上翻门气弹簧安装设计研究_周弟均
民用飞机气弹簧设计分析 (1)
民用飞机气弹簧设计分析-机械制造论文民用飞机气弹簧设计分析唐行微（上海飞机设计研究院结构部，中国上海201210）【摘要】气弹簧是性能可靠和安装方便的定制结构件，相对于民机上使用的传统机械弹簧单元在重量上具备优势。
本文介绍了气弹簧的组成结构和工作方式，通过民用飞机舱门设计中的工程实例简要描述了在民机舱门上气弹簧设计的方法，通过CATIA仿真来模拟气弹簧的安装及运行来优化气弹簧的各项基本参数，并且给出了民机气弹簧的可靠性计算标准。
关键词气弹簧；民机舱门；可靠性0 前言气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件，在工程机械中，主要应用于雷达罩、口盖、舱门等部位。
气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成，在密闭的缸体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,进而利用在活塞杆横截面上的压力差完成气弹簧自由运动。
工作时，惰性气体、油液通过活塞上的阻尼孔时产生阻尼作用，控制气弹簧的运行速度，其运行速度相对缓慢、动态力变化不大。
在飞机结构舱门设计中经常使用弹簧作为机构功能实现的一部分单元，通常用于提供手柄回弹的回复力，机构运作的助力以及防止机构意外运动的过中心阻力。
其中用于提供助力和阻力的弹簧通常为压缩弹簧，舱门设计中通常采用传统机械弹簧，这种设计存在两方面的劣势：一是传统机械弹簧其材料通常为321固溶钢或者15-5PH不锈钢，在重量上需要付出一定代价，二是目前航空领域弹簧制造主要通过辅助工具手工弯制，其实际力学性能通常与设计目标存在一定差异且不稳定。
气弹簧由于其安装方便，工作平稳，使用安全，成为汽车和机械制造等领域的标准配件。
相对于传统机械弹簧，定制气弹簧在确保满足设计需求和重量上具备明显的优势，舱门机构中使用的多处弹簧单元均可使用气弹簧来替代。
本文根据实际舱门的结构特点及气弹簧在舱门上的具体应用，对安装在舱门上的气弹簧的运动状态进行了分析和研究，给出了具体舱门气弹簧的设计步骤，同时对于民机舱门在使用条件及可靠性方面做了基本的分析。
支撑气弹簧的设计安装指导
支撑气弹簧的设计安装指导
设计和安装支撑气弹簧是确保气弹簧能够正常工作和提供适当支持的重要步骤。
以下是一种设计和安装支撑气弹簧的指导：
第一步：确定需求和规格
首先，需要确定支撑气弹簧的需求和规格。
这包括支撑气弹簧的负载能力、工作压力范围、行程要求以及所需的尺寸和形状等。
第二步：选择适当的气弹簧
第三步：设计支撑气弹簧的安装方式
在设计支撑气弹簧的安装方式时，需要考虑几个因素。
首先，气弹簧应安装在合适的位置，以提供所需的支撑力和推力。
其次，需要考虑气弹簧的行程和尺寸，以确保安装的空间足够。
最后，还需要考虑气弹簧的安全性和稳定性，以防止意外事故的发生。
第四步：准备安装所需的工具和材料
在安装支撑气弹簧之前，需要准备适当的工具和材料。
这可能包括扳手、螺丝刀、螺纹锁紧剂和支撑气弹簧的附件等。
第五步：安装支撑气弹簧
首先，确定气弹簧的正确安装位置。
然后，使用适当的工具将气弹簧固定在所需位置上。
在紧固气弹簧的螺纹时，可以在螺纹上涂抹一些螺纹锁紧剂，以确保气弹簧的安全和可靠。
安装完成后，检查气弹簧是否安装正确并紧固。
第六步：进行测试和调整
安装完成后，进行测试以确保气弹簧能正常工作。
检查气弹簧的压力和行程是否满足需求。
