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        轎車安全氣囊工作狀況以及殼體安裝結構改進

        發布日期:2021-08-07 發布者:德幫汽車

          (一)、轎車安全氣囊的工作原理
          汽車的安全性分為主動安全和被動安全兩種。主動安全是指汽車防止發生事故的能力,主要有防抱死系統,制動力分配系統等。被動安全是指在萬一發生事故的情況下汽車上的配置保護乘員的能力。當汽車發生事故時,對乘員的傷害是在瞬間發生的,為防止對乘員的傷害,設置安全裝備。
          20世紀80年代末我國的一些汽車碰撞安全和專家才開始關注轎車安全氣囊的研究和發展。到2007年,我國80%以上的轎車安全氣囊組件將實現本地化生產。目前,我國轎車安全氣囊零部件ECU、氣體發生器、氣袋、布料的國內采購率只有5%左右,氣囊組件配套還有很大的發展空間。
          (1)轎車安全氣囊的組成及作用。轎車安全氣囊系統主要由傳感器、微處理器(ECU)、氣體發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,傳遞及發送信號;氣體發生器根據信號指示產生點火動作,點燃固態燃料并產生氣體向氣囊充氣,使氣囊迅速膨脹。
          (2)轎車安全氣囊控制系統的組成及工作原理。比較常見的傳感器有電子傳感器,機電式傳感器,機械式傳感器,新型傳感器,中央傳感器和安全傳感器六種類型。而電子控制器則包括微處理器,信號輸入和輸出系統,轎車安全氣囊系統電源,警告和診斷系統等部分組成。
          由于汽車生產廠家不同和汽車型號、結構不同,轎車安全氣囊控制系統布置方式也有所不同。其中主要的布置方式有多點式轎車安全氣囊控制系統,單點式轎車安全氣囊控制系統,兩點式轎車安全氣囊控制系統和防側撞轎車安全氣囊控制系統。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:轎車安全氣囊控制系統的動作信號是由碰撞傳感器、中央傳感器和安全傳感器來產生,然后由中央電子控制器來判斷各個傳感器輸入的信號。轎車安全氣囊的引爆過程是根據運動學的規律,用力學方法對碰撞加速度強度進行計算,確定碰撞加速度強度的平均值,儲存在中央電子控制器的微處理器中。
          汽車負氣囊發生器在被動安全保護系統中起到為安全氣囊氣袋充氣的作用,其瞬間產生的大量氣體對交通事故中車輛內部人員的安全有重要作用。
          (二)、轎車安全氣囊殼體安裝結構改進設計
          1、安裝結構設計
          結合轎車安全氣囊殼體安裝問題,還要實現安裝結構的改進設計。具體來講,就是采用頂端開口的盒式結構殼體,其側壁設置有翻邊和張開的掛鉤,翻邊頂面稍高。在殼體底部,設置有發生器安裝孔和氣袋固定環安裝孔,儀表板底部設置有向下突出的支架,可以掛鉤配合通孔。在安裝時,可以采用沖壓成形工藝進行掛鉤安裝,促使掛鉤在殼體側壁上自動形成,中部沖壓形成凹槽,克服采用焊接或鉚接方式存在的問題。在氣囊點爆過程中,壓力達到較大值后,殼體開口位置將產生較大變形,對殼體掛鉤有一定的強度要求,所以還要做好材料的選擇。綜合考慮各方面需求,殼體材質選用DC04,掛鉤、壓環、發生器、支架均為鋼材質,罩蓋采用TP07003。采用該種結構,可以避免氣囊點爆給儀表板帶來損傷,同時也能減少殼體安裝時間,為汽車裝配提供便利。
          2、模型建立分析
          為確定結構設計效果,還要采用Catia三維繪圖軟件進行三維模型的建立。結合各項設計參數,可以得到相應的數學模型,然后將模型導人到HyperMesh中實現網格劃分,將網格單元類型、各單元材料特性進行賦值。在仿真分析階段,可以采用Ls-Dyna氣囊殼體強度分析,完成氣囊點爆整個過程的仿真分析。在Ls-Dyna中,存在有各種發生器模塊,可以結合汽車車型進行相應模型的選擇。在實際分析時,可以輸入320kPa發生器參數。對Airbag_folder模塊進行調用,則能在有限元模型導人后實現網格折疊,完成折疊參數的設置,使氣袋在Z方向得到折疊。
          3、仿真分析結果
          從仿真結果來看,在0~4ms之間,氣囊處于點爆開始階段,氣袋尚未沖出發生器,但是承受的壓力值達到較大,以至于殼體內壁承受較大壓力,促使開口位置發生變形,掛鉤承受較大考驗。在4~7ms階段,氣袋從殼體沖出,內部壓力急劇減小,對殼體側壁作用力不斷增加。在7~40ms之間,殼體持續受到氣袋的壓力,以至于殼體開口變大。
          在15~25ms之間,氣袋完全展開,使發生器受到向外拉力作用。通過發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較大考驗。在整個過程中,殼體材料斷裂應力均比點爆較大應力大,氣袋正常展開,整個點爆過程非常平穩,所以可以判定殼體強度能夠滿足點爆要求。從各溫度條件下靜態點爆試驗結果來看,氣袋均順利展開,同時點爆時間符合要求。在各試驗中,殼體、支架、掛鉤等連接部件均為出現裂痕,氣袋表面也未出現燃燒或破裂問題。因此,改進后的轎車安全氣囊殼體安裝結構能夠滿足氣囊基礎性能設計要求,可以為氣囊安裝提供便利。
          通過分析可以發現,在轎車安全氣囊殼體設計方面,除了考慮殼體強度問題,還要考慮殼體安裝能否滿足汽車裝配需求。在實際設計中,在綜合考慮各方面因素的基礎上,實現殼體安裝結構的改進設計,則能使殼體性能加可靠,同時使安裝工藝得到簡化,完成通用化程度高的氣囊殼體設計,繼而好的滿足汽車生產需求。

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