气撑杆 设计指南
气压撑杆安装方法
气压撑杆安装方法如下：
1.气弹簧活塞杆必须向下位置安装，不得倒装,这样可以减低摩擦和确保最好的阻尼质量及缓冲性能。
2.决定支点安装位置是气弹簧能否正确进行工作的保证，气弹簧必须用正确方法安装，即当关闭时，让其移过结构中心线，否则，气弹簧会经常自动将门推开。
3.气弹簧在工作中不应受到倾斜力或横向力的作用。
不得作扶手用。
4.为确保密封的可靠性，不得破坏活塞杆表面，严禁将油漆和化学物质等涂在活塞杆上。
也不允许将气弹簧先安装在所需位置后喷、涂漆。
5.气弹簧为高压制品，严禁随意剖析、火烤、砸碰。
6.气弹簧活塞杆严禁向左旋转。
如需要调整接头方向，只能向右转动。
7.安装联接点，应转动灵活，不能有卡阻现象。
8.选择尺寸要合理，力的大小要合适，活塞杆行程尺寸要留有8毫米余量。
气支撑杆原理及设计
气支撑杆原理及设计1. 引言1.1 气支撑杆简介气支撑杆是一种利用气体作为支撑力的装置，用于支撑、固定或调节机械设备或结构的部件。
它可以通过调节气体的压力和体积来实现不同的支撑效果，具有结构简单、重量轻、可调节性强等优点。
气支撑杆广泛应用于汽车、航空航天、工业设备等领域，起到了重要的支撑和调节作用。
传统的支撑杆多采用金属材料制造，而气支撑杆则利用气体的可压缩性和弹性来实现支撑功能，具有更好的吸震和缓冲效果。
在一些对重量要求较高、需要调节性强的场合，气支撑杆可以起到更好的作用。
气支撑杆还可以根据实际需求选择不同的气体，如空气、氮气等，以满足不同工作环境下的需求。
通过对气支撑杆的原理及设计进行深入研究，可以更好地了解其工作原理和设计要点，为其在未来的发展提供更好的支持。
【气支撑杆简介】中的2000字内容到此结束。
1.2 研究背景随着气支撑杆的不断发展和完善，其在工程设计中的应用也日益广泛。
目前对于气支撑杆的原理及设计的研究仍然相对匮乏，需要进一步探讨和完善。
本文旨在系统地介绍气支撑杆的原理及设计，探讨其工作原理、设计要点、材料选择以及应用领域，并从中总结气支撑杆的优势和未来发展方向。
通过这些研究，有望为气支撑杆在工程实践中的应用提供更多有益的参考和借鉴。
2. 正文2.1 气支撑杆原理及设计气支撑杆是一种利用气体的良好弹性特性来支撑和稳定结构的装置。
其工作原理基本上是利用气体压力在封闭的容器内产生的力来支撑外部结构。
气支撑杆的设计要点包括结构的合理性、密封性能、轴向刚度、工作压力、温度变化等因素。
其中最重要的要点是确保杆的强度和稳定性，以及合理选择气体的种类和压力。
气支撑杆的材料选择通常使用高强度的合金材料，以确保其在高压下不产生变形或破裂。
气支撑杆的应用领域非常广泛，主要包括汽车工业、航空航天、建筑工程、机械制造等领域。
在汽车工业中，气支撑杆广泛应用于车门支撑、车顶支撑等部位，提高了车门的开合顺畅性和稳定性。
后背门撑杆结构及布置设计-Final
气弹簧XZ平面安装尺寸分析，计算
OA OB AB r l2
2.1 气弹簧的工作原理
阻尼原理： 油阻尼：
密封圈
气阻尼：
阻尼槽
过气、油孔 阻尼油
二、气弹簧工作原理
2.2 气弹簧的连接方式
单片
单耳
双耳 球头螺栓
球座
支架
接头形式：按安装空间需要选取或定制。由于球座连接方式空间适应性 强，目前应用最广泛，其中Sφ10mm在汽车上应用比较多； 。
三、气弹簧布置
后背门组成、开启角度设定
三、气弹簧布置
3.2 支撑方式的选择
➢ 相同的尾门开度，举升式需要的摆转空间比翻转式的小，但安装尺寸L一般比翻转式的 长，举升式的气弹簧活塞杆始终朝下，对其性能发挥有一定的好处。
➢ Hinge Axis 水平状态基准: 25 ° 以上 采用翻转式， 25 ° 以下采用 举升式。
25 ° 以上 翻转式
尾门定义开度α：尾门造型A面的最低点绕铰链轴线旋转后，跟地面线垂直距离符合人 机工程，此时的尾门状态与其关闭状态之间的夹角（即旋转角度）就是尾门定义开度α。
三、气弹簧布置
3.4 安装点确定
1)、选取已有的气弹簧的尺寸，然后计算安装点。
①在之前我们先简化一下气弹簧的布置模型，和对其进行几何分析如下：
举升式
25 ° 以下
三、气弹簧布置
3.3 布置原则
▶ 铰链轴线 x 上安装点 运动空间 : Min. 200mm Max. 600 mm
SUV后背门气动撑杆的设计
