【正文】 焊或與其他焊接 2 )/(p非圓形平蓋且不小于圓形平蓋???m 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 39 頁 與筒體角焊或與其他焊接 與筒體角焊或與其他焊接 3 4 5 )/(p非圓形平蓋且不小于圓形平蓋???m 螺栓連接 6 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 39 頁 7 33cGcGPDLPDL預(yù)緊時圓形平蓋操作時? 8 （ 4） 封頭 的選擇 封頭的選擇要根據(jù)工作條件的要求，既要考慮封頭的形狀及其應(yīng)力的分布規(guī)律，又要考慮沖壓、焊接、裝配的難易程度，進行全面的技術(shù)和經(jīng)濟分析。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 28 頁 共 39 頁 ③ 制造方面及材料消耗 各種封頭一般是由敲打、沖壓、滾卷或爆炸成型制造，半球形與橢圓形封頭通常用沖壓的方法制造，大型半球形封頭亦可先沖壓成球瓣，然后組對拼焊而成，碟形封頭通 常用敲打、沖壓或爆炸成型，折邊部分可滾壓或敲打制成。 （ 5） 平板 封頭 的參數(shù)設(shè)計 結(jié)構(gòu)形式與壁厚計算： 選用 45 鋼，查表得 b? =600MPa， s? =355MPa， GB150 規(guī)定 [13]碳素鋼抗拉強度安全系數(shù) bn 取 ，屈服強度安全系數(shù) sn 取 。 壓力容器底部設(shè)計 根據(jù)壁厚計算公式 ，可用厚度為 34 mm 的薄板作為容器底，所以確定容器底的具體參數(shù)：直徑 ? 為 325 mm，厚度 ? 為 34 mm 的圓形薄板，與圓筒 殼體焊接而成。 開孔的形狀 壓力容器的開孔可分為 圓形、橢圓形、長圓形，對于橢圓形孔和長圓形孔其長、短軸之比應(yīng)不大于 2 ： 1。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 33 頁 共 39 頁 （ 3） 補強方法 常見的補強方法有：等截面積補強法、極限分析補強法、壓力面積補強法（適用于大開孔的補強計算）。 （ 2） 等面積補強法設(shè)計計算公式 有效補強寬度 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 34 頁 共 39 頁 m a x( 2 , 2 2 )n n tB d d ??? ? ? 2itd d C?? 式中 ： id — 接管內(nèi)直徑， mm； tC — 接管厚度附加量， mm； 12t t tC C C?? 式中： 1tC — 接管壁厚負(fù)偏差， mm； 2tC — 接管腐蝕裕度， mm； 有效補強高度： 1 nthd?? 2 nthd?? 式中： 1 h — 外伸有效補強高度， mm； 2h — 內(nèi)伸有效補強高度， mm； nt? — 接管實際厚度， mm。 （ 2） 補強形式 開孔補強的形式主要可分為四類。又由于材質(zhì)和制造缺陷等各種因素的 綜合作用，開孔接管附近就成為壓力容器的破壞源。螺栓材料硬度一般應(yīng)比螺母高 30HB 以上。 綜上所述，雖然在相同的受載條件下， 薄板的所需厚度要比薄殼大得多，即平板封頭要比凸形封頭厚的多，但是因平板封頭結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在直徑較小的容器中，采用平板封頭比較經(jīng)濟簡便。 當(dāng) r=0 時，蝶形封頭成為無折邊的球形蓋，封頭的力學(xué)性能不好，在折點的局部區(qū)將出現(xiàn)峰值應(yīng)力，折點處的焊縫將成為危險源，封頭與筒體的角焊縫為全焊透結(jié)構(gòu)。 另外由于平板封頭承壓時處于受彎的不利狀態(tài)，因而壁厚比同直徑的筒體大得多。 （ 3） 平板 封頭 平板封頭是各種封頭中結(jié)構(gòu)最簡單，制造最容易的一種封頭形式。 它結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，常用作容器中兩獨立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋，封頭與簡體連接處的角焊縫應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。直邊的作用是為了保證封頭的制造質(zhì)量和避免筒體與封頭間的環(huán)向焊縫受邊緣應(yīng)力作用。球面半徑越大，折邊半徑越小，封頭的深度將越淺，這對于加工成型有利。 表 5 鋼管厚度負(fù)偏差 1C 鋼管種類 壁厚（ mm） 負(fù)偏差（ %） 碳素鋼或 低合金鋼 ≤ 20 ＞ 20 15 不銹鋼 ≤ 10 ＞ 10～ 20 15 20 表 6 腐蝕裕量 2C 介質(zhì)腐蝕速率 （ mm/y） 腐蝕裕量 2C 單面腐蝕 雙面腐蝕 ≤ 1 2 ～ 1～ 2 2～ 4 ＞ 2C K B?? 根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計的實際情況，選取 2C 為 2mm， 1C 為 。 %，壁厚允許偏差 177。 中高壓壓力容器大多選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼含硫、磷雜質(zhì)較少，硫 ≤ %，磷 ≤ %，塑性好，抗冷脆性等相對質(zhì)量較好。殼體材料要承受瞬時強沖擊載荷，在這種情況下，它的力學(xué)性能與靜態(tài)時有很大的不同，材料的應(yīng)力、應(yīng)變以及應(yīng)變率的關(guān)系變得很復(fù)雜，此時設(shè)計中要考慮材料的動態(tài)屈服應(yīng)力。壓力容器使用在不同的場合，對材料的物理性能也有不同的 要求。 耐腐蝕性能是材料在使用條件下抵抗腐蝕介質(zhì)侵蝕的能力。下面首先簡單介紹下一般的力學(xué)性能。 GB 150 中確定鋼材許用應(yīng)力時，低碳鋼和低合金鋼的屈服強度及抗拉強度的安全系數(shù)分別為 與 ， 與此相對應(yīng)， ASMEⅧ 1 中的數(shù)值為 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 39 頁 與 。 