安全带强度设计和装配工的研究

白雨圣石

　　　　      

　　　  
本科生毕业论文（设计）

题   目：汽车安全带总成强度设计与装配工艺研究
              
     专业代码：机械设计制造及其自动化（080301）

     作者姓名：           马燕青                           

　　　　　学    号：          2008203792            

　　　　　单    位：     汽车与交通工程学院      

     指导教师：            张利鹏                 
            
                         2012年5月 25日

原创性声明
　　本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。


　　　　　　　　　　　　学位论文作者签名:             日期               
　　　　　　　　　　　　指 导 教 师 签 名: 　         日期               













摘要
　　　汽车的安全、节能、环保成为当今汽车工业乃至整个人类社会面临的三大焦点问题，而汽车安全问题更是首当其冲。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种。其中被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统等。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的。为了让安全带更好的工作，安全带必须具有足够的强度：以整车对安全带总成的强度为出发点，以普通紧急锁止式（三点式）安全带为例，主要探讨安全带总成强度设计的一般方法，不涉及安全带总成的内部结构和具体零部件的形状、材料及尺寸设计。以乘车安全舒适对安全带的要求为出发点，以普通紧急锁止式（三点式）安全带为例主要研究安全带总成的组装工艺流程及检测标准，不涉及安全带总成的所有零部件的具体制造加工工艺和要求。
　　　关键词:安全带总成 国家强制性标准 强度设计 组装工艺流程   
















Abstract
The security, energy-conservation, environmental protection of the car nowadays become three major focus problems which auto industry and even the whole human society face, and the safe problem of car stands in the breach especially.The security of the car is divided into safe and passive and safe two kinds voluntarily. Among them passive to mean safely in happen under the situation of the accident, the car protects the passenger's ability, mainly safety belt, security air cushion, anti-collision type automobile body and security gasbag protect the system at present (Airbag Restraint system etc. Because of realistic complexity, some accidents are difficult to avoid.In order to allow the belt to work better, safety belt must have sufficient strength to: to vehicle safety belt assembly strength as the starting point, to the general emergency locking type ( three point ) safety belt as an example, discusses the safety belt strength design in general, not involving the safety belt assembly the internal structure and the specific components of the shape, material and dimension design. To ride comfort and safety for safety belt requirements as the starting point, to the general emergency locking type ( three point ) safety belt as an example mainly study of safety belt assembly process and testing standards, not involving the safety belt assembly of all the parts of the specific manufacturing process and requirements.
Key  Words :   safety belt    assembly of national mandatory standard     strength design       and   assembly process
　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
目录
一、前言        1
1.1.本文的目的和意义        1
1.2安全带的作用        2
1.3国内外研究现状        2
1.4本文主要研究内容        3
第二章 安全带总成的组成和工作原理        4
2.1安全带总成的组成        4
2.2 紧急锁紧式安全带的工作原理        6
第三章.汽车安全带总成强度设计的一般方法        7
3.1.与安全带有关的国家强制标准        8
3.2安全带在实验中的受力分析        8
3.2.1在《乘用车正面碰撞的乘员保护》整车模拟试验        8
3.2.2安全带肩带受力        11
3.2.3安全腰带受力        12
3.3安全带在GB 14167-2006 实验中的受力分析        12
3.4安全带总成的强度设计        15
3.4.1国家强制性标准对安全带总成的强度要求        15
3.4.2安全带的强度设计        17
第四章安全带总成的组装工艺流程及检测流程        18
4.1安全带的技术要求        18
4.1.1安全带零部件的技术要求        18
4.1.2标志和包装        21
4.1.3运输和贮藏        21
4.2安全带总成的组装工艺流程        21
4.2.1 DC-3000安全带总成的卷收器组装工艺流程        22
4.2.2 秦川锁扣的组装        24
4.3安全带成品检验规程        25
4.3.1．安全带成品检验规程目的        25
4.3.2检验内容        25
结论        27
参考文献：        28
致 谢        29


汽车安全带总成强度设计与装配工艺研究
一、前言
　　　1.1.本文的目的和意义
　　“安全性”已成为驾驶员和乘员首要考虑的问题，也是汽车等最重要的性能之一。传统的安全行车概念：安全带+AIRBAG+ABS+传统的后视系统不等于安全的全部概念，因为传统的后视系统由三片平面镜或广角镜组成，平面镜有盲点（死角），广角镜有视差，而盲点和视差常常是造成车祸的原因。安全带作为汽车发生碰撞过程中保护驾乘人员的基本防护装置。当碰撞事故发生时，安全带起作用，锁止机构开始工作，安全带被锁紧，而不能自由地从卷收器中抽出，从而将乘员“束缚”在座椅上，力求使乘员的头部、胸部不至于向前撞到转向盘、仪表板及挡风玻璃上，减少乘员发生二次碰撞的危险，同时避免乘员在车辆发生滚翻等危险情况下被抛离座椅。为了保证安全带良好保护效果，这就要求安全带总成的强度设计和保证是关键！以及在装配过程中为了满足安全带的使用要求必须而且必要的装配工艺流程。
　　　汽车安全系统是汽车电子领域增长最快的一部分。汽车的安全设计在整车设计中所占的比例也越来越大。汽车安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全系统旨在提高车辆行驶的稳定性，防范事故于未然。被动安全系统是事故发生后开始起作用，以减缓事故严重程度。汽车安全涵盖的内容很多，如图显示了汽车安全方面的分类。