SUV后背门气动撑杆的设计杨保成;糜泽阳;焦洪宇【摘要】从气动撑杆工作的基本原理出发,对气动撑杆的设计布置进行了研究,利用MATLAB软件对气动撑杆在后背门上的安装位置进行优化计算,寻找出了优化布置方案.根据选定的参数,对气动撑杆的结构尺寸进行了设计,设计过程中采用力矩平衡原理,对气动撑杆运动过程中的受力进行了详细分析.同时对MATLAB软件导出的数据和力矩图像分析,发现设计与优化结果符合人机工程学要求.通过对气动撑杆的设计与优化布置,完成了后背门的平稳开闭和人手的轻松辅助.为气动撑杆的选型与设计提供了理论参考,也提高了后背门总成的开发设计效率.【期刊名称】《常熟理工学院学报》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】4页(P22-25)【关键词】气动撑杆;优化布置;MATLAB;力矩平衡【作者】杨保成;糜泽阳;焦洪宇【作者单位】常熟理工学院汽车工程学院,江苏常熟 215500;常熟理工学院汽车工程学院,江苏常熟 215500;常熟理工学院汽车工程学院,江苏常熟 215500【正文语种】中文【中图分类】U463.92+9;TH123+.1随着汽车产业的发展，人们不仅对车身造型的美观有一定要求，对车身各部件的安全性要求也逐渐提高.在后背门开启助力机构中气动撑杆又称为气弹簧（下称“气弹簧”），与其他弹簧比较，气弹簧具备很多优点，例如：尺寸小、安装便利、可靠性高，可在-35～70℃范围内工作，弹性性能受温度影响小等特点［1］，因此在各种机械结构中被广泛运用.同时，在后背门开启关闭过程中，气弹簧拉伸压缩动作缓慢，具有较高的安全性，不会对人造成伤害.气弹簧是SUV后背门设计中的重要部件，通过对后背门气动撑杆的参数设计，可以优化气动撑杆的结构参数，有效提高撑杆的强度.合理布置气动撑杆的安装位置，可以改善空间不足、受力不均带来的安装问题，可以有效利用撑杆的工作行程，保证后背门的最佳开启角度，对后背门总成设计安装具有重要作用，并且对于实际的生产实践也具有重要的参考价值.但在气弹簧设计过程中，设计人员大都采用逆向设计的方法，因此设计过程并不是十分严谨，如气弹簧选型参数过大，则会导致运动干涉、铰接点不合理、气弹簧内部支撑力过大、浪费力矩等弊端，这些都会使气弹簧的使用寿命降低，而且浪费成本［2］.为此，本文以普通SUV后背门气动撑杆设计为例，利用MATLAB软件对设计过程中气动撑杆在后背门上的安装位置进行优化布置.气弹簧一般由活塞杆、活塞、缸筒、导向套、阀体以及两端的接头组成.气弹簧的工作原理如图1所示.其内部充有高压气体，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，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F.这个弹力会对后背门产生力矩，使后背门平稳开启，再利用活塞杆的最大行程来限制后背门的最大开度.气弹簧包括自由型气弹簧、自锁式气弹簧、随意停气弹簧、气压棒、阻尼器等类型.SUV后背门在开启关闭过程中，气动撑杆只需要有恒定的弹力，能起支撑作用即可，故选择自由型气弹簧支撑杆.气弹簧在汽车后背门上主要有挺举式和翻转式两种安装形式.翻转式安装适用于后背门质量较轻或者气弹簧受力较小的情况，而挺举式可以承受较大的后背门质量.若后背门质量较重，仍采用翻转式安装，那么要达到挺举式安装时的力矩，则要提高气弹簧的弹力，这必然导致气弹簧缸筒内将要充入更加高压的气体，这对气弹簧密封性的要求将大大提高，使用寿命也会受到影响；同时，过大的弹力也使气弹簧的选材要求更高.故挺举式安装的优点多于翻转式安装，所以选择挺举式安装.气弹簧活塞杆在后背门开闭机构中宜采用向下位置的安装形式，这样的安装形式可以减小摩擦并且保证最好的阻尼质量和缓冲性能［3］.在阴雨天气还可以防水，防止气动撑杆渗水失效.安装简图如图2所示.（1）气弹簧的伸展压缩过程平稳，不能发生气阻现象，且后背门开启过程中不能有过大的抖动.（2）气弹簧的设计行程要能保证后背门的开度符合人机工程学要求.（3）后背门锁开启后，后背门应在气弹簧的力矩作用下自动打开一个角度，根据人机工程学要求，这个角度大约为30°.（4）气弹簧的弹力要设计合理，确保人关闭后背门时的操作力不能过大.4.1 运动状态由于后背门厚度及撑杆厚度相对于后背门长度来说，尺寸太小对后背门运动状态几乎没有影响，故可忽略不计.为了更加清晰地分析后背门的运动状态，可以将后背门及气动撑杆简化为如图2所示的平面运动机构.图中A为铰链中心，B为后背门关闭状态时的下边沿，D为气动撑杆的下安装点，后背门开启过程中C点的位置点如图3中C1，C2，C3所示，其中C1为后背门闭合时气动撑杆的上安装点［1］，C2为撑杆力矩与后背门重力矩相等的点，C3为后背门开启到极限位置时气弹簧的上安装所在的位置，后背门的质心位置为点M.4.2 受力分析在后背门的开关过程中，会受到气弹簧的弹力F，铰链中心A的反向摩擦力以及后背门本身的重力G.