1、安裝結構設計
結合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。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。
安全氣囊的控制主要包括兩個方面,一是點火控制,另一個是安全氣囊的體積形擾放氣特性等。目的是為了使安全氣囊配件能夠準確地點火,防止誤點火(不該點火而點火升漏點火(應該點火而沒有點火)和遲點火(點火時間太晚);二個問題的目的是為了盡可能保護乘員。

二、安全氣囊的發展趨勢
氣囊來保護汽車乘員的想法較先產生于美國,在1952年美國汽車生產者聯合會在理論上闡述了這樣一種汽車安全系統的必要性。兒乎同時,這種系統的原理圖也繪制了出來。1953年,一個氣囊的就誕生了。但是由于那時技術的限制,還不能把這種想法或進行實現,到了1980年的德國開始實現了這個設想并在汽車安裝了安全氣囊。從此在美國的市場汽車上都出現了這樣的安全系統,隨后又出現了一系列保護乘員頭部軀干和膝部作用的安全氣囊。在我國,對安全氣囊的起步較晚。上個世紀80年代末我國的一些汽車碰撞安全和專家才開始關注安全氣囊的和發展。在十多年的與發展過程中,國內許多大學與事業公司的與產品已初具基礎,其中部分與技術已接近水平。在汽車碰撞實驗中,系統地了多種國產汽車中安全氣囊的匹配技術對安全氣囊的點火控制模擬、汽車碰撞的過程模擬和實驗驗證以及有關軟件在安全氣囊系統設計中的應用等方而作了大量工作,對國內的安全氣囊具有重要的指導作用。2000年以來,我國安全氣囊市場需求平均每年都有超過200%的速度在增長,到2004年我國安全氣囊市場總配量接近400萬套。目前,國內生產安全氣囊企業有近20家,2004年產量超過200萬套,安全氣囊的國產化率超過50%,到2007年,我國80%以上的安全氣囊組件將實現本地化生產。目前,我國安全氣囊零部件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)安全氣囊的智能化
傳統的正而碰撞安全氣囊系統是根據前座乘員的常規乘座位置和氣囊的理想點火時刻為原則設計的。但是在實際的汽車碰撞事故中,影響氣囊保護性能的因素很多,例如乘員的身高和體重、乘員相對于方向盤或儀表板的位置、碰撞的劇烈程度等等。不同的碰撞條件及乘員和乘員的位置的變化會導致乘員不是在較佳時刻與氣囊接觸,從而降低對乘員的保護效果。為了充分發揮安全氣囊的保護效果,自適應式或稱為智能型安全氣囊的概念也就應運而生。
(2)安全氣囊的小型化
縮小安全氣囊總成的體積是當前發展的趨勢之一。新型發生器工作時,壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發生器氣體產生率高,因而尺寸小,便于安裝布置。
(3)安全氣囊的多樣化
駕駛員和前座乘員安全氣囊已成為轎車生產中的標準設備,作為正碰撞事故中的安全措施。側而碰撞氣囊正在迅速發展。不同設計形式的側碰撞氣囊可分別安裝在椅靠背外側、車門中部、車身中立柱、車身頂部與車門交界部位。這些安裝在不同部位的側碰撞氣囊可分別起到保護乘員頭部、胸部和臀部的作用。
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