1、安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計
結(jié)合安全氣囊殼體安裝問題，還要實現(xiàn)安裝結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計。具體來講，就是采用開口的盒式結(jié)構(gòu)殼體，其側(cè)壁設(shè)置有翻邊和張開的掛鉤，翻邊頂面稍高。在殼體底部，設(shè)置有發(fā)生器安裝孔和氣袋固定環(huán)安裝孔，儀表板底部設(shè)置有向下突出的支架，可以掛鉤配合通孔。在安裝時，可以采用沖壓成形工藝進行掛鉤安裝，促使掛鉤在殼體側(cè)壁上自動形成，中部沖壓形成凹槽，克服采用焊接或鉚接方式存在的問題。在氣囊點爆過程中，壓力達(dá)到較大值后，殼體開口位置將產(chǎn)生較大變形，對殼體掛鉤有一定的強度要求，所以還要做好材料的選擇。綜合考慮各方面需求，殼體材質(zhì)選用DC04，掛鉤、壓環(huán)、發(fā)生器、支架均為鋼材質(zhì)，罩蓋采用TP07003。采用該種結(jié)構(gòu)，可以避免氣囊點爆給儀表板帶來損傷，同時也能減少殼體安裝時間，為汽車裝配提供便利。
2、模型建立分析
為確定結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，還要采用Catia三維繪圖軟件進行三維模型的建立。結(jié)合各項設(shè)計參數(shù)，可以得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后將模型導(dǎo)人到HyperMesh中實現(xiàn)網(wǎng)格劃分，將網(wǎng)格單元類型、各單元材料特性進行賦值。在仿真分析階段，可以采用Ls-Dyna氣囊殼體強度分析，完成氣囊點爆整個過程的仿真分析。在Ls-Dyna中，存在有各種發(fā)生器模塊，可以結(jié)合汽車車型進行相應(yīng)模型的選擇。在實際分析時，可以輸入320kPa發(fā)生器參數(shù)。則能在有限元模型導(dǎo)人后實現(xiàn)網(wǎng)格折疊，完成折疊參數(shù)的設(shè)置，使氣袋在Z方向得到折疊。
3、仿真分析結(jié)果
從仿真結(jié)果來看，在0~4ms之間，氣囊處于點爆開始階段，氣袋尚未沖出發(fā)生器，但是承受的壓力值達(dá)到較大，以至于殼體內(nèi)壁承受較大壓力，促使開口位置發(fā)生變形，掛鉤承受較大考驗。在4~7ms階段，氣袋從殼體沖出，內(nèi)部壓力急劇減小，對殼體側(cè)壁作用力不斷增加。在7~40ms之間，殼體持續(xù)受到氣袋的壓力，以至于殼體開口變大。
在15~25ms之間，氣袋完全展開，使發(fā)生器受到向外拉力作用。通過發(fā)生器與殼體連接部分，殼體受到向外的拉力，促使安裝孔位置受到較大考驗。在整個過程中，殼體材料斷裂應(yīng)力均比點爆較大應(yīng)力大，氣袋正常展開，整個點爆過程非常平穩(wěn)，所以可以判定殼體強度能夠滿足點爆要求。從各溫度條件下靜態(tài)點爆試驗結(jié)果來看，氣袋均順利展開，同時點爆時間符合要求。在各試驗中，殼體、支架、掛鉤等連接部件均為出現(xiàn)裂痕，氣袋表面也未出現(xiàn)燃燒或破裂問題。因此，改進后的安全氣囊殼體安裝結(jié)構(gòu)能夠滿足氣囊基礎(chǔ)性能設(shè)計要求，可以為氣囊安裝提供便利。
通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在安全氣囊殼體設(shè)計方面，除了考慮殼體強度問題，還要考慮殼體安裝能否滿足汽車裝配需求。在實際設(shè)計中，在綜合考慮各方面因素的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)殼體安裝結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計，則能使殼體性能加可靠，同時使安裝工藝得到簡化，完成通用化程度高的氣囊殼體設(shè)計，繼而好的滿足汽車生產(chǎn)需求。