如果有需要，进行必要的调整，以确保气弹簧能够提供适当的支撑力和推力。
第七步：定期维护和检查。
工程机械气弹簧安装设计分析
442019.06CMTM气弹簧在工程机械行业中应用势头十分迅猛，其内部充有惰性气体或油气混合物，运用活塞杆横截面积小于活塞横截面积产生的压力差，实现活塞杆运动的工作原理, 气弹簧可以看作是一根“恒力”的伸缩杆，在整个运动行程中，力值基本保持不变。
气弹簧大多数应用于门、发动机罩等部位，无需外界动力，举力稳定用于实现缓冲、支撑、角度调节等功能，这种气弹簧只有最长与最短两个静态使用位置，在工作中无法自动停止。
在安装气弹簧时，要进行最大支撑力校核和安装位置计算，保证铰链不破坏，气弹簧打开和关闭不会产生尺寸干涉。
1 气弹簧外形尺寸的确定（1）选择尺寸要合理，力的大小要合适，气弹簧活塞杆行程（S ），一般为活塞杆实际使用行程＋（3～10）mm 。
（2）气弹簧活塞杆实际使用行程=仓门完全开启时两连接中心距离－仓门完全关闭时两连接中心距离。
（3）气弹簧伸展长度L 计算公式为L=S+B+L1+L2，其中S 为气弹簧活塞杆行程；B 为缸筒长度；L1为气弹簧完全压缩状态时，气弹簧接头安装中心至缸体安装断面的距离；L2为气弹簧安装中心至缸体安装断面的距离，如图1所示。
2 气弹簧参数活塞杆直径d,钢筒内径D ，行程S ，伸展长度，最小伸展力。
按GB/T2348选取气弹簧活塞杆直径一般为6mm ，8mm ，10mm ，12mm ，14mm ，20mm ，25mm（参见表1）。
摘 要：工程机械用气弹簧的地方比较多，主要用于门、机罩等部位。
如何合理地选配安装气弹簧是很关键的问题。
关键词：气弹簧 尺寸参数 受力分析 选型 安装设计工程机械气弹簧安装设计分析Installation Design Analysis of Air Spring for Construction Machinery力士德工程机械股份有限公司 吴渠兰/WU Qulan图1 气弹簧伸展长度尺寸示意图（4）通过对气弹簧两个连接支撑点位置的合理调整，确定气弹簧的伸展长度L 和活塞杆行程S ，然后根据计算所得F1力值大小确定气弹簧产品系列，即活塞杆和缸体的内径。
民用飞机气弹簧设计分析
展到极限程度。
图1某型民用飞机舱门结构示意根据周边结构的实际可安装空间情况确定使用两个气弹簧气弹簧的完全压缩力初步设计为门体重量的3倍左右,考虑摩擦力等将气弹簧的完全压缩力初步确定为300N。
下图为飞机航截面投影面,两侧气弹簧的安装相对于门体对称面所示点A为气弹簧与铰链臂连接点的位置需要确定气弹簧在机身上的安装点,根据门体本身尺寸考虑选取气弹簧安装尺寸为将气弹簧安装角度设定为与水平位置成12°,则确定出与机身相连接的安装点B,如下图点B所示。
图2气弹簧安装点位置的确定根据气弹簧及压缩气弹簧的设计标准,在气弹簧举力为300N将缸筒直径初步定为φ22mm,导杆直径为φ10mm。
门完全打开与完全关闭时角度为82度,此时A点转至A’点,则气弹簧长度伸展为A’B=318.171,参考下图3。
图3门完全关闭时气弹簧的伸展状态根据上面的分析初步确定气弹簧总长度为320mm,即设计行程为60mm。
根据此处铰链臂的结构形式,确定气弹簧的两端接头形式,舱门铰链臂连接处,在耳片与气弹簧之间安装球轴承;同样在支座和气弹簧之间也安装球轴承,如下图4所示。
图4初步设计结构形式在完成初步设计之后,通过CATIA的运动仿真功能,将初步设计的气弹簧与门体周边结构进行运动模拟,保证在舱门打开过程中,弹簧的运动不会受到卡滞,并选取运动过程中的若干个时间点进行投影运算分析力值情况,根据计算的结果对气弹簧的结构形式进行了进一步的优化,最终确认下来总长为235mm,运动行程长度为75mm。
