气弹簧布置
汽车气弹簧设计指导
有：S21 S22 旋转支撑的有：S11 S12 A11 A18 B11。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。
死点线
1 旋转支撑
-4-
2.1.2 长度定义 根据定义的安装位置和机盖打开角度（机盖打开角度由总布置定义），即可确认气弹簧
的最大长度和最小长度，气弹簧长度应满足如下公式： 气弹簧最小长度-（气弹簧最大长度-气弹簧最小长度）>90mm
（该数值的定义主要考虑活塞的尺寸及预留出油气混合物的空间，不同的气弹簧供应商 要求可能会有所区别，在设计的时候需要跟供应商确认该数据。）
-2-
1.6.4 气弹簧分：普通式、变阻尼、助力气弹簧。当机盖的运动角度大于等于 90 时，需要 用四连杆机构与车身连接，气弹簧应为变阻尼式。变阻尼气弹簧的缸筒上有一个半 径变化的过油槽，缸筒为非圆筒状，以此实现变阻尼运动。该气弹簧的价格较高， 比普通状态高 8-9 元。阻力气弹簧是在钢筒内加一弹簧，在气弹簧起作用前，人手 可以用较小的力打开机盖，机盖关闭时，由于惯性，不影响关闭机盖。
气弹簧长 度变化量 60.0
气弹簧最 大长度 205.0
推荐力值
500 600
205.5
700
800
80.0
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。
后背门气弹簧布置与撑力计算
Ｔｈ ｙ ｕｔａ ｄ Ｓｅ ｔｎｇＦｏ ｃ ｌ ｕｌ ｔｏ ｆｔ ｒ Ｓ ｉ ｆｔ ｅＲｅ ｒＨ ａ ｃ ｂａ ｋ ｅ Ｌａ ｏ ｎ ｔｉ ｒ ｅＣａ ｃ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅＡｉ ｐｒ ｎｇ ｏ ｈ ａ ｔ ｈ ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｉ ｓ ｒｎ ｏ ｓ ｅ ｐ ｎｉ ｇ ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ｓ ｄ ｉ ｉ ｈ ｇ ａ ｅ ｃａ ｓ ａ ｔ ｍｏ ｉ ｓ ｓ ｅ ｉｌ ｎ ｃ ｒ ． ａ ｉ ｇ ｒ ｐ ｉ ｇ ｂ ｏ ｔ ｒｏ ｅ ｎ ｃ ａ ｉ ｍ ｓｕ ｅ ｎ ｈ ｇ — ｒ ｄ ｌ ｓ ｕ ｏ ｂ ｌ ，ｅ ｐ ｃ ａ ｌ ｉ ａ ｓ Ｔ ｋ ｎ ｅ ｙ ｔ ｅ ｂ ｃ ｏ ｒｆ ｒｅ ａ ｌ ， ｈ ｅ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｌ ｙ ｕ ｎ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｉ ｐ ｉ ｇ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｒｅ ａ ｉ ｎ ｈ ｐ ｈ ａ ｋ ｄ ｏ ｏ ｘ ｍｐ ｅ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｒ ｃ ｓ ｆｔ ａ ｏ ｔ ｄ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｆａ ｒ ｓ ｒｎ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｌ ｔ ｓ ｉ ｈ ａ ｏ ｏ ａ ｎ ａ ｉ ｕ ｏ ｃ ｎ ｒ ｕ ｓｏ ｅｂ ｃ ｏ ｒ ｎｔ ｅｃ ｕ ｓ ｆｏ ｅ ｉ ｇ ｗａ ｎ ｌ ｓ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｖ ｅ ｏ ｃ ａ ｉｓａ ｄ ｍｏ ｇ ｖ ｒｏ ｓｆ ｒ ｅａ ｄ ｔ ｑ ｅ ｆｔ ａ ｋ ｄ ｏ ｏ ｒ ｅｏ ｐ ｎ ｎ ｓ ａ ｙ ｅ ｒ ｍ ｈ ｉｗ ｆｍｅ ｈ ｎ ｃ ｎ ｏ ｈ ｉ ｈ ａ ｋ ｎ ｍａ ｉ ｓ Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓｏ ｎ ｌ ｚ ｄ ｒ ｓ ｌ ｃ ｍｐ ｌ ｄ ｂ ｌ ｎ ｕ ｇ ｎ ａ ｃ ｌｔ ｄ ｗｉ ａ ｌｂ ｔ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｔｃ ． ｈ ａ ｉ ｆａ ａｙ ｅ ｅ ｕ ｔ ｏ ｉｅ ｙ Ｃ ａ ｇ ａ ｅａ ｄ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ Ｍ ｔ ， ｈ ｐ ｉ ｍ ｙ ｕ ｆ ， ｈ ａ ｍｕ ｌ ｏ ｔ ａ ｏ ａ ｒｓ ｒｎ ｓ ｅ ｌ ｅ ． ｄ ｂ ｅｅ ｔｎ ｈ ｐ ｒ ｐ ｉｔ ｉ ｓ ｒｎ ， ｍ ｏ ｔ ｐ ｎ ｎ ｆｒ ａ ａ ｃ ｂ ｃ ｓａ ｈ ｅ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｐ ｉ ｇ ｉ ｒ ａ ｉ ｄ Ａｎ ｙ ｓ ｌｃ ｉ ｇ ｔ ｅ ａ ｐ ｏ ｒ ａｅ ａｒ ｐ ｉ ｇ ｓ ｏ ｈ ｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｒ ｔ ｈ ａ ｋ ｉ ｃ ｉｖ ｄ ａ ｄ ｉ ｉ ｚ ｅ ｈ
