安全气囊压力发生器结构设计——设计说明
安全气囊系统设计指南
文件编号：版本号:安全气囊系统设计指南目 录1 安全气囊系统概述 (1)1.1 安全气囊系统定义、命名与分类 (1)1.1.1 安全气囊系统定义 (1)1.1.2 安全气囊系统命名与分类 (1)1.2 安全气囊系统设计要求 (2)1.2.1 安全气囊系统通用要求 (2)1.2.2 安全气囊系统功能要求 (3)1.3安全气囊系统典型结构、工艺及材料介绍 (4)1.3.1 典型结构 (4)1.3.2 典型工艺 (5)1.3.3 材料介绍 (5)2 安全气囊系统设计流程 (6)2.1 安全气囊系统设计过程介绍 (6)2.2安全气囊系统开发各阶段输入输出内容定义 (6)3 安全气囊系统设计指南描述 (7)3.1 选型及布置设计 (7)3.2 典型断面设计 (10)3.3人机布置设计 (14)4 安全气囊系统设计评审及验证 (14)4.1 设计验证内容及方法 (15)4.1.1 设计验证内容 (15)4.1.2 设计验证方法 (16)4.2 设计评审 (17)5 典型设计案例 (18)5.1 法规分析 (19)5.2 定义拟定点零件清单 (19)5.3 气囊模块布置校核 (19)5.4 安全气囊模块零部件开发 (20)5.5 台车试验&整车试验验证气囊模块可靠性 (20)6 常见设计案例 (21)6.1 AC车型DAB缩痕严重 (21)6.2 PAB静态爆破失败 (21)6.3 SAB静态爆破失败 (22)6.4 SAB静态爆破过程中，B柱护板卡着气帘 (22)前 言本指南规定了安全带的概述第1章）、设计流程（第2章）、详细设计（第3章）、设计评审及严重（第4章）、典型案例（第5章）及常见问题分析（第6章）。
安全气囊系统设计指南1 安全气囊系统概述1.1 安全气囊系统定义、命名与分类1.1.1安全气囊系统定义安全气囊主要用来防止乘员在碰撞事故中的二次碰撞的装置，属于汽车的被动安全系统。
主要工作原理：当发生碰撞事故时，传感器接收汽车碰撞信号，并将接收到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理。
安全气囊压力控制系统设计概况
安全气囊压力控制系统设计概况安全气囊是汽车安全装置中的一种重要设施，它在发生碰撞时迅
速展开，为乘车人员提供有效的保护。
而安全气囊压力控制系统则是
实现安全气囊功能的关键系统之一。
安全气囊压力控制系统主要由气囊模块、控制器和传感器等部件
组成。
当车辆发生碰撞时，传感器能够感知到碰撞力度，将信号传输
到控制器。
控制器接受到信号后，通过快速控制电磁阀来开启气囊模
块中的气闸，使气囊迅速展开，并通过压力控制系统来保持适当的气
囊充气压力。
安全气囊压力控制系统的设计与实现离不开多领域的协同合作。
它需要结合汽车动力学、电气传输、机械工程等领域的知识来进行综
合设计，并在实际运行中进行测试、改进和优化。
在设计安全气囊压力控制系统时，应考虑到安全气囊在充气后的
稳定性、可靠性和反应速度等方面的要求，同时也需要关注节能环保、成本控制等方面的因素。
最后，在实际使用中，安全气囊压力控制系统也需要不断地进行
维护和保养，及时更换老化、损坏的部件，保证其安全和可靠性的使
用环境。
总体来说，安全气囊压力控制系统是汽车安全系统中不可缺少的
一部分，其设计和实现需要高度的综合化能力和多学科知识的协同合
作，同时也需要在实际运行中进行持续不断的改进和优化。
对于汽车制造企业和消费者而言，了解并关注安全气囊压力控制系统的设计和使用，对于提高汽车的安全性和品质有着重要的指导意义。
汽车安全气囊用气体发生器壳体设计
汽车安全气囊用气体发生器壳体设计王晓东;董作进;张炜;孙锐【摘要】以60 L某型号主驾驶座安全气囊用气体发生器为例,设计了壳体的基本参数,并利用三维建模软件建立了气体发生器壳体的简化三维模型.结合材料属性和工况建立了壳体有限元分析模型.采用单向流固耦合的方法对壳体施加载荷,对壳体在载荷作用下的应力和变形进行了仿真计算,优化了传统气体发生器的壳体设计步骤.【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】5页(P397-401)【关键词】气体发生器;壳体;三维建模;有限元分析;流固耦合【作者】王晓东;董作进;张炜;孙锐【作者单位】长春工业大学工程训练中心,吉林长春 130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TH122近年来，我国在汽车产业方面取得的经济效益稳步增长,国内汽车总量的急剧上升使得轻、小型汽车的安全行驶已经成为汽车生产厂家和广大乘员关注的热点，汽车被动安全技术也由此进步明显[1]。
作为汽车被动安全系统的诸多组成模块之一，汽车安全气囊的相关技术也取得了较大的进步。
作用于安全气囊总成中的汽车安全气囊用气体发生器在汽车发生碰撞时发挥着保护人们生命安全的重要作用。