安全氣囊的控制主要包括兩個方面，一是點火控制，另一個是安全氣囊的體積形擾放氣特性等。目的是為了使安全氣囊配件能夠準(zhǔn)確地點火，防止誤點火(不該點火而點火升漏點火(應(yīng)該點火而沒有點火)和遲點火(點火時間太晚)；二個問題的目的是為了盡可能保護乘員。
二、安全氣囊的發(fā)展趨勢
氣囊來保護汽車乘員的想法較先產(chǎn)生于美國，在1952年美國汽車生產(chǎn)者聯(lián)合會在理論上闡述了這樣一種汽車安全系統(tǒng)的必要性。兒乎同時，這種系統(tǒng)的原理圖也繪制了出來。1953年，一個氣囊的就誕生了。但是由于那時技術(shù)的限制，還不能把這種想法或進行實現(xiàn)，到了1980年的德國開始實現(xiàn)了這個設(shè)想并在汽車安裝了安全氣囊。從此在美國的市場汽車上都出現(xiàn)了這樣的安全系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了一系列保護乘員頭部軀干和膝部作用的安全氣囊。在我國，對安全氣囊的起步較晚。上個世紀(jì)80年代末我國的一些汽車碰撞安全和專家才開始關(guān)注安全氣囊的和發(fā)展。在十多年的與發(fā)展過程中，國內(nèi)許多大學(xué)與事業(yè)公司的與產(chǎn)品已初具基礎(chǔ)，其中部分與技術(shù)已接近水平。在汽車碰撞實驗中，系統(tǒng)地了多種國產(chǎn)汽車中安全氣囊的匹配技術(shù)對安全氣囊的點火控制模擬、汽車碰撞的過程模擬和實驗驗證以及有關(guān)軟件在安全氣囊系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用等方而作了大量工作，對國內(nèi)的安全氣囊具有重要的指導(dǎo)作用。2000年以來，我國安全氣囊市場需求平均每年都有超過200%的速度在增長，到2004年我國安全氣囊市場總配量接近400萬套。目前，國內(nèi)生產(chǎn)安全氣囊企業(yè)有近20家，2004年產(chǎn)量超過200萬套，安全氣囊的國產(chǎn)化率超過50%，到2007年，我國80%以上的安全氣囊組件將實現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目前，我國安全氣囊零部件ECU、氣體發(fā)生器、氣袋、布料的國內(nèi)采購率只有5%左右，氣囊組件配套還有很大的發(fā)展空間。
(1)安全氣囊的智能化
傳統(tǒng)的正而碰撞安全氣囊系統(tǒng)是根據(jù)前座乘員的常規(guī)乘座位置和氣囊的理想點火時刻為原則設(shè)計的。但是在實際的汽車碰撞事故中，影響氣囊保護性能的因素很多，例如乘員的身高和體重、乘員相對于方向盤或儀表板的位置、碰撞的劇烈程度等等。不同的碰撞條件及乘員和乘員的位置的變化會導(dǎo)致乘員不是在較佳時刻與氣囊接觸，從而降低對乘員的保護效果。為了充分發(fā)揮安全氣囊的保護效果，自適應(yīng)式或稱為智能型安全氣囊的概念也就應(yīng)運而生。
(2)安全氣囊的小型化
縮小安全氣囊總成的體積是當(dāng)前發(fā)展的趨勢之一。新型發(fā)生器工作時，壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發(fā)生器氣體產(chǎn)生率高，因而尺寸小，便于安裝布置。
(3)安全氣囊的多樣化
駕駛員和前座乘員安全氣囊已成為轎車生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，作為正碰撞事故中的安全措施。側(cè)而碰撞氣囊正在迅速發(fā)展。不同設(shè)計形式的側(cè)碰撞氣囊可分別安裝在椅靠背外側(cè)、車門中部、車身中立柱、車身頂部與車門交界部位。這些安裝在不同部位的側(cè)碰撞氣囊可分別起到保護乘員頭部、胸部和臀部的作用。
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