这3个力都会产生影响后背门运动的力矩，由于铰链中心A的反力的作用力矩为0，可忽略不计.后背门在运动过程中没有受到侧向力的影响，故可以简化为平面受力分析［4］，如图4所示.5.1 参数的选取后背门开启和关闭时，气弹簧的上安装点C和后背门质心M绕A点作圆周运动.AC1与铅直方向的夹角为α=28.13°，后背门最大开度β=80°，设后背门开启角度为θ，即∠CAD=θ，OA=990 mm，OB=530 mm，AB= 1124 mm，后背门质心位置AM=760 mm，AC=a，AD=b，CD=c.普通SUV后背门总成的质量可取为26 kg，即G=260 N.5.2 MATLAB仿真计算气动撑杆长度可在三角形ACD中通过余弦定理［2］求得气动撑杆的力臂d可通过三角形面积求得撑杆力F和重力G对后背门的力矩随开关过程中θ角的变化而变化.据此可以将气动撑杆力矩表示为后背门重力矩表示为气动撑杆的数量是n=2，安全系数K=1.1，则根据力矩平衡原理得，将已知数据代入得用MATLAB建立数学模型，转化为求解多变量非线性最优化问题，约束条件如下：为了简化程序的编写，将变量a，b，θ分别用χ1，χ2，χ3替代，再写出MATLAB程序来表达该数学模型.运行该程序之后，MATLAB软件会取遍约束条件中的所有点进行计算，输出最优化的计算结果如下：从MATLAB运算结果可以得知，当气动撑杆的安装位置越靠近后背门下边缘，气动撑杆受到的力F就越小.在极限位置a，b同时取得最大值时，撑杆力F取得最小值.5.3 气动撑杆下安装点的确定气动撑杆下安装点即气弹簧在车身侧围上的安装点.根据MATLAB计算结果，再综合考虑实际问题，由于受后背门上尾灯布置的影响，为了不发生运动干涉，气动撑杆下安装点应尽量靠下，至少距离后背门下边缘300 mm，这里初选BD=324 mm，即AD=b=800 mm.5.4 气动撑杆上安装点的确定气动撑杆的上安装点即撑杆顶部在后背门上的固定点.根据气弹簧设计手册，设X 为气弹簧的有效行程，则气弹簧的初始长度为Χ+100(mm)，即C1D=Χ+100(mm).那么AC=800-(Χ+100)=700-Χ(mm).当后背门开度达到最大时，气弹簧达到最大行程，即C3D=2Χ+100(mm).在三角形ADC3中，由余弦定理得(2Χ+100)2=(700-Χ)2+8002-2×800×(700-Χ)COS80，解得气弹簧有效行程Χ=357 mm，所以气弹簧初始长度为457 mm，则a=343 mm.5.5 气动撑杆支撑力的确定当后背门的门锁打开后，后背门会在气动撑杆的弹力作用下自动打开一个角度，这个角度所对应的点就是气动撑杆力矩与后背门重力矩的平衡点［6-7］.根据人机工程学要求，这个角度可取为30°，即后背门自动开启的高度大约到人的腰部，这样人可以更加方便地拉动车门.根据θ=30°时的力矩平衡列出方程5.6 后背门开启角度与人施力关系使用MATLAB的plot命令，输出气动撑杆支撑力矩、重力矩与后背门开启角度变化的关系曲线（图5）以及人力与后背门开启角度变化的关系曲线（图6）.从图5、图6可看出，后背门开启角度小于30°的范围内，重力矩大于气弹簧支撑力矩，后背门在这两个力矩作用下，有关闭的趋势，可防止后背门自动打开.在后背门开启30°附近，后背门处于悬停状态，人手可轻松实现开启或关闭.随着后背门开度的增大，人手所需要施加的力逐渐减小，符合人机工程学的要求.当后背门的开启角度大于30°后，随着开启角度的增大，气弹簧的支撑力矩和重力矩的合力距逐渐减小，后背门的开启速度也会慢慢降低，这样就避免了后背门开启到行程末端时与汽车顶盖的刚性撞击，有利于提高气弹簧和后背门铰链的使用寿命.（1）建立了数学模型，由MATLAB运算的结果可以得知，当气动撑杆的安装位置越靠近后背门下边缘，气动撑杆受到的力越小.（2）应用MATLAB软件对SUV后背门气弹簧的布置进行了分析.在后背门开启30°左右后，随着后背门开度的增大，人手所需要施加的力会逐渐减小，符合人机工程学的要求.本设计的计算过程并不复杂，原理也较简单，但优化布置过程中变量较多，通过MATLAB软件优化的算法和强大的计算能力，很好地解决了计算问题.可为其他车型后背门气弹簧的优化布置与设计提供参考.【相关文献】［1］周利民，班正逸，刘少峰.后背门气弹簧设计探析［J］.汽车实用技术，2013（11）：70-75. ［2］张小委，王振兵，李颖.基于余弦定理和Matlab的气弹簧设计计算［J］.建筑机械化，2011（5）：40-41.［3］丁光学，史富强，杨邦安.