当中央处理单元给一个点火信号使得气体发生器工作时，通过实验所得的合理速度以及合理气体质量流率，在短时间内产生大量的气体充满整个气囊气袋，由此起到保护车内人员安全免受事故伤害的目的。
所以，汽车安全气囊总成中的气体发生器能否在工作时保持可靠性对安全气囊在点爆之后能否正常展开起着决定性的作用。
气体发生器的壳体提供具备足够强度的燃烧室腔体，确保燃烧室内的产气药剂被合理点燃，并按合理的线性燃烧速度保持可靠且稳定的燃烧[2]。
因此，对于任意一种型号的气体发生器，使其壳体在工作时具备可靠性将作为设计气体发生器工作的重点内容。
毕业论文(设计)-汽车安全气囊系统
汽车气囊压力控制器系统设计摘要：气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。
汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。
当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0。
01秒之内速度传递给安全气囊系统的控制电脑。
电脑在经过分析确认之后,立即引爆气囊包内的电热点火器（即电雷管），使其发生爆炸，这一过程一般只需0。
05秒左右。
点火器引爆之后,固态氮粒迅速气化，大量氮气化，大量氮气立即吹涨气囊，并在强大的冲击力之下，气囊冲开方向盘上的盖而安全展开。
主要研究内容和章节有：安全气囊的作用、安全气囊的类型、两次动作的双气囊系统工作原理、系统主要部件、中央传感器、安全传感器、电子控制器、安全气襄的功能、气囊在车内的标识、气囊系统的工作原理、使用注意参项、安全气囊的维护等。
关键字：安全气囊传感器安全前言：随着告诉公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快,特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，是的事故更为频繁,所以汽车的安全性就变得尤为重要.安全气囊，也称辅助乘员保护系统.它是一种当汽车遭到碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲气囊，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部,是一种被动安全装置.为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在副驾驶座前的手套箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。
当汽车发生正面碰撞事故时,安全气囊控制系统检测到冲击力超过庙宇值时,安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03s的时间内将气囊充气,使气囊急剧膨胀,冲出方向盘盖罩，缓冲对驾驶员和乘员的冲击,随后又将气囊中的气体放出。
在乘员使用安全带的情况下,气囊有助于减轻胸、头和面部在碰撞时受伤的严重性。
汽车安全气囊系统设计指南
汽车安全气囊系统设计指南1、简要说明1.1 该部分综述该部分主要介绍安全气囊系统的开发流程、开发过程中应该注意的问题以及与其他相关零部件的关联性等。
尤其是在国内国外安全法规方面，安全气囊系统所扮演的角色，以及为了发展的趋势。
通过该设计指南的介绍，为安全气囊系统的开发提供指导，并规范安全气囊系统的开发工作。
1.2 设计该产品的目的安全气囊是汽车的辅助约束系统，不能在保护乘员方面起主要作要，只能配合主约束系统（安全带）降低乘员的伤害值。
因此，安全气囊的使用，只能减少或降低乘客的伤害程度。
且在某种意义上说，如不和主约束系统配合使用，会导致乘客更大的伤害。
因此，安全气囊系统在整车中的应用，其目的是为了降低在事故发生时对乘员的伤害，且必须与主动约束系统相匹配才可以达到保护的目的。
1.3 适用范围该设计指南适用于所有车型的安全气囊系统开发。
但是，对于不同的安全气囊开发商，在开发程序上有所区别。
1.4 零件构成图安全气囊系统的系统图如下图所示：2、设计构想（思想、理念）2.1设计原则2.1.1 该零件系统的功能要求安全气囊系统属于被动安全约束系统，其功能是在车辆发生碰撞是对乘员进行保护。
但是，其保护功能相对于主动约束系统，如车身、ABS等，是次要的。
相反，如果使用不当，会对乘员造成更大的伤害。
开发安全气囊系统，其要求之一（也是最重要的要求）是满足安全法规。
如，在中国国内目前需要满足GB 11551-2003（正面碰撞法规要求）。
法规中主要规定了发生碰撞时，乘员头部、胸部、大腿部等的伤害指标。
如，头部伤害指标要求小于1000HIC 等。
对于系统中的零部件，如方向盘、passenger airbag，需要满足相关的头部冲击、气味性等国家强检要求，以及相关的标准要求。
