【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的很多不足之處。（2） 補(bǔ)強(qiáng)形式開孔補(bǔ)強(qiáng)的形式主要可分為四類。螺栓材料硬度一般應(yīng)比螺母高30HB以上。當(dāng)r=0時(shí)，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(diǎn)的局部區(qū)將出現(xiàn)峰值應(yīng)力，折點(diǎn)處的焊縫將成為危險(xiǎn)源，封頭與筒體的角焊縫為全焊透結(jié)構(gòu)。（3） 平板封頭平板封頭是各種封頭中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造最容易的一種封頭形式。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。表5 鋼管厚度負(fù)偏差鋼管種類壁厚（mm）負(fù)偏差（%）碳素鋼或低合金鋼≤20＞2015不銹鋼≤10＞10～201520表6 腐蝕裕量介質(zhì)腐蝕速率（mm/y）腐蝕裕量單面腐蝕雙面腐蝕≤12～1～22～4＞根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選取為2mm。 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(duì)質(zhì)量較好。壓力容器使用在不同的場(chǎng)合，對(duì)材料的物理性能也有不同的要求。下面首先簡(jiǎn)單介紹下一般的力學(xué)性能。表2 GB 150、JB 4732和JB/T 4735的適用范圍和主要區(qū)別項(xiàng)目GB 150JB 4732JB/T 4735設(shè)計(jì)壓力≤P≤35MPa，真≤P＜100MPa，真－＜P＜MPa設(shè)計(jì)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(jì)應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度（最高475oC）－20oC（大于）~350oC（奧氏體高合金剛制容器和設(shè)計(jì)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(jì)溫度高于－20oC的容器不受此限制）對(duì)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(jì)準(zhǔn)則彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，局部應(yīng)力用極限分析和安定性分析結(jié)果來評(píng)定彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則項(xiàng)目GB 150JB 4732JB/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(yàn)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(qiáng)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(guó)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ASMEⅧJIS B 8270（除第1種容器除外）等先進(jìn)工業(yè)化國(guó)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。化工壓力容器的腐蝕失效是指與介質(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。⑤ 斷裂失效準(zhǔn)則。彈塑性失效準(zhǔn)則適用于反復(fù)加載過程。壓力容器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則通常有下列幾種[5,8]。峰值應(yīng)力（peak stress）F。一次應(yīng)力（primary stress）P。m3的低壓容器；③ 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且pV≥ 10 g及持續(xù)時(shí)間10177。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(shí)的慣性力；為使氣體密封，氣囊里面涂有涂層材料。我國(guó)生產(chǎn)的安全氣囊性能大部分要到國(guó)外測(cè)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(guó)內(nèi)無法測(cè)試需要到國(guó)外進(jìn)行匹配裝置實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在，在汽車上，一個(gè)氣囊安裝在駕駛盤上，一個(gè)安裝在駕駛員旁前排乘員的前面。