图5最终设计结构形式(下转第152页93Science&Technology Vision科技视界辅导员应自觉承担相应的责任。
虑的可靠性分析给出了计算的方式和定量的要求。
能够看出一位诗人的性格特点!。
上翻门气弹簧安装设计研究
上翻门气弹簧安装设计研究作者：周弟均王杲来源：《专用汽车》2015年第04期摘要：介绍了气弹簧安装设计思路、设计方法及注意事项，并对必要数据的计算过程和舱门在车辆行驶中的安全性保障措施进行了介绍，为气弹簧的安装设计提供了理论与数据支持，提高了设计安装效率。
关键词：气弹簧安装设计安全性中图分类号：U469.6.03文献标识码：A文章编号：1004-0226（2015）04-0088-041前言在车辆改装过程中，经常将气弹簧安装在舱门上，以满足支撑或关闭舱门的使用需求。
因此，气弹簧的安装设计直接影响舱门的开关与防水、防尘的性能，更关系到车辆在行驶过程中的安全性。
设计时，首先应根据舱体的使用功能确定所选择舱门的长度、宽度和厚度尺寸，初步选定舱门门锁和舱门防尘密封的方式，进而确定舱体门框与舱门之间合理间隙，并提出舱体、舱门使用的总体要求，再对气弹簧的安装、定位与选型进行设计，同时完成计算和校核。
下面以某车载式厢体的舱门为例进行介绍。
2舱门设计总体要求以某车载式厢体的舱体为例，舱体空间由总体设计时已经限定长×宽×高为：1100mm×850mm×750mm，舱内所安装设备的尺寸为长×宽×高：900mm×600mm×600mm。
现要求设计一个使用气弹簧完成展开、关闭的上翻舱门结构，使舱门在舱内设备工作时处于展开状态，雨水不会沿着舱门流进舱体，有助于舱内设备工作时产生的辐射热能够散发，同时便于操作人员进行检修；而当舱内设备停止运行后，在车辆行驶过程中即使门锁失效，舱门也能够保证关闭紧密，不会自动弹开影响车辆行驶安全。
舱门在关闭状态，能够防水、防尘，舱门框上设计有舱门关闭的限位结构，保证舱门与车厢体的外表面在同一平面内。
3舱门结构根据总体性能的要求，选定门锁、密封条，确定舱门的长×高×厚的尺寸为1000mm×750mm×40mm，拟定舱门关闭与开启状态如图1、2所示。
工程机械机罩气弹簧安装设计
图中各点为 ：
C—气弹簧移动端连接点 ；D —气弹簧固定端连接
点；E—铰接支点；S—机罩结构重心；
G—机罩重力；
L—
重心到支点 E 的水平距离，重力力臂 ；
W—气弹簧活动
杆力臂 ；F—气弹簧弹力 ；X—气弹簧的数量 ；P—人工支
min = 1.15 × (
× L
)
W ×X
选取的气弹簧型号力—位移曲线中，最小支撑力 F1
利用解析几何方法，输出对应开启角度时气弹簧长度，
结合气弹簧的力—位移曲线与重力力矩，计算启闭过
程中不同角度时气弹簧的支撑力矩、及人工辅助支撑力
的大小。
3.1
图1 上翻式机罩结构图
机罩整体要求具有足够的强度，特别是铰链和气
弹簧安装位置的骨架最好连为一体，以保证机罩启闭
过程中不变形。为方便实现机罩的安装及更换，铰链
产品
●
技术 Product & Technology
工程机械机罩气弹簧安装设计
Gas Spring Design on Cover for Construction Machinery
徐工道路机械有限公司技术中心
宁海莲 / NING Hailian
刘爱林 /LIU Ailin
摘 要 ：
针对应用气弹簧控制启闭的工程机械上翻式机罩，在机罩启闭过程中进行气弹簧的受力分析，核算人工