零部件材料方面，也需要满足相关的规定和要求。
如材料的机械特性，物理特性等等。
2.1.2 该零件系统的顾客要求汽车的安全性一直都是消费者关注的，ABS、气囊、安全舱结构等装置成为人们津津乐道的时髦名词，似乎只有配上这些装置的汽车才上档次。
气体发生器的结构及产品特点 发生器如何操作
气体发生器的结构及产品特点发生器如何操作气体发生器的结构及产品特点气体发生器壳体由上盖和下盖两部分构成。
上盖上制有若干个长方形或圆形充气孔，下盖上制有安装孔，以便用专用螺栓和专用螺母固定在气囊支架上，装配时只能用专用工具进行装配。
上盖与下盖压成一体，壳体内装有充气剂、滤网和点火器。
金属滤网安装在气体发生器的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧产生的渣粒。
气体发生器是利用热效反应产生氮气而充入气囊。
在点火器引爆点火剂瞬间，点火剂会产生大量热量，药片受热立刻分解，产生氮气并从充气孔充入气囊。
虽然氮气是无毒气体，但是副产品有少量的氢氧化钠和碳酸氢钠（白色粉末）。
这些物质是有害的，因此在清洁膨胀后的气囊时，应保持良好的通风并实行防护措施。
产品特点1.仪器通过系统压力可以自动调整氮气输出量；2.一次性加碱，日常只需补充蒸馏水；3.设有防返碱装置；4.仪器稳定，安全，输出氮气纯度更高。
如今，食品卫生生活环境改善问题受人关注，环保观念日渐深入人心。
家用臭氧发生器，臭氧消毒机用于家庭饮用水、空气净化，果蔬农药清洗，肉类激素降解等的效果如今，食品卫生生活环境改善问题受人关注，环保观念日渐深入人心。
家用臭氧发生器，臭氧消毒机用于家庭饮用水、空气净化，果蔬农药清洗，肉类激素降解等的效果已被消费者接受；一些城市家用臭氧发生器的热销形式已经悄然形成，进展势头迅猛。
但是一些假冒伪劣产品也充斥市场，给消费者选购带来不便，严重的甚至因其产品质量问题而引发使用安全问题。
那么如何选购好的产品呢？下面就来一起学习一下吧；1、选择正规合法的、有品牌信誉知名度的产品臭氧机在我国首先是被列为消毒器械，这类产品的生产制造，有严格的生产许可要求。
没有生产许可的这类产品不允许生产，更不允许销售。
产品必需经过政府相关部门的检测，达到确定的技术指标，方能生产销售。
如针对果蔬农药解毒的“农药去除率”检测，针对空气净化的空气细菌含量的检测等。
没有这方面的相应报告，其质量和服务保障依据无从说起了。
安全气囊系统的结构与原理 ppt课件
6.1.5 安全气囊系统的有效范围
正面安全气囊系统在汽车从正前方或斜前方30°角范围内发生碰撞且 其纵向减速度达到某一值（减速度阈值）时，才能引爆正面安全气囊。
安装螺旋弹簧时，应 注意其安装位置和方向 否则将会导致方向盘转 动角度不足或转向沉重。
螺旋弹簧与螺旋线束 1、3—线束连接器；2—螺旋弹簧；
4—弹簧壳体；5—搭铁连接器
2.2 安全气囊系统的组成
气囊和充气器装在底板上，底板装在方向盘或车身上，气囊膨开时， 底板承受气囊的反力。
6.2.3 安全气囊计算机
组成：安全气囊(SRS)逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电 路和稳压电路等组成，保险传感器一般与SRS ECU一起被制作在SRS控 制组件中。 (1) SRS逻辑模块
检测碰撞传感器的信号，
组成：主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成。 (1) 气体发生器 (2) 组成：由上盖、下盖、充气剂(片状叠氮化钠)和金属滤网组成。
点火器引爆点火剂的瞬间，点火剂会产生大量热量，氮化钠受热立即 分解释放氮气，并从充气孔充入气囊。
(2) 点火器 当SRS ECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引
爆引药，引爆炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破 药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入气囊。
点火器分解图 1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝； 5—陶瓷片；6—永久磁铁；7—引出导线；8—绝缘套管；9—绝缘垫片；
10—电极；11—电热头；12—药托
汽车安全气囊结构技术设计
汽车安全气囊结构技术设计从1952年安全气囊概念的提出到1980年真正将安全气囊应用在汽车上，在当时科技力量还不那么发达的时代，经过了28年风雨漫长的烘焙安全气囊的应用大大降低了事故的伤害程度，提高了汽车的被动安全性，到如今已成了汽车的标配，成了一台汽车具备安全系数的最重要的标志。