　　　1.2安全带的作用
　　安全是人们出行最基本的需求。在购车时也非常注重车辆的安全性能，可但是对于保护驾驶人和乘客生命的安全带却重视不够。当高速行驶的汽车发生碰撞或遇到意外紧急制动时，将产生巨大的惯性力，这个惯性力可能超过驾驶人体重的20倍（视行车速度及撞击程度有所不同），使驾驶人及乘客与车内的方向 盘、挡风玻璃、座椅靠背、车门等物体发生碰撞，极易造成对驾乘人员的伤害，甚至将驾乘者抛离座位或抛出车外。车速较高时，人们普遍认可安全带的作用，在车速较低时，尤其城市道路上交通相对拥挤，交通阻塞时有发生，行车速度较慢，很多驾驶人容易产生麻痹心理，认为车速低不需要系安全带。事实上，即使车辆在较慢的速度下行驶，若发生碰撞或紧急制动，惯性仍然会使车内乘员与方向盘、挡风玻璃等设施发生二次碰 撞，对其身体造成损害。
　　安全带作用原理：当碰撞事故发生时，安全带起作用，锁止机构开始工作，安全带被锁紧，而不能自由地从卷收器中抽出，从而将乘员“束缚”在座椅上，力求使乘员的头部、胸部不至于向前撞到转向盘、仪表板及挡风玻璃上，减少乘员发生二次碰撞的危险，同时避免乘员在车辆发生滚翻等危险情况下被抛离座椅。目前，世界上安全带的标准形式是尼尔斯发明的三点式安全带。
　　　1.3国内外研究现状   
　　按照安全带使用的主动性，可以分为主动型安全带及被动型安全带两类；按照安全带的固定安装方式，大致可分为三类：两点式安全带、三点式安全带和全背式安全带。两点式安全带与车体或座椅构架仅有两个固定点，软带从腰的两侧挂到腹部，形似腰带，在碰撞事故中可以防止乘员身体前移或从车内甩出，优点是使用方便，容易解脱，缺点是乘员上体容易前倾，前座乘员头部会撞到仪表板或挡风玻璃上，所以这种安全带主要用在轿车后排座位上。三点式安全带是弥补两点式安全带缺点的一种安全带，它在两点式安全带的基础上增加了肩带，在靠近肩部的车体上有一个固定点，可同时防止乘员躯体前移和防止上半身前倾，增强了乘员的安全性，是目前中国使用最普遍的一种安全带。虽然三点式安全带在碰撞事故中对乘员起到了很好的安全保护作用，但它还不是很完善和理想，对其设计上的改进将继续进行。
　　国外高档轿车已经使用了最先进的安全带主动型安全带。多加了预收紧装置和、力限制器以及智能电子控制系统。其作用过程是：首先由一个探头负责收集撞车信息，然后释放出电脉冲，该脉冲传递到气体发生器上，引爆气体。爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀，压向所谓的球链，使球在管内往前窜，带动棘瓜盘转。棘爪盘跟铀连为一体，安全带就绕在轴上。简单地讲，就是气体压力使球动，球带动棘爪盘转，棘爪盘带动轴转--瞬间实现了安全带的预收紧功能。从感知事故到完成安全带预收紧的全过程仅持续千分之几秒。管道末端是一截空腔，用于容留滚过来的球。全带在预收紧装置的作用下，已经绷紧了。但我们希望在受力峰值过去后，安全带的张紧力度马上降低，以减小乘员受力，这份特殊任务就由安全带拉力限制器来完成：在安全带装置上，有一个如前所述的预收紧装置，底下卷绕着安全带。轴芯里边是一根钢质扭转棒。当负荷达到预定情况时，扭转棒即开始扭曲，这样就在一定程度上放松了安全带，实现了安全带的拉力限制功能。在安全带预收紧装置和安全带拉力限制器的共同作用下，安全带的保护能力几乎达到了理想状态。所谓于细微处见精神，先进的安全带确实能给乘员提供可以信赖的安全保护。
　　　1.4本文主要研究内容
　　　安全带作用原理：当碰撞事故发生时，安全带起作用，锁止机构开始工作，安全带被锁紧，而不能自由地从卷收器中抽出，从而将乘员“束缚”在座椅上，力求使乘员的头部、胸部不至于向前撞到转向盘、仪表板及挡风玻璃上，减少乘员发生二次碰撞的危险，同时避免乘员在车辆发生滚翻等危险情况下被抛离座椅。 为了让安全带更好的工作，安全带必须具有足够的强度。
1.以整车对安全带总成的强度为出发点，以普通紧急锁止式（三点式）安全带为例，主要探讨安全带总成强度设计的一般方法，不涉及安全带总成的内部结构和具体零部件的形状、材料及尺寸设计。
2.以乘车安全舒适对安全带的要求为出发点，以普通紧急锁止式（三点式）安全带为例主要研究安全带总成的组装工艺流程及检测标准，不涉及安全带总成的所有零部件的具体制造加工工艺和要求。
第二章 安全带总成的组成和工作原理
　　　2.1安全带总成的组成
　　第Ⅰ类安全带是指用于限制座椅上的乘员下部躯体向前移动的安全带。第Ⅱ类安全带是指既能限制座椅上的乘员躯体上部向前移动，又能限制座椅上的乘员躯体下部向前移动。第Ⅱ类B型安全带是指由腰间连续带组成的第Ⅱ类安全带第Ⅱ类A型是指除了第Ⅱ类B型安全带之外的安全带第Ⅱ类安全带。
　　图一所示为第Ⅱ类B型安全带安全带总成的组成

