《毕业设计（论文）-汽车安全带锁扣的设计》 - 图文

摘 要

安全带锁扣是汽车安全带总成上重要的一环，它的作用是锁住安全带防止挣脱的紧固装置和需解开安全带时的开关作用，其性能的好坏直接影响到汽车安全带的性能，即直接影响到驾乘人员的生命安全。

本文对安全带锁扣的结构，工作原理进行了阐述。对国家相关的标准法规进行了仔细研究。依照ECE-R16法规（规定安全带材料及刚性部件的性能要求）、GB 14166-2003（机动车成年乘员用安全带和约束系统）等相关法规的标准，使用UGCAD建立了安全带锁扣的三维模型。在确定了各零部件的材料后，对安全带锁扣的锁止过程中的主要部分，如锁舌的运动过程进行受力分析，对主要受力的部件，如锁止片进行了强度校核；同时对锁扣释放过程中的各部件的力传递进行分析和受力计算。通过计算，得出了开启锁扣所需要施加的最小力和按下按钮所需要施加的最小力，并用国家标准中的许用数据进行校核。最后，绘制安全带锁扣各零部件的二维工程图纸和整个锁扣的二维装配图纸。

关键词：安全带，安全带锁扣，国家标准，UG，受力分析，强度校核

Design of the Automobile Safety Belts Buckle

ABSTRACT

Safety belts buckle is an important aspect in automobile safety belt assembly . Its role is the fastening device to prevent the seat belts locked unshackling and the switch role to take unfasten their seat belts.Its performance will have a direct impact on the performance of automobile seat belts,even have a directly affect to the lives safe of occupants.

In this paper, I expounded the structure of the belts buckle and working principle . I studied the relevant national standards and regulations Carefully. In accordance with regulations such as ECE - R16 (which provides materials of seat belt and performance requirements of the rigid parts), GB 14166-2003 (seat belts used by adult passengers and restraint systems in motor vehicle) and other regulations, made 3D models of a safety seat belts . In determining the components of the materials, worked for a force analysis to the main part of the locking process of the buckle,such as the campaign process of the latch plate.Worded for a strenth tset to main forced part,such as locking unit.Meanwhile, worked for a analysis to the force transmission in the release process. By calculating, get a minimum force which need to open the lock and get a minimum force which need to press the button.

Finally, draw the 2D engineering drawings of all the components of the

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buckle and the whole assembly lockstitch 2D drawings.

Key word: seat belts, seat belts buckle, National Standards UG,static, strenth tset

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汽车安全带锁扣的设计

0 引言

当今全球的汽车工业已经进入一个颠峰时期，汽车保有量急速增加。在汽车交通运输发达的国家，汽车安全问题已成为威胁社会发展的严重公害，不仅造成巨额的经济损失，而且会导致残疾人口上升和家庭不幸等诸多社会问题。全世界每年因交通事故死亡的人数已高达50万人之多，伤1000万人以上。

我国交通事故特征，明显地分为两个阶段。20世纪50年代——70年代，由于汽车保有量少，公路交通系统不发达，平均车速比较低，所以交通事故伤亡人员以行人为主。20世纪80年代尤其是进入21世纪以来，汽车保有量迅速增加，公路交通系统得到大大改善，平均行车速度大大提高，交通事故伤亡人员的比例有了很大变化。根据1997年交通事故死亡人员的统计，汽车司乘人员占32.6%，行人占26.5%自行车使用者占21%，摩托车使用者占14%。我国是世界上发生交通事故最多的国家之一，近几年每年的交通事故均在数十万起，直接经济损失十几亿元，并且呈逐年上升趋势，面临严峻的汽车安全公害状况，令人堪忧。

如此一来，如何提高汽车的安全性就摆上了人们的议事日程上来。汽车安全性主要包括两方面：主动安全性和被动安全性。主动安全性是交通事故发生之前的安全性，涉及汽车的动力性、操作稳定性、舒适性等等方