一种新的汽车尾门气弹簧辅助支撑系统的快捷计算和设计方法［J］.汽车实用技术，2016（1）：24-27.［4］汪家利，乐玉汉，李辉.后背门气弹簧布置与撑力计算［J］.汽车工程师，2010（7）：30-32. ［5］安康，毛春升，盛勇生.CATIA的汽车后背门气动撑杆参数设计［J］.汽车工程师，2010（6）：30-32.［6］LEE S J.Development and analysis of an air spring model［J］.International Journalof Automotive Technology,2010(4):471-479.［7］LI X B,TIAN L.Research on Vertical Stiffness of Belted Air Springs［J］.Vehicle System Dynamics,2013(11):1655-1673.。
行李箱盖四连杆铰链气撑杆设计与优化计算
龙源期刊网
行李箱盖四连杆铰链气撑杆设计与优化计算作者：李海波刘剑平王朝锐樊树军
来源：《汽车科技》2013年第01期
摘要：通过对装备气撑杆及四连杆铰链的行李箱盖系统的受力分析，建立起了用户在开关行李箱盖时，操作者手部操纵力与行李箱盖开启角度之间的关系。
针对此开启操纵机构系统进行了阐述，并介绍了在以上基础之上开发的一种基于Excel的行李箱盖气撑杆的计算程序，通过优化计算开发程序选择合适的气撑杆，可使开启机构运动平缓，人手开启方便轻松。
关键词：四连杆铰链；气撑杆；开启结构；操纵性；优化
中图分类号：U463.83 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）01-0061-05。
背门气撑杆布置规范及技术标准
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
QC/T207-96
3 术语
3、规格型号：6/15、8/18、8/19、10/22、12/27、12/28（活塞杆直径/缸筒直径）。
4、技术要求：
（1）气撑杆外形应光洁、平滑、无毛刺。
（2）缸筒表面涂黑漆、涂层应均匀、不允许露底、起皱、气泡、剥落、无严重流挂现象。
（3）活塞杆为QPQ氮化处理黑色杆，不允许出现可见裂纹、麻点、无磕碰、划伤等缺陷。
弹力为
6常用气撑杆布置形式
图表2常用的两种布置形式
方案1的三个支撑点形成的三角形与方案2的是一对相等三角形，只是放置的位置相反了而已，所以气撑杆对背门的作用力矩大小一样，运动上也没差别。为了弄清两种布置对背门结构的影响，我们用一个简单的CAE模型模拟背门在重力作用下的情况，如图4所示。显然，采用方案2的背门会弯曲的得厉害，这就要求背门的抗弯刚度更大。由图3所示的背门受力分析可以看出，尽管背门铰链受到的合外力大小相同，但方向不一样，对背门铰链安装面的强度要求也不一样。采用方案2布置，就发现有些车的背门铰链安装面因强度不够发生破裂。
图表3两种方案背门的受力分析
图表4两种方案背门在重力作用下的变形
无论采用哪种布置方式，在背门关闭状态时，弹撑杆总是朝下。这样布置的好处就是在背门关闭时，可以减小雨水对撑杆活动轴的侵蚀。
7气撑杆开启关闭力矩的计算
开启关闭力矩影响到舒适性。通常，背门在关闭过程中，其关闭力矩先增大后减小。在图表5所示的两条开启力矩曲线中，虽然红色的在开启初的力矩较大，但衰减得很快，重要得是关闭过程中关闭力矩增加很小，舒适性就比较好。通过比较长安之星二代、五菱宏光、铃木WAGON、小康K07等车型就发现，铃木WAGON的背门开启关闭舒适性最好，其平衡角度最大，约19度，而长安之星二代的舒适性最差，其平衡角度也最小，约10度。开启关闭力矩运动过程的大小主要是通过修改撑杆在侧围上的安装点来影响，具体位置可通过CATIA或ADAMS的运动学分析确定。
汽车用背门气压支撑杆布置设计规范
待恢复到常温后测 其阻力，其阻力应 不低于试验前的 92%，然后将背门 撑杆装置放入20° 的水中全行程压 缩，不得有气泡溢 出。 不许出现锈蚀斑点 和脱铬。
2、拉力试验
3、耐久性试 验 4 动态气密 性试验
将背门撑杆装置装在拉力试验机上，分别对此连接 部位进行拉力试验。
将背门撑杆装置装在疲劳试验机上，以 4～6 次 /min 的频率连续均匀地进行 25000 次循环。每循 环 2500 次，测其阻力值并记录其数据。 将背门撑杆装置置于 20°的水中，在专用试验机 上以 5 次/min 的频率压缩背门撑杆。
由公式（1）看以看出，重力矩与车门的重量、重心位置、铰链中心和车门 的开度有关
