举升门气弹簧布置与支撑力计算
气弹簧布置.
同时考虑人开启备门时的力在5-10N为适宜。
气弹簧在开启过程中，人开启施加的力
12、气弹簧的力特性曲线 ：
S18C力特性曲线
13、气弹簧的力特性曲线中参数的含义：
14、气弹簧的做力学性能试验需要的力值 介绍：
动态摩擦力Fr：
是指活塞杆在图样规定的行程内做往返运动时所产生 的动态摩擦，Fr =(F3-F1)/2。 公称力Fa： Fa =(F1+F3)/2
3、支撑杆的工艺尺寸以及支架设计
根据机盖开启及关闭布置图，确定气弹簧的长度，但是 必须保证以下生产尺寸。
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。
加强筋 根据不同的布置方式所选的气弹簧长度也不同的，比较 短的气弹簧如300mm左右一般使用在四连杆机构上并配 合使用变阻尼式气弹簧（成本相对高些）。比较长的气 弹簧如大于300mm一般从采购成本考虑可使用普通式气 弹簧。除四连杆机构外建议采用普通式且长度适中的气 弹簧以防止行程短小而造成的振颤。
2、气弹簧的支撑形式 气弹簧布置可分为转：直立支撑和旋转支撑。目前我公司 采用直立支撑的有：S21 S22 S18C旋转支撑：S18 S11 S12 A11 A18支撑方式的布置是由后备门铰链轴所处的位置来 决定的.
备门支撑点
侧围支撑点
备门支撑点
侧围支撑点
死点线
死点线
1 旋转支撑
2.直立支撑
但是必须保证关闭时备门支撑点在死点线的左侧（假设 备门在右侧时）。死点线：铰链点和备门安装点的连线。
采用四连杆机构使用变阻尼气弹簧必须按照2中布置方 式，否则变阻尼将不能发挥作用。
6、球头的形式选择：
尼龙球头可根据与气弹簧联接的两个钣金平面进行设 计：可分为普通直式（上图）和斜倾式（上图） 倾斜式可分为不同的角度如8度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ10度 16度等，可根据 不同情况进行设计。
气弹簧介绍及选型计算
气弹簧介绍及选型计算气弹簧使用指南一、气弹簧综述气弹簧是一种弹性元件，可以起到支撑、缓冲、制动、高度调节和角度调节等功能。
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。
与机械弹簧相比，气弹簧的力-位移曲线斜率很小，在整个运动行程中力值基本保持不变。
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、牵引式气弹簧和阻尼器几种。
自由型气弹簧（压缩气弹簧）只有伸展和压缩两种状态，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。
与其他气弹簧不同的是，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，可以明显地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。
气弹簧力度大小计算公式
气弹簧力度大小计算公式气弹簧是一种在我们日常生活和工业生产中经常会用到的元件，它的力度大小计算可是个有点复杂但又十分有趣的事儿。
要计算气弹簧的力度大小，咱们得先搞清楚几个关键的概念和参数。
首先就是气弹簧的缸径、活塞杆径，还有行程以及压力等等。
这就好比做菜，这些参数就是咱们的食材，只有搞清楚了每种食材的特点和用量，才能做出美味的菜肴，算出准确的力度大小。
比如说，有一次我在一家工厂里看到工人师傅在安装气弹簧的设备。
他们正在为一台大型机器安装支撑用的气弹簧，可是试了好几次，机器的支撑效果都不太理想。
师傅们就开始讨论，是不是气弹簧的力度选得不对。
这时候，我就想，要是能准确计算出气弹簧的力度大小，不就能避免这种反复调试的麻烦了嘛。
那气弹簧力度大小到底怎么算呢？一般来说，我们可以使用这个公式：F = P×A - P'×A' 。
这里的 F 就是气弹簧的力度啦，P 是气弹簧内的压力，A 是气弹簧活塞的有效面积，P' 是气弹簧活塞杆端的压力，A'是活塞杆的有效面积。