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面，目的是为了让驾驶员在危险情况发生时能够有效地采取措施进行逼让。被动安全性是事故发生之后的安全性，主要涉及汽车安全结构、司乘人员的保护系统等，研究目的是尽量减少事故发生后司乘人员和行人直接受害程度。由于社会经济的大发展，汽车的日益普及和大众化，要求汽车在高速行驶中具有很高的可靠性和安全性。汽车安全性设计分为主动安全性和被动安全性，安全带是实现被动安全性的重要部件，安全带的作用被抬高到了一个前所未有的高度。作为安全带总成中重要组成部分——安全带锁扣的结构日益复杂，它的作用是锁住安全带防止挣脱的紧固装置和需解开安全带时的开关作用，它的可靠性设计是安全带发挥作用的保证。

1 安全带及安全带锁扣的介绍

1.1安全带

最初的汽车安全带是瑞典人发明的，自本世纪40年代别克轿车将安全带作为标准配置后，美国将安装和使用安全带确定为强制性的联邦法规，由此开始了安全带的大规模普及。当时的安全带仅仅是简单的两点式腰部约束，其约束的松紧程度完全由驾驶者自己调节。经过40多年的发展，安全带逐渐走向成熟，现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，采用对驾、乘人员的肩部和腰部同时实现约束的三点式设计。系上安全带后，卷收器自动将其拉紧，当车辆万一出现紧急制动、正面碰撞或发生翻滚时，乘员会使安全带受到快速而猛烈的拉伸，此刻卷收器的自锁功能可在瞬间卡住安全带，使乘员紧贴座椅，避免摔出车外或碰撞受伤。

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安全带按固定点数分类，有两点式、三点式、四点式和六点式等。两点式安全带不可用于前方有转向盘和前挡板的前排坐椅。三点式是在两点式的基础上，加一跟斜跨到肩部限制上半身的织带制成。一般前排坐椅和后排坐椅两侧装用三点式，后排坐椅中间装用两点式腰带。三点式安全带可同时限制司乘人员的腰部和上半身，安全性高。四点式安全带在普通轿车上也有装用。六点式安全带在高速赛车上采用。这些安全带的安全性高，但解系烦琐，束缚性强，不便于身体自由活动。

按卷收器类型安全带又可分为无锁式、手调式、紧急锁止式、预紧式和限力式六种。紧急锁止式安全带是目前我国使用最广泛的一种安全带。它要求安全带对织带的拉出加速度、汽车减速度及汽车的倾斜角度敏感。预紧式安全带是近年来发展起来的一种安全带。这种安全带是在普通安全带基础上增加预紧器构成的，当碰撞达到一定的强度时，预紧器启动，带动锁扣回缩或卷收器回转，使安全带缩短。限力式安全带也是近年来发展起来的一种安全带。当发生碰撞时，安全带会发生很大的拉力限制司乘人员的运动，有时可能达到伤害人体的程度。限力式安全带增加限力机构，防止拉力过大对人体造成伤害。 1.1.1 安全带的组成结构

汽车座椅安全带是由织带、带扣（锁扣）、卷收器、锁舌、长度调节器、织带方向转换装置及安装装置等构成。如图2.1。

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图1.1 安全带总成

1.1.2 安全带的固定件结构

最常用的三点式安全带的各个组成部分。带子由结实的合成纤维织成，包括斜跨前胸的肩带，绕过人体胯部的腰带。在座椅的外侧和内侧地板上各有一个固定点，第三个固定点位于座椅外侧车身支柱的上方。 绕过上方固定点的环状导向板，带子伸入车身支柱内腔并卷在支柱下端的收卷器内。乘员胯部内侧附近有一个插扣，插扣由插板(松套在带子上)和锁扣(与内侧地板固定点相连)两部分组成，该两部分插合后即可将科员约束在座椅上。