图1安全带的组成
1. 卷收器
　　卷收器是用于收卷、储存部分或全部织带，并在增加某些机构后起到某些特定作用的装置。该装置使佩带者不必随时调节织带长度。卷收器按其作用可以分为：无锁式卷收器、自锁式卷收器和紧急锁止式卷收器（ELR），目前应用最为广泛的是紧急锁止式卷收器。紧急锁止式卷收器在汽车正常行驶时允许织带自由伸缩，但当汽车速度急剧变化时，其锁止机构锁止并保持安全带束紧力以约束乘员。这种卷收器中装有惯性敏感元件和棘轮棘爪机构或中心锁止机构。当汽车正常行驶时，卷收器借助卷簧的作用，既能使织带随使用者身体的移动而自由伸缩，又不会使织带松弛。但当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使织带固定在某一个位置上，并承受使用者身体加给织带的载荷。紧急锁止式卷收器又可分为织带拉出加速度敏感式（又称织带敏感式）、汽车加速度敏感式（又称车体敏感式）和对上述两者均敏感的复合敏感式。
2. 预紧器
　　安全带预紧器能够在低强度碰撞而安全气囊未打开的情况下，保护乘员的头部；同时由于它能很好地消除在碰撞开始时织带与乘员之间的松弛量，故能使乘员与车体之间的相对运动减小，从而对乘员的胸、腹部起到很好的保护作用。这里织带的松弛量是指碰撞中乘员惯性前倾运动开始至开始感应到织带张力时织带伸缩的长度。织带松弛量的产生主要是由于乘员衣服的松弛、织带在卷轴上的缠绕、卷收器的锁止敏感性等因素造成的。因而，应对安全带进行改进，以使其较早地产生约束力，减少乘员的前移量。试验结果也表明：乘员胸部加速度与安全带的松弛量呈线性增长；松弛量过大还会造成乘员与车身的直接碰撞，尤其是对于乘员空间较小的小型车更是如此。减小织带松弛量可以通过增加卷收器轴的直径、使用织带夹等措施，但在目前，前景最为看好的还是安全带预张紧器。预紧器按作用机理可以分为机械式预紧器和烟火式预紧器。前者能在碰撞事故中快速拉下带扣以消除织带缠绕间隙；后者通过加速度传感器，实现烟火发生器电子点火，产生的高压气体驱动卷轴回收，从而达到预张紧织带的目的。各种预紧器的作用时间基本相同，大约10ms左右，消除织带缠绕松弛量40mm 左右。与普通卷收器相比，上述系统的乘员保护性能明显得以改善。
3. 限荷器
　　限荷器可以改善安全带的能量吸收特性，对乘员施加比较均匀的约束力，从而降低使用安全带所造成的不适感。当然，这必然会增加碰撞事故中乘员向前的移动量，所以保证该装置有效性的前提是与安全气囊协同作用，确保乘员不会因过大的前移量而与汽车的内饰件发生硬接触。
4. 带扣/ 锁舌
　　对带扣、锁舌的研究主要是使其在正常驾乘状态下将乘员可靠地固定在座椅的正确位置；而在事故发生时，可以尽快让乘员解脱安全带，逃离汽车。
5. 安全带织带
　　除了要求足够的强度以外，织带还必须具有良好的耐温湿、耐磨、耐光性。此外，对织带的伸长率和能量吸收特性也有特定要求，这是为了保证在碰撞事故中安全带起作用约束人体向前移动时，既不会因织带过硬伤及被约束者身体，也不会因其弹性过大使乘员产生过量的移动而碰撞到车身内部件。织带在其染制过程中还需加入一定的阻燃剂，以满足织带阻燃的要求。
6 . 卷收器张力减小装置
　　卷收器的卷收力过大会影响乘员佩戴安全带时的舒适性，造成不舒服的压迫感。张力减小装置（tension reducer）可以在不削减织带的回卷能力并保持安全带与乘员接触的前提下，尽量减小织带对乘员的压迫感。由于改善了安全带的佩戴舒适性，无疑会增加安全带的使用率。
7. 高度调节器
　　高度调节器是一种用于调节安全带上固定点高度的调节装置，可以使安全带佩戴者获得较为舒服的肩带佩戴位置。通过调节高度不仅使安全带的约束性能得到优化，更可以改善安全带的佩戴舒适性，从而提高安全带的使用率。
8. 自动紧急锁止装置
　　自动紧急锁止装置是基于以下考虑而引入的：儿童乘员通常须可靠而牢固地进行约束；而成年乘员却希望可以比较自由地移动，除非危险情况出现。自动紧急锁止装置在织带充分拉出的情况下，通过一定的机构将紧急锁止状态转换到自动锁止状态。这同样提高了乘员佩戴安全带的舒适性和方便性。
　　　2.2 紧急锁紧式安全带的工作原理
　　图2是紧急锁紧式卷收器中的紧急锁止装置。当汽车紧急制动或发生碰撞时，紧急锁止装置中速度变化敏感器感应到汽车的速度变化率超过了规定值，紧急锁止装置立即锁止织带，汽车安全带将乘员束缚在座椅上。
　　速度变化敏感装置按期对不同物体的速度变化率的感应可分为：织带被拉出速度变化敏感式（一般称为织带敏感）、汽车速度变化敏感式（一般称为车体敏感）和对上述两者均感应的复合敏感式。织带敏感装置是通过装在织带转筒上的惯性盘来实现的（参见图2）.

