【正文】 計算機中。安全氣囊系統(tǒng)要求氣體發(fā)生器能夠在較短的時間內(nèi)（ 30 ms 左右）產(chǎn)生 大量的氣體充滿氣囊，產(chǎn)生的氣體必須對人體無害，且不能溫度太高，同時要求氣體發(fā)生器有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 。機械式在加速度較低時保證不啟動氣囊，可靠性較高；但只能單點傳感，對機械部件的品質(zhì)、精度和耐磨性要求極高。 ：碰撞傳感器、電子式傳感器、機電式傳感器。我國生產(chǎn)的安全 氣囊性能大部分要到國外測試，例如，錦恒汽車安全系統(tǒng)公司生產(chǎn)的 SR－ 40 安全氣囊在國內(nèi)無法測試需要到國外進行匹配裝置實驗。還有南京理工大學(xué)在傳感器、氣體發(fā)生器和氣囊設(shè)計方面具有雄厚的基礎(chǔ)，他們的機電一體式傳感器、疊氮化鈉氣體發(fā)生器、分步式氣囊的研究與產(chǎn)品曾受國外著名公司邀請在德國做過數(shù)次評估，得到極大關(guān)注。 1992 年 9 月，我國自行設(shè)計與研制的 FS01 型安全氣囊，通過了撞車實驗與設(shè)計定型。氣囊側(cè)面設(shè)有許多孔，這些孔用來快速從氣囊中排出氣體。現(xiàn)在，在汽車上，一個氣囊安裝在駕駛盤上，一個安裝在駕駛員旁前排乘員的前面。 目前，世界上很多國家都有要求在新車上必須安裝氣囊。隨著我國汽車工業(yè)的迅 速發(fā)展，國內(nèi)一些大公司準(zhǔn)備建立大規(guī)模安全氣囊生產(chǎn)線。目前 ， 我國安全氣囊的研究與發(fā)展已初具基礎(chǔ)和規(guī)模，但是離世界先進水平還相差甚遠，這些差距主要包括安全氣囊法規(guī)、撞車實驗系統(tǒng)、安全氣囊的設(shè)計、制造和測試等方面。中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 共 1 頁 安全氣囊壓力發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計 目錄 第一章 緒論 ...................................................... 1 問題的提出及研究的目的和意義 ............................... 1 汽車安全氣囊及其性能測試國內(nèi)外發(fā) 展?fàn)顩r ..................... 1 汽車安全氣囊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 ................................... 2 測試裝置及原理 ............................................. 4 本論文所要進行的工作 ....................................... 5 第二章 安全氣囊氣體發(fā)生器壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................ 5 壓力容器的分類 [4] ........................................... 6 壓力容器的結(jié)構(gòu) ............................................. 7 壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則 ........................................... 8 壓力容器殼體形狀選擇 ...................................... 17 第三章 壓力容器基本參數(shù)設(shè)計 ..................................... 17 壓力容器殼體材料的選擇 .................................... 17 筒體設(shè)計參數(shù)的確定 ........................................ 20 壓力容器封頭設(shè)計 .......................................... 23 封頭與圓筒的連接設(shè)計 ...................................... 29 壓力容器底部設(shè)計 .......................................... 30 密封圈的選擇 .............................................. 31 第四章 壓力容器與測試裝置接口設(shè)計 ............................... 31 第五章 開孔補強設(shè)計 ............................................. 31 開孔的形狀 ................................................ 32 開孔后的補強 .............................................. 32 等截面積補強法 ............................................ 33 總結(jié) ............................................................ 36 參考文獻 ........................................................ 