卡车面罩气弹簧布置计算
根据力矩的平衡，可得公式（5）、（6）： 面罩开启时：
（5）
面罩关闭时： 面罩运动过程中：
（6） （7）
则：
面罩开启到最大位置时重力力臂：L=387.698mm
面罩开启到最大位置时气弹簧力臂：b=162.41mm 采用双气弹簧结构：n=2 安全系数：k=1.1
2.2 前面罩操作力计算示例 以表 1 中车型为例，已求出 根据气弹簧的工作原理，最大支持力与最小支持力比值
表 1 某车型前面罩质量、重心
图 2 前面罩受力图
图中：F1 为面罩开启力；
F2 为面罩关闭力；
G 为面罩的重量；
利用公式（2）、（3）、（4）可计算出前面罩总成的重心 X， Y，Z 坐标值：
（2）
L 为把手到铰链轴线的距离； ω为面罩未过平衡点开启的某一角度； L3 为关闭状态下重力力臂； L4 为面罩完全开启时重力力臂；
10.16638/ki.1671-7988.2017.22.030
卡车面罩气弹簧布置计算
丁盛，史富强，俞燕
（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）
摘 要：文章以卡车前面罩为研究对象，对气弹簧的行程及最小支持力进行计算，同时计算了前面罩在开闭过程中 的操作力；并通过 CATIA 有限元分析的方式对气弹簧支架结构强度进行简单分析。 关键词：气弹簧；布置；设计计算；卡车前面罩 中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2017)22-84-04
α为面罩开启ω角度时与气弹簧的夹角；
（3）
β为面罩完全开启时与气弹簧的夹角； θ为面罩开启ω角度与面罩完全开启时的夹角；
（4）
该车型前面罩及附件重量为：面罩质量 m=13.85kg。
气弹簧合理的安装方式及使用指南
气弹簧合理的安装方式及使用指南
气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.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。
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。
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
气弹簧合理的安装方式及使用指南
气弹簧合理的安装方式及使用指南气弹簧是一种常见于各类机械装置中的重要元件，其主要功能是提供弹力和吸震作用。
正确合理地安装气弹簧，能够确保其正常工作并且延长其使用寿命。
本文将介绍气弹簧的合理安装方式和使用指南，帮助您更好地使用气弹簧。
一、气弹簧的安装方式1.选择合适的气弹簧在安装气弹簧之前，首先需要选择合适的气弹簧。
根据需要承载的力量和运动的速度，选择适合的气弹簧规格和型号。
同时，还需考虑气弹簧的压力范围和使用环境，确保满足实际需求。
2.安装气弹簧的位置在安装气弹簧时，应该选择合适的位置。
气弹簧通常安装在需要提供弹力或吸震作用的部位，如机械臂、车辆悬挂系统等。
安装位置应合理，确保气弹簧与其他部件之间没有摩擦或碰撞。
3.安装气弹簧的方向气弹簧通常有一个压缩方向。
在安装时，需要确保气弹簧的方向正确，使其能够提供所需的弹力或吸震效果。
通常情况下，气弹簧上会标有箭头指示压缩方向，安装时应注意箭头指示的方向。
4.安装气弹簧的固定方式气弹簧的安装需要选择合适的固定方式。
常见的固定方式有螺纹固定、卡环固定和焊接固定等。
根据实际情况选择合适的固定方式，并确保固定牢固，防止气弹簧在使用过程中脱落或变位。
二、气弹簧的使用指南1.避免超载使用在使用气弹簧时，应避免超过其承载能力的力量。
在设计和使用过程中，需要合理计算和选择气弹簧的承载能力，确保其能够正常工作，并避免由于超载而导致气弹簧损坏或工作异常。
2.定期检查维护为了确保气弹簧的正常工作和延长其使用寿命，应定期对其进行检查和维护。
检查时需注意气弹簧的外观和连接部位是否存在损坏或松动情况，如有问题应及时进行维修或更换。