2017.12 建设机械技术与管理
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69产品●Fra bibliotek技术 Product & Technology
构在水平方向开启，此时气弹簧支撑力矩为 0，机罩处
于静止状态，需人工施力通过死点。
车厢上翻门气弹簧的选型及安装
2019年第4期移动电源与车辆41 :相关技术:"^^""皿""皿""恥""心0车厢上翻门气弹簧的选型及安装雷亚江V（1.兰州电源车辆研究所有限公司，兰州730050,2.甘肃省内燃机电站工程技术研究中心，兰州730050摘要:结合工程实践，通过安装气弹簧时需要考虑的支撑力、行程和安装位置等要素，对气弹簧安装选型及计算方法进行了总结。
关键词：上翻门；气弹簧;安装;选型doi：10.3969/j.issn.1003-4250.2019.04.010中图分类号:TM611.2文献标志码:A文章编号:1003-4250（2019）04-0041-03在车厢结构设计中，上翻门是一种最为常用的开门形式，气弹簧又作为上翻门的重要组成部件，气弹簧的选型及安装直接影响门体的开闭、防水和防尘的性能，更关系到车辆在行驶过程中的安全性。
因此,在设计上翻门时,气弹簧的选型及安装就显得尤重要。
气弹簧的主要参数包括支撑力、工作行程和装配孔中心距等，在上翻门选用及安装气弹簧时，除需要考虑气弹簧的自身参数外，还应考虑门体的重量、尺寸及开启角度等因素。
本文结合工程实例，介绍了气弹簧的选型及安装方法，并归纳总结了气弹簧在选型及安装时应注意的事项。
1气弹簧的工作原理气弹簧一•般由缸筒、压力管、活塞总成、密封件和外部连接件组成，氮气充入缸筒内。
活塞上的阻尼孔使有杆腔和无杆腔相通，在活塞杆处于某静止位置时，两腔压力相等。
利用两腔受力面积差和气体的可压缩性产生弹力.弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力和内部结构参数而设定。
因此，气弹簧是以氮气为工作介质，以油液润滑、密封并传递动力的力学元件力。
2气弹簧选型及安装应考虑的因素在气弹簧选型及安装时,主要考虑以下几个方面：1）支撑力;2）工作行程;3）安装尺寸;4）门体开启角度。
在工程实际中，气弹簧安装后，常会遇到力量太小,撑不起来,或是行程不够,门开启角度太小,亦或是力量太大，开启困难等问题。
上翻门气撑的作用
上翻门气撑的作用
上翻门气撑，也称为气动支撑或气弹簧，是一种广泛应用于各类柜体、展示架、家具等上翻门结构的辅助支撑装置。
它的主要作用在于通过气压原理，实现上翻门的轻松开启和稳定支撑，为用户提供便捷的使用体验。
上翻门气撑的工作原理是利用气体压力来实现伸缩功能。
其内部通常填充有惰性气体，如氮气，当门板被打开时，气撑通过气体压缩产生支撑力，帮助门板保持在一个稳定的角度上。
这种设计不仅使得上翻门更加易于打开，而且能够有效地减少门的自重对铰链的负担，延长铰链的使用寿命。
除了提供辅助支撑作用外，上翻门气撑还具有缓冲功能。
当门板关闭时，气撑可以通过内部的气体缓冲机构，减少门板的冲击力度，避免门板与柜体之间的硬性碰撞，从而保护家具的表面不受损坏。
此外，上翻门气撑还具有调节功能，可以根据需要调整门板的开启角度。
这种调节功能使得用户可以根据自己的使用习惯和需求，自由地调整门板的开启角度，使得家具的使用更加人性化。
总之，上翻门气撑作为一种辅助支撑装置，不仅提高了上翻门的开启便利性，还通过其缓冲和调节功能，保护了家具的表面，提高了家具的使用寿命。