具体到计算中，活塞的有效面积 A 可以通过活塞的直径来计算，也就是A = π×（D/2）²，这里的 D 就是活塞的直径。
同理，活塞杆的有效面积A' = π×（d/2）²，d 就是活塞杆的直径。
不过要注意哦，这里面的压力 P 和 P' 可不是随便定的，它们取决于气弹簧内部的气体状态和外部的工作条件。
比如说，如果气弹簧在高温环境下工作，内部气体的压力可能就会发生变化，从而影响力度大小。
再举个例子，有一次我在修自己的自行车时，想给车座加个气弹簧，让坐起来更舒服。
我去买气弹簧的时候，卖家就问我好多问题，像车座的重量、我希望的支撑力度等等，其实就是在帮我计算合适的气弹簧力度大小呢。
总之，计算气弹簧的力度大小虽然有点复杂，但只要我们搞清楚了那些参数和公式，再结合实际的使用情况，就能选到合适力度的气弹簧，让它在各种设备和装置中发挥出最佳的作用。
气弹簧的计算范文
气弹簧的计算范文气弹簧是一种常见的弹簧形式，它使用了压缩气体的弹性来产生力。
气弹簧被广泛应用于各种工业和机械设备中，如汽车悬挂系统、家具、工作台等。
在此篇文章中，我们将深入探讨气弹簧的计算原理、设计和应用。
一、气弹簧的基本原理气弹簧是通过压缩气体的弹性来产生力的装置。
它的工作原理可以通过以下公式来描述：F=k*Δx其中，F表示气弹簧的力，k表示气弹簧的柔度系数，Δx表示气弹簧的变形量。
柔度系数k是气弹簧的一个重要参数，它决定了气弹簧的硬度和弹性。
在气弹簧中，气体的压力与气弹簧的变形量存在一定的关系。
根据气体的物理性质和基本气体定律，可以得到气弹簧的压力和变形量之间的关系：P*V=n*R*T其中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量，R表示气体的普适气体常量，T表示气体的温度。
根据气体的状态方程，气弹簧的压力与变形量之间的关系可以表示为：P=k*Δx其中，k表示气弹簧的柔度系数，Δx表示气弹簧的变形量。
二、气弹簧的设计计算1.柔度系数k的计算气弹簧的柔度系数k是气弹簧设计中的一个重要参数，它决定了气弹簧的硬度和弹性。
柔度系数k的计算可以通过以下公式来进行：k=(P2-P1)/(Δx2-Δx1)其中，P1和P2表示气弹簧在变形量Δx1和Δx2时的压力。
2. 最大载荷Fmax的计算气弹簧的设计过程中，需要考虑气弹簧的最大载荷Fmax，以确保气弹簧在工作中不会产生过载。
最大载荷Fmax的计算可以通过以下公式来进行：Fmax = P * A其中，P表示气弹簧的压力，A表示气弹簧的有效面积。
三、气弹簧的应用气弹簧作为一种常用的弹簧形式，被广泛应用于各种工业和机械设备中。
1.汽车悬挂系统气弹簧在汽车悬挂系统中起到支撑和缓冲作用。
气弹簧可以根据汽车的负荷和行驶状况来调整气压和弹簧硬度，从而提供更好的行驶舒适性和稳定性。
2.家具气弹簧在家具中广泛应用于升降桌、调整座椅高度等功能。
气弹簧可以根据用户的需求来调整高度，提供更好的使用体验。
气弹簧的选用与计算
气弹簧的选用与计算空气弹簧能在任何载荷作用下保持自振频率不变，能同时承受径向和轴向载荷，也能传递一定的扭矩，通过调整内部压力可获得不同的承载能力。
图：氮气弹簧基本结构气弹簧工作原理：— 1 —在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。
它由以下几部分构成：压力缸、活塞杆、活塞、密封导向套、填充物（惰性气体或者油气混合物），缸内控制元件与缸外控制元件（指可控气弹簧）和接头等。
由于原理上的根本不同，气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在1：1.2以内）、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。
根据其特点及应用领域的不同，气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等。
目前，该产品在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等领域都有着广泛地应用。