按下插扣的红色按钮就能解除约束。收卷器有好几种结构型式，功能较完备的是紧急锁止式收卷器(ELR)。该种结构在正常情况下，安全带对

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人体上部并不起约束作用。当乘员向前弯腰时，带子可从收卷器经由上方固定点的导向板被拉出；而当乘员回复正常坐姿时，收卷器又会自动将带子收起，使带子随时保持与人体贴合。但在紧急情况下——亦即汽车减速度超过预定数值时或车身严重倾斜时，收卷器会将带子卡住从而对乘员产生有效的约束。 1.2 安全带锁扣介绍

安全带锁扣是安全带带体与车辆内部连接的部分，同时更是起到了固定和解除固定安全带锁舌的作用，是汽车安全中的一个重要部件，它的可靠性设计是安全带发挥作用的保证。作为安全带总成中重要组成部分——安全带锁扣的结构日益复杂。 1.2.1 锁扣的分类

锁扣的结构形式有：锁杆式，锁销式和间接锁止式。锁杆式锁扣由于其支撑杆所受力矩较大，为保证刚度和强度要求加厚了板料，所以尺寸较大，现在很少采用。锁销式锁扣的按钮行程较大，但目前仍在使用。间接锁止式锁扣目前较为常见，其按钮行程小，所需的解脱力也不大。佩带安全带时，将安全带下沿的锁舌插入锁扣，锁扣里的锁紧装置应该保证再不按下解开按钮前，安全带不会自动脱离锁扣；同时，在需要解开安全带时，应该保证使用一定大小的力就应该解除锁止状态。 1.2.2 锁扣的设计要求

对安全带锁扣有许多要求：

1、造型美观，加工平整，无锐利的棱角和过大的间隙；

2、尺寸及形状应保证在发生事故时对乘客不产生不适当的压力和伤

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害；

3、锁扣与锁舌的结合应简单、可靠，能承受规定的压力，并在规定的拉力作用下可轻易解脱；

4、对按钮式锁扣的按钮部位、面积有一定的规定，对包围式按钮，面积最小为4.5cm2，最小宽度为1.5cm；非包围式按纽，面积最小为2.5cm2,且按钮应清晰可见；

5、锁扣的位置应布置在乘员一只手可以解脱的位置上，并且在紧急状况时，他人能轻易为之解脱；

6、满足耐磨性、耐候性、耐压性的要求； 7、解脱力应在137N以下。 1.2.3 相关国家标准和法规

GB 14166-2003 —— 机动车成年乘员用安全带和约束系统 GB8410-1994 —— 汽车内饰材料的燃烧特性 GB11551-2003 —— 乘用车正面碰撞乘员保护

CNCA-02C-026 —— 2004机动车辆类强制性认证实施规则 ECE-R16法规 —— 规定安全带材料及刚性部件的性能要求 1.2.4技术指标

开启力：带扣锁的开启力(即施加在开锁按钮上的压力)不得大于137N。同时不能存在偶然或者用小于10N的力打开带扣的可能性。

正常开启次数：大于5000次

包围型按钮的按钮面积不小于4.5cm2，最小宽度为1.5cm；非包围式按纽，面积最小为2.5cm2，最小宽度不得小于1.0cm。

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承受的载荷：实验中加载14700N的载荷。

2 锁扣的整体设计

2.1 锁扣的组成结构

这款安全带锁扣的主要部件包括：外壳，底壳，按钮，锁止片，滑块，2个杠杆机构，2个弹簧，和一个与车身相连的连杆。见图2.1

图2.1 锁扣结构

2.2 整体设计要求

锁扣的设计尺寸和形状应该保证在发生事故时，对乘客不产生不适当的压力和伤害。而且布置的位置应在乘员一只手可以解脱的位置上，并且在紧急状态下，他人能够为之解脱。这就要求在设计时，锁扣的整体尺

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