3.3 气压支撑杆支撑杆力矩及影响气压支撑杆力矩的因素：
3.3.1 气压支撑杆力
d
L3
D
L1 L2
图 2 气压支撑杆结构图示 图中： L1 为气压支撑杆最小长度；
L2 为气压支撑杆最大长度；
L3 为氮气在气缸内的有效长度； P1,V1,F1 为初始状态下气体的压强、体积、支撑力的大小。 P2,V2,F2 为压缩状态下气体的压强、体积、支撑力的大小。 X 为气压支撑杆的伸长量，F 为任意位置时气压支撑杆的支撑力大小 θ 为任意位置时 F 施力点与铰链中心的连线与竖直线的夹角。 OD 为任意位置时支撑力施力点的力臂。 根据热力学第二定律 P1V1/T1=P2V2/T2 及几何关系，可得 气压支撑杆在任意位置时的支撑力
车门开启和关闭的平衡位置
车门开启时，从平衡位置到最大位置 车门关闭，从最大位置到平衡位置
M重= M撑 M重〈 M撑
3.2 重力矩及影响重力矩的因素： G 为背门总成的重量。由图 1 可知：
M重=G×OW×SIN(α 04+α )
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。
城轨车辆客室侧顶板气动撑杆的设计
城轨车辆客室侧顶板气动撑杆的设计姜云海【摘要】作为客室侧顶板开闭的辅助装置,气动撑杆在城轨车辆上的应用越来越广泛.然而,气动撑杆固定支点位置的确定和主要技术参数的选择一直是设计的难点.从侧顶板的开闭过程机理入手,通过力学和运动学分析,摸索出了气动撑杆的设计准则,并通过辅助几何建模和计算的方法,快速地确定出气动撑杆的固定支点位置和主要技术参数.通过设计实例对设计方法进行了验证.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2010(013)003【总页数】4页(P44-47)【关键词】城轨车辆;侧顶板;气动撑杆【作者】姜云海【作者单位】南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心,266111,青岛【正文语种】中文【中图分类】U270.38Author's address CSR Qingdao Sifany Locomotive and Roling StockCo.Ltd.,266111,Qingdao,China城轨车辆客室侧顶板内部一般都设置了侧门机构、电子地图、扬声器、门控器等需要经常检修的设备。
传统侧顶板设计中没有设置气动撑杆,维修人员检修时,需要人工托住侧顶板,劳动强度大且效率低。
近年来,气动撑杆以其操作轻便、运行平稳的特点成功运用到客室侧顶板上。
由于气动撑杆能帮助侧顶板实现自动开启和手动关闭功能,因此,受到了越来越多城轨车辆用户的青睐。
然而,气动撑杆的固定支点位置及技术参数受设计结构影响较大,用常规设计办法很难把握。
本文从力学和运动学方面入手,通过分析计算,摸索一种快速确定气动撑杆支点固定位置和选择主要技术参数的方法。
气动撑杆是一种可通过气缸内气体体积的变化来控制活塞杆伸展和压缩的设备,包括气缸、活塞杆、端部接头、密封件等部件。
气动撑杆的结构外形如图1所示。
从运动和动力学的角度分析,在不考虑摩擦力时,侧顶板只受到重力矩和气动撑杆的推力力矩作用。
·当打开锁闭机构后,重力矩大于撑杆力矩,侧顶板沿着重力矩的方向自动开启; ·当侧顶板开启到一定角度后,重力矩变为零,侧顶板沿着撑杆力矩的方向继续开启; ·当侧顶板开启到规定角度后,重力矩与撑杆力矩相等,但方向相反,侧顶板停止继续开启。
汽车背门气撑杆布置校核研究
1.2气撑杆的基本工作原理及力学分析气撑杆在压缩过程中活塞杆进入腔体，会占用活塞筒内部体积，有效的气体体积逐渐减小，根据理想气体方程pV=nRT，假定运动过程中温度恒定，则压强随气体体积的减小而逐渐增大，示意如图2所示。
设初始自由状态缸内有效气体体积为V0，内部压强为P0，活塞面积为S1，活塞杆截面面积为S2，在不考虑其动态内阻的条件下，压缩行程为时，缸内气压为P1，撑杆的推力为F1，建立方程如下：1.3气撑杆的力-位移曲线时，l=5mm；当L>80mm时，l=10mm。
在撑杆压缩阶段，气体可以通过活塞上的孔从无杆腔进入有杆腔，此时气体通过量较小，阻尼结构产生的阻尼力很小。
而在伸展过程中，由于撑杆的结构型式不同，曲线也存在一定差异。
在进行力学性能测试时，气弹簧的图1气撑杆结构示意图图2气撑杆工作原理示意图图3力-位移曲线示意图2.2背门气撑杆设计输入背门气撑杆布置设计输入主要有铰链中心坐标、背门质量、背门重心坐标、背门开启受力点坐标、背门关闭受力点坐标、背门开启角度、最大开启力及最大关闭力要求、工作温度要求。
