hectchback背门气弹簧布置
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。
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
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；
2
2
2
2
2
2
2
1222
2
2
2212
2
2
21
22O A O B AB AC O C O A 2O C O A cos ()2()cos 2(1cos )2(1cos )0()0(0<<180)
2(1cos )
2
2
2r l l r r l r r l r l r l l l l r l r l r αα
αααα≈-=-=+-?=+------+-=?--+
=?-=
=
+
从上述推导过程中可以看出：
★当α=0o时，?式即l 22=l 12，此时门无法打开。
★当l 1，l 2一定时，要满足开启的角度α（0<α<180o）越大，r 值就应该越小； 要满足α=90o（BF 两厢），
22
2
l r =
+
假设l 1=1.5l 2（一般是1.5倍左右，Fiat1.44，307-1.68，C4-1.43），
r =1.44 l 2
当r =1.44l 2时，方能使α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=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O到AC的距离；W——门的重力；
E——门的重心，设OE长度=k；
Φ——门关闭时，OB与垂线之间的夹角；β——OC与OE之间的夹角；
γ——∠OAC
在△OAC中，
222
21222
2112arccos
2,,()arccos
2()
O A A C O C
O A A C
O A r l A C l O C r
r l l r
l r l γγ+-=?=-==-+-=-其中
对O 点取力矩
22sin(180)
sin()d O A sin ()sin sin()()sin F d W k W k F d
r l W k F r l φαβφαβγγ
φαβγ
?=???--+??+-=
==-??+-=
-而
当Φ+α-β=90o，即α=90o+β-Φ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）。
2()sin W k F r l γ
?=
-
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
注：上表各状态均为无外力时分析，F s为最大静摩擦力，
★状态2时背门开启的角度为α2：
当背门开启角α>α2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α=α2时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩M F等于重力的力矩M W，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α2>α>αb时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩M F 等于重力的力矩M W，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（α2 ~αb），方向同总支撑力方向相反。
★状态b时背门开启的角度为αb：
当背门开启角α=αb时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩M F等于重力的力矩M W，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α1：
当背门开启角α1<α<αb时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩M F 等于重力的力矩M W，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（αb~α1），方向同总支撑力方向。
当背门开启角α=α1时，背门能处于静止状态，此时总支撑力的力矩M F等于重力的力矩M W，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α<α1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：P i/ T i = P f / T f
T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，F o，F c分别为开启力和关闭力。
背门开启：W·k o - F o·L – F po·d o=0
k o=ksinΦ；
d o= l2sinβ；
背门关闭：W·k c + F c·L c– F pc·d c=0
k c=k·cos(Φ+α-90o)；
d c=(r- l2)sinγ；
L c=L·cos(Φ+α-β-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50磅（22.68千克）以上时，开启力和关闭力在12-15磅（约合53.33-66.67N）左右，15-18磅（约合66.67-80N）也可接受，超过18磅的话对操作的人就有点困难了。
3.气弹簧空间布置几何关系
汽车气弹簧设计指导
