论文部分内容阅读
摘 要：随着车辆保有率的不断增加，行车安全成为个人和社会重点关注的话题。头颈部保护在汽车行驶过程中是至关重要的部分。座椅头枕可以有效起到缓解疲劳、释放压力，在碰撞时，保护头颈部撞击损伤的作用。其结构特性对吸能性有着直接影响，也直接决定了碰撞过程中的人员安危。
关键词：头枕;汽车碰撞;吸能性;保护
随着经济建设的发展，我国的车辆保有率持续增加，与之对应的车辆交通事故发生频次也越来越高，给人员的生命安全和经济损失造成严重威胁[1]。汽车驾驶和乘坐的舒适性与安全性不断得到关注[2]。头颈部的保护是日常行车中的重中之重，汽车的座椅头枕能够有效帮助驾驶员缓解疲劳，并在应对突发性碰撞时减少冲击损伤。座椅头枕结构对碰撞的吸能性，直接关乎了车内人员的生命安危[3]。
1头枕总体结构对碰撞吸能性的影响
汽车座椅的头枕作用一方面体现在舒适度上，现在人们的行车驾驶出行频率和时间远高于以前。头枕是安置在座椅上的辅助性材料，小构件却发挥着大的作用，头枕的作用主要通过其支撑力在面对碰撞时的吸能性体现，可以给予车场人员好的缓冲力量，起到保护作用[4]。如图1模拟的汽车正面冲撞过程中，头枕对人员的保护过程。在遭受碰撞时，人员会在惯性的作用下极速大幅后仰，头枕结构对人员头部和颈椎进行支撑，释放压力，降低损伤[5]。
2头枕厚度对碰撞吸能性的影响
不同头枕的细节结构设计对人员的保护作用有能量性差异。在相同的尺寸结构下，材料密度相同的头枕，在汽车碰撞条件下，对人体起到的缓冲作用不一样。材料的厚度越大，面对突然冲撞，人员头部的加速度上升值和平息过程时间相对越低，也就是说头枕厚度越大，其对碰撞的吸能性越高。
安装在座椅上的头枕在不影响乘坐舒适度的情况下，越厚越好，头枕与后脑之间的间距也能尽可能减小，多家汽车的冲撞试验结果显实，头枕与后脑之间的距离，应控制在10cm以内。
3头枕包裹范围对碰撞吸能性的影响
包括性是头枕的第二个结构性特点。许多人在选择头枕时，容易关注头枕的美观性与舒适性，极易忽视头枕的结构包裹性。在相同尺寸、材料密度一直，头枕厚度相同的情况下，头枕对头部的包裹范围，影响着其对碰撞吸能性的影响。拟人冲撞现场可以看到，头枕的包裹范围越大，面对突然冲撞，人员头部的加速度上升值和平息过程时间相对越低，也就是说头枕厚对头部的包裹范围越大，其对碰撞的吸能性越高。
头枕包裹范围越大，一方面对头部的稳定作用越明显。在面对突发碰撞情况，包裹范围越大，越可以帮助人员头部的横向稳定，不至于高速扭转，降低头颈发生结构性损伤。另一方面，头枕包裹范围越大，与头颈部的接触面积越大，作用力越明显，能够更好地缓解冲撞时头部产生的冲撞力，吸收极速增加的动能并转化。
4头枕密度对碰撞吸能性的影响
材料密度同样对头枕结构的吸能性有着重要影响。材料的密度直接影响了材料的软硬程度。许多人对于材料的舒适柔软度有偏好，而柔软的材料，其相对的抗压性能较差。随着材料密度的增加，在面对突发碰撞时，头枕对人员头颈部的保护作用也更强，冲撞中的加速度上升值和平息过程都越来越低。但当头枕的密度过大时，体现在材料结构上的直观特点是头枕硬度过大，这会使得头枕的缓冲能力减弱，根据动量公式p=mv=ft。头枕的反作用过大，缓冲时间太短，对于头颈部来说反而会造成撞击压力。