这么一个重要的安全设备，而如今危险也总在不经意间降临，作为一个安全意思不断提高的我们来说，都应该要知道安全气囊，知道其控制单元，知道解决方法安全气囊控制单元：一、集成电源供应器专为车载等安全应用中的微控制器供电，可将输入电池电压转换为6V的前置稳压器输出TPS65381-Q1 - 用于安全关键型应用中的微处理器的多轨电源可监控所有稳压器输出、电池电压和内部电源轨上的欠压和过压情况。
将独立于主带隙基准之外的第二带隙基准用于欠压和过压监控，以避免主带隙基准内的任何漂移没有被检测到。
此外，还可执行稳压器电流限制和过热保护在车载安全系统中具有广泛的应用优势及特色：1.可在检测到任何系统故障时禁用安全路径或外部功率级的使能输出2.使能驱动输出，可在检测到任何系统故障时禁用安全处理路径或外部功率级3.包含一个具有接地短路和电池短路保护功能的传感器电源，能够为电子控制单元（ECU）外部的传感器供电二、安全MCU作为汽车级微控制器，承载着整个系统中心轴的地位①TMS570LS0332 -16/32 位RISC 闪存微处理器一款高性能的汽车级微控制器系列的安全系统。
安全架构包括步调一致的双CPU，CPU和内存内建自测试（BIST）逻辑，ECC双闪存和数据SRAM，奇偶校验，并带外围I / O 回送功能，同时集成了ARM Cortex-R4 CPU，其提供了一个高效的1.66 DMIPS/ MHz，能够运行多达80MHz，提供高达132 DMIPS的性能优势和特点：1.内置自测试CPU和片上RAM、电压和时钟监控2.具有384KB和256KB的内置闪存（分别）和32 KB的数据RAM，带有单比特纠错和双位错误检测3.闪存是一个64KB的数据总线接口实现的非易失性，电可擦除和可编程存储器，工作在3.3 V电源输入（同一级别的I / O电源）的所有读取，编程和擦除操作②TMS470MF03107- 16/32 位RISC 闪存微处理器汽车级16/32位精简指令集计算机（RISC）微控制器系列。
气囊设计指南
编号：SJZN-TM-016四川汽车工业股份有限公司气囊设计指南编制审核审定批准发布日期目录第一章安全气囊系统简介第二章安全气囊模块试验第三章安全气囊系统的设计第四章安全气囊模块装配、搬运、运输、储存的特殊要求第一章安全气囊系统简介汽车安全气囊系统主要由控制装置、气囊模块组成。
其中，控制装置又包括传感器、电子控制系统以及触发装置，气囊模块包括气体发生器、气袋、饰盖、支架等。
其工作过程为：在发生碰撞事故时，传感器感受汽车碰撞强度，电子系统接收并处理传感器的信号；当经计算判断有必要打开气袋时，立即由触发装置发出点火信号触发气体发生器，气体发生器收到信号后迅速产生大量气体并充满气袋，使得乘员与一个较柔软的吸能缓冲物体相接触，而不是与汽车的内饰件猛烈碰撞；当人体与气袋接触时，通过气袋的排气孔节流阻尼来吸收碰撞的能量，从而达到尽量减少伤害、保护乘员的目的。
图1.1 安全气囊系统基本构成1.1 气囊模块气囊模块按安装位置和作用不同，分为驾驶员正面气囊（DAB）、前排乘员正面气囊(PAB)、座椅侧气囊(SAB)、侧面气帘(CAB)、膝部气囊(KAB)等。
1.1.1驾驶员安全气囊（DAB），见图1.2。
前排驾驶员安全气囊是安装在方向盘上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对驾驶员的正面辅助保护作用以减少伤害。
约65%的碰撞事故是前部碰撞,配备前排驾驶员安全气囊的汽车在驾驶员佩带安全带的情况下可以减少驾驶员死亡30%。
1.1.2 前排乘员安全气囊（PAB），见图1.3。
前排乘员安全气囊是安装在前排乘员侧仪表板上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对乘员的正面辅助保护作用以减少伤害。
前排乘员安全气囊从外观上可以分为可见式和隐藏式。
图1.2驾驶员安全气囊示意图图1.3乘员气囊（隐藏式）示意图1.1.3 座椅侧气囊（SAB），见图1.4。
主要作用是在发生侧面碰撞时起到对乘员的腹部、胸部的保护，对头部也有一定的保护作用。
汽车安全气囊系统产品设计开发指导
汽车安全气囊系统产品设计开发指南设计该产品的目的安全气囊是汽车的辅助约束系统，不能在保护乘员方面起主要作要，只能配合主约束系统（安全带）降低乘员的伤害值。
因此，安全气囊的使用，只能减少或降低乘客的伤害程度。
且在某种意义上说，如不和主约束系统配合使用，会导致乘客更大的伤害。
因此，安全气囊系统在整车中的应用，其目的是为了降低在事故发生时对乘员的伤害，且必须与主动约束系统相匹配才可以达到保护的目的。
1.1零件构成图安全气囊系统的系统图如下图所示。
2、设计构想（思想、理念）2.1设计原则。
2.1.1 该零件系统的功能要求安全气囊系统属于被动安全约束系统，其功能是在车辆发生碰撞是对乘员进行保护。
但是。