汽车气弹簧设计指导 1.简要说明 1.1 基本的原理 在密闭的缸筒内充入和外界大气压有一定压差的惰性气体或者油气混合物，进而利用作用在活塞上的压力差完成气弹簧的自由运动。 该件为标准件，可以从产品系列目录中查询缸筒、活塞杆等匹配参数。 1.2 气弹簧和一般机械弹簧的最大区别： 一般性的机械弹簧，其弹簧弹力随着弹簧的运动有着非常大的变化，而气弹簧在整个运动行程中力值变化相对较小。1.3 其主要零部件及名字(如图所示)。 1.4零部件材料及工艺 序号零件名常见材料外观要求/表面处理 1 球头销45#渗氮、镀锌、达克罗（耐腐蚀强）处理 2弹簧卡片65Mn 3活塞杆 35# 镀铬（银色）或渗氮（黑色）〈出口欧洲 的车必须渗氮处理，以满足其环保要求〉 4缸筒精轧钢管20 喷漆处理5导向环Q2356 密封件 NBR（丁晴橡胶） 球头 球头销 支架 缸筒 活塞杆 弹簧卡片
7活塞Q235 8球头PA66+30%GF 1.5机构原理 1.5.1同样尺寸的气弹簧可以根据缸筒内部存储的气体压力大小来调整举力的大小。 1.5.2气弹簧举升速度的大小可以根据活塞上的过油孔的大小来调整，一般分为￠0.3mm￠ 0.5mm￠0.6mm等，过油孔越大，举升速度越快，造成的冲击越大，比如：举升速 度过大可采用￠0.3mm。（阻尼油在气弹簧运动到阻尼区时才通过过油孔，此前只有 气体流过，该特性由油的运动特性：高压区低压区决定）。 1.5.3阻尼油、举力、密封圈材料影响气弹簧低温性能，例如：出口俄罗斯的气弹簧所用 阻尼油型号HS32，凝固点-50℃；密封圈材料丁晴橡胶的低温脆性温度由原来的 -40℃改为-50℃。 1.5.4如有支架，建议料厚为3mm，可以根据力的大小对支架进行工艺处理如：冲压出凹 槽来增加强度。 1.6安装方式 1.6.1气弹簧整车布置位置分为：前机盖支撑和后备门支撑两种。前机盖支撑有B11、T11 等车型，后备门支撑有A15、S11、B14等车型。 1.6.2气弹簧支撑方式的布置可分为：直立支撑和旋转支撑，目前我公司采用直立支撑的 有：S21S22旋转支撑的有：S11S12A11A18B11。支撑方式的布置是由后备门 铰链轴所处的位置来决定的。 1.6.3尼龙球头可根据与气弹簧联接的两个钣金平面进行设计：分为普通直式和斜倾式 （下图），当球窝转动角度小于20°时，选用直球窝；当球窝转动角度大于等于20° 小于35°时，选用斜球窝；当球窝转动角度大于等于35°时，选用支架。一般尽 量不用支架，支架容易出现晃动，定位麻烦，且增加价格。
两厢车后背门支撑杆的布置及运动分析
两厢车后背门支撑杆的布置及运动分析 【摘要】气动支撑杆开启机构是目前轿车上经常采用的一种结构。由于气动支撑杆生产技术成熟、性能优良等原因，在本次两厢车开发中，后背门的开启机构采用气动支撑杆。工作中借助三维设计软件CATIA和计算和分析优化工具MATLAB，对支撑杆进行了布置，并且从运动学和动力学角度分析了上掀式后背门开启和关闭过程中力和力矩的关系，进而对其进行优化，最后对后背门开启的速度和加速度进行了仿真分析，满足后背门的平稳开启/关闭平稳、助力轻松、使用安全等功能要求。 【关键词】CATIA，后背门，气动支撑杆 Abstract: The opening mechanism of gas damper is a kind of structure which is often used in cars. This time when developing the hatchback, use the gas damper。With work on CATIA and MATLAB, from kinematics and dynamics，I analysis the relationship of forces and moments during the opening and closing of hatch back’s backdoor，and optimize the layout of the installation point。As result, the performance of hatchback’s backdoor meets functional requirements which is the steady of backdoor when open or close, and assist, safety. Keywords: CATIA; Backdoor; Gas damper; 1 轿车用气动支撑杆介绍 1.1 构造及支撑力 气动支撑杆由活塞、气筒、导杆等构成。如图1所示。 图1 气动支撑杆结构简图 Fig.1 Structure diagram of gas damper 气动支撑杆的支撑力：气动支撑杆运动中提供的总支撑力包括两部分：压力差产生的支撑力和相对运动部件之间的摩擦力。由波义耳定律可知，一定质量的气体，其压强与体积的乘积为定数，即体积减小，压强增大，反之，体积变大，压强减小。当施加外力时，导杆在气室内体积增大，致使压缩气体的有效容积变
气弹簧工作原理
气弹簧 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。 气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即气弹簧的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。与机械弹簧不同的是，气弹簧
具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数X介于1.2和1.4之间，其他参数可根据要求及工况灵活定义 气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 产品展示 气弹簧介绍 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。 二、自锁型气弹簧（调角器、气压棒）在医疗设备、座椅等产品上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。 三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。（选型参数基本可以参考自由型气弹簧）
气弹簧安装方式