3.注意使用环境在使用气弹簧时，需要注意其使用环境。
特别是在恶劣或特殊环境中，如高温、低温、潮湿等，需要选择适合的气弹簧材质和型号，以免影响其工作效果或缩短其使用寿命。
4.避免过度振动和冲击气弹簧在工作过程中会产生振动和冲击，但过度振动和冲击会对气弹簧产生不良影响。
汽车两厢后背门气弹簧设计规范
两厢后背门气弹簧设计规范1范围木杯准刼定了两匍后背门气神贄T•作原理、结构特征、设计方法和失效模式.本标准适用于本公诃两厢后肯门r弼貧的设计开发。
2规范性引用文件卜•列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注口期的引用文件，仅所注口期的版本适用于•本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新阪本（包括所有的修改单）适用于本文件“Q/CC JT052—2012汽车用气艸萤技术条件ft/CC S.T173—2012汽车发动机罩用气并賛设计规范3术语和定文卜•列术诰和注义适用于木林准。
3. 1气弹賛pneumatic spring以用編气休为储能介质•由•个巒闭Jil筒和可以在俞简内滑动的活塞组件及活塞朴沮成，英中•瑞安装在后背门总成上，并对这些总成起到举升利辅助支專作用的机构.4工作原理气沖賁是以气体和液体为T作介质的•种弹性兀件，由用力管，活塞，活塞杆及秤T•联接件组成, 英内胡充有高用旨气。
由于在活塞内部设右通孔，活塞荫端r体爪力相等，而活塞芮侧的截而积不同，•端接有活塞朴向另•竭没有，在气体压力作用门产生向截両积小的-側的压力，即r丼貴的惮力. 弹力的大小可以通过设且不同的氯气斥力或打不同直补的活塞tlrrtfi定。
5结构特征5.1结构组成见用1、结构爪意见R12.图2示意图5 2标记力法按照Q/CC SJ173—2012执行、6设计方法 6 1设计流程由以卜•步骤组成：3）确定连接方式；b ）确定钱链轴线及开启角度； C ）安装点布遲；d ）芮厢后背门莹屋、质心： Q ）计轩气弹关⑥数. 6.2确定连接方式汽车后背门弋亦孟布置•般为两种形式，见图3 =图1结构图1團3布IS形式& 3确定较链轴线及开启角度6 3 1在&弹戋设计安装之前，皿对俊笹数抓进右：验证，必须确认后背门两个钱锂杲否同轴：后背门在沿着较链转动过程中与书身零部件无干涉；气弹蓟有介理的安裝空间』6 3 2根攥人机丁握学分析*:確定石胥门的开启角度，滿足GBT55男性假人头滦无碓蝕，同时満足GB-5%女性假人操作舒适性.按照乘员操作方便性，•般开JB到最大位3D4,后背门把手位置离地陆度不低十1800 “・以此来确定后背门开启角度.后背门运动过程中至终唏.具右级冲机构，避免•零部件的损坏.& 4安装点布笛6 4 1为rsnffi后背门气师窝与后背门连接刚度，在后背门内板匕设置必要的加强板c6.4.2后背门气弹黄支挣后背门的开启角度Z小于狡链的开启角度.& 4. 3弹浓的全氏和其有效行程夢满足气弹贄本身的设计要求6 5两厢后背门重5E.质心两厢后背门的质昆是多个金•風零件和非金風零件的质呈之和.后背门飯金件.后背门陂璃.后南刮2S系统，牌聯灯及扎装饰板、宕牌照、后背门硼及后背门内饰槪尊，计算iifiB及咸心坐标点*&6验证气弹寰布置的合理性后背门从关闭到开启到竝大，大致分为四个不同的过程，满足网个过程，11开启力和关闭力在叫接旻范隔内，则布匿合理：a）过程1、后背门的電力力總和气师黄支挣力力矩同向，开启时倚提供外力才能将后肖门TT开。
汽车发动机盖自关闭气弹簧布置优化方法
10.16638/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)11-58-04Research of layout optimization method of self-closing gas spring onautomobile engine coverMa 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 optimizationCLC 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。
微车背门的气弹簧布置
⇔
或者： F =
F1 r2 l 1− 2 ⋅ R S
其中l/S为压缩量与满行程的比值，l增大则F也随之增大，也就是越压缩需要的力气就越大， l/S l/ l F 符合现实气弹簧的力学现象。
3. 气弹簧的种类。