它的变形与载荷荷关系特性线为曲线,可根据需要进行设计计。
空气弹簧的结构形式很多，有囊式和膜式等，常用于车辆的悬架和机械设备的防振系统。
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工业配件。
它由以下几部分构成：压力缸、活塞杆、活塞、密封导向套、填充物（惰性气体或者油气混合物），缸内控制元件与缸外控制元件（指可控气弹簧）和接头等。
原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，腔体内的压力是大气压的几倍或者几十倍。
气弹簧作用时，利用活塞两侧存在的压力差，实现活塞杆的运动。
由于原理上的根本不同，气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在1：1.2以内）、容易控制。
— 2 —气弹簧的缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。
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。
气弹簧设计计算
气弹簧设计计算
气弹簧设计计算涉及以下几个方面:
1. 动力计算: 计算所需的气压以提供所需的力量。
可以使用以下公式计算:
F = P * A
其中，F是所需力量，P是气压，A是活塞面积。
2. 刚度计算: 计算气弹簧的刚度以了解其弹性特性。
可以使用以下公式计算:
K = F / delta_x
其中，K是刚度，F是施加在弹簧上的力量，delta_x是弹簧的变形量。
3. 最大压缩和最大拉伸距离: 确定气弹簧的最大可压缩和最大可伸展距离，以确保设计符合应用需求。
4. 气体容积计算: 确定所需的气体容积以适应气弹簧的设计。
这可以通过考虑活塞行程和气压来计算。
以上只是作为计算的一般指导，实际气弹簧设计计算可能涉及更多具体的参数和条件，具体计算方法应根据设计要求和实际情况进行确定。
因此，在进行气弹簧设计计算时，最好参考相应的设计手册、标准或咨询专业工程师以获得更准确的结果。
气弹簧
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。
气弹簧由于其安装结构简单，使用维修方便，无需外界能源，整个工作行程中举力基本恒定等优点，成为一种十分常见的装置。
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提下，尽量减小气弹簧需要的支撑力，因为过大的支撑力会增加气弹簧的制造成本以及后背门刚度要求。
气弹簧力值计算
气弹簧力值计算
气弹簧（Gas Spring）的力值计算可以通过下面的公式进行：
F = (P × A) - F0
其中，F 表示气弹簧的力值，P 表示气体的压力，A 表示气弹簧的有效活塞面积，F0 表示气弹簧未受力时的力值。
需要注意以下几点：
1. 压力 P 必须使用相应温度和气体类型下的绝对压力值，如果 P 为相对压力，那么需要先将其加上绝对压力。
2. 有效活塞面积 A 一般是根据气弹簧的外形尺寸和特性进行计算得到的，可以参考相关的气弹簧规格表。
3. 未受力时的力值 F0 一般来说是非常小的，可以忽略不计。
4. 计算出气弹簧的力值 F 后，还需要根据具体应用情况进行选择和设计。
需要注意，上述计算公式只是一种简单的气弹簧力值计算方法，实际计算中还应考虑到诸如气体漏气、摩擦力等因素对气弹簧力值的影响，以及气弹簧的动态特性对系统的影响。
因此，在实际使用中，应根据具体应用需要，结合实验测试等方法进行更加准确的气弹簧力值计算和设计。
空气弹簧垂向载荷计算公式
空气弹簧垂向载荷计算公式引言。
空气弹簧是一种新型的弹簧结构，它利用压缩空气来提供支撑力，可以用于各种工业领域的载荷支撑和减震。
在工程设计中，计算空气弹簧的垂向载荷是非常重要的，因为它直接影响到弹簧的工作性能和稳定性。
本文将介绍空气弹簧垂向载荷的计算公式及其应用。