根据以上的条件选型合适的气撑杆进行布置。
那么根据理想气体方程pV=nRT，20℃的反力考虑反力误差，根据经验误差值P1E=15N，那么在常温下背门全开气撑杆弹力P1P1为气撑杆选型中最小特征标称值，根据1其中F r为气撑杆的动态内阻，根据经验取值在关闭状态校核为了保证背门解锁后，后背门不自动弹开，80℃条件下，背门的重力距和撑杆的支撑力2=0，此时气撑杆反力那么在常温20℃的反力P2U考虑反力误差，根据经验误差值P2E=30N，那么在常温下背门关闭状态气撑杆弹力P2P2为气撑杆选型中，关闭状态下最大反力，2（a）挺举升式布置（b）翻转式布置图4背门气撑杆布置方式图5背门投影示意图。
前罩撑杆布置规范
前罩撑杆布置规范前罩撑杆布置规范1范围本规范规定了前罩撑杆布置要求。
本规范适用于 M1类轿车前罩撑杆布置。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
3前罩撑杆分类和作用前罩撑杆的分类：前罩撑杆一般分为手动撑杆和气压撑杆两种；前罩撑杆的作用：主要用于汽车前罩盖开启时支撑，气压撑杆还能依靠压缩气体的力使前罩盖上升，达到开启前罩盖的功效；4撑杆尺寸规格（常用规格）手动撑杆气压撑杆气压撑杆布置为供应商提供的关键是：完全关闭时长度，完全开启时长度，且两长度有一定关系，因为考虑到撑杆要有一定的导向长度，不然会无法满足制造的要求；活塞最大行程必须在有效行程的基础上加一定的余量（10mm左右），以便在安装过程中有误差，影响气弹簧寿命及使用性能。
5 布置要求5.1.1根据前罩盖的开启高度，可以确定前罩盖的开启角度，进而调整撑杆的支撑位置、长度。
布置过程中需要对前罩盖开启高度进行人机要求校核；手动撑杆1、一般布置在机舱两侧和前上构件附近或前罩盖内侧易可见区；2、在前罩盖开启状态支撑位置和前罩盖闭合状态撑杆固定位置时，要方便人员在车辆前方开闭前罩时取放撑杆操作；3、在前罩盖闭合状态，保持撑杆与周边零件间隙10mm；4、前罩盖开启状态下能满足开启高度人机要求；5、撑起位置要牢固可靠，且不影响机舱油、水的加注等日常维护等操作。
气压撑杆1、一般布置在机舱两侧，呈左右对称布置，在能满足开闭力等性能要求时，也可只有一侧气压撑杆布置。
2、在前罩开闭过程中，撑杆运动包络与周边零件无干涉；2、在前罩盖闭合状态，保持撑杆与周边零件间隙10mm;3、满足前罩开启力性能要求和开启高度人机要求；4、撑起位置要牢固可靠，且不影响机舱油水的加注等日常维护等操作。
后背门气动撑杆布置
后背门气动撑杆布置弹簧的内部注入的是惰性气体,通过活塞产生弹性功能的产品,该产品工作是无须外界动力,举力稳定,可以自由伸缩,(可锁定气弹簧可以任意定位)用途广泛,但是安装时要注意以下要点:1、汽车后背门一般选择自由型气弹簧支撑杆，主要起支撑作用，只有最短及最长两个位置。
2.决定支点安装位置是气弹簧能否正确进行工作的保证，气弹簧必须用正确方法安装，即当关闭时，让其移过结构中心线，否则，气弹簧会经常自动将门推开。
3.气弹簧在工作中不应受到倾斜力或横向力的作用。
不得作扶手用。
4.为确保密封的可靠性，不得破坏活塞杆表面，严禁将油漆和化学物质等涂在活塞杆上。
也不允许将气弹簧先安装在所需位置后喷、涂漆。
5.气弹簧为高压制品，严禁随意剖析、火烤、砸碰。
6.气弹簧活塞杆严禁向左旋转。
如需要调整接头方向，只能向右转动。
7.使用环境温度：－35℃－＋70℃。
（特定制造80℃）8.安装联接点，应转动灵活，不能有卡阻现象。
9.选择尺寸要合理，力的大小要合适，活塞杆行程尺寸要留有8毫米余量。
1，从运动学上看，撑杆的转轴最好与铰链转轴平行，但是实际布置中，由于受车的造型限制，一般都有一个角度，所以出现了双球头撑杆，弥补这方面的不足2，布置时要考虑车身的受力情况。
现在一般有两种布法，一是上端固定在侧围上，下端固定在背门上，二是上端固定在背门上，下端固定在侧围上。
前者在车门打开时力臂较小，背门受的应力较好，要注意好侧围上防水。
后者背门受力较差，不推荐使用。
关于布置方式，某设计公司的规则是这样的：气动撑杆的布置形式主要有两种，一种是上端固定在侧围上；另外一种是下端固定在侧围上。
当背门处于关闭状态时，气动撑杆轴线往上的延长线如果在铰链轴线的前方，则气动撑杆的布置形式应采用第一种（见图1）。
而如果气动撑杆轴线的延长线在铰链轴线的后方，则气动撑杆的布置形式应采用第二种（见图2）。
图1图2对于盖子较重的，我个人认为尽量采用第二种，这种方式对铰链安装面的强度的副作用较小，还有就是可以留出中间的缓冲快布置空间，一般重的后盖都会要求中部和下部分别要布置缓冲快的。