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(cè)試國(guó)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(cè)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(cè)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。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。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，安全氣囊及測(cè)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(shí)產(chǎn)權(quán)才是安全氣囊發(fā)展的立足之本。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。 安全氣囊根據(jù)安裝的位置及保護(hù)對(duì)象不同，主要分為：對(duì)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(duì)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(duì)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。5ms的閾值要求時(shí),該碰撞過程就會(huì)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(hào)引燃并迅速產(chǎn)氣。m3的中壓反應(yīng)容器和pV≥10MPa由于外載荷作用而在容器部件內(nèi)產(chǎn)生的正應(yīng)力或剪應(yīng)力[5]。由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)，而加到一次應(yīng)力和二次應(yīng)力之上的應(yīng)力增量[5]。① 彈性失效準(zhǔn)則。按照應(yīng)力分類的概念，當(dāng)容器邊緣地區(qū)出現(xiàn)一定量的局部塑性變形時(shí)，即為容器承載的極限狀態(tài)。是按照斷裂力學(xué)概念，以造成容器低應(yīng)力脆斷時(shí)的應(yīng)力或裂紋尺寸作為臨界狀態(tài)的一種計(jì)算準(zhǔn)則。對(duì)腐蝕失效的控制實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)介質(zhì)特性正確地選用合適的材料及合適的防腐蝕措施。下面以ASME標(biāo)準(zhǔn)為例進(jìn)行比較。屈服強(qiáng)度σs表現(xiàn)材料發(fā)生塑性變形的最小應(yīng)力，反映材料抗微量塑性變形的能力。如高溫容器要用熔點(diǎn)高的材料，要進(jìn)行換熱的容器要用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，如此可以節(jié)省材料。下表4給出了35號(hào)和45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分及力學(xué)性能的一些數(shù)據(jù)。所依據(jù)以上分析可以算出：圓筒殼體設(shè)計(jì)壁厚：圓筒殼體名義壁厚：圓筒殼體有效壁厚：圓筒殼體的最大允許工作壓力為： 壓力容器封頭設(shè)計(jì)封頭是容器的重要組成部分，常見的有凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。 雖然橢圓形封頭各點(diǎn)曲率半徑不一樣，但變化是連續(xù)的，受內(nèi)壓時(shí)，薄膜應(yīng)力分布沒有突變。平板封頭屬于平板類構(gòu)件，壓力容器中很多部件是由平板或環(huán)板構(gòu)成，例如人孔和手孔蓋、板式塔的塔盤、換熱器的管板、平焊法蘭等。錐形封頭在容器中采用的目的是錐形殼體有利于流體均勻分布和排料，錐形封頭就力學(xué)特點(diǎn)來說，錐頂尖部分強(qiáng)度很高，在錐頂尖開孔一般不需補(bǔ)強(qiáng)?？紤]螺母的更換比螺栓容易，螺栓材料強(qiáng)度通常比螺母高，本畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇35 CrMoA作為螺栓材料，配用螺母材料可選35鋼或40 Mn。① 內(nèi)加強(qiáng)接管 補(bǔ)強(qiáng)金屬配置在容器或接管的內(nèi)側(cè) ；② 外加強(qiáng)接管 補(bǔ)強(qiáng)金屬配置在容器或接管的外側(cè)；③ 對(duì)稱加強(qiáng)的凸出接管 補(bǔ)強(qiáng)金屬對(duì)稱低配置在接管插入或外伸側(cè) ；④ 密集補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)金屬集中配置在接管與容器連接處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料分析的能力不足等等，這些都是我以后需要努力的地方。