空气弹簧的工作原理。
空气弹簧是一种以压缩空气为介质的弹簧结构，其工作原理类似于传统的弹簧，但是其支撑力是由压缩空气提供的。
当外部载荷作用在空气弹簧上时，空气被压缩，从而产生支撑力，使得弹簧可以支撑外部载荷的作用。
空气弹簧具有结构简单、工作稳定、寿命长等优点，因此在工程领域得到了广泛的应用。
空气弹簧垂向载荷的计算公式。
空气弹簧的垂向载荷可以通过以下公式进行计算：F = P × A。
其中，F为垂向载荷，单位为牛顿（N）；P为压缩空气的压力，单位为帕斯卡（Pa）；A为空气弹簧的有效工作面积，单位为平方米（m²）。
根据这个公式，我们可以得出以下结论：1. 垂向载荷与压力成正比，即压力越大，垂向载荷也越大；2. 垂向载荷与有效工作面积成正比，即工作面积越大，垂向载荷也越大。
应用实例。
假设某工程项目中需要使用空气弹簧来支撑一个重量为1000N的设备，现在我们来计算所需的空气弹簧压力和有效工作面积。
首先，我们需要确定所需的垂向载荷F为1000N。
假设我们选择了一个压力为0.5MPa的空气弹簧，那么根据公式F = P × A，我们可以求解出所需的有效工作面积A为2m²。
因此，在这个工程项目中，我们可以选择一个压力为0.5MPa，有效工作面积为2m²的空气弹簧来支撑这个设备，从而满足所需的垂向载荷。
结论。
空气弹簧的垂向载荷计算公式为F = P × A，通过这个公式我们可以很方便地计算出所需的压力和有效工作面积。
在工程设计中，合理地选择空气弹簧的压力和有效工作面积是非常重要的，它直接影响到空气弹簧的工作性能和稳定性。
气弹簧设计计算
《普通气弹簧设计计算》征求意见稿编制说明一、工作简况，包括任务来源、主要工作过程、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等；1.任务来源本标准根据国标委综合（2016)89号文《关于下达2016年第四批国家标准制修订计划的通知》要求，由全国弹簧标准化技术委员会归口，制定国标《气弹簧设计计算》，项目计划编号20162539-T-469。
根据计划要求，组成工作组开展修订工作。
本次修订工作负责单位：常州气弹簧有限公司、昆山金发液压机械有限公司、常州市莱特气弹簧有限公司、中机生产力促进中心。
起草单位：北京吉信气弹簧制品有限公司、上海震飞汽车零部件有限公司、宁波市仁龙机械有限公司、北京磊焱氮气弹簧技术研究所、无锡市精诚橡塑制品厂、河北超普机械制造有限公司、南京江凯汽车零部件有限公司。
主要起草人：窦智、施与秋、周正明、宁成、陶声华、梁一民、俞愉、余卫忠、董喜刚、秦守忠、孙敬军、张跃春。
2.主要工作过程本项目制定过程包括以下几个阶段：草案准备阶段——立项阶段——起草阶段——征求意见阶段——审查阶段——报批阶段。
标准任务下达后，全国弹簧标准化技术委员会组织开展《气弹簧设计计算》国家标准的起草工作，2017年1月发文征集起草单位及资料，组建了标准起草工作组，并由负责起草单位提出标准草稿。
2017年4月召开第一次工作组会议，起草小组对标准范围、内容、结构进行了讨论，因气弹簧结构型式种类很多，经起草小组讨论将范围规定为压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧和拉伸气弹簧几类常用气弹簧。
2017年5月至2017年12月，标委会秘书处对标准中设计计算部分所涉及计算公式对相关企业进行调查，将调查数据进行汇总验证，组织负责起草单位及行业专家查找标准中公式及要求的相关资料并对标准进行多次讨论形成标准草案。
2018年1月召开第二次工作组会议讨论标准草案，会后秘书处协同负责起草单位对标准进行修改，形成标准征求意见稿。
二、标准编制原则和主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的论据，解决的主要问题，修订标准时应列出与原标准的主要差异和水平对比；a.标准编制原则本标准编写格式按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则》的格式要求进行编写。
