氣囊殼體安裝結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

一、模型建立分析

為確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，還要采用Catia三維繪圖軟件進(jìn)行三維模型的建立。結(jié)合各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，可以得相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后將模型導(dǎo)人到HyperMesh中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格劃分，將網(wǎng)格單元類型、各單元材料特性進(jìn)行賦值。在仿真分析階段，可以采用Ls-Dyna氣囊殼體強(qiáng)度分析，完成氣囊點(diǎn)爆整個(gè)過程的仿真分析。在Ls-Dyna中，存在有各種發(fā)生器模塊，可以結(jié)合汽車車型進(jìn)行相應(yīng)模型的選擇。在實(shí)際分析時(shí)，可以輸入320kPa發(fā)生器參數(shù)。對Airbag_folder模塊進(jìn)行調(diào)用，則能在有限元模型導(dǎo)人后實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格折疊，完成折疊參數(shù)的設(shè)置，使氣袋在Z方向得折疊。

二、安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合氣囊殼體安裝問題，還要實(shí)現(xiàn)安裝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。具體來講，就是采用前端開口的盒式結(jié)構(gòu)殼體，其側(cè)壁設(shè)置有翻邊和張開的掛鉤，翻邊頂面稍高。在殼體底部，設(shè)置有發(fā)生器安裝孔和氣袋固定環(huán)安裝孔，儀表板底部設(shè)置有向下突出的支架，可以掛鉤配合通孔。在安裝時(shí)，可以采用沖壓成形工藝進(jìn)行掛鉤安裝，促使掛鉤在殼體側(cè)壁上自動(dòng)形成，中部沖壓形成凹槽，克服采用焊接或鉚接方式存在的問題。在氣囊點(diǎn)爆過程中，壓力達(dá)到大值后，殼體開口位置將產(chǎn)生大變形，對殼體掛鉤有相應(yīng)的強(qiáng)度要求，所以還要做好材料的選擇。綜合考慮各方面需求，殼體材質(zhì)選用DC04，掛鉤、壓環(huán)、發(fā)生器、支架均為鋼材質(zhì)，罩蓋采用TP07003。采用該種結(jié)構(gòu)，可以避免氣囊點(diǎn)爆給儀表板帶來損傷，同時(shí)也能減少殼體安裝時(shí)間，為汽車裝配提供便利。

三、仿真分析結(jié)果

從仿真結(jié)果來看，在0~4ms之間，氣囊處于點(diǎn)爆開始階段，氣袋尚未沖出發(fā)生器，但是承受的壓力值達(dá)到大，以至于殼體內(nèi)壁承受大壓力，促使開口位置發(fā)生變形，掛鉤承受大考驗(yàn)。在4~7ms階段，氣袋從殼體沖出，內(nèi)部壓力急劇減小，對殼體側(cè)壁作用力不斷增加。在7~40ms之間，殼體持續(xù)受到氣袋的壓力，以至于殼體開口變大。

在15~25ms之間，氣袋全部展開，使發(fā)生器受到向外拉力作用。通過發(fā)生器與殼體連接部分，殼體受到向外的拉力，促使安裝孔位置受到大考驗(yàn)。在整個(gè)過程中，殼體材料斷裂應(yīng)力均比點(diǎn)爆大應(yīng)力大，氣袋正常展開，整個(gè)點(diǎn)爆過程平穩(wěn)，所以可以判定殼體強(qiáng)度能夠達(dá)到點(diǎn)爆要求。從各溫度條件下靜態(tài)點(diǎn)爆試驗(yàn)結(jié)果來看，氣袋均順利展開，同時(shí)點(diǎn)爆時(shí)間符合要求。在各試驗(yàn)中，殼體、支架、掛鉤等連接部件均為出現(xiàn)裂痕，氣袋表面也未出現(xiàn)燃燒或破裂問題。因此，改進(jìn)后的氣囊殼體安裝結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到氣囊基礎(chǔ)性能設(shè)計(jì)要求，可以為氣囊安裝提供便利。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在氣囊殼體設(shè)計(jì)方面，除了考慮殼體強(qiáng)度問題，還要考慮殼體安裝能否達(dá)到汽車裝配需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，在綜合考慮各方面因素的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)殼體安裝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，則能使殼體性能加，同時(shí)使安裝工藝得簡化，完成通用化程度好的氣囊殼體設(shè)計(jì)，繼而好的達(dá)到汽車生產(chǎn)需求。

