【正文】 封頭圖4 球形容器1支柱 2中部平臺 3頂部操作平臺 4北極板5北溫帶6赤道帶 7南溫帶 8南極板 9拉桿從圓筒形容器圖可知，容器的結(jié)構(gòu)是由壓力容器的殼體、密封元件和支座等主要部件組成的。m3的中壓反應(yīng)容器和pV≥10MPa① 中壓容器（三類容器中的中壓容器除外）；② 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；③ 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和貯存容器；④ 搪玻璃壓力容器；⑤ 低壓管殼式余熱鍋爐。（3） 按容器壁厚分根據(jù)容器外徑Do和內(nèi)徑Di的比值K（K=Do/Di）將容器分為薄壁容器（K≤）和厚壁容器（K）。第二章 安全氣囊氣體發(fā)生器壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 壓力容器的分類[4]（1） 按容器的作用原理分換熱容器、反應(yīng)容器、分離容器、貯運(yùn)容器。5ms的閾值要求時,該碰撞過程就會引爆裝在筒內(nèi)的氣體發(fā)生器,氣體發(fā)生器將被點(diǎn)火信號引燃并迅速產(chǎn)氣。 5ms 的沖擊信號時將觸發(fā)引爆裝在充氣筒內(nèi)的氣體發(fā)生器, 利用安裝在充氣筒內(nèi)的壓力傳感器就可以對氣體發(fā)生器產(chǎn)氣后的整個壓力變化過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。該套模擬整車撞擊的系統(tǒng)主要由臺架系統(tǒng)、密閉充氣筒及其電磁控制機(jī)構(gòu)、傳感器、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。對壓力的測試實(shí)驗(yàn)是在常溫和低溫情形下進(jìn)行, 以便保證氣體發(fā)生器在嚴(yán)冬和盛夏均可以產(chǎn)生適量的氣體而正常工作。 安全氣囊根據(jù)安裝的位置及保護(hù)對象不同，主要分為：對駕駛員進(jìn)行保護(hù)的氣囊，裝在方向盤內(nèi)，防止駕駛員與轉(zhuǎn)向盤、儀表板及前擋風(fēng)玻璃發(fā)生碰撞；對前排乘員進(jìn)行保護(hù)的氣囊，裝在儀表板內(nèi)，防止乘員與儀表板、前擋風(fēng)玻璃發(fā)生碰撞；對后排乘員進(jìn)行保護(hù)的氣囊，一般安裝在前排座椅的靠背上后部或頭枕內(nèi)部，防止乘員與前排座椅發(fā)生碰撞。 雖然安全氣囊在結(jié)構(gòu)上會有所不同，但其工作原理基本一致。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(jì)算，決定是否發(fā)出點(diǎn)火信號?；旌鲜綒怏w發(fā)生器是壓縮氣體式和煙火式相結(jié)合的發(fā)生器，也是目前廣泛應(yīng)用一種氣體發(fā)生器。氣囊的大小、形狀、漏氣性能是確定安全氣囊保護(hù)效果的重要因素，必須根據(jù)不同汽車的實(shí)際情況來確定。即具有機(jī)械式的優(yōu)點(diǎn)，又能克服機(jī)械式傳感器本身存在的缺陷，安裝在車身上任何位置，以便得到較好的減速信號，而且能夠在同一位置安裝多個傳感器。 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。碰撞傳感器。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。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)。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)）。這點(diǎn)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。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。例如在美國，相應(yīng)的法規(guī)已從1989年起實(shí)施該法規(guī)要求一定要安裝大尺寸的氣囊。所以，設(shè)計(jì)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]。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(dá)到一個令人滿意的狀態(tài)。中北大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書安全氣囊壓力發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì) 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(jì)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(jì) 17 壓力容器殼體材料的選擇 17 筒體設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 20 壓力容器封頭設(shè)計(jì) 23 封頭與圓筒的連接設(shè)計(jì) 29 壓力容器底部設(shè)計(jì) 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(jì) 31第五章 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 31 開孔的形狀 32 開孔后的補(bǔ)強(qiáng) 32 等截面積補(bǔ)強(qiáng)法 33總結(jié) 36參考文獻(xiàn) 37致謝 39第 40 頁 共 39 頁中北大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 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。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(jìn)水平還相差甚遠(yuǎn)，這些差距主要包括安全氣囊法規(guī)、撞車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、安全氣囊的設(shè)計(jì)、制造和測試等方面。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，世界上很多國家都有要求在新車上必須安裝氣囊?，F(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。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。1992年9月，我國自行設(shè)計(jì)與研制的FS01型安全氣囊，通過了撞車實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)定型。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(jì)方面具有雄厚的基礎(chǔ)，他們的機(jī)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?jiān)诘聡鲞^數(shù)次評估，得到極大關(guān)注。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(jìn)行匹配裝置實(shí)驗(yàn)。：碰撞傳感器、電子式傳感器、機(jī)電式傳感器。機(jī)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(diǎn)傳感，對機(jī)械部件的品質(zhì)、精度和耐磨性要求極高。機(jī)電式傳感器采用機(jī)電結(jié)合的方式，將機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為電子信號，再利用電子信號點(diǎn)爆安全氣囊。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。一般集成在微計(jì)算機(jī)中。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(jìn)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(jìn)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(jìn)行的工作安全氣囊壓力發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，筒體設(shè)計(jì)基本參數(shù)設(shè)計(jì)、端蓋基本參數(shù)設(shè)計(jì)、壓力容器與測試裝置接口設(shè)計(jì)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(jì)準(zhǔn)則（1） 應(yīng)力分類ASME—Ⅷ—2規(guī)范要求進(jìn)行精確的彈性應(yīng)力分析，把應(yīng)力分析報(bào)告作為設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，所以，把這種設(shè)計(jì)方法稱為“分析設(shè)計(jì)”，而把傳統(tǒng)規(guī)范進(jìn)行的設(shè)計(jì)稱為“規(guī)則設(shè)計(jì)”或“常規(guī)設(shè)計(jì)”。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(qiáng)度≤[σ]，即Pm（PL）＋Pb≤[σ]。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(yuǎn)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PmQ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PLQ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）PLQF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PmPb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PLQ平封頭中央?yún)^(qū)內(nèi)壓總體薄膜應(yīng)力一次彎曲應(yīng)力PmPb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PLQ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PmPbF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QFF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PmPm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PmPLQF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QF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(jì)準(zhǔn)則壓力容器的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)準(zhǔn)則通常有下列幾種[5,8]?？紤]安全系數(shù)后，容器實(shí)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(jì)中引入塑性失效準(zhǔn)則這一點(diǎn)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(dá)到疲勞設(shè)計(jì)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