背门气弹簧撑杆的设计与研究
方式A 方式B 方式C
图2背门气弹簧撑杆布置
如图1所示，F=F 1-F 2=PS 1-P （S 1-S 2）=PS 2
图1气弹簧原理
：气弹簧弹力（单位：N ）；
：无活塞杆腔体压力（单位：N ）；：有活塞杆腔体压力（单位：N ）；
2.1背门模型（见图3）
图3背门模型
符号说明：
W0—背门总成重力（单位：N）；
F'—开启操作力（单位：N）；
F—关闭操作力（单位：N）；
f1—气压支撑杆作用力（单位：N）；
L0—后门重心与铰链轴心线的水平距离（单位：M）；L1—气压支撑杆中心线到铰链轴心线的距离（单位：M）；r0—操作力点对铰链轴心的半径（单位：M）。
①设定目标值F=70N，全开时的气压力
求
②根据求出的气压反作用力
觉力；
③调整L'1，使F'（即开启时的感觉力）。
4），力矩平衡角度12.1°，符合设计要求。
图4重力、撑杆力力矩示意图
4气弹簧安装点刚度分析
气弹簧撑杆安装点处，需进行刚度CAE分析，防止在使用耐久过程中车身形变较大。
该车型刚度分析及形变见表1。
一种气撑杆[实用新型专利]
![一种气撑杆[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f202ee7adaef5ef7bb0d3cdf.png)
专利名称：一种气撑杆
专利类型：实用新型专利
发明人：张宏彬
申请号：CN201620649146.3申请日：20160623
公开号：CN205744671U
公开日：
20161130
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提出了一种气撑杆，包括缸体、活塞以及活塞杆，所述活塞套接在所述缸体内，所述活塞杆与所述活塞连接，所述缸体开口端设有环形密封件，所述气撑杆还包括一塑料圆管，所述塑料圆管的外径与所述缸体的内径配合，所述塑料圆管的一端伸至缸底，所述塑料圆管的另一端伸至缸体开口端，所述活塞套接在所述塑料圆管中且与塑料圆管滑动连接，所述环形密封件与塑料圆管连接且套设于所述活塞杆外。
本实用新型的气撑杆在金属圆筒内增加塑料圆管，使活塞只在塑料圆管内活动，可以避免金属圆筒内壁的不光滑对活塞的阻碍和磨损，当塑料圆管的下方设置塑料板与塑料圆管形成一体成型的塑料内套筒时，增加了气撑内部的密封性。
申请人：张宏彬
地址：522031 广东省揭阳市东山区磐东镇北河村
国籍：CN
代理机构：广州知友专利商标代理有限公司
代理人：李海波
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气压顶杆工作原理,床的气压杆安装步骤,气压支撑杆的安装要点
气压顶杆工作原理,床的气压杆安装步骤,气压支撑杆的安装要点床是我们家居生活中不可缺少的东西，而一些注重储物空间的朋友他们在购买床会选择气压高箱床，这种床有什么好处呢，这种床把床板拉上去就会有一个和床身同等空间的储物空间，可以放置各种东西的里面，完美的利用了空间，让我们的居室环境更加的整洁舒适，那么，气压高箱床安装方法是什么呢，下面我们就一起来看看气压杆安装步骤安的相关介绍吧。
气压顶杆工作原理气压杆，包含一直立延伸的中空管状外缸、一同轴固结于该外缸中且内部界定出一气室的中空管状内缸、一可上下移动地气密塞装于该内缸内的活塞、一自该活塞向下延伸出外缸的活塞杆，及一气密地装在内缸上端部内的控制装置。
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;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。
该内缸具有一由硬质塑胶材料制成且外周面固结于该外缸的内周面的缸壁，及一自该缸壁底面向上延伸并以一顶端与气室的上端部连通的流道，该控制装置可选择地连通与阻隔于该气室上端部与该流道顶端开口间。
气压支撑杆的安装要点1.气弹簧活塞杆必须向下位置安装，不得倒装,这样可以减低摩擦和确保最好的阻尼质量及缓冲性能。
2.决定支点安装位置是气弹簧能否正确进行工作的保证，气弹簧必须用正确方法安装，即当关闭时，让其移过结构中心线，否则，气弹簧会经常自动将门推开。
3.气弹簧在工作中不应受到倾斜力或横向力的作用。
不得作扶手用。
4.为确保密封的可靠性，不得破坏活塞杆表面，严禁将油漆和化学物质等涂在活塞杆上。
也不允许将气弹簧先安装在所需位置后喷、涂漆。
5.气弹簧为高压制品，严禁随意剖析、火烤、砸碰。
6.气弹簧活塞杆严禁向左旋转。