气弹簧的安装方式怎么计算？ 气弹簧气动支撑杆的安装方法 1 气弹簧的特点 气弹簧是一根举力(本文用F表示)近似不变的伸缩杆,在汽车,飞机,医疗器械,宇航器材,纺织机械等领域都有广泛的应用。它的内部构造是一条可在密闭筒腔内作直线运动的活塞杆。密闭筒腔内充满由高压气体和可溶解部分高压气体的液体所构成的液2气两相混合体。气弹簧的举力由高压气体推动活塞杆产生。推动力决定于高压气体的压强。高压气体在液体中的溶解量随气体压缩增加(此过程对应气弹簧工作于压缩阶段),随气体膨胀而减少(此过程对应气弹簧工作于伸长阶段),使得密闭筒腔内的高压气体的密度始终维持一个近似恒值,也就是气压近似不变(即举力近似不变)。 2 气弹簧的安装研究 表面上看,将气弹簧安装到客车舱门上非常简单,实际上安装设计所要解决的问题远非所想象的简单。气弹簧在舱门上的一般安装状态已知安装信息只有门体(几何形状,质量,重心,材料等),铰链和开度α要求,未知安装信息却多达6个(X1,X2,Y1,Y2,Z,F)。而由数学理论知道,要解出6个未知数,必须要解出由这6个未知数构成的6个方程式组成的方程组。由此可见,要求设计人员从纯理论形态入手解决气弹簧的安装几乎是不可能的。因此,从工程角度切入,深挖安装信息,简化未知数,是解决气弹簧安装设计问题的关键所在。 2-11 力学分析 门体,铰链(门体作开关运动的中心)和气弹簧构成一个杠杆系统。由于气弹簧对铰心的力臂远小于门重对铰心的力臂,所以这是一个费力杠杆系统。即是说,气弹簧举力必须远大于门重才可以将门体支撑起来。这是一个很重要的隐蔽条件。有了这个条件,才可以初选多大举力的气弹簧。气弹簧的举力可以确定为门重的3倍左右。当然也可以确定为门重的2倍,4倍,5倍,6倍左右。对同一个门体来说,相对于气弹簧举力取3倍门重,当气弹簧举力取2倍门重时,气弹簧力臂要增大,工作行程要增大,总长度要增加,安装空间增大;反之,当气弹簧举力取4倍以上门重时,气弹簧力臂要减小,工作行程要减小,总长度要减小,安装空间减小。这可根据实际安装空间选取气弹簧举力。笔者在实际设计中常用3倍数。 2-12 确定气弹簧的上下安装点 气弹簧的总长度,工作行程是在确定上下安装点过程中确定的。确定气弹簧上下安装点是整个气弹簧安装设计的最难点。下面以单轴铰链门体为例来说明"两圆法"在进行气弹簧安装设计的应用。安装示意图及有关参数如图2所示。下面的计算是以门体为规则,匀质的理想模型(重心=几何中心)为基础进行的。门体在开门过程中对铰心O的力矩不断变化(小→大→小),有两个峰值,一个是最大值,位于门体处于水平位置(α=90°)时;一个是固定值,位于门体处于开尽位置(α=最大值)时。根据物理学杠杆平衡原理可知,门体要在气弹簧的作用下自动打开和开尽以后长时间不掉下来,气弹簧在门体处于这两个特殊位置时对铰心O的瞬时力矩必须大于等于门体在这两个特殊位置时门重对铰心O的瞬时力矩。由此可以确定气弹簧所需的最大力臂(R),最小力臂(r)分别为(列式,计算过程略): 最大力臂R=G (H/2-h)2F≈G H4F,(当Hmh时)最小力臂r=G (H/2-h) cos(α-90°)2F≈G H cos(α-90°)4F,(当Hmh时)式中G为门重,N;F为气弹簧举力,N;H为门高,mm;h为门顶到铰心的垂距,mm;α为门体最大开度,°;2为每个门使用两支气弹簧作支撑。以铰心O为圆心,以最力臂R,最小力臂r为半径分别作大小两个圆。作小圆的一条切线的延长线交大圆于A点,则A 点为气弹簧的上安装点。气弹簧的下安装点B则必然在此切线下方的某一点上。AB两点的距离L为气弹簧的总长度。需要说明的是:A点必须落在门体内侧并离门面板竖直距离20mm
后背门布置及结构设计指南
后背门布置及结构设计指南
目 次 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 后背门简介 (1) 4 后背门设计输入条件 (1) 5 后背门设计流程 (2) 5.1 市场调研 (3) 5.2 造型确定 (3) 5.3 法规校核 (3) 5.4 零部件设计 (3) 5.5 工程分析 (3) 6 后背门结构设计 (3) 7 设计检查 (15) 8 设计检查 (15) 9 失效模式及相应措施 (16)
前 言 为保证本公司后背门布置及结构设计指南设计开发质量，特制定本规范。 本规范参照国内外汽车设计公司及汽车生产企业的先进经验编制而成。
后背门布置及结构设计指南 1 范围 本指南介绍了后背门设计的输入条件、设计思路和步骤、结构设计。 本指南适用于本公司M1类车型的后背门设计。 2 规范性引用文件 GB 15086—2013 汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验方法 GB 15741—1995 汽车和挂车号牌板(架)及其位置 ECE R26.03 关于就外部突出物方面批准车辆的统一规定 1003/2010/EU 机动车辆及其挂车后牌照板安装空间和固定型式批准 SAE J686 Motor Vehicle License Plates 3 后背门简介 根据目前市场主流的SUV后背门结构分类，后背门可分为：侧开式后背门、侧对开式后背门、上下对开式后背门和上翻式后背门，因市场主流结构为上翻是后背门，所以本设计指南只对此类结构的后背门结构设计和布置展开详细的阐述。 4 后背门设计输入条件 后背门设计输入条件包括： a）造型输入：后背门3D CAS数模 b）边界输入：后围3D数模、顶盖3D数模、后保险杠3D数模、扰流板3D数模、后大灯3D数模、后背门亮饰条3D数模。 c）其它文件：性能描述书、设计FMEA和失效案例、参考样品信息（包含样件、图片、拆解工艺）等与设计相关资料文件
举升门气弹簧布置与支撑力计算
举升门气弹簧布置与支撑力计算 单位：上海同捷科技股份有限公司姓名：许晓晖 拟晋级别：中级