其保护功能相对于主动约束系统，如车身、ABS等，是次要的。
相反，如果使用不当，会对乘员造成更大的伤害。
开发安全气囊系统，其要求之一（也是最重要的要求）是满足安全法规。
如，在中国国内目前需要满足GB 11551-2003（正面碰撞法规要求）。
法规中主要规定了发生碰撞时，乘员头部、胸部、大腿部等的伤害指标。
如，头部伤害指标要求小于1000HIC等。
对于系统中的零部件，如方向盘、passenger airbag，需要满足相关的头部冲击、气味性等国家强检要求，以及相关的零部件材料方面，也需要满足相关的规定和要求。
如材料的机械特性，物理特性等等。
& i2.1.2 该零件系统的顾客要求汽车的安全性一直都是消费者关注的，ABS、气囊、安全舱结构等装置成为人们津津乐道的时髦名词，似乎只有配上这些装置的汽车才上档次。
其实在发生交通事故时，对人们安全起最主要保障作用的却是我们最常见的安全装置——安全带。
, Y& x* _4 E) z+ d& S. z 不过，随着科技的进步，安全气囊的应用基本普及。
一般乘用车都会考虑使用安全气囊系统。
消费者也希望自己的车配备这些安全措施，希望在发生事故是，安全气囊系统可以提供最大、最好的保护。
安全气囊压力发生器结构设计 开题报告
二，国内外的研究现状
安全气囊从1952年就取得了专利，但在应用推广中经历了几上几下的波折，足足走过了30多年的漫长路途。直至1984年，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)[5]在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施，其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。如今，这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品，种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车，大多数都装有安全气囊，有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内，随着CMVDR294[6]碰撞安全法规的开始实施，国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高，但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外，大部分车型还只是安装了正面气囊。
[5]GB11551-2003 乘用车正面碰撞的乘员保护
[6]GB20071-2006 汽车侧面碰撞的乘员保护
[7]刘希恭编.国产汽车安全气囊系统[M].机械工业出版社.2007
[8]钟志华编.汽车碰撞安全技术[M].机械工业出版社.2003
[9]王生昌编.现代车用安全气囊发展简介[M].陕西汽车.1998
完成时间：2012/4/15~2012/530~2012/6/15
毕业设计开题报告
指导教师意见：
指导教师：
年月日
所在系审查意见：
系主任：
年月日
[15]徐安编.汽车安全气囊技术发展趋向[M].人民交通出版社，2006
毕业设计开题报告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
安全气囊压力发生器结构设计设计说明
安全气囊压力发生器构造设计目录第一章绪论...................................... 错误!未定义书签。
1.1 问题旳提出及研究旳目旳和意义............... 错误!未定义书签。
1.2 汽车安全气囊及其性能测试国内外发展状况..... 错误!未定义书签。
1.3 汽车安全气囊系统构造原理................... 错误!未定义书签。
1.4 测试装置及原理............................. 错误!未定义书签。
1.5 本论文所要进行旳工作....................... 错误!未定义书签。
第二章安全气囊气体发生器压力容器构造设计........ 错误!未定义书签。
2.1 压力容器旳分类[4] ........................... 错误!未定义书签。
2.2 压力容器旳构造............................. 错误!未定义书签。
2.3 压力容器设计准则........................... 错误!未定义书签。
2.4 压力容器壳体形状选择....................... 错误!未定义书签。
第三章压力容器基本参数设计...................... 错误!未定义书签。
3.1 压力容器壳体材料旳选择..................... 错误!未定义书签。
