两厢车背门气弹簧布置

1、背门受力分析活塞1. 气弹簧一般工作原理大气压力内部压力两边相等）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0B;下图中：0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;0A:?0B-AB二r-1?222AC=0COA-20COAcos：222h二r（r-I2）-2r（r-l2）cos:2222（1cos：）r2（1cos：）l2rl2h=0（Jl2l2r2-l2r210（0v：<180）匚2（l；P2）21-COSM是22匚2（l；P2）21-COSM是222（1cosa）12-r=12-r=2一2（ll12）21一COSa2从上述推导过程中可以看出：当a=0o时，？式即122=1i2，此时门无法打开。当11,12一定时，要满

3、足开启的角度a（0<a<180O越大，r值就应该越小;要满足a90o（BF两厢），假设l1=1.5l2（一般是1.5倍左右，Fiat1.44,307-1.68,C4-1.43），r=1.44l2当r=1.44l2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0E长度=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0的连线0E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

4、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231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O到AC的距离;W门的重力；E门的重心，设OE长度=k;一一门关闭时，OB与垂线之间的夹角;BOC与OE之间的夹角;丫/OAC在厶OAC中,222rrccosOA上C二0C20AAC其中OA=r-12,AC=h,OC=r222(rI?)+h-r=arccos-li

5、(r-I2)对O点取力矩F二Wksin(180-W*ksin(二.-)F二d而d=OAsin(r-l2)sin匸Wksin(-)F二(r一l2)sin当+aB=900,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）。W«kF_(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。背门的平衡条件-衡平否匕匕厶冃与交F4M比撑灿向方OO01O否f/F1加匕匕厶冃b1Oto亦Vod匕匕厶冃S静bOto匕匕厶冃O无2b匕匕厶冃AB2匕匕厶冃S静AB42V02否f

6、/FAB4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a:当背门开启角a>a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a=a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a>aa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0（aa），方向同总支撑力方向相反。状态b时背门开启的角度为a:当背门开启角a=a时，背门能处于静止状态，此时

7、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a:当背门开启角a<aa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（aal），方向同总支撑力方向。当背门开启角a=a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a<a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）；233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，200C=293K，-40dC=233K，80dC=353K;根据公式计算：在其他条件相同的情况下，-40dC时气弹簧的支撑力是20dC时的79.5%,80dC气弹簧的支撑力是20dC时的1.2倍。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：Wko-FoL-Fpodo=0ko=ksin；do=I2SinB;背门关闭：Wkc+FcLc-Fpcdc=0kc=kcos(+a-900;dc=(r-l2)sin丫；Lc=Lcos（+aB-90。;背门的重力对开启力和关闭力