弹簧闭门器力度计算公式
弹簧闭门器力度计算公式弹簧闭门器是一种常见的门控设备，它可以自动关闭门，确保门在不使用时能够自动关闭，从而保持室内环境的安全和卫生。
弹簧闭门器的力度是指它关闭门的力量大小，通常以“级别”来表示，比如1-6级。
而这个力度是由弹簧闭门器的设计和制造来确定的，而不是可以随意调整的。
在实际的使用中，我们有时需要根据具体的需求来确定弹簧闭门器的力度，这就需要根据门的重量和尺寸来计算出合适的力度。
下面我们就来介绍一下弹簧闭门器力度的计算公式。
首先，我们需要了解一些基本的物理知识。
弹簧闭门器的力度是由它的弹簧提供的，而弹簧的力度与其伸缩的长度和材料的弹性系数有关。
在弹簧闭门器中，通常使用的是液压或者气压弹簧，其力度可以用弹簧的弹性系数和伸缩长度来计算。
假设弹簧闭门器的门重为W，门的宽度为D，我们可以使用下面的公式来计算出合适的力度：F = k W D。
其中，F表示弹簧闭门器的力度，k表示弹簧的弹性系数。
这个公式是根据胡克定律推导出来的，它描述了弹簧的伸缩与所受力的关系。
在这个公式中，我们可以看到，力度与门的重量和尺寸成正比，而与弹簧的弹性系数成反比。
在实际使用中，我们可以根据这个公式来计算出合适的力度，然后选择相应的弹簧闭门器。
如果门的重量和尺寸发生了变化，我们也可以根据这个公式来重新计算出合适的力度，从而选择合适的弹簧闭门器。
除了上面的公式，我们还可以使用一些简化的方法来估算出合适的力度。
比如，我们可以根据门的重量和尺寸来选择一个标准的弹簧闭门器，然后通过试验来确定是否合适。
如果发现力度过大或者过小，我们可以通过调整弹簧的伸缩长度或者更换弹簧来实现调整。
总的来说，弹簧闭门器的力度计算是一个比较复杂的问题，需要考虑到门的重量、尺寸和弹簧的弹性系数等因素。
通过使用上面的公式或者试验，我们可以确定出合适的力度，从而选择合适的弹簧闭门器，确保门的关闭效果和使用安全。
常州气弹簧支撑力计算公式
常州气弹簧支撑力计算公式气弹簧是一种利用气体压缩和膨胀来实现弹簧功能的装置，广泛应用于各种机械设备和工业领域。
在常州气弹簧的设计和应用过程中，支撑力的计算是一个非常重要的问题。
支撑力的大小直接影响到气弹簧的工作性能和使用效果。
因此，掌握常州气弹簧支撑力计算公式是非常必要的。
气弹簧的支撑力是指气弹簧在压缩或膨胀过程中对外部施加的力，也可以理解为气弹簧对外部负载的支撑能力。
支撑力的大小与气弹簧的结构参数、工作压力、气体性质等因素有关。
在实际应用中，需要根据具体的工程需求和使用环境来计算气弹簧的支撑力，以保证气弹簧的正常工作和稳定性能。
常州气弹簧支撑力的计算公式可以通过以下步骤来进行推导：1. 假设气弹簧的工作过程为绝热过程，即气体在气弹簧内部的压缩和膨胀过程中不发生热量的交换。
这样可以简化气弹簧支撑力的计算过程。
2. 根据绝热过程的热力学基本方程，可以得到气弹簧的支撑力计算公式为：F = P A。
其中，F 表示气弹簧的支撑力，单位为牛顿（N）；P 表示气弹簧内部气体的压力，单位为帕斯卡（Pa）；A 表示气弹簧的有效工作面积，单位为平方米（m ²）。
3. 在实际应用中，气弹簧的有效工作面积可以通过气弹簧的结构参数和工作状态来确定，通常可以通过气弹簧的内径、外径和工作长度来计算得到。
4. 气弹簧内部气体的压力可以通过气弹簧的工作压力和气体性质来确定，通常可以通过气弹簧的工作压力和气体的状态方程来计算得到。
通过以上步骤，可以得到常州气弹簧支撑力的计算公式为 F = P A。
在实际应用中，可以根据具体的工程需求和使用环境来确定气弹簧的工作压力和气体性质，进而计算得到气弹簧的支撑力。
这样可以保证气弹簧在工作过程中能够提供稳定的支撑力，满足工程需求。
除了上述的基本计算公式外，还需要考虑气弹簧在实际工作中可能存在的一些影响因素。
例如，气弹簧在使用过程中可能会受到外部温度变化的影响，导致气体压力发生变化；气弹簧的有效工作面积可能会因为结构变形或磨损而发生变化。
气支撑计算
气支撑计算
所需最小伸展力F1的确定，可按式（1）计算
F1=GL/bn*K (1)
式中：F1————最小伸展力，单位为N