图2速度变化率敏感装置及紧急锁止装置
　　当汽车紧急制动或碰撞时，成员突然向前冲，引起织带被拉出的速度突然变化，随之卷带筒、惯性盘产生角加速度，但是在惯性力的作用下，使惯性盘与卷带筒产生角位移。这个角位移使得安全带进入锁止状态。车体敏感装置是由敏感座、敏感球和敏感爪组成（参见图2）当汽车突然停止前进，而敏感球继续前进，使得敏感爪促使棘轮锁止织带。这种装置还能在汽车的倾斜大于规定角度时，使得安全带起保护作用。
　　为了提高安全带的可靠性，将织带敏感和车体敏感组合在一个安全带中，使其既能感应织带被拉出速度变化率，又能感应车体的速度变化率。保证了事故发生时，一定把乘员束缚在座椅上！
第三章.汽车安全带总成强度设计的一般方法
　　汽车碰撞安全性能得最基本、最有效的方法。是从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，来分析车辆碰撞前后的乘员与车辆运动状态及损伤状况，因此国家制定了相应的强制标准，并以此为依据改进车辆结构安全性设计，增加或改进车内外乘员保护装置。同时还是滑车模拟碰撞、计算机模拟计算等试验研究的基础。
　　　3.1.与安全带有关的国家强制标准
（1）GB 14166-2003 《机动乘员乘用安全带和约束系统》
（2）GB 14167-2006 《汽车安全带固定点》
（3）GB 11551-2003 《乘用车正面碰撞的乘员保护》
（4）GB 20071-2006 《乘用车侧面碰撞的乘员保护》
（5）GB 20913-2007 《乘用车正面偏置碰撞的乘员保护》
其中（1）GB 14166-2003 《机动乘员乘用安全带和约束系统》（2）GB 14167-2006 《汽车安全带固定点》（3）GB 11553-2003 《乘用车正面碰撞的乘员保护》三个标准对安全带的强度要求最为严格！
　　　3.2安全带在实验中的受力分析
以GB 14167-2006 《汽车安全带固定点》GB 11553-2003 《乘用车正面碰撞的乘员保护》为例，介绍安全带总成受力分析和简化计算，以及实验测试结果。
　　　3.2.1在《乘用车正面碰撞的乘员保护》整车模拟试验
安全带总成受力分析如图3

图3三点式安全带受力分析
车辆在碰撞过程中，由于碰撞壁障的作用力，车辆产生非常大的减速度（负加速度），车上假人由于惯性继续往前移动。此时，安全带锁止约束假人。假人受到的
外力：肩带作用力、腰带作用力和座椅摩擦力(由于座椅摩擦力相对较小可以忽略不计)。
假设：假人对肩带和腰带的作用力分别为F1和F2，假人的最大加速度为a（单位             为g），假人质量为m（kg）假人作用在安全带的总外力F（单位为N）则有：F=F1+F2=ma
　　台车件模拟碰撞试验
　　1  目的：重现实车碰撞的动力学过程，进行乘员保护装置的性能评价和零部件的耐惯性力试验。
　　2  原理：利用可调节机构使台车获得可重复的、实车碰撞时的车体减速度。与实车碰撞不同的是实车只控制碰撞速度，而台车既要控制速度又要控制减速度，只有试验件的响应是测量参数。
　　
　　台车冲撞试验
　　（1）测试设备：冲击测试架
　　　　　　冲击力测量装置：高速峰值表数据采集系统。
　　（2） 测试步骤：
　　a) 将传感器串联在连接器和挂点之间。传感器的数据线与“高速峰值
　　表数据采集系统”连接；
　　b)将安全带穿戴在模拟人身上，模拟人头部吊环与传感器
　　串联，；
　　c) 在穿过连接扣的扣框处做出标记；
　　d) 启动“高速峰值表数据采集系统”软件。按“开”开始采集数据。
　　此时立即开始碰撞试验；
　　e) 当碰撞结束后，按“关”停止采集数据。按软件左上角
　　的图标启动数据接收；
　　f) 静止5 分钟后，检查安全带情况，并记录测试结果。
        测得GB 11553-2003碰撞试验车体加速度曲线、安全带张力曲线和假人的加速度曲线如图4、5、6所示

图4车体加速度曲线

图5乘员侧安全带的拉力测量值

图6乘员侧假人盆骨和胸部加速度曲线

　　实验以假人HybridⅢ50th男性假人，其身体重量参数为：上躯干重量为m1=27.5kg，下躯干重量为m2=34.47kg。由图6可知：假人胸部X向最大加速度为a1=-49.08g（t=49.8ms），假人骨盆X向最大加速度a2=-49.22g（t=44.5ms）。
3.2.2安全带肩带受力
假人胸部对安全带的最大作用力（t=49.8ms时）为
F1=m1 a1=27.54×（-49.08）×9.8=-13246.30(N)
则则肩带的张力为：
F3=F1/2=-13246.30/2=-6623.15（N）
由图5可知将肩带的实际最大测量值为6990N（t=48.9ms）
计算误差为：
（6990-6623.15）/6990×100%=5%
3.2.3安全腰带受力
假人盆骨对安全带的最大作用力（t=44.5ms）为：
F2=m2 a2=34.47×（-49.22）×9.8=-16626.81（N）
则腰带张力为
F4=F2/2=-16626.81/2=-8313.41（N）
腰带实际最大测量值为8020N（t=46.2ms时）
计算误差为：
（8313.41-8020）/8020×100%=3.7%
由此可知，碰撞试验时安全带受力的理论计算与实际测量结果一致。
　　　3.3安全带在GB 14167-2006 实验中的受力分析
在GB 14167-2006 《汽车安全带固定点》静态实验时安全带总成受力分析简化如图7所示

图7        GB14167—2006安全带固定点强度试验
　　　整体静态负荷测试
整体静态负荷测试示例见图8、9
　　（2）测试设备：测试台架
　　（3） 测试步骤：
　　　　a) 按将安全带穿戴在模拟人身上，将头部吊环同测试台架连接；
　　　b) 在穿过连接扣的扣框处做出标记；
　　　c) 将安全带的连接器同加载装置连接；
　　　d) 将水平方向 的力逐渐增强到27KN加载到安全带上，并保持15s然后逐渐降低到零；
　　　e) 观察安全带情况，测量并记录偏移量（记录与软件的备注内）；
　　　f) 换一套安全带重复步骤a)~ e)。
  
　　　　图8腰带传感器                 图9 肩带和卷收器传感器
　　（4） 整体静态负荷测试，应满足下列要求:
　　a) 15KN 保持5 分钟不应出现织带撕裂、开线、金属部件碎裂、连接器
　　开启、绳断、金属件塑性变形，模拟人滑脱等现象；
　　b) 安全带不应出现不对称滑移或不对称变形；
　　c) 模拟人腋下、大腿内侧不应有金属件；
　　d) 不应有任何部件压破模拟人喉部、外生殖器；
　　e) 织带在连接扣内的滑移不应大于25mm。
试验测得肩带力曲线、卷收力曲线和腰带里曲线如图10、11、12所示