為避免螺栓與螺母咬死或膠合，通常選用不同強(qiáng)度級(jí)別的材料或選用不同的熱處理規(guī)范，使其具有不同的硬度。不過r/R越小，則折邊區(qū)的這些應(yīng)力就越大，因而有可能產(chǎn)生周向裂紋，亦可能出現(xiàn)周向折皺。對(duì)于氣體的均勻進(jìn)入和引出、懸浮或粘稠液體和固體顆粒等排放、不同直徑圓筒的過渡，則是理想的結(jié)構(gòu)型式，而且在厚度較薄時(shí)，制造亦較方便。③ 橢圓形封頭橢圓形封頭是半橢球和高度為h的短圓筒(通稱直邊)兩部分構(gòu)成。內(nèi)壓圓筒計(jì)算厚度S的求解公式如下： （ ）設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以計(jì)算壓力代替式（ ）中的p，即： （ ）式中為計(jì)算壓力MPa，Di為圓筒內(nèi)直徑mm，采用無縫鋼管做筒體時(shí)，公稱直徑是其外直徑Do，而Di=Do2S，代入式（ ）可得： （ ），則取==，查表得35鋼的屈服強(qiáng)度為315MPa，取安全系數(shù)為3，可求得35鋼的許用應(yīng)力為105MPa，所以可求得：圓筒殼體計(jì)算壁厚：將圓筒殼體計(jì)算壁厚S代入式（ ）滿足圓筒殼體設(shè)計(jì)壁厚計(jì)算公式：圓筒殼體名義壁厚計(jì)算公式：圓筒殼體有效壁厚計(jì)算公式：其中為腐蝕裕量，mm；為鋼管或鋼板厚度負(fù)偏差，mm；C為壁厚附加量，mm，壁厚附加量可按下式計(jì)算：鋼管厚度負(fù)偏差和腐蝕裕量分別如下表5和表6[10]所示。所以，我們可以選擇軟鋼作為殼體材料。壓力容器材料的物理性能也是選材要考慮的。金屬材料在一定的溫度和外力作用下，所表現(xiàn)出抵抗某種變形或破壞的能力稱為材料的力學(xué)性能。GB 150、JB 4732和JB/T 4735的適用范圍和主要區(qū)別見表2[9]。⑦ 腐蝕失效。采用下述措施可提高其可靠性：對(duì)焊接接頭余高打磨至與母材平齊；角焊縫的內(nèi)外尖角倒圓；適當(dāng)提高殼體厚度以降低一次應(yīng)力水平（提高設(shè)計(jì)壓力是從另一方面體現(xiàn)了這一目的，壓力波動(dòng)不超過設(shè)計(jì)壓力20%時(shí)可以考慮免除按疲勞設(shè)計(jì)）；通過結(jié)構(gòu)受力分析盡可能使“該薄的薄，該厚的厚”。③ 彈塑性失效準(zhǔn)則。壓力容器失效形式大致可分為強(qiáng)度失效、剛度失效、失穩(wěn)失效和泄漏時(shí)效。即局部屈服和小量塑性變形就可以使約束條件或變形條件得到滿足，從而使變形不再繼續(xù)增大，只要不反復(fù)加載，結(jié)構(gòu)處于“安定”狀態(tài)，不會(huì)導(dǎo)致破壞，所以，二次應(yīng)力的許用值應(yīng)根據(jù)“安定性”的概念予以限制，如熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)不連續(xù)處的彎曲應(yīng)力。對(duì)于設(shè)計(jì)人員，比較常用的應(yīng)力分類基本概念有一次應(yīng)力、二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力。① 高壓容器；② 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器和pV≥1—底座 2—導(dǎo)軌 3—充氣筒提升架 4—電磁機(jī)構(gòu) 5—壓力傳感器 6—充氣筒7—藥盒內(nèi)傳感器 8—產(chǎn)氣藥盒 9—加速度傳感器 10—碰撞觸頭 11—彈性緩沖墊圖 2 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖測(cè)試原理簡(jiǎn)述如下:電磁控制機(jī)構(gòu)將充氣筒提升至一定的高度并釋放,充氣筒沿導(dǎo)軌落下,其上的觸頭10與彈性緩沖墊11發(fā)生碰撞,碰撞產(chǎn)生的沖擊力的大小由加速度傳感器進(jìn)行記錄,當(dāng)碰撞加速度滿足一定的峰值90177。乘員與氣袋接觸時(shí)，通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達(dá)到保護(hù)乘員的目的。 。 自由落體式測(cè)試裝置系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)尚屬空白 。所以，歐洲的公司只生產(chǎn)小尺寸氣囊。安全氣囊作為一種安全配置，以其較高的安全性已經(jīng)逐漸在各類轎車上普及,并迅速發(fā)展成為一個(gè)全新的高科技產(chǎn)業(yè)。為了保證氣囊的氣密性，在其內(nèi)表面涂復(fù)薄薄一層合成橡膠或硅橡膠。國(guó)外對(duì)汽車安全氣囊性能測(cè)試裝置設(shè)計(jì)主要為彈簧式、自由落體式等。　　。由于后排乘員受到的傷害程度較輕，后座椅安全氣囊一般只在高級(jí)轎車上使用