G————举撑重力，单位为N
L————重心到回转中心的距离，单位为mm
b————气弹簧杆臂伸展时，有效力臂，单位为mm
n————气弹簧数量K————安全系数，一般K=1.1,亦可由供需双方协商而定
示例:有一被支撑物重(G)300N,重心到回转中心的距离(L)400mm,有效力臂长度(b)200mm,使用气弹簧数量(n)为2支,计算气弹簧最小支撑力F1值。
由式(1)计算 F1=GL/bn*k=［(300x400)/(200x2)］x1.1=330(N)
气弹簧力值的设计应考虑使用环境的影响。
环境温度变化1℃，力
学性能（指压缩力和伸展力）的变化约为2‰~3‰。
气弹簧支撑力
气弹簧支撑力以气弹簧支撑力为标题，我们来探讨一下气弹簧的特点和原理，以及它在实际应用中的作用。
气弹簧是一种利用气体的压力来提供支撑力的装置。
它由一个密封的容器和一定量的气体组成，在容器内部形成压力，从而产生支撑力。
气弹簧广泛应用于工程和机械领域，例如汽车悬挂系统、工业机械设备、办公椅等。
气弹簧的支撑力来源于气体的压力。
当气体被压缩进入密封的容器中时，气体分子之间的相互碰撞会产生一个反作用力，这个反作用力就是气弹簧的支撑力。
根据物理学的压力定义，气弹簧的支撑力与气体的压力成正比。
气弹簧的支撑力与气体的压力和容器的体积有关。
当气体压力增加时，气弹簧的支撑力也会增加；当容器的体积增大时，气弹簧的支撑力会减小。
这是因为气体的压力是由气体分子的碰撞产生的，压力增加意味着分子碰撞的频率增加，从而支撑力增加。
而当容器的体积增大时，气体分子的碰撞频率减小，导致支撑力减小。
气弹簧的特点之一是支撑力可以根据需要进行调节。
通过改变容器内气体的压力或调节气体的体积，可以改变气弹簧的支撑力。
这为应用提供了便利，使得气弹簧可以适应不同的负荷和工况要求。
另一个特点是气弹簧的支撑力呈线性关系。
在一定范围内，气弹簧的支撑力与气体的压力成正比。
这使得气弹簧可以在较大负荷下提供稳定的支撑力，而不会出现过大或过小的变化。
气弹簧在实际应用中有着广泛的用途。
在汽车悬挂系统中，气弹簧可以提供稳定的支撑力，使得车辆在行驶过程中更加平稳舒适。
在工业机械设备中，气弹簧可以用于减震和缓冲，保护设备免受震动和冲击。
在办公椅等家具中，气弹簧可以调节座椅的高度和硬度，提供舒适的坐姿。
气弹簧作为一种利用气体压力提供支撑力的装置，在工程和机械领域有着广泛的应用。
它的特点是支撑力可调节，呈线性关系，能够提供稳定的支撑力。
通过合理地设计和应用，气弹簧可以为各种设备和系统提供有效的支撑和保护，提高其性能和使用寿命。
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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。
开启角度，上安装点确定之后，根据装配和运动关系，做出下示示意图。
为了简化计算，这里所做的示意图忽略气弹簧摆放位置在车身Y向的偏离角度。
X
图1 气弹簧示意图
在上图中：
O点为举升门铰链中心轴
A点为气弹簧上安装点（在车身门框上）
B点为门完全关闭时，气弹簧下安装点（在举升门上）
B
1
点为门完全开启时，气弹簧下安装点（在举升门上）
设气弹簧的有效行程为x，n为弹簧两端头结构占用长度之和；则AB=x+n，AB
1
=1.5x+n n值一般根据气弹簧结构不同，取值范围在90-120mm，现暂取100mm。
OA已知，OA=142mm，OB
1
=OB=OA+AB=142+(x+n)=242+x，α=94°
在△OAB
1
中利用余弦定理得出：
AB
12=OA2+OB
1
2-2×OA×OB
1
×cosα
(1.5x+100)2=1422+(242+x)2-2×142×(242+x)×cos94°
求解取整：x=320
则AB=420mm
气弹簧上安装点的位置为A点，B点设在举升门上，距A点的长度为320+100=420mm。
当铰链转轴中心、上安装点、下安装点位于一条直线上时，气弹簧的力臂为零，对举升门转动不做贡献，此位置称作为气弹簧工作死点。