图10肩带力曲线

图11卷收力曲线图


图12腰带力曲线
上人体模块与下人体模块受力分别为：
F1=13500 N（简化水平方向）F2=13500N（简化水平方向）
安全带肩带受力：F3=F1/2=13500/2=6750（N）
安全带腰带受力：F4=F2/2=13500/2=6750（N）
安全带固定点实验及拉力测量结果如图8-12所示。
理论计算与测量误差：（8330-6750）/8330×100%=19%
                    (6750-6540)/6540×100%=3.2%
由此可见腰带的受力的理论值与测量值比较吻合，肩带受力的理论计算与实验测量值相差太大，达到19%,但就工程而言是可以接受的。
　　　3.4安全带总成的强度设计
　　　3.4.1国家强制性标准对安全带总成的强度要求
GB 14166-2003 《机动乘员乘用安全带和约束系统》要求简列如下：
（1）织带：抗拉载荷不小于14700N
（2）带扣及调节装置：抗拉载荷不小于9800N
（3）连接件及高度调节器：抗拉载荷不小于14700N
（4）安全带总成约束系统动态实验：
　　整体动态负荷测试
　　（1）测试设备：冲击测试架，
　　冲击力测量装置：高速峰值表数据采集系统。
　　（2） 测试步骤：
　　a) 将传感器串联在连接器和挂点之间。传感器的数据线与“高速峰值
　　表数据采集系统”连接；
　　b)将安全带穿戴在模拟人身上，模拟人头部吊环与传感器
　　串联，；
　　c) 在穿过连接扣的扣框处做出标记；
　　d) 启动“高速峰值表数据采集系统”软件。按“开”开始采集数据。
　　此时立即开始碰撞试验；
　　e) 当碰撞结束后，按“关”停止采集数据。按软件左上角
　　的图标启动数据接收；
　　f) 静止5 分钟后，检查安全带情况，并记录测试结果。
　　（3）整体动态负荷测试，应满足下列要求:
　　a) 冲击作用力峰值不应大于16KN;
　　b) 不应出现织带撕裂、开线、金属部件碎裂、连接器开启、绳断、模
　　拟人滑脱等现象；
　　c) 碰撞停止后，安全带不应出现明显不对称滑移或不对称变形；
　　d) 碰撞停止后，模拟人悬吊在空中时安全绳同主带的连接点应保持在
　　模拟人的后背或后腰，不应滑动到腋下、腰侧；
　　e) 碰撞停止后，模拟人的腋下、大腿内侧不应有
　　金属件；
　　f) 碰撞停止后，模拟人不应有任何部件压破模拟人喉
　　部、外生殖器；
　　　　g) 碰撞停止后，织带或绳在调节扣内部的滑移不应大于25mm。
试验测得滑车减速度-时间曲线如图13所示

图13滑车减速度-时间曲线图
        A        B        C        D        E        F        G        H        I
t（ms）        10        15        25        45        55        60        18        60        80
r（g）        15        20        25        25        20        0        32        32        0
最大加速度为32g最大持续时间为42ms
GB 14166-2003 《机动乘员乘用安全带和约束系统》是对安全带最基本的要求。对于大多数的乘用车，如果符合GB 14166-2003 也就基本满足 GB 14167-2006和GB 11551-2003实验对安全带的强度要求。但对于一些极少数的乘用车，由于车身结构碰撞吸能以及乘员约束系统设计匹配不合理，导致碰撞试验过程中假人对安全带总成的载荷非常大。安全带很有可能超过强度要求。
　　　3.4.2安全带的强度设计
以图13为例，对安全带导向环组件，锁扣组件进行简化计算（驾驶员侧）：
安全带卷收器受力约等于肩带受力，为Q1=8.86N
安全带固定片受力约等于腰带带受力，为Q2=11.22N
安全带卷导向组件受力约等于肩带拉力和卷收器受力之和，
为 Q3=Q1×2=8.86×2=17.22N
安全带锁扣、锁舌组件受力约等于肩带拉力和腰带拉力之和，
为Q4=Q1+Q2=8.86+11.22=20.08N
根据以上计算结果，乘以1.15的安全系数，考虑到零件的生产成本，并结合实际工程经验，得到安全带强度如下：
（1）织带：抗拉载荷不小于28000N
（2）带扣：抗拉载荷不小于23000N
（3）带扣支架（硬链接）：抗拉载荷不小于23000N
（4）锁舌：抗拉载荷不小于23000N
（5）导向组件：抗拉载荷不小于20000N
（6）调节装置：抗拉载荷不小于15000N
（7）固定片：抗拉载荷不小于15000N
（8）卷收器本体组件：抗拉载荷不小于15000N
（9）卷收器连接板：抗拉载荷不小于20000N
（10）安全带高度调节器：抗拉载荷不小于20000N
（11）安全带紧固件（英制螺栓）：抗拉载荷不小于60000N
第四章安全带总成的组装工艺流程及检测流程
　　　4.1安全带的技术要求
　　　4.1.1安全带零部件的技术要求
1. 安全带和金属配件要符合破坏负荷指标。腰带必须是一整根，其宽度为40-50mm，长度为1300-1600mm。护腰带宽度不小于80mm，长度为600-700mm。带子接触腰部分垫有柔软材料，外层用织带或轻革包好，边缘圆滑无角。腰带上附加小袋一个。
　　带子缝合线的颜色和带颜色一致。围杆带折头缝线方形框中，用直径为4.5mm以上的金属铆钉一个，下垫皮革和金属的垫圈，铆面要光洁。带子颜色主要采用深绿、草绿、桔红、深黄、其次为白色等。
　　金属钩舌弹簧有效复原次数不小于2万次，钩体和钩舌的咬口必须平整，不得偏斜。金属配件表面光洁，不得有麻点、裂纹；边缘呈圆弧形；表面必须防锈。金属配件圆环、半圆环、三角环、8字环、品字环、三道联，不许焊接，边缘成圆弧形。调节环只允许对接焊。
2.织带性能要求
（a）标准状态性能要求
　　　（1）抗拉强度  织带按规定进行抗拉强度试验时抗拉强度不得低于表一的要求
　　　
　　　表一 织带抗拉强度要求
类别        抗拉强度/N
腰带        26700
肩带        17700
腰间连续带        22300