举升门气弹簧布置与支撑力计算 许晓晖 摘要：气弹簧助力式开启机构是目前乘用车上经常采用的一种结构。目前国内汽车车身设计中，对于气弹簧布置、选用采用逆向方法较多。即以标杆样车为参照，来布置设计车，以标杆车使用的气弹簧为基础样件，然后通过CAE运动分析来进行校核。本文从正向设计出发，以举升门为例，详细介绍了举升门气弹簧的布置与支撑力计算的设计过程，为新车设计正向布置气弹簧提供借鉴。 关键词：举升门气弹簧布置 气弹簧是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。气弹簧与其它弹簧相比具有尺寸小、容易布置、可靠性高及弹力随行程的变化小等特点，可在-40℃——80℃范围内工作，温度对其弹力的影响不到4%。气弹簧在专业生产厂家均按标准化和系列化设计，使用和维修也更加方便。本文就汽车设计中经常应用的气弹簧布置，以举升门气弹簧的应用设计进行分析。 一、确认举升门铰链转轴中心位置 在举升门气弹簧应用设计之前必须确认：举升门两个铰链是否同轴；举升门在沿着铰链轴转动过程中与车身部件有无干涉（一般要求间隙应大于3mm）；是否有气弹簧安装空间。铰链转轴中心是后续设计的基准。 二、确定举升门的开启角度 根据人机工程学分析来确定举升门的开度，目前对举升门开到最大位置车门下边沿的离地高度法规没有规定。依据整车总布置状态，确定该车型的举升门开启最大角度为94°，举升门最高点离地高度为2002mm。这样定义既考虑到人的头部不易碰到举升门下部最低点，也照顾到关门操纵时手部能很容易接触到拉手。 三、计算气弹簧上、下安装点的位置及有效行程 气弹簧和安装座通过带有螺纹段的轴销连接。气弹簧的安装点理论上是指气弹簧两端轴销上球头转动中心。有效行程是指气弹簧在车门关闭到车门完全开启长度变化的尺寸。 首先根据车身状态确定上安装点，具体要求： ●安装面应满足气弹簧运动不引起干涉的要求，必要时调整安装面； ●安装面内部设计适合强度要求的螺母加强板。
汽车设计-车门外手柄设计规范模板
I 汽车设计- 车门把手设计规范模板XXXX发布
汽车车门把手设计规范 1.范围 本规范适用于XX公司汽车侧开式车门塑料外开把手（以下简称“外把手”），其他车门外把手（如：后背门把手）也可以参考使用。 2.术语 外开把手：装在汽车车门外侧，用来开启车门的装置。 3.规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订版）适用于本文件。 GB/ T 10125 人造气氛腐蚀试验盐雾试验 GB/T 12600 金属覆盖层、塑料上镍+铬电镀层 QC/T 625 汽车用涂镀层和化学处理层 4.外把手分类和结构 4.1 从外观看，外把手大致可以分为以下两种形式：翻转式和外拉式，如图1所示。 外把手的外观形式完全取决于造型，工程设计需满足造型。 因人的审美要求提高，近年来新开发了“隐藏锁芯”式把手。即取消左前门把手端盖锁芯圆孔，更改为可反复拆卸式端盖，需要用锁芯时候用机械钥匙片撬掉端盖即可（见图2） 翻转式外拉式 图1 外把手结构形式 4.2 从外把手与锁的连接方式看，可分为压杆连接和拉线连接，具体形式取决于锁体外开摇臂的要求以及锁体布置时摇臂与外把手摇臂旋转轴线的夹角。 4.3 外开把手组成部分 外拉式外把手包括：手柄外部，端盖，底座，大垫片，小垫片，摇臂及配重块和弹簧等，如图2所示：
图2 翻转式外把手包括：底座、掀盖、摇臂、垫片、销轴和弹簧等，如图3所示： 图3 以上为外把手的主要组成部分，具体到各车型会有所不同，但都是在这些结构上扩展而形成的，例如：外手柄扩展为上盖、下盖两部分，底座上设计有侧碰安全机构。 5.外把手人机要求
两厢车背门气弹簧布置
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。
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 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；
2 2 2 2 22212222 22212 2 2 2122 OA OB AB AC OC OA 2OC OA cos ()2()cos 2(1cos )2(1cos )0()0(0<<180) 2(1cos )2r l l r r l r r l r l r l l l l r l r l r αα αααα≈-=-=+-?=+------+-=?--+=?-= =+ 从上述推导过程中可以看出： ★当α=0o时，?式即l 22=l 12，此时门无法打开。 ★当l 1，l 2一定时，要满足开启的角度α（0<α<180o）越大，r 值就应该越小； 要满足α=90o（BF 两厢）， 2 2l r =+ 假设l 1=1.5l 2（一般是1.5倍左右，Fiat1.44，307-1.68，C4-1.43）， r =1.44 l 2 当r =1.44l 2时，方能使α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%。
气弹簧工作原理
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。 气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即气弹簧的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。与机械弹簧不同的是，气弹簧具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数X介于1.2和1.4之间，其他参数可根据要求及工况灵活定义 气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 产品展示 气弹簧介绍 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。（具体参数见本网站或来电索取） 二、自锁型气弹簧（调角器、气压棒）在医疗设备、座椅等产品上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。