汽车用背门气压支撑杆布置设计规范.pdf

汽车用背门气压支撑杆汽车用背门气压支撑杆 布置设计规范布置设计规范 汽车用背门气压支撑杆的设计规范 1 1 适用范围适用范围 本规范规定了汽车用背门气压支撑杆的布置 安装及试验内容 本范适用于各类厢式汽车背门气压支撑杆的设计及布置 2 专业术语专业术语 背门气压支撑杆 一般采用压缩气弹簧 是一种将高压氮气密封于缸筒内 通过活塞来回运动产生弹性性能的产品 3 3 布置方案的确定布置方案的确定 3 1 3 1 气压支撑杆在车门开关中的力矩分析气压支撑杆在车门开关中的力矩分析 04 K点 XK YK ZK J点 XJ YJ ZJ W点 XW YW ZW B点 X Y Z A点 X1 Y1 Z1 c点 X1 Y1 Z1 o点 XO YO ZO 图 1 背门开启过程图示 图中 O 点 X0 Y0 Z0 为铰链中心 C 点 X1 Y1 Z1 气压支撑杆上端固定点 A 点 X2 Y2 Z2 气压支撑杆下端固定点 B 点 X Y Z 气压支撑杆的中点 W 点 XW YW ZW 背门重点位置 J 点 Xj Yj Zj 开门位置点 K 点 XK YK ZK 关门操作点 开启角度 04 为背门重心与铰链中心的连线与通过铰链中心线的车身 Z M重 G X0 Xw 2 Z0 Zw 2 SIN X0 Xw X0 Xw 2 Z0 Zw 2 坐标轴方向的线的夹角 背门的重力 G 和气压支撑杆的支撑力 F 分别对铰链中心相互作用 形成两 个力矩 M 重和 M 撑 他们在整个背门的开闭工程中存在三种关系如表 1 表 1 M 重和 M 撑在背门开闭过程中的三种关系表 车门位置 力矩关系 车门开启时 初始位置到平衡位置 M 重 M 撑 车门关闭时 平衡位置到的最终位置 车门开启和关闭的平衡位置 M 重 M 撑 车门开启时 从平衡位置到最大位置 车门关闭时 从最大位置到平衡位置 M 重 M 撑 3 2 3 2 重力矩及影响重力矩的因素 重力矩及影响重力矩的因素 G 为背门总成的重量 由图 1 可知 M 重 G OW SIN 04 1 由公式 1 看以看出 重力矩与车门的重量 重心位置 铰链中心和车门 的开度有关 3 3 3 3 气压支撑杆支撑杆力矩及影响气压支撑杆力矩的因素 气压支撑杆支撑杆力矩及影响气压支撑杆力矩的因素 3 3 1 3 3 1 气压支撑杆力气压支撑杆力 图 2 气压支撑杆结构图示 图中 L1 为气压支撑杆最小长度 L2 为气压支撑杆最大长度 Dd L2 L1 L3 F F1 L3 D 2 2 L3 D 2 2 X d 2 2 其中 X OA2 OC2 2OA OC COS AC M撑 F COS arsin Y2 Y1 X1 X2 2 Y1 Y2 2 Z1 Z2 2 X0 X 2 Y0 Y 2 Z0 Z 2 X0 X2 2 Y0 Y2 2 Z0 Z2 2 SIN arg X0 X1 Z0 Z1 arg X0 X2 Z0 Z2 X1 X2 2 Y1 Y2 2 Z1 Z2 2 L3 为氮气在气缸内的有效长度 P1 V1 F1 为初始状态下气体的压强 体积 支撑力的大小 P2 V2 F2 为压缩状态下气体的压强 体积 支撑力的大小 X 为气压支撑杆的伸长量 F 为任意位置时气压支撑杆的支撑力大小 为任意位置时 F 施力点与铰链中心的连线与竖直线的夹角 OD 为任意位置时支撑力施力点的力臂 根据热力学第二定律 P1V1 T1 P2V2 T2 及几何关系 可得 气压支撑杆在任意位置时的支撑力 2 3 3 2 3 3 2 气压支撑杆力臂气压支撑杆力臂 支撑杆力臂随开启角度的变化而变化 OD OB OA SIN AB 3 3 3 3 3 3 气压支撑杆力矩气压支撑杆力矩 在车门开启角 位置处气压支撑杆的支撑力矩 M 撑与背门开启角 之间 的关系 3 3 4 3 4 力矩分析力矩分析 由公式 1 和公式 3 可以得出在一张图上的 M 重与 M 撑分别与开启 角 的关系图 图 3 