（2）宽度 织带的宽度不得小于46mm
　(3)伸长率 织带按规定进行抗拉强度试验时织带伸长率不得低于表二的要求
　
　
　表二织带伸长率要求
类别        伸长率（%）
腰带        20
肩带        40
腰肩连续带        30
　　　
　　　（4）能量吸收性 织带按规定进行能量吸收性抗拉强度试验时织带单位长度（每米）的功和功比值不得低于表三的要求
　　　
　　　表三  GB 14166-93 对织带的要求
类别        功（J）        功比（%）
腰带        539        50
肩带        1080        60
腰肩连续带        784        55
　　　
　　　（b）老化性能要求
　　　　（1）耐磨性 当织带上套、锁舌、导向件、调节件时，织带按规定进行耐磨试验后的抗拉强度不得低于试验前的实际抗拉强度值的60%，且不低于14700N。
     （2）耐低温性  织带按规定进行耐低温性试验后的抗拉强度不得低于试验前的实际抗拉强度值的60%，且不低于14700N。
　　　（3）耐高温性  织带按规定进行耐高温性试验后的抗拉强度不得低于试验前的实际抗拉强度值的60%，且不低于14700N。
　　　（4）耐光性  织带按规定进行耐光性试验后的抗拉强度不得低于试验前的实际抗拉强度值的60%，且不低于14700N。
3.带锁扣性能要求
（1）带锁扣开启按钮尺寸
        四周封闭型带扣锁开启按钮的面积不得小于4.5cm2 ，宽度不得小于1.5cm；其他类型带扣锁光开启按钮的面积不得小于2.5cm2 ，宽度不得小于1.0cm。按钮颜色应为红色系列（此时锁扣其他部分不得为红色），并在按钮上标明“按”或“PRESS”字样。
（2）带扣锁开启力  带扣锁按规定进行开启力试验时，其开启力不得大于137N。
（3）耐久性 带扣锁按规定进行耐久性试验后不得失效。
4.调节件性能要求：调节件的调节力 调节件按规定进行调节力试验时，调节力不得大于49N。
5.卷收器的性能要求
（1）卷收力 卷收器按规定进行卷收力试验时，用于腰带的卷收器的卷收力必须大于2.6N，用于肩带或连续带的卷收器的卷收力必须在1-7N之间。
（2）紧急锁止式卷收器（复合敏感式）耐久性
　　(a）卷收器按规定进行耐久性试验前后，其锁止机构进行锁止试验应符合下列要求：当织带被拉出加速度为2.94m/s2 （0.3g）时，卷收器必须在织带拉出长度不大于50mm的位置上锁止；当织带被拉出加速度为19.60m/s2 （2.0g）时，卷收器必须在织带拉出长度不大于25mm的位置上锁止。卷收器向任何方向倾斜12。 时锁止机构不得锁止
　　（b）卷收器按规定进行耐久性试验时，其耐久性总计次数不得少于50000次，其中至少10000次要使卷收器的锁止机构锁止，其卷收力不得低于试验前的50%。
6.安全带总成性能要求
（1）第Ⅰ类安全带性能要求
第Ⅰ类安全带总成按规定安装并试验时，总成应能承受22300N的拉伸载荷。此时，滚轮的移动量不得大于180mm。带扣锁不得自行开启，总成不得失效。
（2）第Ⅱ类安全带总成性能要求
　　第Ⅱ类A型和B型安全带总成中的腰带按规定安装并试验时，总成应能承受22300N的拉伸载荷。此时，滚轮的移动量不得大于180mm。
　　第Ⅱ类A型和B型安全带总成中的肩带按规定安装并试验时，总成应能承受22300N的拉伸载荷。此时，滚轮的移动量不得大于250mm。
　　第Ⅱ类A型和B型安全带总成中的腰肩带并用，按规定安装并试验时，总成应能承受22300N的拉伸载荷。此时，滚轮的移动量不得大于250mm。
　　　4.1.2标志和包装
　　金属配件上应打上制造厂的代号。安全带的带体上应缝上永久字样的商标、合格证和检验证。安全绳上应加色线代表生产厂，以便识别。
　　合格证应注明：产品名称、生产年月、拉力试验4412.7N（450kgf）、冲击重量100kg、制造厂名、检验员姓名等。每条安全带装在一个塑料袋内。袋上印有：产品名称，生产年月，静负荷4412.7N（450kgf），冲击重量100kg，制造厂名称及使用保管注意事项。产品的箱体上应注明：产品名称，数量，装箱日期，体积和重量，制造厂名和送交单位名称。
　　根据需方的情况，产品的包装允许变更，但供需双方应协商一致，并有文字依据。包装箱的尺寸选择和标志应符合GB4892—85和GB190—85、GB191—85的规定。
　　　4.1.3运输和贮藏
　　　运输过程中，要防止日晒、雨淋。搬运时，不准使用有钩刺的工具。安全带应贮藏在干燥、通风的仓库内，不准接触高温、明火、强酸和尖锐的坚硬物体，也不准长期曝晒。
　　　4.2安全带总成的组装工艺流程
　　实际社会生产安全带总成种类以及生产厂家繁多设备工艺也不尽相同。以紧急锁止安全带系型号为DC-3000为具体事例叙述安全带总成的卷收器组装工艺流程；以秦川锁扣型号为DC-SK-A01为具体事例叙述安全带总成的锁扣组装工艺流程。
　　安全带织带、调节件、锁扣、卷收器的各项性能及总体性能应满足GB 14166-2003 《机动乘员乘用安全带和约束系统》中的有关要求。织带的燃烧性应满足GB 10-2006的要求。安装螺栓是组件的拧紧力矩为45-60N.m。
　　　4.2.1 DC-3000安全带总成的卷收器组装工艺流程
