随着客车行业的快速发展，客车的安全性越来越受到重视。大客车由于缺少强制性的安全措施，所以对驾乘人员的防护技术研究较少。大部分客车开发设计仅限于侧翻和正面碰撞的结构改进优化的研究，对于前碰撞中驾驶员的损伤缺乏深入的研究。大客车发生正碰事故之后，仪表台、转向柱结构水平方向大量后移对驾驶员产生挤压，故驾驶员往往比乘员有更高的伤亡率。因此大客车驾驶员的安全性显得尤其重要。除了结构，约束系统的也是减少驾驶员损伤的有效方法。基于对驾驶员损伤的研究，本文主要做了以下工作。首先，利用hypermesh建立某12米大客车的有限元模型，应用Ls-dyna仿真计算软件对该客车进行正面碰撞模拟，分析了客车模型的能量变化和可靠性。接着，用MADYMO建立了该大客车驾驶员约束系统的前碰撞模型，模型包含客车驾驶舱、驾驶员座椅、三点式安全带、转向系统、和膝部安全气囊。将有限元客车整车正面碰撞模拟获得的加速度曲线作为MADYMO碰撞模型的输入载荷条件，分析不同的安全带锚点位置和带扣位置对驾驶员的动态响应的影响。然后，初步设计大客车驾驶员膝部气囊。包括膝部安全气囊的覆盖区域、形状和基本尺寸的设计，折叠过程和方法的设计，气囊的充气过程设计等。分别计算有、无气囊时驾驶员的动力学响应，通过对比，验证了膝部气囊对驾驶员保护效果的有效性。最后，针对驾驶员下肢保护进行优化。选择膝部安全气囊排气孔面积、气体发生器的质量流速比例、气囊拉带长度、气囊在膝垫安装处的上下位置、气囊点火时刻，安全带的刚度、卷收器的锁止时间、肩带预紧器的预紧量、带扣预紧器预紧力作为研究对象。通过主效应分析，得到膝部安全气囊点火时刻、气囊气体发生器质量流速比例系数、气囊排气孔面积比例系数三个参数对大腿、小腿的损伤响应影响都比较显著，为主效应影响因子，选择这三个参数进行多目标的优化。采用全局多目标路径探索算法HMGP对驾驶员左、右大腿力和左、右小腿胫骨指数进行多目标优化之后，驾驶员的下肢损伤出现了明显的下降。本文的研究对于大客车驾驶员的保护具有一定的参考价值，设计的膝部气囊和优化方法可以作为借鉴。