如需要调整接头方向，只能向右转动。
7.使用环境温度：-35℃-+70℃。
(特定制造80℃)8.安装联接点，应转动灵活，不能有卡阻现象。
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◆ 高温试验 ◆ 低温试验 ◆ 盐雾试验 2 零部件设计 2.1 收集边界条件 ◆ 内外 CAS 模型 ◆ 后舱盖 ◆ 侧围 ◆ 车门 2.2 初步断面设计 ◆ 前舱左气撑杆处断面设计 ◆ 前舱右气撑杆处断面设计 ◆ 后舱左气撑杆处断面设计 ◆ 后舱右气撑杆处断面设计 2.3 工艺数模设计 ◆ 根据各处断面设计气撑杆工艺数模 ◆ 初步定义气撑杆运动方式、材料、厚度、附件安装孔等信息 ◆ 初步定义安装方式 ◆ 初步颜色设计 2.4 各种可行性分析 ◆ 工艺数模冲压可行性分析 ◆ 运动可行性分析 ◆ 工艺数模涂装可行性分析 ◆ 工艺数模密封可行性分析 ◆ 工艺数模安装可行性分析 2.5 数模设计 ◆ 根据可行性分析结果和更新后的断面更新工艺数模 ◆ 定义每个冲压件的冲压方向、材料、厚度、附件安装孔等信息 ◆ 定义安装方式等 2.6 材料及工艺设计和要求 ◆ 气撑杆强度要符合变形试验要求 ◆ 外观无裂纹、划痕和凸包等 3 注意事项 3.1 重要特征描述 ◆ 气撑杆是是一个功能件，起到前后舱开关闭合的作用； ◆ 其效果的好坏直接影响道整车的功能； ◆ 因此在设计时要参考样车，功能设计至关重要； 3.2 其他要求 3.2.1 零部件保养方法、使用注意事项。
A: 在安装、拆卸，使用气弹簧的过程中严禁损伤磕碰、划伤活塞杆（见图 1）表面，否则造 成气弹簧的非预期失效； Nhomakorabea图1
B: 避免活塞杆（见图 1）上沾染油漆、焊渣、胶条等异物，这些异物在使用过程中均会对密 封件造成损伤，导致产品性能降低，提前失效； C: 不得用大力横向拉拽气弹簧，以防止造成活塞杆或气弹簧局部变形，弯曲，造成气弹簧 失效；（见图 2）
图2
D: 因为气弹簧内部密闭有高压惰性气体，因此使用者不可将气弹簧分解或接近火源、热源；
E: 应使用正确的方法安装气弹簧，将球窝中心对准球头中心，用手轻拍球窝即可完成安装；（见图
3）
图3
F: 应使用正确的方法拆卸更换气弹簧，用“一字”螺丝刀插入“C 形”卡簧与连接件的槽中（从图 1 示 中 A 处或 B 处插入），将“C 形”卡簧翘起到适当的位置，沿远离球销的方向轻推气弹簧即可完成拆 卸，在拆卸气弹簧时应避免使用器具敲击及强行拆卸气弹簧；
1 设计思想 1.1 设计原则与设计流程 1.1.1 设计原则 成本最优化原则； 要配合整车的外观以及造型风格； 便于生产制造； 因此在设计时要参考样车，运动功能至关重要； 1.1.2 设计流程
1.2 设计参数确定 ◆ 位置 ◆ 重量 ◆ 运动分析 ◆ 气撑杆尺寸 气弹簧力计算方法： 由气弹簧力值的计算方法可知： F/G=C F 为气弹簧力值、G 为重量、C 为常数 所以： F1’=F1*G’/G F1 为气弹簧原力值、F1’为改后力值 G 为原重量、G’为改后重量 1.3 零部件试验要求 ◆ 结构强度试验 ◆ 道路耐久试验
图4
G: 如拆卸过程中发现卡簧脱落或连接件破坏，可直接更换连接件，而不必更换气弹簧； H: 因为气弹簧是成对使用，出现失效现象时应判断为单支失效还是两支同时失效，以避免 出现误判现象。 3.2.2 零件的常见失效状态类别 A: 气弹簧力值失效 车门无法正常打开。将失效的气弹簧拆下后可轻松将活塞杆压入外筒内，及活塞杆能从外筒 中弹出，伸展至最大长度，则可判定为该支气弹簧力失效。 B: 气弹簧卡堵 车门无法正常打开及关闭。将失效气弹簧拆掉后，气弹簧在外力帮助下活塞杆无法伸展至最 大长度，且不可压缩，此现象可判断为气弹簧卡堵失效。 C: 气弹簧漏油 当气弹簧的活塞杆与外筒连接端有成滴的油液滴下，或连接件处聚积大量液压油时，可判断 为气弹簧漏油失效。 3.2.3 备注： A: 气弹簧经长期使用后，缸筒靠近活塞杆端会积聚一些油污，形成黑色油污环，这是由于 使用过程中活塞杆往复运动，带出一定量的液压油，残留在管口，又聚积了大量灰尘后形成 的，此属正常现象，可每隔一段时间进行擦拭、清理。 B: 气弹簧的力值会随外界环境温度的不同而发生变化，一般情况下气弹簧的标准力值是在 20±2℃的温度下测得的，当温度降低到 0℃以下时，力值会有 50N 左右的衰减。因此在寒冷 低温的环境下打开发动机罩或行李箱盖时，会出现发动机罩或行李箱可以打开，但不能完全 伸展到最大位置或开启缓慢的现象，此属正常现象，不应判断为气弹簧失效。