　　(1)装配织带：
　　（a）裁剪织带：织带的剪裁要求无残留线头、无毛边
、无污染、缝纫线完整。
（b）组装织带：织带、吊环、限位扣按照DC-3000装配图规定的位置次序型号标准组装。不符合图纸标准的即为次品需要返工。
（e）缝纫织带、烧线头：缝纫织带要求编花完整，不应留有散丝、断线等缝纫缺陷，标签信息符合DC-3000装配图纸的位置信息标准，且编号是唯一的。
（2）卷收器本体组件的装配
（a）卷簧组件的装配
　　(1)S簧为碳素弹簧钢丝，回火并进行除氢处理，疲劳寿命不低于8000次，盐雾试验50h无腐蚀。一般公差按GB 1804-m。
　　（2）盘簧：盘簧在盒中的位置顺时针旋转19圈（19×3600）时力矩不大于22N.cm；放松之7圈位置（7×3600）时，力矩不小于10N.cm。拧死圈数为21圈。盘簧表面不允许出现折痕、裂痕和斑点锈蚀等缺陷。在7圈-19圈内旋转，疲劳寿命大于50000次。盘簧宽b=80-0.02 mm厚度δ=0.23±0.01mm展开长度为3500+50mm。
　　将盘簧和盘簧盒、底板和S簧、卷芯轴按着DC-3000装配图纸的位置标准组装在一起。绝不允许卷芯轴与盘簧虚位相接。否则即为次品需要返工。
　　（b）惯性块总成的装配：
　　（1）弹簧片：弹簧片疲劳寿命不低于50000次。
　　（2）惯性块铁块：表面光滑平整，锐边倒钝，去毛刺。盐雾试验50h无腐蚀。一般公差按GB 1804-m。产品质量为13.0±0.02g 。
　　将弹簧片、惯性块铁块和惯性塑料盘、卷芯轴按着DC-3000装配图纸的位置标准组装在一起。务必保证惯性块铁块在惯性盘中允许位置自由转动。否则即为报废品，不能满足工作需要。
　　（c）左端部件装配：
　　（1）支架：表面光滑平整锐边倒角R0.5。热处理HRC34-39.盐雾试验50h无腐蚀。一般公差按GB 1804-m。
　　（2）卷带轮：表面光滑平整去毛刺，无明显飞边、流痕、气泡等压铸缺陷。表面喷砂处理。拉力试验15000N无损坏。一般公差按GB 1804-m。
　　将支架、卷带轮、内外棘轮（单向性：收紧织带畅通拉出织带受到限制）和惯性块按着DC-3000装配图纸的位置标准组装在一起。完成后放置流水线上并进行下一步工序的装配。
　　（d）右端部件的装配：
　　（1）铆接卷簧：在流水线上拾取上一道工序的成品并把贴上标签的卷簧放在支架规定位置处，一起放在铆接机上进行铆接。然后放在流水线上进行下一道工序。
　　（2）预紧卷簧：将铆接好的卷簧放在步进电机上拧到21圈，然后用三爪卡到支架与卷带轮中（防止卷簧回复以及方便穿织带）放置在流水线上进行下一步的工序。
　　（f）穿织带：用手卡住卷带轮取下三爪穿过已经装配好的织带，装上带销拉紧织带让带销卡在卷带轮固定位置并靠近卷带轮（务必靠紧以免影响带感）然后放松卷带轮，在卷簧作用下织带被缠绕在卷带轮周围。放置在流水线上进行下一道工序。
　　（3）带感车感加速度试验（复合敏感式）：
　　（a）分 别 检查织带加速方向为正常使用的拉出方向，加速度为2.94m /s2(0.3 g ）和19.6 m /s'(2 .0g）时卷收器是否锁止，并测量织带的拉出长度，
　　（b） 分 别 检查卷收器加速方向为汽车前、后、左、右方向，加速度为6.86 m /s2 (0.7 g ）时，卷收器是否锁止，并测量织带的拉出长度。
　　（c） 将卷收器向汽车前、后、左、右方向倾斜120并固定住，用手将织带沿通常拉出方向缓慢拉出，检查其是否锁止。
　　
　　图14车感带感试验
　　（4）卷收力试验：
　　将卷收器按在汽车上的安装状态固定住，把织带全部拉出来，然后以约500m m/min的速度将织带卷回卷收器内，当卷入的织带长度为织带有效长度的25％士50 mm时，测量卷收器的卷收力。对带有上部导向件的卷收器，按图所示方法测量卷收力。
　　
　　图15卷收力试验
　　（5）紧固件的装配：
　　（a）支架螺栓
　　（b）导向环螺栓
　　（c）带头螺栓
　　
　　　4.2.2 秦川锁扣的组装
　　(1)锁体的装配
　　a)铆接锁体。
　　b)装配顶出块。
　　c)装配锁钩。
　　d) 装配顶出弹簧。
　　e) 装配拴机轴。
　　（2）按钮的装配：涂抹润滑油后安装按钮
　　（3）盒盖的装配：把上盖下盖装在锁体上。
（4）锁体总成的检验：
　　（a）带扣锁开启力  带扣锁按规定进行开启力试验时，其开启力不得大于137N。（b）耐久性 带扣锁按规定进行耐久性试验后不得失效。
　　（5）盒盖的焊接
　　（6）锁扣织带的装配：
　　a)带头套上带头垫后织带
　　b)锁扣套上带头垫后穿过织带
　　c)缝纫带头、处理带头：缝纫织带要求编花完整，不应留有散丝、断线等缝纫缺陷，标签信息符合DC-3000装配图纸的位置信息标准，且编号是唯一的。
　　（7）螺栓的装配
　　安全带卷收器整体组件和锁扣整体组件装配完成后必须进入下一环节的成品检验后才能被允许出厂销售，毕竟质量是一个企业的生命
　　　4.3安全带成品检验规程
　　　4.3.1．安全带成品检验规程目的
　　规范安全带成品检验，确保所有的安全带都是经过检验的合格品。
　　　4.3.2检验内容
　　a) 零部件：零部件的边角应顺滑，无材料或制造缺陷，无尖角或锋利的边
　　缘。快速链接扣、滚花方扣（、不应划伤带子。