3.2 筒体设计参数确实定......................... 错误!未定义书签。
3.3 压力容器封头设计........................... 错误!未定义书签。
3.4 封头与圆筒旳连接设计....................... 错误!未定义书签。
3.5 压力容器底部设计........................... 错误!未定义书签。
安全气囊的设计经验
安全气囊的个人经验汽车正面碰撞是造成交通事故65％伤亡的原因。
安全气囊就是为了在汽车正面碰撞过程中最大限度的保护驾驶员及前排乘客。
当驾驶员及乘客戴安全带时，安全气囊对人的保护效果应该最佳。
但对很多装有安全气囊轿车的交通事故调查发现，安全气囊每保护20人，就有1人不能受其保护而死亡，而且死亡的人一般身体较矮，如儿童与妇女。
有汽车就有安全问题，随着汽车保有量的增加，安全问题日益突显。
开展汽车安全性研究是十分必要和紧迫的；汽车安全气囊能有效地提高汽车安全性，因此安全气囊的研究也是十分有意义的。
转向盘内藏气囊装置的结构由传感器、气体发生器和气囊等主要部件组成。
传感器判断撞车程度，传递信号;气体发生器根据信号产生一定量的气体，向气囊充气;气囊充气后膨胀，对驾驶员起保护作用。
（如下页图所示）气体发生器结构主要包括外壳体(含排气孔)、过滤系统和传火机构。
因此结构设计也围绕这三个方面进行，壳体设计包括壳体形状/尺寸设计、壳体材料选择和排气孔设计;过滤系统设计包括过滤系统机理设计和材料选用;点传火机构则包括点传火药的选用、药型设计和传火孔形状及尺寸设计。
气体发生器结构设计的原则:一是保证气体发生器本身的性能，二是提供足够的强度，三是尽可能降低成本。
根据所选雷管（相当于引药的作用）特性，引爆雷管需要的热量是1.096J，假设点火销动能转化为热能的效率是80%，那么点火销撞击雷管的瞬时动能为1.37J，己知点火销的质量，根据动能定理和牛顿第二定理，可算出点火销压缩弹簧的载荷，从而设计点火销压缩弹簧。
对触发杆作受力分析，触发杆为杠杆机构，根据传感球的质量和碰撞减速可算出偏心弹簧的载荷情况，从而设计偏心弹簧。
四气囊组件气囊材料：采用420 D约合47 tex(47 g),以19根/cm经纱×19根/cm纬纱的细尼龙丝纤维来编织。
内层涂层材料采用硅胶。
气囊背部有透气孔。
折叠方式：对问题的分析与解答：轿车是一个系统，安全气囊只是其中的子系统，该子系统简图如图8—2所示。
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中北大学毕业设计说明书安全气囊压力发生器结构设计目录第一章绪论 (1)1.1 问题的提出及研究的目的和意义 (1)1.2 汽车安全气囊及其性能测试国内外发展状况 (1)1.3 汽车安全气囊系统结构原理 (3)1.4 测试装置及原理 (5)1.5 本论文所要进行的工作 (7)第二章安全气囊气体发生器压力容器结构设计 (7)2.1 压力容器的分类[4] (7)2.2 压力容器的结构 (9)2.3 压力容器设计准则 (10)2.4 压力容器壳体形状选择 (22)第三章压力容器基本参数设计 (22)3.1 压力容器壳体材料的选择 (22)3.2 筒体设计参数的确定 (26)3.3 压力容器封头设计 (29)3.4 封头与圆筒的连接设计 (37)3.5 压力容器底部设计 (38)3.6 密封圈的选择 (39)第四章压力容器与测试装置接口设计 (39)第五章开孔补强设计 (40)5.1 开孔的形状 (40)5.2 开孔后的补强 (40)5.3 等截面积补强法 (42)总结 (45)参考文献 (46)致谢 (49)第一章绪论1.1 问题的提出及研究的目的和意义随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性显得特别重要。
安全气囊作为一种安全配置，以其较高的安全性已经逐渐在各类轿车上普及,并迅速发展成为一个全新的高科技产业。
因此,安全气囊的研究与发展对中国的汽车工业的现代化具有十分重要的意义，尤其是中国加入WTO 之后，这种意义将更加深刻。
目前，我国安全气囊的研究与发展已初具基础和规模，但是离世界先进水平还相差甚远，这些差距主要包括安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面。
在测试方面、传感器、气体发生器和气囊技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态。
据资料表明，国内还没有一套完整的安全气囊性能测试系统，我国生产的安全气囊一般要到国外进行测试。
这样提高的费用，削弱了我国的安全气囊在市场上的竞争力。
随着我国汽车工业的迅速发展，国内一些大公司准备建立大规模安全气囊生产线。