（具体参数见本网站或来电索取） 三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。（选型参数基本可以参考自由型气弹簧） 四、阻尼器在汽车和医疗设备上都用得比较多，其特点是阻力随着运行的速度而改变。可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用。（具体参数请来电索取） 五、牵引式气弹簧是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置，即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动，而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。牵引式气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等。 橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。
气弹簧工作原理
气弹簧是以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即气弹簧的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。与机械弹簧不同的是，气弹簧具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数X介于和之间，其他参数可根据要求及工况灵活定义气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 产品展示 气弹簧介绍 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印刷设备、办公设备、工程机械等行业应用最广。（具体参数见本网站或来电索取） 二、自锁型气弹簧（调角器、气压棒）在医疗设备、座椅等产品上应用的最多。该种气弹簧借助一些释放机构可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的锁紧力（可以达到10000N以上）。（具体参数见本网站或来电索取） 三、随意停气弹簧（摩擦式气弹簧）主要应用在厨房家具、医疗器械等领域。它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间：不需要任何的外部结构而能停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力。（选型参数基本可以参考自由型气弹簧） 四、阻尼器在汽车和医疗设备上都用得比较多，其特点是阻力随着运行的速度而改变。可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用。（具体参数请来电索取） 五、牵引式气弹簧是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置，即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动，而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。牵引式气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等。 橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。 气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。目前，该产品在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。根据不同的特点及应用领域，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等. 气弹簧的基本原理是在密闭的腔体内压入惰性气体和油、或则油气混合物。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 一、自由型气弹簧（支撑杆）是应用最为广泛的气弹簧。它主要起支撑作用，只有最短、最长两个位置，在行程中无法自行停止。在汽车、纺织机械、印
后背门设计指南概要
后背门设计指南 第一章概论 1-1 该设计指南的主要目的： S12是奇瑞公司第一款正向开发的车型，其概念设计是由意大利博通公司完成的，在结构过程中，我们以可行性分析为依据，并在韩国工程师的指导下对此进行了优化。 门盖系统的设计大致经历了以下几个过程：外观间隙以及平度的定义、典型截面的设计、主模型的建立、CAE分析、工艺问题的分析以及改进、公差的确定以及二位图纸的标准化。在整个项目过程中，我们学习了韩国人的设计理念与流程，为我们在以后的设计中奠定了良好的基础。 后背门的设计与门系统相比来说简单的多，零件也少很多。 编写该设计指南的主要目的在于将我设计S12后背门的全过程中所学到的一些设计理念以及犯过的错误一一罗列出来，大家共同学习一下，也希望大家在以后的设计过程中避免类似错误的重复发生。有不足之处请大家提出意见，我将继续修正。 1-2 该指南的主要内容 第一章概论 第二章后背门设计要求 2-1 后背门法规要求 2-2 后背门设计目标要求及BENCHMARKING 研究 第三章后背门间隙以及平度间隙 第四章后背门结构设计 1、开启角度的的定义 2、铰链轴线的布置 3、典型截面的解析 4、数模的构造 5、尺寸以及公差的设定 第五章CAE分析、设计校核及评审 1、CAE分析 2、失效模式及相应措施 第六章材料定义以及减重 1、材料定义 2、减重 第七章设计心得