1)、自由型气弹簧 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 自由型气弹簧 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。 2) 、自锁型气弹簧 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 自锁型气弹簧 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）。 3) 、随意停气弹簧 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 随意停气弹簧 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。 4) 、阻尼器 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。 阻尼器 可以明显的对相连的机构的速度起阻尼作用。 5) 、牵引式气弹簧 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 牵引式气弹簧 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。 在汽车尾门上经常用的就是自由型气弹簧，起到支撑尾门的作用。
= [( P2 − P0 ) − ( P − P0 )]⋅ π ⋅ r 2 1 R2 = P ( 2 2 − 1) ⋅ π ⋅ r 2 1 R −r r2 2 = P ⋅π ⋅ r ⋅ 2 2 1 R −r P ⋅π ⋅ r 4 = 12 2 R −r
后背门气弹簧布置与撑力计算
（10）
从式（9）和（10）中可以看出，由于 c 和 Φ 均
为 θ 的函数，所以 MB 与 MP 也都是 θ 的函数。MP 与 θ 的关系比较简单，门的形状以及关闭位置已经确定，
所以 OP 及 γ 都已确定，唯一影响 MP 的变量是 θ。而 后背门撑杆的力矩 MB 虽然也是 θ 的函数，但 MB 与 θ 之间的关系比较复杂。调整好 MB 与 MP 两者之间的 关系是撑杆布置的关键。MB 与 MP 的之间点关系应满 足以下 4 点：
基本型乘用车(轿车)总计
719 824
4 598 614
3 145 187
0.66
10.40
46.21
国内制造
705 212
4 512 036
3 073 970
0.56
11.01
46.78
排量≤1 L
47 045
311 776
210 408
-6.92
29.00
48.18
1 L<排量≤1.6 L
445 748
2 844 163
1 993 726
-0.90
8.09
42.66
1.6 L<排量≤2.0 L
167 050
1 023 387
635 155
12.61
23.03
61.12
2.0 L<排量≤2.5 L
42 233
299 952
221 992Hale Waihona Puke -14.93-4.20
35.12
2.5 L<排量≤3.0 L
3 103
第7期
Design-Innovation 或关闭的转折点；位置 B3 为撑杆力矩与后背门的重 力矩相等；位置 B4 为后背门旋转 90°时撑杆的下固 定点；位置 B5 为后背门的极限开启角度。P 为后背 门的质心。后背门开启时 B 和 P 2 点绕 O 点做圆弧 运动，如图 2 所示。
M1后背门气弹簧布置设计
1、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； 2、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； 3、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。 4、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；
从曲线中可知，简单的更换气弹簧或者调节气弹簧力无法满足 设计要求，故只有改变气弹簧安装点来调节气弹簧的力臂，从而改 变气弹簧的力矩，使其开启力矩使其满足设计要求！
如图所示，分别为后背门初始位置、中间位置、极限位置。
后背门初始状态：重力矩32.25N· M 气弹簧力矩30.82N· M 摩擦力矩3.05N· M 开启力矩=重力矩+摩擦力矩-气弹簧力矩 =-4.48N· M