同时，它也为用户提供了更加舒适、人性化的使用体验。
因此，在现代家具设计中，上翻门气撑的应用越来越广泛，成为了许多家具产品不可或缺的组成部分。
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。
橱柜上翻门气动支撑选型及安装工艺指引
进口上翻门气压支撑/随意停选型及安装工艺指引
——适用于上翻门气压撑BM‐SF02（WWF04）以及随意停BM‐SF04
1 进口上翻门气压支撑/随意停选型指引
1）橱柜气撑选型表
2）橱柜“柜门重量”计算方法
以上选型表中“柜门重量”可由以下公式进行计算：
门板重量M（kg）=门板高度H(m)×门板宽度W(m)×门板厚度d(m)×门板材质所对应的密度ρ(Kg/m3)
表1 门板材质密度对应表
门板材质 刨花板基材 中纤板基材 夹板/实木基材 玻璃 亚克力
对应密度(Kg/m3) 680 750 650 2500 1250
注：以上各门板材料密度值仅供计算参考。
在橱柜气动支撑选型时，根据门板尺寸及其对应的材质，可算出门板的重量；然后再根据上表中“柜门高度”对应的“柜门重量”判断装一支上翻门标准自由式支撑/随意停是否够力度，如果不够则需选择两支。
选型过程中如有疑问可咨询我司配型号。
2 进口上翻门气压支撑/随意停安装工艺指引。
气弹簧的刚度计算与安装位置研究
∀ 83∀
W indows为操作 系 统、以 VC + + 为 开 发 环 境的 远 程 PC, 负责命令发 送, 控 制移 动机 器人 按 一定 的轨 迹 运动, 并实时查看机器人运行状况。下位机通过 Bor land C++ 3 1采用 面向 对象 的模 块化思 想开 发软 件 系统, 主要 任务包括: 系 统 初 始 化; 通 过 无 线串 口 接 收 命 令及 数 据; 实 时 接 收 无 线 遥 控信 号 和 语 音 识别 信 号; 中 断 响 应, 实 时 控 制; I/O 状 态 以 及 程 序 处 理; 接 收 超 声 波发 送 来 的 时 间差 并 实时 计 算 机 器 人与 障 碍 物 之 间 的 距 离。主 程序流程如 图 3 所示, 完成 对 各 个 功 能模 块 (即 子程 序 ) 的 调用,
1 2
气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒或阻尼 器, 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。该 配 件在 医 疗 设备、 汽 车、 家 具、纺织设备、加工行业等领域被广泛使用。气弹簧 主要有 自由 型气 弹簧、 自锁 型气 弹 簧、牵 引 式气 弹 簧、阻尼器等类型。作者着重讨论应用范围最广的气 弹簧 自由型气弹簧, 它主要起支撑作用, 只有最短 和最长两个静态使用位置。
参考文献:
# 1∃ 何宗 键 . W indo w s CE 嵌 入式系 统 [ M ]. 北 京 : 北京航 天 航空大学出版社 , 2006 . # 2∃ 包乃兰 , 宁立革 , 林 涛 , 等 . 一 种嵌入 式控制 系统方 案的 研究 [ J] . 微计算机信息 , 2005, 21( 26) : 62- 64. # 3∃ 邓卫强 , 卞树檀 , 曾 昌锦 . PC /104 通用外 围接 口电路 设 计 [ J] . 国外电子测量技术 , 2006, 25( 4): 19- 21 . # 4∃ 宁飞 , 王维华 , 孔宇 . 微 型计算机 原理与 接口实 践 [ M ]. 北京 : 清华大学出版社 , 2006.
