要性。本文在研读文献的基础上，结合头枕相关法规要求，开发了一种基于汽车加速度信号事故判定的、弹簧驱动、电磁铁锁止的汽车座椅主动式头枕。课题中主要采用计算机仿真和试验验证等研究方法，完成了主动式头枕机械系统、控制系统的研发、样件试制和试验验证等工作。本文开展和完成了如下研究工作：通过分析比较现有主动式头枕方案的优劣势，并结合座椅头枕设计法规，提出了本文的设计要求，初步确定了研究一种基于加速度信号进行追尾碰撞事故判定的碰撞响应式主动式头枕的总体方案。为了实现锁止可靠、解锁迅速的设计目标，设计了由弹出驱动机构、锁止机构、防误触发机构和限位机构等组成的头枕机械系统，完成了机构设计、弹出位移设计和电磁铁选型等工作。为了开发主动式头枕的控制系统，研究了汽车追尾碰撞的加速度信号特征，在此基础上研究了主动式头枕的控制算法，进一步完成了控制系统的硬件设计和软件设计，并制作了控制系统的控制板。利用主动式头枕的试制样件，开展了冲击力测试试验、展开响应试验、摆锤试验和台车碰撞试验。研究结果表明，该主动式头枕控制系统可在达到阈值后准确输出控制信号，机械结构可平稳地在24ms内展开，使头枕向前运动41mm，向上运动44mm，提前给予头部支撑，可有效降低颈部挥鞭损伤。该主动式头枕工作稳定可靠，易于推广到各类车型，具有工程实用价值。
【作者】陈亚；
【导师】曹立波；
【作者基本信息】湖南大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】挥鞭损伤；主动式头枕；机械系统；控制系统；试验研究；

【参考文献】
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