不同的材料密度其对头颈部作用的合适区域值不一而同。需要结合不同材料的自身属性，通过反复冲撞试验，选择合适的密度值。不可过低，头枕太软，无法缓解冲撞的压力，也不可过高，头枕太硬，反作用时间短反作用力大，反而对头部造成撞击伤害。
5结语
在实践应用过程中，不少司机对于头枕的安置仍然不太重视。諸多实际测验结果显示，在汽车座椅上安装头枕，一方面能够提高舒适度，一方面在面对碰撞事故时，可以有效对人体头颈部起到支撑作用，降低撞击伤害，减少技能损伤。
头枕结构对碰撞的吸能性有多方面因素的影响。头枕的厚度越大、包裹范围越广，在面对突发碰撞时能够减缓加速度迅速上升的情况，并且能有效缩短加速冲击的时间，吸能性更好。而不同材料密度对头枕的作用也是直接决定弃吸能性的因素之一，随着材料密度的增大，面对突发碰撞时，头枕在减缓加速度急剧提升和平息过程时间上的作用越明显，吸能性越好，当材料密度过高时，头枕反作用力大，作用时间短，反而对头部造成冲击伤害。提高安全意识，加大对汽车头枕的作用认知，在选择头枕时尽可能挑选厚度大、包裹范围广的产品，选取科学适中的软硬程度，将之安装在与人员耳上沿平齐或接近的区域，后脑与头枕的间距尽可能减小，距离控制在10cm以内，可以有效降低车辆碰撞时对头颈部造成的伤害风险。
参考文献：
[1]张伟. 汽车座椅、头枕性能试验台的研制[J]. 汽车零部件， 2018（1）：55-57.
[2]黄琴， 周强. 国内汽车碰撞安全座椅专利技术综述[J]. 科技风， 2017（13）：3-3.
[3]程大伟. 基于人体生物力学分析的汽车座椅结构优化设计研究[D]. 2015.
[4]袁铮， 王德岭. 汽车座椅安全性综述[J]. 汽车零部件， 2016（1）：87-88.
[5]李劼， 张志， 李岩等. 汽车座椅头枕强制性试验影响因素分析[J]. 机械科学与技术， 2019， 38（05）：139-145.
关键词：头枕;汽车碰撞;吸能性;保护
随着经济建设的发展，我国的车辆保有率持续增加，与之对应的车辆交通事故发生频次也越来越高，给人员的生命安全和经济损失造成严重威胁[1]。汽车驾驶和乘坐的舒适性与安全性不断得到关注[2]。头颈部的保护是日常行车中的重中之重，汽车的座椅头枕能够有效帮助驾驶员缓解疲劳，并在应对突发性碰撞时减少冲击损伤。座椅头枕结构对碰撞的吸能性，直接关乎了车内人员的生命安危[3]。
1头枕总体结构对碰撞吸能性的影响
汽车座椅的头枕作用一方面体现在舒适度上，现在人们的行车驾驶出行频率和时间远高于以前。头枕是安置在座椅上的辅助性材料，小构件却发挥着大的作用，头枕的作用主要通过其支撑力在面对碰撞时的吸能性体现，可以给予车场人员好的缓冲力量，起到保护作用[4]。如图1模拟的汽车正面冲撞过程中，头枕对人员的保护过程。在遭受碰撞时，人员会在惯性的作用下极速大幅后仰，头枕结构对人员头部和颈椎进行支撑，释放压力，降低损伤[5]。
2头枕厚度对碰撞吸能性的影响
不同头枕的细节结构设计对人员的保护作用有能量性差异。在相同的尺寸结构下，材料密度相同的头枕，在汽车碰撞条件下，对人体起到的缓冲作用不一样。材料的厚度越大，面对突然冲撞，人员头部的加速度上升值和平息过程时间相对越低，也就是说头枕厚度越大，其对碰撞的吸能性越高。
安装在座椅上的头枕在不影响乘坐舒适度的情况下，越厚越好，头枕与后脑之间的间距也能尽可能减小，多家汽车的冲撞试验结果显实，头枕与后脑之间的距离，应控制在10cm以内。