37 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 共 39 頁 致謝 ............................................................ 39 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 共 39 頁 第一章 緒論 問題的提出及研究的目的和意義 隨著高速公路的發(fā)展和汽車性能的提高，汽車的行駛速度越來越快，特別是由于汽車擁有量的迅速增加，交通越來越擁擠，使得事故更為頻繁，所以汽車的安全性顯得特別重要。在測試方面、傳感器、氣體發(fā)生器和氣囊技術(shù)規(guī)范及檢測還未達到一個令人滿意的狀態(tài)。所以，設(shè)計一套安全氣囊性能測試系統(tǒng)，對我國汽車工業(yè)具有重要意義 [1]。例如在美國，相應(yīng)的法規(guī)已從 1989 年起實施該法規(guī)要求一定要安裝大尺寸的氣囊。側(cè)面氣囊或者裝在車門上，或者裝在座椅靠背上，氣囊用尼龍制成，材料厚度為 。這點十分重要的，否則，人就會被氣囊推向后面或被一個氣囊或幾個氣囊擠住而受傷。在“九五” 規(guī)劃和“十五”規(guī)劃中，國家經(jīng)貿(mào)委和汽車行業(yè)將安全氣囊列為我國汽車零配件三個重大發(fā)明之一（電子噴油系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)）。但是，國內(nèi)對安全氣囊性能測試系統(tǒng)方面的研究比較少 [3]，尚沒有一套完整的測試系統(tǒng)。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，安全氣囊及測試系統(tǒng)研究方面有所創(chuàng)新并擁有自己的關(guān)鍵技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)才是安全氣囊發(fā)展的立足之本。 碰撞傳感器。 電子式傳感器是一種應(yīng)用最早的碰撞傳感器，根據(jù)電子原理，利用電信號來反映車身減速度，而后根據(jù)電信號來判別是否展開緩沖氣囊。氣囊一般由防裂性能好的聚酞胺織物制成，它是一種半硬的泡沫塑料，能承受較大的壓力；經(jīng)過硫化處理，可減少氣囊沖氣膨脹時的慣性力；為使氣體密封，氣囊里面涂有涂層材料。氣體發(fā)生器主要有：壓縮氣體式、煙火式和混合式三種型式。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故時，電控裝置接收多個傳感器傳來的車身不同位置的減速信號，經(jīng)過反復(fù)不斷的分析、比較、計算，決定是否發(fā)出點火信號。乘員與氣袋接觸時，通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達到保護乘員的目的。 圖 1 安全氣囊工作基本原理 測試裝置及原理 氣體發(fā)生器的產(chǎn)氣性能好壞是通過進行密閉充氣筒內(nèi)的壓力測試來檢測的 , 通過對壓力的檢測可以對氣體發(fā)生劑的燃燒速度 和氣體生成量進行判定。氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑是一種火藥 , 其單位時間產(chǎn)氣量是由氣體發(fā)生劑的線性燃速和燃燒面積決定的 , 氣體發(fā)生器單位時間的氣體流出量是由噴嘴面積的大小和燃燒室中的壓力決定的 [20][21]。 10 g 和持續(xù)時間為 10 177。 10 g及持續(xù)時間 10177。 本論文所要進行的工作 安全氣囊壓力發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計，筒體設(shè)計基本參數(shù)設(shè)計、 端蓋 基本參數(shù)設(shè)計、壓力容器與測試裝置接口設(shè)計等。 ② 內(nèi)壓容器 低壓容器（代號 L） ： ≤ p； 中壓容器（代號 M） ： ≤ p101MPa； 高壓容器（代號 H） ： 101MPa≤ p1001MPa； 超高壓容器（代號 U） ： p≥ 1001MPa。 二類容器：屬下列情況之一者為二類容器。 m3的低壓容 器； ③ 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且 pV≥ 如下圖 所示分別是常見的圓筒形容器和球形容器 。 壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則 （ 1） 應(yīng)力分類 ASME— Ⅷ — 2 規(guī)范要求進行精確的彈性應(yīng)力分析，把應(yīng)力分析報告作為設(shè)計的基本依據(jù)，所以，把這種設(shè)計方法稱為“分析設(shè)計”，而把傳統(tǒng)規(guī)范進行的設(shè)計稱為“ 規(guī)則設(shè)計”或“常規(guī)設(shè)計”。以上各種應(yīng)力分類是相互交叉的。 一次應(yīng)力 （ primary stress） P。一次應(yīng)力又可分為以下三類： 一次總體薄膜應(yīng)力 （ general primary membrane stress） Pm。如，在殼體的固定支座或接管處由外載荷和力矩引起的薄膜應(yīng)力。由于容器部件的自身約束或相鄰部件的約束而產(chǎn) 生的正應(yīng)力或剪應(yīng)力 [5]。 峰值應(yīng)力 （ peak stress） F。 控制一次應(yīng)力極限是為了防止過分彈性變形，包括穩(wěn)定在內(nèi)； 控制一次應(yīng)力與二次應(yīng)力疊加的極限，是為了防止過分的彈性變形和增長性破壞 —— 塑性不安定； 控制峰值應(yīng)力極限的目的是防止由周期性載荷引起的疲勞破壞。 ③ 一次應(yīng)力中的總體薄膜應(yīng)力或局部薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和的應(yīng)力強度≤[ζ]，即 Pm（ PL） ＋ Pb≤ [ζ]。 表 1 壓力容器典型零部件中的應(yīng)力分類 零部件名稱 應(yīng)力位置 引起 其應(yīng)力的原因 應(yīng)力分類 符號 圓柱形或 球形殼體 遠離不連續(xù)處的殼壁 內(nèi)壓 總體薄膜應(yīng)力 沿壁厚的應(yīng)力梯度（如厚壁筒）—— 二次應(yīng)力 Pm Q 軸向溫度梯度 薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 Q 與封頭或法蘭 的 連接處 內(nèi)壓 局部薄膜應(yīng)力 —— 一次應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 PL Q 任何殼體 或封頭 沿整個容器的任何截面 外部 載荷或力矩，或內(nèi)壓 沿整個截面平均的總體薄膜應(yīng)力，垂直于橫截面 —— 總體薄膜應(yīng)力 Pm 外部載荷或力矩 沿整個截面的線性分布（并非沿厚度）的彎曲力，垂直于橫截面總體薄膜應(yīng)力 Pm 在接管或其他開孔的附近 外部載荷或力矩，或內(nèi)壓 局部薄膜應(yīng)力 —— 一次應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 峰值應(yīng)力（填角或直角） PL Q F 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 39 頁 任何位置 殼體和封頭間溫差 薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 Q 凸形封頭或錐形封頭 頂部 內(nèi)壓 總體薄膜應(yīng)力 一次彎曲應(yīng)力 Pm Pb 過渡區(qū)域與殼體連接處 內(nèi)壓 局部薄 膜應(yīng)力 —— 一次應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 PL Q 平封頭 中央?yún)^(qū) 內(nèi)壓 總體薄膜應(yīng)力 一次彎曲應(yīng)力 Pm Pb 與殼體連接處 內(nèi)壓 局部薄膜應(yīng)力 —— 一次應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 PL Q 多孔的封頭或殼體 均勻布置的典型管孔帶 壓力 薄膜應(yīng)力（沿橫截面平均分布）—— 一次應(yīng)力 彎曲應(yīng)力（沿管孔帶寬度平均，沿壁厚線性分布）一次應(yīng)力 峰值應(yīng)力 Pm Pb F 分離的或非典型的孔帶 壓力 薄膜壓力 —— 二次應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 —— 峰值應(yīng)力 峰值應(yīng)力 Q F F 接管 垂直于接管軸線的橫截面 內(nèi)壓或外部載荷 或力矩外部載荷或力矩 總體薄膜應(yīng)力（沿截面平均） 沿接管截面的彎曲應(yīng)力 —— 總體薄膜應(yīng)力 Pm Pm 接管壁 內(nèi)壓 總體薄膜應(yīng)力 局部薄膜應(yīng)力 二次彎曲應(yīng)力 峰值應(yīng)力 Pm PL Q F 膨脹差 薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力 —— 二次應(yīng)力 Q 峰值應(yīng)力 F 覆層 任意位置 熱膨脹差 薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力 —— 峰值應(yīng)力 F 任何部件 任意位置 沿殼壁厚度方向 上的溫度梯度 當(dāng)量線性應(yīng)力 應(yīng)力分布的非線性部分 Q F 任何部件 任意位置 任意原因 應(yīng)力集中（缺口效應(yīng)） F （ 2）設(shè)計準(zhǔn)則 壓力容器的 設(shè)計準(zhǔn)則與失效準(zhǔn)則是一個問題的兩個方面，采用何種設(shè)計準(zhǔn)則就是采用何種失效準(zhǔn)則的問題。壓力容器的設(shè)計準(zhǔn)則通常有下列幾種 [5,8]?？紤]安全系數(shù)后，容器實際應(yīng)力處在彈性范圍內(nèi)。只有當(dāng)整體屈服時，才是容器承受的極限狀態(tài)。所以，僅從壓力容器設(shè) 計中引入塑性失效準(zhǔn)則 這一點考慮，選材時也要盡量將塑性較差的脆性材料排除在外，或采取相應(yīng)的限制措施。彈塑性失效準(zhǔn)則適用于反復(fù)加載過程。 彈塑性失效準(zhǔn)則也不適用于脆性材料。該準(zhǔn)則認(rèn)為，容器在交變載荷作用下，當(dāng) 最大交變應(yīng)力（在 循中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 39 頁 環(huán)次數(shù)一定時）或循環(huán)次數(shù)（在最大交變應(yīng)力一定時）達到疲勞設(shè)計曲線的規(guī)定值時，即為容器承載的極限狀態(tài)。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過 105 為高周疲勞， 102~105 為低周疲勞。 ⑤ 斷裂失效準(zhǔn)則 。 我國 在 1984 年公布的《壓力容器缺陷評定規(guī)范》（ CVDA—— 1984）后續(xù)又有 GB/T 19624《在用含缺陷壓力容器