冯如杯创意论文模板-修订版2.doc

第二十届“冯如杯”赛 汽车外置安全气囊 ——基于 摘要 汽车的安全设施主要是为保护车内人员的安全设计的，而许多交通事故发生在汽车与行人、汽车与非机动车之间，当汽车与行人或骑自行车的人发生碰撞时，后两者是没有任何安全保护的弱势一方，这种情况下受到的伤害更大，我突然想到，应当为车外的交通参与者提供一定的安全保护，这样他们万一被汽车碰撞，也能尽量减轻伤害。那么，什么样的装置能减轻交通事故中受到碰撞一方的伤害呢？我首先想到的是气囊，如果在汽车的前保险杠部位增设主动式安全气囊，当汽车在急刹车也无法避免碰撞时，在碰撞前的一瞬间能主动弹出气囊，在车头与被撞者之间形成一个气垫，这样碰撞时接触人身体的就不是钢铁做成的坚硬的车头，而是柔软的气垫，利用气垫的缓冲作用，减轻对被撞者的冲力和对肇事汽车的反作用力，就能减轻对被撞者及肇事汽车的伤害。 关键词：安全气囊，外置 一、引言 1.1 作品背景及创意来源 交通事故一直是人们在日常生活中难以避免的一种危险。交通事故的严重后果从统计资料看，世界上每年大约因道路交通事故造成 50万人死亡，1000 万人受伤，造成的经济损失相当于国民经济生产总值的 1%～2%。我国的情况更是不容乐观，每年死亡 914 万人左右，平均每天死亡 250 多人，相当于每天坠毁一架大型客机，损失之大，不言而喻。交通事故对生命与财产的吞噬，已经给肇事者自身、受害人家庭和社会带来了巨大危害。所以在防范交通事故方面进行一些创新是十分有必要的。上应急救援课时看到的各种车祸现场视频给了我一些启发。 1.2 国内外研究现状 经查阅资料，国外已经有设计成熟的减震设备。有一些厂商考虑将发动机罩抬高以增加这个缓冲距离，这就是主动式的发动机罩行人保护系统（active pedestrian protection system)。目前 APPS 系统，有行人保护气囊（如 V40）和行人保护举升机构。有行人保护气囊和行人保护举升机构。但是由于二次伤害不易处理的原因，该机构目前只应用于车前盖上，用于减少二次撞击对行人头部的伤害。而暂时无法解决一次冲击带来的直接伤害。安全气囊目前已经是汽车最重要的安全配置，能够在碰撞发生时保护车内乘员，减少损伤。不过，虽然车内人员安全得到了保障，但对于路上的行人和车辆本身来说，却仍是“硬碰硬”。对此，车辆安全专业人士想出了一个大胆的点子——将气囊装在车辆外部，完全包裹车体。如此一来，既能够在碰撞发生时保护车辆本身，而且还可以为行人提供缓冲。研究者总结认为，外部安全气囊可以将侧向碰撞冲击力削减30%左右。一家日本科技公司Toyoda Gosei将会在东京车展公布一款名为Flesby的小型概念车。这款汽车的最大的亮点就是安全气囊在汽车外面，采用外置设计，当汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊将会从车身之外弹出。除了外置安全气囊设计外，Toyoda还将会在本次车展上公布多项安全性技术，比如说Signal Cockpit link技术。通过SCL技术，驾驶员可以利用LED灯在车内构建车外环境全景图像，方便及时掌握车外环境。同时，该技术还可以感知驾驶员的情绪状态和体态姿势，并通过改变车内环境使得驾驶员达到最佳状态，比说调节车内的灯效、音乐等等。据悉，这款采用安全气囊外置设计的Flesby概念车会在本月29日在东京车展正式亮相，不过得等到2030年才能在市场上进行推广。沃尔沃V40以率先采用外置安全气囊，该气囊位于车辆前发动机舱内，主要用于行人保护，会在车辆传感器检测到可能与行人发生碰撞时自动弹出。目前，ZF和TRW正在探索其他可能。 1.2.1 挡风玻璃外置安全气囊 2.2.1 电磁减震装置结构示意 2.2.2 气动电磁减震装置工作原理 首先，当预置计算机判断相撞后，将信号发送给气动装置打开气阀，释放出高压 气体将活塞推出，使安全气囊突出车头，营造减震空间。当活塞完全打开后，打开排气通道，启动电磁铁，并给减速线圈通电。利用电磁力给受撞击的活塞减速。F=2nBlv。F 的大小通过计算获得。人体撞击气囊首先通过动量定理 m1v1=(m1+m2)v1’+F△t。t由平时实验得出。然后便是恒力减速段，人体最大承受的平均加速度在 5g 到 9g 之间，通过统计，得出平均加速度 a 和平均体重 m，计算出 F=ma，用于设计减速线圈圈数 n，宽度 l 和电磁场强度 B。 应用电磁减震的原因如下： 1. 电动装置反应快，与计算机相容性更好。 2. 电磁力为恒力，并且控制起来更精准。可以达到最大程度分散冲击力的效果。 三、预计技术难点 3.1 结构重量 结构重量相比于纯气体减震装置过重，主要在于后端的气动装置和电磁铁减速装 置。这样会增大耗油量，不受欢迎，并可能会导致装置启动速