第二章后背门设计要求 2-1 后背门法规要求 1、ECE NO.26/01 EEC NO. 74/483-79/488——关于车辆就其外部突出物认证的统一 规定 法规大致内容如下（详见标准ECE NO.26/01 ）： 高出地面2m的零部件，或者低于底线的零部件，或者在工作状态或静止状态下， 均不能被直径为100mm的球体所触及的零部件，车身外表面凸出零部件的曲率半 径不得小于2.5mm。 2、S12的后牌照是安装在后保险杠上面的，对于后牌照安装在后背门外板上面的，后 牌照尺寸还要满足： 北美：SAE J686 欧洲：EEC 70/222 国内：GB17541-1995 2-2 后背门设计目标要求及BENCHMARKING 研究 S12的定位是一款小型普及经经济型轿车；用途主要是家用、上班代步、休闲旅行；用户主要面向：年轻积极向上、刚具初步经济实力的男性时尚青年兼顾性格开朗的年轻女性。因此要求该车在设计上要求时尚、美观、便宜、性能要好。 第三章后背门间隙以及平度的定义
车用气弹簧安装设计分析
车用气弹簧安装设计分析 作者：众泰控股集团有限公司 潘玉华 来源：AI 汽车制造业 目前国内汽车产品开发中，对于 气弹簧应用采用逆向的方法较多。其布置方法就是参照样车气弹簧在车身上大致的安装位置来布置新车，同时将原车气弹簧样件交给供应商依样去开发，这种开发过程没有依据其工作原理分析，缺乏严谨科学计算很难设计出最优的方案。所以必须从基本原理上寻求一种在汽车上布置气弹簧的科学方法来实现最终设计结果的正确性。下面就以汽车后背门气弹簧的布置安装设计为例进行分析。 确认后背门铰链转轴中心位置 在后背门气弹簧安装设计之前，应当对已经完成的数据进行验证。必须确认后背门两个铰链是否同轴；后背门在沿着铰链轴转动全过程中与车身周围有无干涉；气弹簧安装空间有无充分预留。 确定后背门的总质量及质心的位置 后背门的总质量是多项由金属和非金属材料组成部件的质量之和。包括后背门钣金件、后背门玻璃、后雨刮器系统、牌照灯及装饰板、后牌照、后背门锁及后背门内饰板等。在得知零部件密度的前提下，利用CATIA 的测量惯性命令可自动计算出重量和质心坐标点。 确定气弹簧在后背门上安装点的位置 这里气弹簧的安装点理论上是指气弹簧两端球头转动中心。气弹簧安装时一般采用活塞在上方，活塞杆在下方。气弹簧与门内板连接必须由装在后背门内板上的支架过渡，用以让开活塞外径及运动的空间。在门内板的内侧必须有加强螺母板用来安装气弹簧支架，后背门螺母板及支架的强度、后背门的刚度必须满足气弹簧最大受力状况需求。气弹簧在支架上的安装位即气弹簧的上安装点位置，此位置距铰链转轴中心的尺寸影响气弹簧需要的支撑力，在载荷力矩一定的条件下，该尺寸减少10%，气弹簧的支撑力增加将超过10%，同 时气弹簧的行程也会随之变化。设计的目标应在满足后背门开度及背门两侧方便接近的前
气弹簧设计指南02-外饰-20060901
气弹簧设计指南 ——乘研院内外饰部 编制： 审核： 批准：
目录 1、简要说明................................................................................................. - 3 - 1.1基本的原理......................................................................................... - 3 - 1.2气弹簧和一般机械弹簧的最大区别................................................. - 3 - 1.3其主要零部件及名字......................................................................... - 3 - 1.4零部件材料及工艺............................................................................. - 4 - 1.5机构原理............................................................................................. - 4 - 1.6安装方式............................................................................................. - 5 - 2、设计构想................................................................................................. - 6 - 2.1气弹簧布置......................................................................................... - 6 - 2.1.1位置定义.......................................................................................... - 6 - 2.1.2长度定义.......................................................................................... - 8 - 2.1.3举力定义.......................................................................................... - 9 - 2.2气弹簧校核....................................................................................... - 13 - 2.2.1 机盖打开角度校核....................................................................... - 