气弹簧撑杆安装的再研究_文广南
围舱门时, 支腿会向车内突出 ) 。因此 , 实 际上图 1 所示的安装形式在侧围舱门上罕见 ( 因为侧围舱门 的开度往往要求较大 , 经常在 135 以上 , 以方便检 修) 。但在开度不大的情况下, 如面包车后尾门、 微型 客车后尾门开度往往只有 90 左右 ( 因为这种车型的 高度往往在 1. 6 m 左右, 后尾门 90 的开度已足够 ) , 见到不少车型的气弹簧撑杆采用这种安装形式。
笔者在本刊 2005 年第 4 期发表了 《 气弹簧撑杆 的安装研究 》 , 引起了同行较大反响。有读者来信指 出, 该文研究的只是气弹簧撑杆安装中的一种较为 常用和常见的形式 , 即气弹簧下支点安装于车身上 的固定点, 上支点安装于侧围舱门上的活动点。如 果气弹簧撑杆反过来安装, 即下支点安装于侧围舱 门上的活动点, 上支点安装于车身上的固定点 , 行不 行? 两圆法还适用吗 ? 现笔者将此问题分析于下。
第 6期
2006 年
客
车
技
术
与
研
究
设计
计算
研究
气弹簧撑杆安装的再研究
文广南
( 广州骏威客车有限公司 , 广东 广州 摘 要 : 接本刊 2005 510430)
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气弹簧筒底安装中心点朽云动到如图所示点f位置；
b.以坐标原点0为圆心，以0、F或0、r两点之间的距离为
半径，作圆A点厂的运动轨迹在iU的尸广的劣弧上；
c.结合气弹簧规格，初选气弹簧最大中心安装距为i/,最小压
缩中心距为L以点F为圆心，以气弹簧最大中心安装距离开为 半径，作圆5;
d.以点F为圆心，以大于1+10”的值为半径，作圆C�圆 5和圆C的交点0就是需要求解的点，在图中可以直接测量点g的
距离；5为舱门在完全展开状态下，气弹簧举力作用线到转轴中心 0旳距离。在舱门的开关过程中，以舱门、气弹簧和铰链构成了 一个杠杆系统》在展开状态，将舱门作为研究对象，既需满足合 力为零，又需满足力矩的代数和为零。
气弹簧活塞杆端安装中心 ‘‘门质心
w
y
、叫
S 8 舱门关闭受力田
在该状态下，以舱门为研究对象，其合力为零。对于力矩，
f
/
主要分析重力G与气弹簧举力产生的力矩，密封条反作用力产 生的力矩可忽略，其力矩代数和为因为取
=(2�3)G, ；Kl_5�2)a (设计经验取值为最佳）。从图8中测量可
/
-<
%p>a,故可以推导出iV^^xp — Gx^O�所以该气弹簧在这种
结构当中始终存在关闭的力矩，从而实现了车辆在行驶过程中不
以某车载式厢体的舱体为例，舱体空间由总体设计时已经限 定长X宽X高为：1 100 mmx850 mmx750 mm,能内所安装设备 的尺寸为长X 宽X 高：900 mm><600 mm><600 mm� 现要求设计一个使用气弹簧完成展开、关闭的上翻舱门结 构，使舱门在舱内设备工作时处于展开状态，雨水不会沿着舱门 流进枪体，有助于舱内设备工作时产生的辐射热能够散发，同时 便于操作人员进行检修；而当舱内设备停止运行后，在车辆行驶 过程中即使门锁失效，舱门也能够保证关闭紧密，不会自动弹开
影响车辆行驶安全。舱门在关闭状态，能够防水、防尘，舱门框 上设计有舱门关闭的限位结构，保证舱门与车厢体的外表面在同 一平面内。
3舱门结构
根据总体性能的要求，选定门锁、密封条，确定舱门的长x 高x厚的尺寸为1 OOOmm^SOmmMOmm,拟定舱门关闭与开启 状态如图1、2所示。
铰链
舱门
2舱门设计总体要求
20右侧时，气弹簧举力使舱门自动展开。
e.在安装气弹簧的过程中，切忌将活塞杆进行逆时针方向旋
转，以避免损坏气弹簧活塞结构。
f.气弹簧的使用方式与环境：一般气弹簧在不受倾斜力或横
