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安全气囊壳体安装结构改进以及缺陷改进措施一、安全气囊壳体安装结构改进设计
1、安装结构设计
结合安全气囊壳体安装问题,还要实现安装结构的改进设计。具体来讲,就是采用开口的盒式结构壳体,其侧壁设置有翻边和张开的挂钩,翻边顶面稍高。在壳体底部,设置有发生器安装孔和气袋固定环安装孔,仪表板底部设置有向下突出的支架,可以挂钩配合通孔。在安装时,可以采用冲压成形工艺进行挂钩安装,促使挂钩在壳体侧壁上自动形成,中部冲压形成凹槽,克服采用焊接或铆接方式存在的问题。在气囊点爆过程中,压力达到较大值后,壳体开口位置将产生较大变形,对壳体挂钩有一定的强度要求,所以还要做好材料的选择。综合考虑各方面需求,壳体材质选用DC04,挂钩、压环、发生器、支架均为钢材质,罩盖采用TP07003。采用该种结构,可以避免气囊点爆给仪表板带来损伤,同时也能减少壳体安装时间,为汽车装配提供便利。
2、模型建立分析
为确定结构设计效果,还要采用Catia三维绘图软件进行三维模型的建立。结合各项设计参数,可以得到相应的数学模型,然后将模型导人到HyperMesh中实现网格划分,将网格单元类型、各单元材料特性进行赋值。在仿真分析阶段,可以采用Ls-Dyna气囊壳体强度分析,完成气囊点爆整个过程的仿真分析。在Ls-Dyna中,存在有各种发生器模块,可以结合汽车车型进行相应模型的选择。在实际分析时,可以输入320kPa发生器参数。对Airbag_folder模块进行调用,则能在有限元模型导人后实现网格折叠,完成折叠参数的设置,使气袋在Z方向得到折叠。
3、仿真分析结果
从仿真结果来看,在0~4ms之间,气囊处于点爆开始阶段,气袋尚未冲出发生器,但是承受的压力值达到较大,以至于壳体内壁承受较大压力,促使开口位置发生变形,挂钩承受较大考验。在4~7ms阶段,气袋从壳体冲出,内部压力急剧减小,对壳体侧壁作用力不断增加。在7~40ms之间,壳体持续受到气袋的压力,以至于壳体开口变大。
在15~25ms之间,气袋完全展开,使发生器受到向外拉力作用。通过发生器与壳体连接部分,壳体受到向外的拉力,促使安装孔位置受到较大考验。在整个过程中,壳体材料断裂应力均比点爆较大应力大,气袋正常展开,整个点爆过程非常平稳,所以可以判定壳体强度能够满足点爆要求。从各温度条件下静态点爆试验结果来看,气袋均顺利展开,同时点爆时间符合要求。在各试验中,壳体、支架、挂钩等连接部件均为出现裂痕,气袋表面也未出现燃烧或破裂问题。因此,改进后的安全气囊壳体安装结构能够满足气囊基础性能设计要求,可以为气囊安装提供便利。
通过分析可以发现,在安全气囊壳体设计方面,除了考虑壳体强度问题,还要考虑壳体安装能否满足汽车装配需求。在实际设计中,在综合考虑各方面因素的基础上,实现壳体安装结构的改进设计,则能使壳体性能加可靠,同时使安装工艺得到简化,完成通用化程度高的气囊壳体设计,继而好的满足汽车生产需求。
气囊气体发生器系统中一个非常重要的部件是气体发生器,它的作用是以足够快的速度产生足够体积的气体,供给气囊.气体发生器较突出的特点是燃爆品,在极短的时间(0.03~0.05)s内可使环境发生剧烈变化。
二、安全气囊缺陷改进措施
安全气囊同样也有它不安全的一面。根据计算,如果汽车以60km/h的速度行驶,突然的撞击会在0.2s内停止车辆。安全气囊将以大约300km/h的速度弹出,产生的冲击力将达到180kg。这对头部和颈部等身体脆弱部位很困难。因此,如果气囊弹出的角度和强度稍微有点不对,很可能会造成“悲剧”。
(1)气囊可能在很低的车速时打开。当汽车低速行驶并发生碰撞时,乘员和司机可以系紧安全带,并且完全不需要安全气囊保护。如果此时展开安全气囊,则会造成不必要的浪费,甚至会增加安全气囊展开造成的碰撞损坏。
(2)安全气囊的启动会导致乘员受伤。当安全气囊系统启动时,安全气囊盖会被冲洗,安全气囊会立即充气,这可能会对乘员造成冲击,产生的热气也会住户和司机。
(3)当乘客偏离座位或座椅无人看管或小孩乘坐时,气囊系统的启动不仅不能提供必要的保护,还可能对乘员造成一定的损害。
从使用安全气囊的缺陷可以看出,现有安全气囊是处理严重的交通事故为基本设计目标。然而,在某些事故中,不需要弹出安全气囊时而弹出,反而会对驾驶员或乘客造成多余的伤害,对于实际使用过程中出现的相关问题,希望在安全气囊爆炸前,系统能够的感知汽车的撞击情况,来准确的判断出气囊爆破与否。当碰撞条件相对较低时,只需拧紧安全带的预紧机构;如果碰撞水平较高并且需要启动安全气囊,则将安全气囊点亮的命令传输至安全气囊系统。这就说明安全气囊系统需要准确感知发生的碰撞事故;而且可以模仿人脑,根据实际碰撞的程度来判断气囊是否需要爆炸,这点有一定的弹性;它可以为不同的乘客正确调整安全气囊的爆炸条件。
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