表 2 GB 150、 JB 4732 和 JB/T 4735 的適用范圍和主要區(qū)別 項目 GB 150 JB 4732 JB/T 4735 設(shè)計壓力 ≤ P≤ 35MPa，真 空度不低于 ≤ P＜ 100MPa， 真 空度不低于 － ＜ P＜ MPa 設(shè)計溫度 按鋼材允許的使用溫度 確定（最高為 700 oC，最 低 為－ 196 oC） 低于以鋼材蠕變控制其 設(shè)計應(yīng)力強度的相應(yīng)溫 度（最高 475oC） － 20oC（大于） ~350 oC（奧氏體高合金剛 制容器和設(shè)計溫度低 于－ 20oC，但滿足低 溫低應(yīng)力工況，且調(diào) 整后的設(shè)計溫度高于 － 20oC 的容器不受此 限制） 對介質(zhì)的限制 不限 不限 不適用盛裝高度毒性 或極度危害介質(zhì)的容 器 設(shè)計準(zhǔn)則 彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則和失 穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)則 塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則、失 穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)則和疲勞 失效設(shè)計準(zhǔn)則，局部應(yīng)力 用極限分析和安定性分 彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則和 失穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)則 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 39 頁 析結(jié)果來評定 項目 GB 150 JB 4732 JB/T 4735 應(yīng)力分析方法 以材料 力學(xué)、板殼理論公 式為基礎(chǔ)，并引入應(yīng)力增 大系數(shù)和形狀系數(shù) 彈性有限元法；塑性分析 ；彈性理論和板殼理論公 式，試驗應(yīng)力分析 以材料力學(xué)、板殼理 論公式為基礎(chǔ)，并引 入應(yīng)力增大系數(shù)和形 狀系數(shù) 強度理論 最大主應(yīng)力理論 最大切應(yīng)力理論 最大主應(yīng)力理論 是否適用于 疲勞分析容 器 不適用 適用，但有免除條件 不適用 在我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)體系中， GB 150《鋼制壓力容器》是最基本的、應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)內(nèi)容與 ASMEⅧ JIS B 8270（除第 1 種容器除外）等先進工業(yè)化國家的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)大致相當(dāng) ，但在適用范圍、許用應(yīng)力和一些技術(shù)指標(biāo)上有 所不同。所以在確定技術(shù)方案時，特別要注意標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)內(nèi)容的“前提條件”、“邊界條件”?；毫θ萜鞯母g失效是指與介質(zhì)接觸的器壁收到腐蝕性介質(zhì)的侵蝕而產(chǎn)生破壞，它可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類。容器在高溫和一定中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 39 頁 應(yīng)力的長期作用下，塑性變形將不 斷積累。 ⑤ 斷裂失效準(zhǔn)則 。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)。彈塑性失效準(zhǔn)則適用于反復(fù)加載過程。只有當(dāng)整體屈服時，才是容器承受的極限狀態(tài)。壓力容器的設(shè)計準(zhǔn)則通常有下列幾種 [5,8]。 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]。 峰值應(yīng)力 （ peak stress） F。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。 一次應(yīng)力 （ primary stress） P。 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”。 m3的低壓容 器； ③ 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且 pV≥ 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。 10 g及持續(xù)時間 10177。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]。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。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。 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。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。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)）。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 。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]。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