追尾碰撞导致的各类损伤中，颈部挥鞭伤占到全部损伤的70%以上。颈部的挥鞭伤不仅使患者承受巨大的痛苦，更造成了巨大的社会医疗支出。研究发现，94%的追尾碰撞交通事故是发生在低速（小于25km/h）情况下，而颈部挥鞭伤多是发生在低速追尾碰撞中的。因此，如何防止或降低低速追尾碰撞中导致的颈部挥鞭伤成为汽车安全领域一个亟待解决的问题。座椅头枕作为追尾碰撞中颈部的防护装置，于1969年被提出。传统的汽车座椅头枕由于设计时要综合考虑安全性、舒适性及侧面视野等因素，只能起到13%~18%的颈部防护效果。因此，设计一种能兼顾舒适性和安全性的头枕成为一种迫切的需求。本文利用Hypermesh软件建立了某款轿车驾驶员侧座椅的有限元模型，并利用摆锤冲击试验对上述座椅模型的有效性进行了验证。利用MADYMO和LS-DYNA耦合计算的方法研究了追尾碰撞中乘员的动力学响应。在此基础上研究了座椅关键设计参数（头枕位置、头枕刚度和靠背刚度）对乘员颈部损伤的影响。仿真研究的结果表明：头枕位置是影响追尾碰撞中颈部损伤的主要因素，随着头后间隙减小，头枕高度增加，乘员颈部损伤风险降低。在上述仿真研究的基础上，本文提出了一款基于碰撞加速度信号控制的新型主动式安全头枕。该头枕采用加速度传感器实时采集车辆加速度，当追尾碰撞发生时，ECU准确判断，从而使得头枕快速靠近乘员头部，减少头部与头枕间的相对运动，降低颈部损伤的风险。该主动式安全头枕结构简单，无需对座椅的靠背结构进行更改；工作可靠，不会因乘员本身的运动而产生误操作；可重复使用，装置在未损坏的情况下可以由乘员自行复位以便继续使用。本文完成了该新型主动式安全头枕的结构方案及控制系统设计，并进行了结构样件试制及对样件的快速展开进行试验验证，同时通过仿真对比了安装主动式头枕与未安装主动式头枕时的乘员颈部损伤情况。论文的研究结果表明，所设计的主动式安全头枕能够在追尾碰撞发生后60ms内，迅速触发头枕展开，上移32mm并前移38mm，对乘员颈部提供有效的保护。根据仿真结果对比得知，乘员使用主动式头枕后NIC值相比于使用传统座椅结构时降低33.8%，相应的颈部载荷都有所降低，能够满足C-NCAP法规要求，证明该主动式头枕能够为乘员颈部提供有效的保护。