向力的情况下使用，不允许当扶手使用；气弹簧最好在完全展开 和压缩这两个状态下，其活塞杆端都位于缸底端下方的环境下使 用；为保证气弹簧密封的可靠性，活塞杆严禁在有油漆和化学物 质污染的环境下使用；在结构设计时，必须利用其额定举力在行
第一作者：用弟均，男，1969年生，工 程师，现从事产品研发与技术管理工作。
providing theoretical and data support for gas spring installation and design, improving the installation efficiency. Key words gas spring� installation and design� security
3)G"关系；确定气弹簧的相关参数，选定规格型号。 d.计算并分析舱门在关闭状态下的自锁性能，杜绝车辆在行
驶过程中，由于存在外部扰动力，使船门自动弹开，影响车辆行 驶安全的情况发生。气弹簧使舱门自锁和自动展开的临界位置直 线是2、F�0三点共线，即直线00。当直线点0运动到直线
20左侧时，气弹簧举力使舱门自锁；当直线0F绕点0运动到直线
气禅簧底安装中心
的举力尸…舱门所受合力为零。气弹簧在行程范内，举力的大小
气弹簧活塞杆端安装中心
认为是恒定的。
96气譁簧在关闭状态的尺寸关系圄
下面确定气弹簧的举力参数，步骤如下。
a.以舱门为研究对象，舱门展开状态的受力如图7所示，图中
气弹簧底安装中心
X为舱门在完全展开状态下，质心_重力作用线与转轴中心0的
图4中，为舱门质心点绞链转动轴心O的水平距离；b为 舱门质心点到铰链转动轴心O的铅垂距离；为在舱门关闭状态 下，气弹簧举力作用线到绞链转动轴心的距离；为气弹簧筒底安 装中心点认轴线的铅垂距离；伯气弹簧筒底安装中心点 线的水平距离；『为在舱门完全关闭状态下，气弹簧筒底安装中 心点气弹簧活塞杆端安装中心点2之间的距离；g为气弹簧活 塞杆端安装中心点⑶转动轴心0的水平距离；&为气弹簧活塞杆 端安装中心点•转动轴心O的铅垂距离。 通过作图确定气弹簧活塞杆端安装中心点2的准确位置，将 枪门绕转轴中心点O逆时针旋转展开到81°,使其处于完全展开状 态，如图5所示，图中//为舱门在完全展开状态下，气弹簧筒底安 装中心点F'到活塞杆端安装中心点2之间的距离。 作图法步骤如下：
图3坐标》点设置图
在舱门关闭状态，选定气弹簧筒底安装中心点和舱门质心 坐标系中的位置，即坐标点计箅坐标点MO�-6)�点
F的位置选定需注意：必须位于转轴中心O (即坐标原点）和舱门
质心M之间，否则，无法安装气弹簧，且关闭舱门时十分费力， 坐标如图4所示。
图5展开状态各点坐标位置围
a.将舱门绕着铰链转动中心O从关闭状态逆时针旋转81°后，
4气弹簧布置参数
首先，利用三维软件按照设计要求旳尺寸对能门框、舱门进 行结构建模，选定舱门的密封方式，对舱门质量进行计算，计箅 质心的位置；其次，确定铰链的安装位置，确保舱门从关闭状态 运动到展开状态的过程中不会发生干涉；再建立直角坐标系，确 定坐标原点。将铰链的转轴中心设定为坐标原点0,水平向右方 向为@正向，垂直向上方向为_正向，建立坐标系如图3所示。
校核气弹簧在舱门关闭状态下的安装中心距，尺寸关系如图 6所示。舱门在关闭状态下F�0两点间距离为即有
^=V(-g+/) (-k+d)\初选气弹簧最小压缩中心距为1 (供货
2 +
b.计箅气弹簧实际所受的举力Fer。舱门受到重力G和气弹簧
对枪门的举力iV的作用。其中重力是通过三维软件建模时 计算出来旳，图中的力臂已经通过作图计算，根据受力物体 力矩平衡条件可得出关系式：GXA=(�_K (A�为气弹簧的支 数）,可以求出�=(G^4)/5X�计算出�后，再乘以安全系数 «=1.25即可得到气弹簧实际能够承受的最大力，即ss= nxF^
r*
A