　　b) 快速锁扣：单边按下快速锁扣保险片，连接扣在任何角度都不应被打开。
　　应在两个保险片同时按下才能被打开。
　　c) 检查织带的缝纫：编花要完整，不应留有散丝、断线、跳线等缝纫缺陷。
　　残余线头燎烫处理。
　　d) 标签信息完整，印字清晰可见。编号记录存入数据库。每一条安全带的
　　编号都是唯一的。
　　e) 检查：主带、辅带、零配件之间的装配、连接是否有人为的错误，要求
　　在模特上穿戴——全检。
　　f) 主带印字“A”在模拟人身上穿戴字头向上，字迹清晰。
　　
4.3.2.2 产品出厂检验
　　（1） 按生产批次对安全带逐批出厂检验，样本量大小、不合格分类、判定数组见表四
表四 出厂检验
测试项目        批量范围/条        单项检验样本大小/条        不合格分类        单项判定数组
                                合格判定数        不合格判定数
整体动态载荷        每生产500/条        3        A①        2        1
        501-5000        5        A        4       
整体静态载荷        每生产500/条        3        A        2        1
模拟人穿戴        所有        全检        人为错误        全部返工
注：①出现4.3..2（4）、4.3.2.3（3） 情形之一是属“A”类不合格。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
结论
　　　为了让安全带更好的工作，以整车对安全带总成的强度为出发点，以普通紧急锁止式（三点式）安全带为例，主要探讨安全带总成强度设计的一般方法，不涉及安全带总成的内部结构和具体零部件的形状、材料及尺寸设计；以乘车安全舒适对安全带的要求为出发点，以普通紧急锁止式（三点式）安全带为例主要研究安全带总成的组装工艺流程及检测标准，不涉及安全带总成的所有零部件的具体制造加工工艺和要求。
　　　当碰撞事故发生时，安全带起作用，锁止机构开始工作，安全带被锁紧，而不能自由地从卷收器中抽出，从而将乘员“束缚”在座椅上，力求使乘员的头部、胸部不至于向前撞到转向盘、仪表板及挡风玻璃上，减少乘员发生二次碰撞的危险，同时避免乘员在车辆发生滚翻等危险情况下被抛离座椅。安全带总成的强度设计和保证，为了保证安全带的良好保护效果，！以及在装配过程中要求必须而且必要的装配工艺流程，实现安全带的理想保护而精益求精。
　　由于实验条件以及本人的能力限制，本文仅仅探讨啦安全带总成设计生产的强度要求，这些强度要也是知道安全带总成的零部件结构设计组装的一个重要条件。总之安全带总成的强度是其最基本的性能之一。如果强度不符合要求，则安全带总成对乘员的保护也就无从谈起。因此在安全带总成设计生产时，必须满足其强度要求，也要充分考虑其具体成本，同时结合生产制造工艺，保证产品质量和生产的一致性，在产品性能、质量和成本之间找到平衡点。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
参考文献：
1.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局GB 14166-2003.机动车成年乘员用安全带和约束系统
2.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会GB 14167-2006.汽车安全带安装固定点
3.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局GB 11551-2003.乘用车正面碰撞的乘员保护
4.GB 20071-2006.汽车侧面碰撞的乘员保护
5.GB/T 20913-2007.乘用车正面偏置碰撞的乘员保护
6.林芳.钱勇生.曾琼.尹小亭.刘宇斐媒体中不规范的驾驶行为研究[期刊论文]-中国公共安全（学术版） 2009
7. GB14166-2003．机动车成年乘员用安全带和约束系统．
8.方根明．紧急锁止式汽车安全带工作原理与使用．汽车与配件，2001(25)．
9.葛如海，等．汽车安全工程．北京：化学工业出版社，20o5．
10. 赵晓昱.邢彦锋.华健复合敏感紧急锁止式汽车安全带锁止性能的研究[期刊论文]-汽车技术 2010(11)
11. 王渲．现代汽车安全[M]．北京：人民交通出版社，2008










致 谢
　　本论文是在指导教师张利朋老师的悉心指导下完成的。张老师严谨的治学态度、渊博的学识、诲人不倦的精神都使我受益非浅，终身难忘。老师不但在研究上严格要求，生活上也给予热忱帮助和鼓励，在此向张老师致以崇高的敬意和深深的感谢！还要感谢学院老师以及领导，为我们提供了良好的学习实验环境。特别感谢我的家人在这么多年的求学路上给予我无私的关心和支持，在毕业之际，向含辛茹苦的父母表示由衷的谢意。最后，感谢在百忙之中审阅和参与答辩的各位老师，感谢你们付出的辛苦劳动！

pj7827958@qq

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