实际根据布置的局限，A点会偏移OB 连线。
四、确定举升门的总质量及质心位置
举升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总和。
包括举升门钣金件、后风挡玻璃、后雨刮器系统（包括电机与刮臂）、牌照灯及装饰板、后牌照、门锁，门内护板等。
在得知零件密度的前提下，利用CATIA的测量命令可自动计算出质量和质心坐标。
通过测算，举升门质量为30.55kg，质心坐标转换为XZ平面坐标点（以举升门铰链中心轴位原点，如图1坐标轴）为（X=197.22，Y=0，Z=-480.21）
五、计算气弹簧的最小支撑力，分析举升门的开启力和关闭力
1.举升门XZ平面工况要求
举升门的运动状态如图示
图2 举升门XZ平面运动状态示意图
在上图中
G为举升门的重力
E点为举升门的质心
状态1——举升门下平衡点
状态2——举升门上平衡点
状态3——举升门处于水平位置（重心E与O的连线OE水平）
状态4——举升门完全开启
状态0-1——举升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——举升门重力力矩等于气弹簧支撑力力矩，此时举升门处于平衡区域，无须提供外力举升门即可处于静止状态。
状态2-4——举升门重力矩小于气弹簧支撑力力矩，举升门会自行打开，直至达到气弹簧最大行程处（举升门完全开启），状态3时重力力矩最大。
2.气弹簧所需的最小支撑力
如下图，当举升门完全开启时，根据受力情况，推导气弹簧所需的最小支撑力计算公式。
图3 举升门受力分析
其中：
F——气弹簧支撑力
d——气弹簧支撑力力臂
G——举升门的重力
k——举升门的质心到铰链转轴中心的距离
α——举升门开启角度
β——质心与铰链转轴中心的连线与OB1之间的夹角
θ——举升门关闭时，OB与垂线之间的夹角
并且令∠OAB1=γ
对O点取力矩
其中：
则气弹簧的支撑力为：
当θ+α-β=90°时，即α=90°+β-θ时，力F最大，此时举升门处于水平位置。
在△OAB1中，
其中：OA =142mm，AB
1=580mm，OB
1
=562mm
则计算得：γ=75.7°
则计算出：F max=1130N，使用两支气弹簧，因此，单个气弹簧的最小支撑力为565N，即气弹簧的最小支撑力必须大于565N才能支撑住举升门。
而且一般气弹簧的最小支撑力比理论计算值要大于10%—20%，取中间值15%，则气弹簧的最小伸展力F1=650N
3.举升门的开启力和关闭力分析
当举升门开启时，受力情况如图4所示
图4 举升门开启时受力分析
其中：
F O为举升门开启力
L O为开启力力臂
F PO为举升门开启时，气弹簧的助力
K O为举升门重力力臂
对O点取力矩
从上式可以看出，适当增加气弹簧助力F PO的力臂d O（图4中d
=0），则可以减小开
o
启力，即可以将A点向左侧调整，使A点不在OB连线上。
当举升门关闭时，受力情况如图5所示
图5 举升门关闭时受力分析
其中：
F C为举升门关闭力
L C为关闭力力臂
F PC为气弹簧的支撑力
K C为举升门重力力臂
对O点取力矩
从上式可以看出，适当减小气弹簧支撑力F PC，则可以减小关闭力，根据支撑力的推导公式：
因为α＞90°可以看出只有当（θ-β）越大，支撑力越小，因此适当将气撑杆的下安装点B往右侧移动，可以减小举升门关闭力。
六、总结
经过以上的理论分析计算，气弹簧的几何尺寸、最小支撑力等基本参数已经可以确定。
根据这些基本参数可以在气弹簧供应商产品系列中选择与基本参数接近的现成产品。
依据气弹簧的基本参数及所选气弹簧规格形式建立气弹簧3D数模，并进行运动分析，验证举升门开启过程中，气弹簧与周边件有无干涉，气弹簧的球头运动是否自如，有无干涉卡死的现象，根据运动分析结果，做必要的调整。
然后应用CAE分析软件，分析安装点周边强度及刚度是否足够，根据分析结果，进行局部加强。
参考文献：
[1]. 潘玉华. 汽车车身气弹簧应用设计分析，众泰控股集团有限公司，2009
[2]. 谷正气. 轿车车身[M].北京：人民交通出版社，2002。