重力矩和支撑力矩图示 3 4 1 3 4 1 在交叉点是开启的平衡位置 M 重 M 撑 开启的平衡角度 一般应在 5 15 3 4 2 3 4 2 在交叉点以下时 M 重 M 撑 此阶段需要的开启力一般在 F MAX M 重 M 撑 OJ 30N 3 4 3 3 4 3 在交叉点以上时 M 重 M 撑 此阶段需要的关闭力一般在 F MAX M 重 M 撑 OK 100N 3 53 5 背门气压支撑杆布位置及参数的确定背门气压支撑杆布位置及参数的确定 3 5 1 3 5 1 气压支撑杆位置的确定应从以下几方面考虑 气压支撑杆位置的确定应从以下几方面考虑 气压支撑杆与侧围及背门运动校核无干涉 气压支撑杆结构得以体现 主要是指气压支撑杆的伸长量加上压缩终了时气 体的长度 不要大于气压支撑杆的总长度 满足背门气压支撑杆的力学特性 见 3 5 2 所述内容 3 5 23 5 2 背门气压支撑杆布置的力学特性的输入条件背门气压支撑杆布置的力学特性的输入条件 根据车身结构的需要 确定车门的铰链中心 车门的最大开启角 重心位置 车门重量 开门操作点和关门操作点 根据现有条件选择气压支撑杆的参数 气压支撑杆缸内径 活塞直径 压缩 空气长度以及气压支撑杆的阻力大小 3 5 3 3 5 3 背门气压支撑杆布置的力学特性的输出条件背门气压支撑杆布置的力学特性的输出条件 力矩大小 开启角度 o 50 100 150 200 250 300 350 400 917 25 33414957 65 7381 891 M 重 M 撑 根据车身结构的限制 确定气压支撑杆的初步位置 根据以上公式 计算出 车门开启各个角度的重力矩和支撑力矩 计算出当 M 重 M 撑时车门平衡位置的开 启角度 车门开启力的大小 车门关闭力的大小 如果结果不满足 4 4 中要求的值 则气压支撑杆的位置重新布置 重新计算 车门平衡位置的开启角度 车门开启力的大小 车门关闭力的大小 如果结果满 足了 4 4 的要求的值 则气压支撑杆的位置和参数得以确定 4 4 安装方式的选择安装方式的选择 气压支撑杆常见安装方式如下图 图 4 常见背门气压支撑杆安装方式 我们多采用的安装方式为 A 型 J 型 K 型 5 5 气压支撑杆实验标准气压支撑杆实验标准 表 2 气压支撑杆实验标准 实验内容 实验名称 实验方法 实验结论 1 阻力特性 试验 在常温时 将背门撑杆装在万能材料试验机 上 施加轴向压力 测其阻力 如下规定图的规定 注 Fau Fal Fbu Fbl 应在 Fa Fb 各值 20N Fa 活塞杆压入 10mm 时的平均阻力 Fb 活塞杆压入到前 10mm 的平均阻力 Fau 活塞杆压入 10mm 时的最大阻力 Fal 活塞杆压入 10mm 时的最小阻力 Fbu 活塞杆压入到前 10mm 的最大阻力 Fbl 活塞杆压入到前 10mm 的最小阻力 阻力特性 20 0C Fa Fau Fa1 2 Fb Fbu Fal 2 Fa Fb 的值根据背门的 重力的不同而不同 2 拉力试验 将背门撑杆装置装在拉力试验机上 分别对此连接 部位进行拉力试验 符合背门撑杆装置中各 连 接 部 位 应 能 承 受 4905N 以上的拉力 背 门撑杆总成中各连接部 位应能承受 1962N 以 上的拉力的规定 3 耐久性试 验 将背门撑杆装置装在疲劳试验机上 以 4 6 次 min 的频率连续均匀地进行 25000 次循环 每循 环 2500 次 测其阻力值并记录其数据 每次测量结果 试验后 其阻力应不低于试验前 的 91 4 动态气密 性试验 将背门撑杆装置置于 20 的水中 在专用试验机 上以 5 次 min 的频率压缩背门撑杆 连续 10 次后 不得有气 泡溢出 5 高温试验 将背门撑杆装置放于 80 20 的调温箱内 经 10h 后取出 将背门撑杆装置放入20 的水中全行程 压缩 不得有气泡溢 出 6 低温实验 将背门撑杆装置放于 35 2 的低温箱内 经 10h 后