兩廂車背門氣彈簧布置

1、背門受力分析1.氣彈簧一般工作原理氣彈簧不受外力時，自然伸長為最小行程（指壓縮行程）處，即最大伸長處；活塞兩邊氣壓相等，由于受力面積不同，產(chǎn)生壓力差提供氣彈簧的支撐力；氣彈簧運動中瞬時提供的總支撐力包括兩部分：壓力差產(chǎn)生的支撐力和摩擦力。外力壓縮氣彈簧，由于撐桿在氣室內(nèi)體積增大，壓縮氣體的有效容積變小，氣室氣壓變大，壓力差產(chǎn)生的支撐力變大；摩擦力變化：氣室壓力越大，摩擦力越大，撐桿運動越快，摩擦力越大，離自然伸長處越遠，摩擦力越大；氣溫影響氣彈簧支撐力：氣溫越低，氣室壓力越低，氣彈簧提供的支撐力越小。2.背門XZ平面靜止?fàn)顟B(tài)分析2.1氣彈簧XZ平面安裝尺寸分析模型簡化：邊OA、AB在同一方向，

2、兩邊相加等于OB；下圖中：O背門鉸鏈中心軸；A氣彈簧門框安裝點；B門關(guān)閉時，氣彈簧門上安裝點；C門完全開啟時，氣彈簧門上安裝點；從上述推導(dǎo)過程中可以看出：當(dāng)=0º時，式即l22=l12，此時門無法打開。當(dāng)l1，l2一定時，要滿足開啟的角度（0<<180º）越大，r值就應(yīng)該越??；要滿足=90º（BF兩廂），假設(shè)l1=1.5l2（一般是1.5倍左右，F(xiàn)iat1.44，307-1.68，C4-1.43），r=1.44 l2當(dāng)r=1.44l2時，方能使?jié)M足90º開啟要求。按照此公式計算r值，與實際安裝尺寸的誤差：Fiat為7.7%，307為3.6%，

3、C4為4.0%。2.2背門XZ平面工況要求下圖中：W門的重力；E門的重心，設(shè)OE長度=k；狀態(tài)1背門下平衡點；狀態(tài)2背門上平衡點；狀態(tài)3背門處于水平位置（重心E與O的連線OE水平）；狀態(tài)4背門完全開啟；狀態(tài)0-1背門重力力矩大于氣彈簧支撐力力矩，開啟時需提供外力才能將門打開。狀態(tài)1-2背門重力力矩等于氣彈簧支撐力力矩，此時背門處于平衡區(qū)域，無須提供外力背門即可處于靜止?fàn)顟B(tài)。狀態(tài)2-4背門重力力矩小于氣彈簧支撐力力矩，背門會自行打開，直至達到氣彈簧最小行程處（背門完全開啟），狀態(tài)3時重力力矩最大。2.3氣彈簧XZ平面支撐力分析2.3.1氣彈簧的最大支撐力下圖中：F氣彈簧支撐力；d氣彈簧支撐力力臂

4、，即O到AC的距離；W門的重力；E門的重心，設(shè)OE長度=k；門關(guān)閉時，OB與垂線之間的夾角；OC與OE之間的夾角；OAC在OAC中，對O點取力矩當(dāng)+-=90º，即=90º+-時，力F最大，此時背門處于水平位置（重心E與O的連線OE水平）。由此可見，氣彈簧的支撐力必須大于F方能支撐住門，使門向上打開不致于引起下墜。一般氣彈簧的最大支撐力比理論計算值F要大10-20%以上。2.3.2背門的平衡條件狀態(tài)開啟角能否平衡摩擦力Ff總支撐力力矩MF與重力力矩MW比較類型/大小方向00º010º<<1否動態(tài)/FfABMF<MW1=1能靜態(tài)/Fs0AB

5、MF=MW1b1<<b能靜態(tài)/FsABMF=MWb=b能0無MF=MWb2b>>2能靜態(tài)/0FsBAMF=MW2=2能靜態(tài)/FsBAMF=MW242<<4否動態(tài)/FfBAMF>MW4=max注：上表各狀態(tài)均為無外力時分析，F(xiàn)s為最大靜摩擦力，狀態(tài)2時背門開啟的角度為2：當(dāng)背門開啟角>2時，背門會自行開啟，直至達到氣彈簧最小行程處（狀態(tài)4，背門完全開啟）； 當(dāng)背門開啟角=2時，背門能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小為最大靜摩擦力，方向同總支撐力方向相反；當(dāng)背門開啟角2>>b時

6、，背門能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小由最大靜摩擦力0（2 b），方向同總支撐力方向相反。狀態(tài)b時背門開啟的角度為b：當(dāng)背門開啟角=b時，背門能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力完全由壓力差產(chǎn)生的支撐力提供，無摩擦力。狀態(tài)1時背門開啟的角度為1：當(dāng)背門開啟角1<<b時，背門能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小由0最大靜摩擦力（b1），方向同總支撐力方向。當(dāng)背門開啟角=1時，背門能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時總支撐力的力矩MF等于重力的力矩M

7、W，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小為最大靜摩擦力，方向同總支撐力方向；當(dāng)背門開啟角<1時，背門會自行關(guān)閉，直至達到氣彈簧最大行程處（狀態(tài)0，背門完全關(guān)閉）；2.3.3氣溫對氣彈簧支撐力的影響查爾斯定律：Pi / Ti = Pf / TfT為開爾文溫度，20ºC=293K，-40ºC=233K，80ºC=353K；根據(jù)公式計算：在其他條件相同的情況下，-40ºC時氣彈簧的支撐力是20ºC時的79.5%，80ºC氣彈簧的支撐力是20ºC時的1.2倍。2.3.4背門開啟力和關(guān)閉力的分析上圖中，F(xiàn)o ，F(xiàn)c分別為開啟力和關(guān)閉力。背門開啟：W·ko - Fo·L Fpo·do=0ko=ksin；do= l2sin；背門關(guān)閉：W·kc + Fc·Lc Fpc·dc=0kc=k·cos(+-90º)；dc=(r- l2)sin；Lc=L·cos(+-90º)；背門的重力對開啟力和關(guān)閉力的大小影響最大，背門越輕開啟和