按氣囊數(shù)量分類可分為單穩(wěn)定系統(tǒng)，雙氣囊系統(tǒng)和多氣囊系統(tǒng)：

一、單氣囊系統(tǒng)，只是在駕駛員側(cè)的轉(zhuǎn)向盤中安裝拉一個(gè)氣囊。

二、雙氣囊系統(tǒng)近兒年生產(chǎn)的轎車大多都采用拉雙氣囊系統(tǒng)，即在駕駛員側(cè)和前座乘員側(cè)各安裝了一個(gè)氣囊，某些轎車均采用的是雙氣囊系統(tǒng)。

三、多氣囊系統(tǒng)多穩(wěn)定系統(tǒng)是指在車上安裝了3個(gè)或3個(gè)以上的氣囊。

汽車的穩(wěn)定性分為主動(dòng)穩(wěn)定和被動(dòng)穩(wěn)定兩種。主動(dòng)穩(wěn)定是指汽車防止發(fā)生事故的能力，主要有防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)力分配系統(tǒng)等。被動(dòng)穩(wěn)定是指在萬一發(fā)生事故的情況下汽車上的配置保護(hù)乘員的能力。當(dāng)汽車發(fā)生事故時(shí)，對乘員的傷害是在瞬間發(fā)生的，為防止對乘員的傷害，設(shè)置穩(wěn)定裝備。

20世紀(jì)80年代末我國的一些汽車碰撞穩(wěn)定和才開始關(guān)注氣囊的研討和發(fā)展。到2007年，我國80%以上的氣囊組件將實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目前，我國氣囊零部件ECU、氣體發(fā)生器、氣袋、布料的國內(nèi)采購率只有5%左右，氣囊組件配套還有很大的發(fā)展空間。

一、氣囊控制系統(tǒng)的組成及工作原理。比較常見的傳感器有電子傳感器，機(jī)電式傳感器，機(jī)械式傳感器，新型傳感器，中心傳感器和穩(wěn)定傳感器六種類型。而電子控制器則包括微處理器，信號(hào)輸入和輸出系統(tǒng)，氣囊系統(tǒng)電源，警告和診斷系統(tǒng)等部分組成。

由于汽車生產(chǎn)廠家不同和汽車型號(hào)、結(jié)構(gòu)不同，氣囊控制系統(tǒng)布置方式也有所不同。其中主要的布置方式有多點(diǎn)式氣囊控制系統(tǒng)，單點(diǎn)式氣囊控制系統(tǒng)，兩點(diǎn)式氣囊控制系統(tǒng)和防側(cè)撞氣囊控制系統(tǒng)。雖然布置方式不相同，但是控制原理是一樣的。其控制原理如下：氣囊控制系統(tǒng)的動(dòng)作信號(hào)是由碰撞傳感器、中心傳感器和穩(wěn)定傳感器來產(chǎn)生，然后由中心電子控制器來判斷各個(gè)傳感器輸入的信號(hào)。氣囊的引爆過程是根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律，用力學(xué)方法對碰撞加速度強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，確定碰撞加速度強(qiáng)度的平均值，儲(chǔ)存在中心電子控制器的微處理器中。

二、氣囊的組成及作用。氣囊系統(tǒng)主要由傳感器、微處理器(ECU)、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成。

傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號(hào)；氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊膨脹。