13 - 2.2.2 气弹簧与边界间隙....................................................................... - 16 - 2.2.3 气弹簧长度校核........................................................................... - 16 - 2.2.4 举力校核....................................................................................... - 16 - 2.2.4 运动校核....................................................................................... - 17 - 3、技术要求............................................................................................... - 17 - 3.1基本要求........................................................................................... - 17 - 3.2主要性能试验................................................................................... - 18 -
背门设计指南R
背门设计指南 目录 1.概述 (2) 2.背门的结构型式 (2) 2.1上开式 (2) 2.2侧开式 (3) 3.背门设计流程 (4) 4.背门设计要求 (5) 4.1法规要求 (5) 4.2 人机要求 (7) 4.3 性能要求 (7) 4.4 工艺性要求 (7) 4.5轻量化设计 (8) 5. 背门附件布置和典型断面设计 (8) 5.1 背门附件布置 (8) 5.2典型断面设计 (13) 6.背门密封面设计 (14) 6.1背门密封面定义 (14) 6.2背门密封面的基本要求 (14) 6.3 背门密封面设计要点 (15) 7.选材建议 (20)
1.概述 背门总成是位于车身后背部的开闭件，需要保证其基本的开关运动，打开时的支撑定位和关闭时的密封；需要满足相关法规要求，模态、刚度应达到设定目标，满足制造工艺要求，在满足性能的前提下重量尽可能轻。 背门总成与外造型息息相关，需要从造型效果图阶段就开始介入分析，保证满足造型意图的前提下，相关工程结构能实现。 2.背门的结构型式 2.1上开式 背门铰链布置在背门顶部，开启时背门绕铰链轴线向上举升（如图1所示）。这种开启方式的背门一般由背门焊接总成、背门铰链总成、背门锁总成、背门护板总成及一些背门附件、线束等组成。 图1 上开式背门 典型的上开式背门焊接总成结构如图2所示。
2.2侧开式 背门铰链布置在背门侧面，常见于背门上挂备胎的SUV 车型。由于备胎置于背门外，影响后部碰撞，另外背门铰链布置在侧面，侧围后立柱需要加强，导致侧围、背门结构左右不对称，会增加设计难度及成本。 这种开启方式的背门一般由背门焊接总成、背门铰链总成、背门锁总成、背门护板总成、备胎和护罩总成及一些背门附件、线束等组成（如图3所示）。 典型的上开式背门焊接总成结构如图4所示。 图3 侧开式背门 图2 上开式背门结构
气弹簧介绍及选型计算
气弹簧使用指南 一、气弹簧综述 气弹簧(gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的弹性元件。气弹簧的基本原理是在密闭的缸体内充入具有一定压力的氮气和油、或油气混合物，进而利用作用在活塞杆或活塞截面上的压力使气弹簧产生推力或拉力，气弹簧和机械弹簧的最大区别在于：前者的力－位移曲线斜率很小，在整个运动行程中力值基本保持不变，后者的力－位移曲线斜率很大。根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧、阻尼器几种。 ※自由型气弹簧（压缩气弹簧）只有伸展（无外力作用下，长度最长）和压缩（外力大于气弹簧的推力，长度最短）两种状态，在行程中无法自行停止，主要起支撑作用，该类气弹簧有恒阻尼和变阻尼两种结构。在汽车、工程机械、纺织机械、印刷机械、办公家具等行业得到广泛应用。 ※自锁型气弹簧（升降可锁定气弹簧、角调可锁定气弹簧）通过其内部的阀门可以将气弹簧锁定在行程的任意位置，根据内部结构的不同，该类气弹簧有弹性锁定、压缩刚性锁定、拉伸刚性锁定、压缩拉伸双向刚性锁定等类型。自锁型气弹簧同时具备支撑、高度和角度调节的功能，而且操作方便灵活，结构简单。因而在医疗设备、家具、汽车等行业得到广泛应用。 ※随意停气弹簧（平衡气弹簧）通过其内部特殊的平衡阀机构，加上合理的外界负载设计，可以使气弹簧停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力，它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间。主要应用在厨房家具、医疗器械、电子产品等行业。 ※牵引气弹簧（拉伸气弹簧）是一种特殊的气弹簧:别的气弹簧在自由状态的时候都处在最长的位置，即在受到外力后是从最长的位置向最短的位置运动，而牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。牵引气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等产品。 ※阻尼器通过活塞上的阻尼结构可使阻尼力随着运动速度而改变，可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用，该类产品有多种结构以适合不同的用途。