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安全氣囊ECU支架的頻響分析及模態(tài)優(yōu)化

文檔作者：李樂(lè)新沈智達(dá) 雷濟(jì)平文檔來(lái)源：沈陽(yáng)理工大學(xué) 華展汽車(chē)工程研究院中國(guó)石油遼河分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月21日
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第4期
2012年4月
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造
Machinery Design &amp;amp; Manufacture 273
文章編號(hào)：1001—3997(2012)04—0273—03
安全氣囊ECU支架 的頻響分析及模態(tài)優(yōu)化
李樂(lè)新 沈智達(dá) 雷濟(jì)平。
(’沈陽(yáng)理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，沈陽(yáng)110168)( 華展汽車(chē)工程研究院，沈陽(yáng)110141)
(。中國(guó)石油遼河分公司沈陽(yáng)采油廠，盤(pán)錦110316)
Frequency response analysis and modal optimization of airbag CEU bracket
U Le—xin ，SHEN Zhi-da2，LEI Ji-ping
( School of Equipment Engineering Shenyang Ligong University，Shenyang 1 1 0 1 68，China)
(。Brilliance Automobile Engineering Research Institute，Shenyang 110141，China)
(。China Petroleum Liaohe Petrochemical Company of Shenyang oil production plant，Panjin 1 1 03 1 6，China)
【摘要】安全氣囊ECU是當(dāng)車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，用于檢測(cè)加速度信號(hào)，控制氣囊起爆時(shí)間的部件。車(chē)
輛研發(fā)過(guò)程中要求安全氣囊ECU安裝支架必須滿足一定的固有頻率的設(shè)計(jì)要求，以防止引發(fā)共振而產(chǎn)生
誤爆。對(duì)Nastran軟件和頻率響應(yīng)分析做了介紹，應(yīng)用Hypermesh和Nastran軟件，對(duì)某款車(chē)型的安全氣囊
ECU支架進(jìn)行頻響分析和模態(tài)分析，并且對(duì)ECU的安裝形式和支架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)
化結(jié)果使ECU支架的固有頻率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為設(shè)計(jì)部門(mén)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和后續(xù)方案提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：ECU支架；有限元；頻響分析；中通道
【Abstract】The airbag ECU／s a component which by collect acceleration information to control the
airbag when vehicle impact．A irbag ECU bracket must meet design requirements of naturalfrequency in or—
der to prevent airbag wrong opening．Using Hypermesh and Nastran software to calculate bracket’Sfrequen—
cy response and mode．a(chǎn)nalyzing o~ssemblyform and optimizing bracket’s structare to reach the design re—
quirements，providing some referencefor detail design and crises．
Key words：ECU bracket；FE；Frequency response analysis；Tunnel
中圖分類(lèi)號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1引言
當(dāng)車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，安全氣囊ECU控制模塊決速對(duì)信號(hào)做出
處理，確認(rèn)發(fā)生碰撞的嚴(yán)重程度已經(jīng)超出安全帶的保護(hù)能力，便迅
速釋放氣囊，使乘員的頭、胸部直接與較為柔軟有彈一 的氣囊接觸，
從而通過(guò)氣囊的緩沖作用減輕乘員的傷害。但是如果．f振動(dòng)原因
導(dǎo)致安全氣囊發(fā)生誤爆，安全氣囊不但不能對(duì)乘員起到防護(hù)作用，
還會(huì)對(duì)乘員有嚴(yán)重的傷害。安全氣囊展開(kāi)時(shí)，其爆發(fā)力是涼人的，可
★來(lái)稿日期：2011-06—26
能使乘員的頸椎受到很大的傷害。為了保證安全氣囊在車(chē)輛正常行
駛過(guò)程中不發(fā)生誤爆，ECU的安裝支架除了要滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求
外，還要滿足其振動(dòng)頻率要求。應(yīng)用有限元軟件，對(duì)ECU支架進(jìn)行
了頻率響應(yīng)分析和模態(tài)分析，按照ECU不同的安裝形式和支架結(jié)
構(gòu)方案進(jìn)行對(duì)比，研究其對(duì)支架共振頻率的影響。
2 Nastran軟件頻響分析介紹
結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析是Nastran的主要功能之一，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分