会自动弹开，保证车辆安全行驶。 根据实践经验可知，当气弹簧XFe^w=(2�3)G, /Kl-5~2)a 时，操作者对船门的开门用力大小是比较适中的；关闭状态下，
•7舱门在展开状态的受力田
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气弹簧的自锁力足够。 最后，当杠杆系统中相关元件的参数确定后，可以采用完整 的三维建模验证舱门关闭、展开和运动过程的结构关系及受力状 况，并检査运动是否存在干涉现象。三维建模结构如图9所示。
围9舱门的三维结ft田
程范围内恒定的特性满足自锁的要求。
5注意事项
在利用气弹簧实现舱门关闭、展开的杠杆系统的安装设计 中，为提高设计效率和使用寿命，应注意以下事项。
a.气弹簧的安装方向是活塞杆安装中心点g在下方，缸筒安
6结语
从初步选定气弹簧缸筒安装中心点F,到最后确定气弹簧活 塞杆安装中心点0,并确定气弹簧压縮最小安装中心距离乙；从三 维结构建模、计算舱门的质量和质心位置，到调整0、F点的位 置，直至最后确定气弹簧的公称举力符合�3)G的关 系；从结构设计到运动干涉分析，并计算、分析关闭状态的自锁 性能等，这些工作并不是一次就能符合相关设计要求，往往需要 经过多次反复调整数据才能使之满足使用性能。只要掌握基本方 法，通过本文介绍的作图、三维建模和设计流程方法能够很快地 对数据进行调整，大大提高了设计效率，也方便进行计算、校核 和性能分析等工作，且可以推广到其他类似气弹簧安装的结构设 计中。
坐标e(-g�-勾；
e.验证点0的位置关系。点0的位置满足两个条件：一是在舱
门关闭时连接点2、F,直线0F应位于直线0O的左侧；二是舱门 框具有满足点2的结构布置空间，在运动中不出现运动干涉。当 这两个条件满足时，则点2的坐标值是合理的，否则还需要调整 点F坐标，重新作图计算，直到满足要求为止。
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装中心点F在上方，这样可使活塞杆在运动中降低摩擦阻力，确保 最好的阻尼质量和缓冲性能。
b.杠杆系统三铰点的确定是该杠杆系统设计的关键，必须注
意步骤。缸筒安装中心F应在舱门质心_舱门转动中心O之间。 在关闭状态时，应保证点F�2的连线（即“直线0F")必须位于 “直线20”的左侧。
c.根据舱门关闭和展开状态，计算气弹簧安装中心之间最大
4结语
该经济型自动调节吸深増程装置的设计有效地解决了吸污车 和地下管网疏通车清理和疏通下水道中污泥作业时，遇到的吸污 深度受限问题，对比现用的文丘盘式吸污装置，该装置成本较 低，无需额外旳水源及动力，使用简单，操作方便，经济实用. 具有较高的推广价值。
田1舱门关闭状态示意图
气弹簧活塞杆端 安装中心 、 气弹簧简底 安装中心
S2舱门展开状态示意ffl
：画-咖物 TECHNIC FORUM
下雨时，在舱门展开状态下，车厢体表雨水顺着侧壁向下 流，在舱门框上止水边的阻挡下不会流入枪体；当舱门关闭时， 在气弹簧的作用下形成的力矩将舱门关闭紧密，雨水不会流入舱 体，也不会出现在振动等扰动外力的作用下舱门自动弹开，影响 车辆行驶安全的情况。
距离//、安装中心之间最小距离i和舱门关闭状态的安装中心实际 距离校核数据必须满足关系式：；计算 气弹簧所受举力，确定气弹簧的公称举力，应符合"KF_=(2�
收稿日期：2014-12-09
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管下移。传感器固定支架上分别设置与旋转套管上正、反向限位 板相适配的正、反向限位传感器，作业时旋转套管旋转到位后， 其上的正、反向限位板被传感器感应位置信号，传感器将此信号 传递给控制器进行处理。另外位置传感单元设置有保护外壳，适 应恶劣作业环境。