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内部压力（两边相等, 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。2.背门xz平面静止状态分析2.1 气弹簧xz平面安装尺寸分析

2、模型简化：边oa、ab在同一方向，两边相加等于 ob;下图中：o背门钱链中心轴；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；2acli22(112r21 0(0 180 )2(1 cos )12、i22(122 l12)，1 cosl2 2(12 i；)2 1 cos2从上述推导过程中可以看出:l22oa ob ab r l222oc oa 2oc oa cos22_r (r 12)2r(r l)cos222cos )r2 2(1 cos )3 12 1； 0(1； 112当0=0。时，？式即122=112,此时门无法打开。当11, 12 一定时，要满足

3、开启的角度 a （0g180。越大，r值就应该越小;要满足0=900 （bf两厢），假设 11=1.512 （一股是 1.5 倍左右，fiat1.44, 307-1.68, c4-1.43）,r=1.44 12当r=1.4412时，方能使a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%。2.2背门xz平面工况要求下图中：w门的重力；e门的重心，设 oe长度二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

4、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，直至达到 气弹簧最小行程处（背门完全开启），状态3时重力力矩最大2.3气弹簧xz平面支撑力分析2.3.1 气弹簧的最大支撑力下图中:f气弹簧支撑力；d气弹簧支撑力力臂，即 。到ac的距离;w门的重力；e门的重心，设 oe长度二k;一一门关闭时，ob与垂线之间的夹角；b oc与oe之间的夹角；丫 / oac222oa ac oc arccos=2oa?ac其中 oa r l2,ac li,oc r222(r

5、i2) li r arccos -2li(r 口对。点取力矩f ?d w?k?sin(180f w?k?sin() d而 d oasin (r l2)sinf w?k?sin()(r l2)sin当+o-b=90o,即 o=90o+b-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）。f w?k(r l2)sin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。2.3.2背门的平衡条件ca2 b4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00o0100 o d否

6、动态/ffa - bmfvm w10= 0c1能静态/fs 0a - bmf=m w1bd o o co.台匕 目匕静态/0 一 fsb-am f=m w2o= o(2能静态/fsb-amf=m w2402v m w4o= cmax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很：当背门开启角 介虚时，背门会自行开启，直至达到气弹簧最小行程处（状态4,背门完全开启）；当背门开启角 诙必时，背门能处于静止状态，止匕时总支撑力的力矩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 脸众中时，背门能

7、处于静止状态，止匕时总支撑力的力矩 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0 （ 02 0b）,方向同总支撑力方向相反。 状态b时背门开启的角度为施：当背门开启角 由g时，背门能处于静止状态，止匕时总支撑力的力矩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叱当背门开启角ai必力时，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（而如，方向同总支撑力方向。当背门开启角 由a时，背门能处于静止状态，止匕时总支撑力的力矩mf等

8、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 依勿时，背门会自行关闭，直至达到气弹簧最大行程处（状 态0,背门完全关闭）；2.3.3 气温对气弹簧支撑力的影响查尔斯定律：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。2.3.4 背门开启力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 b ；背门关闭：w kc + fc lc -fpc dc=0kc=k cos（ + a-900;dc=（r- l2）sin 丫 ；lc=l - cos（ + 为 b -90。；背门的重力对开启力和关闭力的大小影