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安全气囊ECU支架的频响分析及模态优化

文档作者：李乐新沈智达雷济平文档来源：沈阳理工大学华展汽车工程研究院中国石油辽河分公司		点击数：	更新时间： 2021年05月21日
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第4期
2012年4月
机械设计与制造
Machinery Design &amp;amp; Manufacture 273
文章编号：1001—3997(2012)04—0273—03
安全气囊ECU支架 的频响分析及模态优化
李乐新 沈智达 雷济平。
(’沈阳理工大学装备工程学院，沈阳110168)( 华展汽车工程研究院，沈阳110141)
(。中国石油辽河分公司沈阳采油厂，盘锦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】安全气囊ECU是当车辆发生碰撞时，用于检测加速度信号，控制气囊起爆时间的部件。车
辆研发过程中要求安全气囊ECU安装支架必须满足一定的固有频率的设计要求，以防止引发共振而产生
误爆。对Nastran软件和频率响应分析做了介绍，应用Hypermesh和Nastran软件，对某款车型的安全气囊
ECU支架进行频响分析和模态分析，并且对ECU的安装形式和支架的结构进行初步分析和结构优化，优
化结果使ECU支架的固有频率达到设计要求，为设计部门的详细设计和后续方案提供依据。
关键词：ECU支架；有限元；频响分析；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．analyzing 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
中图分类号：TH16 文献标识码：A
1引言
当车辆发生碰撞时，安全气囊ECU控制模块决速对信号做出
处理，确认发生碰撞的严重程度已经超出安全带的保护能力，便迅
速释放气囊，使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹一 的气囊接触，
从而通过气囊的缓冲作用减轻乘员的伤害。但是如果．f振动原因
导致安全气囊发生误爆，安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，
还会对乘员有严重的伤害。安全气囊展开时，其爆发力是凉人的，可
★来稿日期：2011-06—26
能使乘员的颈椎受到很大的伤害。为了保证安全气囊在车辆正常行
驶过程中不发生误爆，ECU的安装支架除了要满足强度设计要求
外，还要满足其振动频率要求。应用有限元软件，对ECU支架进行
了频率响应分析和模态分析，按照ECU不同的安装形式和支架结
构方案进行对比，研究其对支架共振频率的影响。
2 Nastran软件频响分析介绍
结构动力学分析是Nastran的主要功能之一，结构动力学分
功能，一是电量的测定，二是开关电路设计。以本机照明电路所需
要的电量为阈值，判断使用普通电源还是太阳能电源。对于整个
机器所需要的电源，由于语言及语音所耗费电量较大，所以初期
阶段只选择太阳能作为照明的方案，在后期可以根据智能判断在
夜间不需要语言及语音提示时选择作为整个机器的电源供应。
5小结
智能辅助装置系统对于提高自动售货机自助功能以及提升
人『生化操作具有重要的作用。通过智能模块的嵌入，实现了产品
的智能查询与提示；通过对接设备及公共接口的设计，方便了操、
作员快速的掌握供求信息，更好的提供自助服务；最后也提出了
利用太阳能开关节省能源。所提供的方案是基于本市的实际情况
提出的初步设计方案，在某些功能上还存在一定的缺陷，比如如
何在操作错误或产品过期时实现退货功能，如何防止人为破坏等
问题。但提出的设计方法为自动售货机的推广和应用研究提供了
新思路。符合更多需求更为全面的自动售货机的智能应用还需要
进一步的研究与探索。
参考文献
[1]赵海林．自动售货机信息管理系统的设计与实现[D]．湖南：中南大学，
20o5．
[2]瞿勇．车载自动售货机系统的设计与实现[DI．湖南：中南大学，2008．
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[4]范文萍，吴定雪．基于FPGA的自动售货机主控制系统的设计与实现
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计算机应用研究，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 机械设计与制造 275
ECU支架产生共振；同时，ECU两点式的固定方式也容易引起
ECU绕l，轴的转动(右图)。
针对以上问题，提出了四种方案来提高ECU支架的共振频
率，如图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撑架：增加中通道两侧的刚度；(3)采用
三点式安装结构；(4)优化三点式安装结构。
_
图4 ECU支架优化方案
5优化结果与结论
通过仿真计算，得到4种方案的计算结果，如表1所示。
表1四种方案的计算结果统计
从结果中看出每种方案都可以提高ECU支架的固有频率。
但是综合成本要求和布置要求等方面考虑，第4种方案的计算结
果是最为可行的，具体加速度响应曲线，如图5所示。X，Y，z三个
方向的共振频率均在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)
图5优化后的ECU支架 ，l，，z三个方向的加速度响应曲线
实验数据与仿真数据对比，如表2所示。
表2实验数据与仿真数据对比
6结论
(1)运用有限元软件计算了安全气囊ECU安装支架的频率
响应和模态频率。(2)根据振动要求对ECU支架的结构提出了四
种优化方案，并进行了频率响应计算。(3)选取最优的一种方案做
实际的测试，与仿真结果比较接近。(4)此设计已经成功应用在市
场投放的车辆上，为今后的ECU支架设计提供了有效的参考。
参考文献
[1]谭东升，李志强，李晓晨．汽车安全气囊ECU支架优化设计[c]．Nastran
用户论文集2005：126—132．
[2]德国大陆集团．安全气囊ECU设计手册[M]．北京：科学出版社，34—37．
[3]MSC Nastran Quick Reference Guide，431—435．
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[5]MSCNastranAdvancedDynamicAnalysisUser’sGuide，43_45．
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