5、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； 6、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。 气弹簧的布置原则如下： 后背门在开启过程中，存在平衡区域，即重力矩=支撑力矩 1、初始位置时，开启力矩为-5N· M～ -2N· M，即重力矩+摩擦力矩＞气弹 簧力矩，以免开启时自动弹出，当关闭后背门时，过平衡点后，靠自身 的重力矩能够自行关闭； 2、平衡点设在后背门开启10°左右，此时支撑力矩=气弹簧力矩； 3、当过平衡点后，开启力矩逐渐增大，以便后背门缓慢上升，在中间位置 为最大，为5N· M左右，然后逐渐减小； 4、到达极限位置时，重力矩+摩擦力矩≤气弹簧力矩，开启力矩为0～ 2N· M，此时依靠背门气弹簧限位。
以M1项目为例： 首先，为减少后期的调整难度和工作量，做粗略布置时，我们尽 量沿用标杆车的背门气弹簧安装结构，即上部固定在侧围，同时，预 留一定空间，以便调整。 其次，选择现有车型中背门结构与设计目标相近者为蓝本，初步 选定气弹簧的型号。 后背门数据设计完成后，我们首先利用软件计算出后背门总成的 重量和质心，然后计算出背门开启过程中的重力矩曲线，同时计算出 早期背门气弹簧的力矩曲线，两者相互比较。再结合供应商提供的气 弹簧数据，选择更改气弹簧型号或微调气弹簧布置，使调整后的气弹 簧力矩曲线符合我们的设计要求。 如图所示，为气弹簧初次布置后经CAE分析得出的力矩与角度关 系图，气弹簧力矩远远大于重力矩，导致后背门一旦开启，立刻急速 上升，且关闭时比较费力，不满足设计要求！
气弹簧布置及选型设计指南
5 气弹簧的布置设计
5.1 气弹簧的布置方式 气弹簧在后车门开启时按气弹簧的旋转方向，分为正转和反转两种布置方式（如图 4 所示）。 正转：从车左侧面（车头方向在左，车尾方向在右）看过去，旋转方向为顺时针的布置方式为正转。 4
I
前言
为保证本公司车身设计开发质量，特制定本指南。 本指南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。
II
气弹簧布置及选型设计指南
1 范围
本指南概述了气弹簧的布置及选型方法。 本指南适用于本公司设计开发的各类车型上掀式车门。
2 规范性引用文件
GB/T 25750—2010 可锁定气弹簧技术条件 GB/T 25751—2010 压缩气弹簧技术条件 GB/T 1740 漆膜耐湿热测定法 GB/T 6461 金属基体上金属和其它无机覆盖层 经腐蚀试验后的试样和试件的评级 QC/T 207—1996 汽车用普通气弹簧 QC/T 625－2013 汽车用涂镀层和化学处理层
3.1 定义 ............................................................................ 1 3.2 组成 ............................................................................ 1 3.3 基本原理 ........................................................................ 1 3.4 分类 ............................................................................ 1 4 气弹簧的选型 ......................................................................... 2 4.1 气弹簧的参数 .................................................................... 2 4.2 气弹簧参数与气弹簧力值的关系 .................................................... 2 4.3 气弹簧选则范围 .................................................................. 4 5 气弹簧的布置设计 ..................................................................... 4 5.1 气弹簧的布置方式 ................................................................ 4 5.2 输入条件 ........................................................................ 