所以，设计一套安全气囊性能测试系统，对我国汽车工业具有重要意义[1]。
1.2 汽车安全气囊及其性能测试国内外发展状况汽车安全气囊的初步想法产生于美国。
1952 年,美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性,1953 年8 月18日,J.W.HETRICK取得了第一个美国安全气囊的专利权,但是,当时由于技术水平的限制,还不能把这种想法或专利付诸实现, 直至1984 年，汽车碰撞安全标准（FMVSS208）在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施，其中规定从1995 年9 月1 日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998 年以后的轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。
目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。
例如在美国，相应的法规已从1989年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。
而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：安全带和小尺寸气囊的配合使用。
所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。
现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。
侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅靠背上，气囊用尼龙制成，材料厚度为0.45mm。
为了保证气囊的气密性，在其内表面涂复薄薄一层合成橡胶或硅橡胶。
在气囊的内表面固定有专门的带子，这些带子在气囊充气时能使其保持一定形状。
气囊侧面设有许多孔，这些孔用来快速从气囊中排出气体。
这点十分重要的，否则，人就会被气囊推向后面或被一个气囊或几个气囊挤住而受伤。
为避免气囊因长期叠置而成硬块，在气囊内部覆盖一层特殊的材料，它可使气囊的有效使用期达到15年。
在20 世纪80 年代末，我国一批从事汽车碰撞安全和军工研究的专家与学者开始关注汽车安全气囊的研究与发展。
1992年9月，我国自行设计与研制的FS-01型安全气囊，通过了撞车实验与设计定型。
在“九五”规划和“十五”规划中，国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三个重大发明之一（电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统）。
在十多年的研究与发展过程中，国内许多大学与公司的安全气囊的研究与产品已初具基础，其中部分研究与技术已接近国际水平[2]。
例如清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验中，系统的研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术，对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用方面作了大量工作。
还有南京理工大学在传感器、气体发生器和气囊设计方面具有雄厚的基础，他们的机电一体式传感器、叠氮化钠气体发生器、分步式气囊的研究与产品曾受国外著名公司邀请在德国做过数次评估，得到极大关注。
但是，国内对安全气囊性能测试系统方面的研究比较少[3]，尚没有一套完整的测试系统。
目前国内仅航天系统某所对汽车安全气囊性能能够进行简单测试，且采用弹簧式，受到多种条件限制，稳定性不是很好。
自由落体式测试装置系统在国内尚属空白。
我国生产的安全气囊性能大部分要到国外测试，例如，锦恒汽车安全系统公司生产的SR－40 安全气囊在国内无法测试需要到国外进行匹配装置实验。
随着我国汽车工业的发展，安全气囊及测试系统研究方面有所创新并拥有自己的关键技术的知识产权才是安全气囊发展的立足之本。
国外对汽车安全气囊性能测试装置设计主要为弹簧式、自由落体式等。
1.3 汽车安全气囊系统结构原理现代安全气囊系统由碰撞传感器、缓冲气囊、气体发生器及控制块（电脑）等组成。
1.传感器：碰撞传感器、电子式传感器、机电式传感器。
碰撞传感器。
安全气囊系统中的重要部件，其功能是检测、判断汽车发生碰撞后的撞击信号，以便决定是否展开缓冲气囊。
碰撞传感器主要有三种类机械式传感器在早期的安全气囊中使用较多，主要应用惯性原理，利用传感器中元件的惯性力克服弹簧力来触发气体发生器。
机械式在加速度较低时保证不启动气囊，可靠性较高；但只能单点传感，对机械部件的品质、精度和耐磨性要求极高。