功能，一是電量的測(cè)定，二是開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)。以本機(jī)照明電路所需
要的電量為閾值，判斷使用普通電源還是太陽(yáng)能電源。對(duì)于整個(gè)
機(jī)器所需要的電源，由于語(yǔ)言及語(yǔ)音所耗費(fèi)電量較大，所以初期
階段只選擇太陽(yáng)能作為照明的方案，在后期可以根據(jù)智能判斷在
夜間不需要語(yǔ)言及語(yǔ)音提示時(shí)選擇作為整個(gè)機(jī)器的電源供應(yīng)。
5小結(jié)
智能輔助裝置系統(tǒng)對(duì)于提高自動(dòng)售貨機(jī)自助功能以及提升
人『生化操作具有重要的作用。通過(guò)智能模塊的嵌入，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品
的智能查詢與提示；通過(guò)對(duì)接設(shè)備及公共接口的設(shè)計(jì)，方便了操、
作員快速的掌握供求信息，更好的提供自助服務(wù)；最后也提出了
利用太陽(yáng)能開(kāi)關(guān)節(jié)省能源。所提供的方案是基于本市的實(shí)際情況
提出的初步設(shè)計(jì)方案，在某些功能上還存在一定的缺陷，比如如
何在操作錯(cuò)誤或產(chǎn)品過(guò)期時(shí)實(shí)現(xiàn)退貨功能，如何防止人為破壞等
問(wèn)題。但提出的設(shè)計(jì)方法為自動(dòng)售貨機(jī)的推廣和應(yīng)用研究提供了
新思路。符合更多需求更為全面的自動(dòng)售貨機(jī)的智能應(yīng)用還需要
進(jìn)一步的研究與探索。
參考文獻(xiàn)
[1]趙海林．自動(dòng)售貨機(jī)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．湖南：中南大學(xué)，
20o5．
[2]瞿勇．車(chē)載自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[DI．湖南：中南大學(xué)，2008．
[3]吳笛．裝載機(jī)遠(yuǎn)程智能故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制
造，2010(1 1)：248—250．
[4]范文萍，吳定雪．基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)主控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
[J]．信息化縱橫，2009(14)：28—30．
[5]師曉敏，朱名13，葛清志．嵌入式中文GUI控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．
計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2009，26(4)．
[6]Thomas A P，Thomas T R．Engineering surface as fractals—fractal aspect of
matefials[M ．Pittsburgh Society．USA，1986：75—77．

No．4
Apr．2012 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 275
ECU支架產(chǎn)生共振；同時(shí)，ECU兩點(diǎn)式的固定方式也容易引起
ECU繞l，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(右圖)。
針對(duì)以上問(wèn)題，提出了四種方案來(lái)提高ECU支架的共振頻
率，如圖4所示。
(1)增加中通道的厚度：中通道厚度由]．0mm增加到1．2m ：
(2)在中通道下面增加支撐架：增加中通道兩側(cè)的剛度；(3)采用
三點(diǎn)式安裝結(jié)構(gòu)；(4)優(yōu)化三點(diǎn)式安裝結(jié)構(gòu)。
_
圖4 ECU支架優(yōu)化方案
5優(yōu)化結(jié)果與結(jié)論
通過(guò)仿真計(jì)算，得到4種方案的計(jì)算結(jié)果，如表1所示。
表1四種方案的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)
從結(jié)果中看出每種方案都可以提高ECU支架的固有頻率。
但是綜合成本要求和布置要求等方面考慮，第4種方案的計(jì)算結(jié)
果是最為可行的，具體加速度響應(yīng)曲線，如圖5所示。X，Y，z三個(gè)
方向的共振頻率均在450Hz附近。
(a)
Node 490473一MAG[Valuej(
Frequency
(b)
35o0
3Ooo
25oo
2000
1500
10oO
5o0
O
Node 490473一MAGIValue Y
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Frequency
(C)
Frequenc)r
(d)
圖5優(yōu)化后的ECU支架 ，l，，z三個(gè)方向的加速度響應(yīng)曲線
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比，如表2所示。
表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比
6結(jié)論
(1)運(yùn)用有限元軟件計(jì)算了安全氣囊ECU安裝支架的頻率
響應(yīng)和模態(tài)頻率。(2)根據(jù)振動(dòng)要求對(duì)ECU支架的結(jié)構(gòu)提出了四
種優(yōu)化方案，并進(jìn)行了頻率響應(yīng)計(jì)算。(3)選取最優(yōu)的一種方案做
實(shí)際的測(cè)試，與仿真結(jié)果比較接近。(4)此設(shè)計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用在市
場(chǎng)投放的車(chē)輛上，為今后的ECU支架設(shè)計(jì)提供了有效的參考。
參考文獻(xiàn)
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