3头枕包裹范围对碰撞吸能性的影响
包括性是头枕的第二个结构性特点。许多人在选择头枕时，容易关注头枕的美观性与舒适性，极易忽视头枕的结构包裹性。在相同尺寸、材料密度一直，头枕厚度相同的情况下，头枕对头部的包裹范围，影响着其对碰撞吸能性的影响。拟人冲撞现场可以看到，头枕的包裹范围越大，面对突然冲撞，人员头部的加速度上升值和平息过程时间相对越低，也就是说头枕厚对头部的包裹范围越大，其对碰撞的吸能性越高。
头枕包裹范围越大，一方面对头部的稳定作用越明显。在面对突发碰撞情况，包裹范围越大，越可以帮助人员头部的横向稳定，不至于高速扭转，降低头颈发生结构性损伤。另一方面，头枕包裹范围越大，与头颈部的接触面积越大，作用力越明显，能够更好地缓解冲撞时头部产生的冲撞力，吸收极速增加的动能并转化。
4头枕密度对碰撞吸能性的影响
材料密度同样对头枕结构的吸能性有着重要影响。材料的密度直接影响了材料的软硬程度。许多人对于材料的舒适柔软度有偏好，而柔软的材料，其相对的抗压性能较差。随着材料密度的增加，在面对突发碰撞时，头枕对人员头颈部的保护作用也更强，冲撞中的加速度上升值和平息过程都越来越低。但当头枕的密度过大时，体现在材料结构上的直观特点是头枕硬度过大，这会使得头枕的缓冲能力减弱，根据动量公式p=mv=ft。头枕的反作用过大，缓冲时间太短，对于头颈部来说反而会造成撞击压力。
不同的材料密度其对头颈部作用的合适区域值不一而同。需要结合不同材料的自身属性，通过反复冲撞试验，选择合适的密度值。不可过低，头枕太软，无法缓解冲撞的压力，也不可过高，头枕太硬，反作用时间短反作用力大，反而对头部造成撞击伤害。
5结语
在实践应用过程中，不少司机对于头枕的安置仍然不太重视。諸多实际测验结果显示，在汽车座椅上安装头枕，一方面能够提高舒适度，一方面在面对碰撞事故时，可以有效对人体头颈部起到支撑作用，降低撞击伤害，减少技能损伤。
头枕结构对碰撞的吸能性有多方面因素的影响。头枕的厚度越大、包裹范围越广，在面对突发碰撞时能够减缓加速度迅速上升的情况，并且能有效缩短加速冲击的时间，吸能性更好。而不同材料密度对头枕的作用也是直接决定弃吸能性的因素之一，随着材料密度的增大，面对突发碰撞时，头枕在减缓加速度急剧提升和平息过程时间上的作用越明显，吸能性越好，当材料密度过高时，头枕反作用力大，作用时间短，反而对头部造成冲击伤害。提高安全意识，加大对汽车头枕的作用认知，在选择头枕时尽可能挑选厚度大、包裹范围广的产品，选取科学适中的软硬程度，将之安装在与人员耳上沿平齐或接近的区域，后脑与头枕的间距尽可能减小，距离控制在10cm以内，可以有效降低车辆碰撞时对头颈部造成的伤害风险。
参考文献：
[1]张伟. 汽车座椅、头枕性能试验台的研制[J]. 汽车零部件， 2018（1）：55-57.
[2]黄琴， 周强. 国内汽车碰撞安全座椅专利技术综述[J]. 科技风， 2017（13）：3-3.
[3]程大伟. 基于人体生物力学分析的汽车座椅结构优化设计研究[D]. 2015.
[4]袁铮， 王德岭. 汽车座椅安全性综述[J]. 汽车零部件， 2016（1）：87-88.
[5]李劼， 张志， 李岩等. 汽车座椅头枕强制性试验影响因素分析[J]. 机械科学与技术， 2019， 38（05）：139-145.