电子式传感器是一种应用最早的碰撞传感器，根据电子原理，利用电信号来反映车身减速度，而后根据电信号来判别是否展开缓冲气囊。
机电式传感器采用机电结合的方式，将机械信号转化为电子信号，再利用电子信号点爆安全气囊。
即具有机械式的优点，又能克服机械式传感器本身存在的缺陷，安装在车身上任何位置，以便得到较好的减速信号，而且能够在同一位置安装多个传感器。
2.缓冲气囊。
气囊一般由防裂性能好的聚酞胺织物制成，它是一种半硬的泡沫塑料，能承受较大的压力；经过硫化处理，可减少气囊冲气膨胀时的惯性力；为使气体密封，气囊里面涂有涂层材料。
气囊的大小、形状、漏气性能是确定安全气囊保护效果的重要因素，必须根据不同汽车的实际情况来确定。
3.气体发生器。
安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内（30 ms左右）产生大量的气体充满气囊，产生的气体必须对人体无害，且不能温度太高，同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。
气体发生器主要有：压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。
混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器，也是目前广泛应用一种气体发生器。
4.控制装置。
一般集成在微计算机中。
当汽车发生碰撞事故时，电控装置接收多个传感器传来的车身不同位置的减速信号，经过反复不断的分析、比较、计算，决定是否发出点火信号。
要求控制装置能够在复杂的碰撞情况下作出非常准确的判断，点火时刻也必须精确控制。
虽然安全气囊在结构上会有所不同，但其工作原理基本一致。
汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由控制装置（中央控制器）对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则控制装置向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气袋。
乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。
安全气囊根据安装的位置及保护对象不同，主要分为：对驾驶员进行保护的气囊，装在方向盘内，防止驾驶员与转向盘、仪表板及前挡风玻璃发生碰撞；对前排乘员进行保护的气囊，装在仪表板内，防止乘员与仪表板、前挡风玻璃发生碰撞；对后排乘员进行保护的气囊，一般安装在前排座椅的靠背上后部或头枕内部，防止乘员与前排座椅发生碰撞。
由于后排乘员受到的伤害程度较轻，后座椅安全气囊一般只在高级轿车上使用。
安全气囊对人体保护工作原理如图1。
图1 安全气囊工作基本原理1.4 测试装置及原理气体发生器的产气性能好坏是通过进行密闭充气筒内的压力测试来检测的, 通过对压力的检测可以对气体发生剂的燃烧速度和气体生成量进行判定。
对压力的测试实验是在常温和低温情形下进行, 以便保证气体发生器在严冬和盛夏均可以产生适量的气体而正常工作。
实验系统中使用的气体发生器为机械式气体发生器, 其设计和制造是一个比较复杂的过程。
它主要由外壳、雷管( 或火帽)、增压剂( 或导爆药柱) 、气体发生剂以及过滤器等部分组成[19]。
气体发生器中的气体发生剂是一种火药, 其单位时间产气量是由气体发生剂的线性燃速和燃烧面积决定的, 气体发生器单位时间的气体流出量是由喷嘴面积的大小和燃烧室中的压力决定的[20][21]。
该套模拟整车撞击的系统主要由台架系统、密闭充气筒及其电磁控制机构、传感器、数据采集与处理系统组成。
台架系统由底座、导轨、充气筒提升架3 个部分组成, 充气筒的提升、释放及高度控制通过有关的电磁控制机构来实现。
利用充气筒从一定高度沿导轨下落后与台架底座上的弹性缓冲垫发生碰撞来实现汽车碰撞过程的模拟, 而充气筒从一定高度下落时产生的具有一定强度90 ± 10 g 和持续时间为10 ± 5ms 的冲击信号时将触发引爆装在充气筒内的气体发生器, 利用安装在充气筒内的压力传感器就可以对气体发生器产气后的整个压力变化过程进行实验研究。
装置组成如图2所示。
1—底座2—导轨3—充气筒提升架4—电磁机构5—压力传感器6—充气筒7—药盒内传感器8—产气药盒9—加速度传感器10—碰撞触头11—弹性缓冲垫图2 实验装置示意图测试原理简述如下:电磁控制机构将充气筒提升至一定的高度并释放,充气筒沿导轨落下,其上的触头10与弹性缓冲垫11发生碰撞,碰撞产生的冲击力的大小由加速度传感器进行记录,当碰撞加速度满足一定的峰值90±10 g及持续时间10±5ms的阈值要求时,该碰撞过程就会引爆装在筒内的气体发生器,气体发生器将被点火信号引燃并迅速产气。