两厢车背门气弹簧布置

1、背门受力分析1.气弹簧一般工作原理气弹簧不受外力时，自然伸长为最小行程指压缩行程处，即最大伸长处；活塞两边气压相等，由于受力面积不同，产生压力差提供气弹簧的支撑力；气弹簧运动中瞬时提供的总支撑力包括两部分：压力差产生的支撑力和摩擦力。外力压缩气弹簧，由于撑杆在气室内体积增大，压缩气体的有效容积变小，气室气压变大，压力差产生的支撑力变大；摩擦力变化：气室压力越大，摩擦力越大，撑杆运动越快，摩擦力越大，离自然伸长处越远，摩擦力越大；气温影响气弹簧支撑力：气温越低，气室压力越低，气弹簧提供的支撑力越小。学习文档 仅供参考2.背门XZ平面静止状态分析气弹簧XZ平面安装尺寸分析模型简化：边OA、AB在同

2、一方向，两边相加等于OB；以下图中：O背门铰链中心轴；A气弹簧门框安装点；B门关闭时，气弹簧门上安装点；C门完全开启时，气弹簧门上安装点；从上述推导过程中可以看出：当=0º时，式即l22=l12，此时门无法打开。当l1，l2一定时，要满足开启的角度0<<180º越大，r值就应该越小；要满足=90ºBF两厢，假设l1l2，r= l2当r=l2时，方能使满足90º开启要求。按照此公式计算r值，与实际安装尺寸的误差：Fiat为7.7%，307为3.6%，C4为4.0%。学习文档 仅供参考XZ平面工况要求以下图中：W门的重力；E门的重心，设OE长度=

3、k；状态1背门下平衡点；状态2背门上平衡点；状态3背门处于水平位置重心E与O的连线OE水平；状态4背门完全开启；状态0-1背门重力力矩大于气弹簧支撑力力矩，开启时需提供外力才能将门打开。状态1-2背门重力力矩等于气弹簧支撑力力矩，此时背门处于平衡区域，无须提供外力背门即可处于静止状态。状态2-4背门重力力矩小于气弹簧支撑力力矩，背门会自行打开，直至到达气弹簧最小行程处背门完全开启，状态3时重力力矩最大。学习文档 仅供参考2.3气弹簧XZ平面支撑力分析气弹簧的最大支撑力以下图中：F气弹簧支撑力；d气弹簧支撑力力臂，即O到AC的距离；W门的重力；E门的重心，设OE长度=k；门关闭时，OB与垂线之间

4、的夹角；OC与OE之间的夹角；OAC在OAC中，对O点取力矩当+-=90º，即=90º+-时，力F最大，此时背门处于水平位置重心E与O的连线OE水平。由此可见，气弹簧的支撑力必须大于F方能支撑住门，使门向上打开不致于引起下坠。一般气弹簧的最大支撑力比理论计算值F要大10-20%以上。状态开启角能否平衡摩擦力Ff总支撑力力矩MF与重力力矩MW比较类型/大小方向00º010º<<1否动态/FfABMF<MW1=1能静态/Fs0ABMF=MW1b1<<b能静态/FsABMF=MWb=b能0无MF=MWb2b>>2能静态

5、/0FsBAMF=MW2=2能静态/FsBAMF=MW242<<4否动态/FfBAMF>MW4=max注：上表各状态均为无外力时分析，Fs为最大静摩擦力，状态2时背门开启的角度为2：当背门开启角>2时，背门会自行开启，直至到达气弹簧最小行程处状态4，背门完全开启； 当背门开启角=2时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩MF等于重力的力矩MW，总支撑力一部分由气弹簧摩擦力提供，大小为最大静摩擦力，方向同总支撑力方向相反；当背门开启角2>>b时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩MF等于重力的力矩MW，总支撑力一部分由气弹簧摩擦力提供，大小由最大静摩擦力

6、02 b，方向同总支撑力方向相反。状态b时背门开启的角度为b：当背门开启角=b时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩MF等于重力的力矩MW，总支撑力完全由压力差产生的支撑力提供，无摩擦力。状态1时背门开启的角度为1：当背门开启角1<<b时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩MF等于重力的力矩MW，总支撑力一部分由气弹簧摩擦力提供，大小由0最大静摩擦力b1，方向同总支撑力方向。当背门开启角=1时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩MF等于重力的力矩MW，总支撑力一部分由气弹簧摩擦力提供，大小为最大静摩擦力，方向同总支撑力方向；当背门开启角<1时，背门会自行关闭，直至

7、到达气弹簧最大行程处状态0，背门完全关闭；查尔斯定律：Pi / Ti = Pf / TfT为开尔文温度，20ºC=293K，-40ºC=233K，80ºC=353K；根据公式计算：在其他条件相同的情况下，-40ºC时气弹簧的支撑力是20ºC时的79.5%，80ºC气弹簧的支撑力是20ºC时的1.2倍。和关闭力的分析上图中，Fo ，Fc分别为开启力和关闭力。背门开启：W·ko - Fo·L Fpo·do=0ko=ksin；do= l2sin；背门关闭：W·kc + Fc·Lc Fpc·dc=0kc=k·cos(+-90º)；dc=(r- l2)sin；Lc=L·cos(+-90º)；背门的重力对开启力和关闭力的大小影响最大，背门越轻开启和关闭越方便；一般情况下，背门在5