在汽车、家电产品、医疗设备上都用得比较多。 二、气弹簧型号标记方法 ※气弹簧的标记由1代号、2活塞杆直径、3缸体外径、4行程、5伸展长度、6活塞杆端接头形式与缸体端接头形式、7最小伸展力组成。规定如下： ×××××/××-×××-××× (××-××) ××× 1 2 3 4 5 6 7 ※各种气弹簧代号：压缩气弹簧（YQ）、升降可锁定气弹簧(SKQ)、角调可锁定气弹簧（JKQ）、平衡气弹簧(PQ）、拉伸气弹簧(LQ)、阻尼器(ZQ) ※活塞杆直径、缸体外径、行程、伸展长度单位为毫米(mm)，最小伸展力单位为牛顿(N) ※接头形式代号：单片(O)、双耳(U)、单耳(L)、球铰(B)、螺纹(M)、锥度(S) ※标记示例：压缩气弹簧的活塞杆直径为10mm，缸体外径为22mm，行程为260mm，伸展长度为630mm，活塞杆端接头为单片式，缸体端接头为球铰式，最小伸展力为380N。 标记为：YQ10/22-260-630(O-B)380 三、气弹簧规格系列
汽车发动机盖自关闭气弹簧布置优化方法
10.16638/https://www.wendangku.net/doc/b216074933.html,ki.1671-7988.2018.11.019 汽车发动机盖自关闭气弹簧布置优化方法 马东辉1，马少康2，姜明1 （1.北京车和家信息技术有限公司，北京100102；2.武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉430063） 摘要：针对汽车发动机盖在关闭过平衡点后如何通过气弹簧合理布置实现自关闭开展的研究。为实现气弹簧人机要求、关闭保持力、自关闭等目标，提出气弹簧的优化布置要求。从能量角度出发，列出气弹簧布置优化与校核的方程式。结合某汽车铝机盖气弹簧布置优化的实例，给出了气弹簧布置优化后的具体位置，并对其各项指标进行校核计算，结果表明所提出的气弹簧布置优化方法可行有效。 关键词：汽车发动机盖；自关闭气弹簧；布置优化 中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)11-58-04 Research of layout optimization method of self-closing gas spring on automobile engine cover Ma Donghui1, Ma Shaokang2, Jiang Ming1 ( 1.Beijing CHJ Automotive Information Technology Co., Ltd., Beijing 100102; 2. School of Logistics Engineering, Wuhan University of Technology, Hubei Wuhan 430063 ) Abstract: A research on how to achieve self-closing through the reasonable layout of gas spring after passing the balance point during the closing of the engine cover. In order to achieve the goals of gas spring man-machine requirements, closing force and self-closing, etc., the optimal layout requirements for gas springs are proposed. From the energy point of view, the equations for the optimization and verification of gas spring layout are listed. Combined with an example of the optimization of the gas spring layout of an automobile aluminum engine cover, the specific location of the gas spring layout optimization is given, and the calibration calculation of each index is performed. The results show that the gas spring layout optimization method proposed is feasible and effective. Keywords: Automobile engine cover; Self-closing gas spring; Layout optimization CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)11-58-04 前言 气弹簧是一种具有支撑、缓冲、制动、高度调节和角度调节等功能的配件[1]，广泛用于工程机械[2-4]、客车[5]、汽车[6-7]等的助力机构。在汽车领域，很多价格在10万以上的车型，气弹簧平衡机构成为发动机盖的开启动力单元的首选，其主要功能是在发动机盖开启过平衡点后提供动力，完成发动机盖开启；在发动机盖关闭过程中降低机盖关闭速度，防止意外发生；限制机盖的最大开度，防止机盖与周边件干涉。综上，本文从力矩平衡和能量平衡的角度，对汽车发动机盖气弹簧的布置优化进行研究，以实现汽车机舱盖有效自关闭。 作者简介：马东辉（1974-），男，黑龙江佳木斯，北京车和家信息技术有限公司总工程师，工学硕士，研究方向为新能源汽车。 马少康（1995-），男，安徽合肥，硕士研究生，研究方向为系统优化与仿真。姜明（1980-）男，辽宁沈阳人，东北大学工学学士，主要研究方向：车身设计。*基金项目：河南省重大科技专项（151100211400）。 58