5 5.3 力学分析 ........................................................................ 5 5.4 确定气弹簧的上下安装点 .......................................................... 5 5.5 设计应用 ........................................................................ 7 6 气弹簧的性能要求 ..................................................................... 7
气弹簧布置及选型设计指南
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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。
气弹簧的布置
1、整体布置、尺寸校核： 气弹簧整车布置位置分为：前舱盖支撑和后背 门支撑两种。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。 长度校核：机盖关闭时为气弹簧压缩量最大， 此时的气弹簧长度为最小； 长度定义：当机盖打开时采用95％的假人弯腰 要求头部不能碰撞到机盖，确定机盖的打开角 度，从而确定了气弹簧的最大长度。由总布置 完成如下图。
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，10度 16度等，可根据 不同情况进行设计。
7、校核过程及分析说明：（带图示） 设计球头销的高度不宜太高，否则强度不够
共同进步 谢谢
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审核
批准
பைடு நூலகம்
分析如下：
F*L1>G*L2 得出：F>G*L2/L1 机盖在开启过程中， L2 的值逐渐减小； L1的值逐渐增大， （根据实际的布置的情况可能出现先增大再减小的情 况）；G值始终保持不变，F值逐渐减小，当F*L1=G*L2时， 受力达到平衡，之后 F 和 L2 继续减小，但要求 F*L1>G*L2 ， 以便于机盖仍然能够开启。 下图为S21气弹簧举力的计算公式：
4、机构原理： 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； 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，比如举升速度过大可采用￠0.3mm。
5、气弹簧在车身上的布置：
（1） 备门上安装点与铰链轴之间的距离不宜小于 200mm，否则直接影响铰链的强度和寿命。同时要满足 气弹簧生产条件。 （2） 气弹簧分为杆端和筒端，设计要求保证在关闭状 态下气弹簧筒端在杆端的水平面上方，以保证活塞杆的 润滑和增大气弹簧的寿命。（我公司S11和A11没有按照 此种结构设计）
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。
8、运动校核：气弹簧为运动件，形式为球铰链和直线运 动的复合运动。按照我公司目前的制造公差建议与其他 边界设计间隙为大于或等于8mm。
球头与球头销最近平面的设计 间隙为5mm
9、气弹簧的力特性分析：
气弹簧力分析示意
10、气弹簧的力分析示意图：
示意图（做力分析，可以 将力投影到XZ平面计算）
11、力分析公式：
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
保密等级：★ ★
气弹簧布置基础知识
目 录
1、整体布置、尺寸校核。 2、气弹簧的支撑形式 3、支撑杆的工艺尺寸以及支架设计 4、机构原理 5、气弹簧在车身上的布置 6、球头的形式选择 7、校核过程及分析说明 8、运动校核 9、气弹簧的力特性分析 10、气弹簧的力分析示意图 11、力分析公式 12、气弹簧的力特性曲线 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
要求球头销绕中心线转动四向角度至少15度，布置时 保证，二者相对运动不能发生干涉。
75°锥面 目标值/经验值： 球头铰链轴线与运动 轨迹中的任何一个位 置的杆件轴线角度大 于等于75度，小于等 于105度
105°锥面
运动过程中，尽量经过死点，如果不能经过死点，关 门状态与死点之间的角度尽量少于10度。否则，门锁 承受的力矩太大，寿命缩短，且有行车噪音的风险。 （死点线就是门铰链与球头铰链的连线）