一种汽车尾门电动撑杆的支点布置及作用力的计算方法
电动尾门撑杆布置和力学计算
电动尾门撑杆布置和力学计算作者：***来源：《山东工业技术》2019年第20期摘要：目前国内汽车上使用的撑杆主要有气弹簧撑杆和电动撑杆。
但国内大多数汽车车身设计中，对于撑杆的布置都是采用的逆向方式设计，即以标杆车为参考，来设计撑杆的布置，再加以CAE分析校核。
本文将以正向设计尾门撑杆来介绍撑杆的布置和力学计算。
关键词：尾门;撑杆布置;力学计算DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.20.109随着科学技术的进步以及人们生活水平的提高，电子驱动和遥控技术在汽车上得到了广泛应用，电动尾门作为电子驱动技术的一种也是如此，并且逐渐由早期的奢华版配置慢慢的变成标配。
目前汽车上撑杆类型主要分为气弹簧撑杆和电动式撑杆，电动式撑杆直接取代气弹簧撑杆，布置在车身流水槽内，具有结构紧凑、外形美观、不占用侧围空间的特点，广泛应用于中大型SUV车型。
汽车电动尾门是一个系统性的集成，其主要包括电动撑杆、控制器、电吸锁、防夹条（选装）、脚踢（选装）。
在尾门设计过程中，尾门撑杆的布置非常关键，其布置是否合理直接关系到尾门能否正常关闭和是否能够悬停。
电动撑杆提供的支撑力通过对铰链旋转轴产生的力矩来克服尾门重力距和摩擦力矩，从而使尾门开启或关闭。
根据整车设计要求确定铰链旋转轴中心位置，再根据人机工程学分析，尾门开启的最大角度时，尾门下边沿距离地面的高度如图1，来确定尾门的开启角度。
此时尾门既不会碰到人的头部，又可以手动关闭尾门时容易拉到拉手或关门开关按钮。
1 电动撑杆结构简介电动撑杆主要由球窝、霍尔传感器、电机、减速箱、螺杆、螺母、弹簧等部件组成。
电机在接收到控制器模块指令后，进行正转或反转，通过减速箱减速增加扭距后，驱动螺杆转动，螺杆和螺母之间产生相对运动，在压缩弹簧的助力下，从而推动撑杆伸长或缩短，电机尾部的霍尔传感器将反馈其信号给控制器，控制撑杆的开启位置和关闭位置。
2 电动撑杆的几何布置分析现代汽车从汽车前后看，大多数呈“八”字形。
电动尾门撑杆布置和力学计算
（15）
由上式可知，电动撑杆输出力跟尾门重量、重心位置、铰链中心、 撑杆 A、B 安装点位置及尾门打开角度 θ 有关。 在汽车尾门铰链轴、电动撑杆车身安装点、电动撑杆尾门安装点 确定的情况下，根据公式（7）和公式（14），可以得出，尾门重力 臂 LG 和电动撑杆输出力力臂 d 是以尾门开启角度 θ 为单一变量的函数。 在初始弹力和弹性系数一定的情况下，弹簧弹力只跟弹簧的伸长量有 关，而弹簧的伸长量又只跟电动撑杆的伸长量 AB’有关，所以弹簧 弹力 Fs 同样是以尾门开启角度 θ 为单一变量的函数。 电动撑杆提供的输出力 F 是由弹簧弹力 Fs 和撑杆内部阻力 f 的合 力。汽车尾门在悬停状态时，应满足 Fs-f<F<Fs+f，在设计弹簧参数时， 应以 F-Fs 为最小设计依据，增大尾门在各种工况下悬停的可靠性。由 于以上公式涉及的参数多和计算量大，利用 Excel 强大的计算功能及 图形输出功能，输入电动撑杆安装点位置和尾门参数，就可以输出电 动撑杆输出力以尾门打开角度 θ 为单一变量函数的曲线如图 5。
侧围空间的特点，广泛应用于中大型 SUV 车型。汽车电动尾门是一
个系统性的集成，其主要包括电动撑源自、控制器、电吸锁、防夹条（选装）、脚踢（选装）。
在尾门设计过程中，尾门撑杆的布置非常关键，其布置是否合理
直接关系到尾门能否正常关闭和是否能够悬停。电动撑杆提供的支撑
力通过对铰链旋转轴产生
的力矩来克服尾门重力距
图4
动撑杆的支撑力；G 为尾门的重力；d 为电动撑杆输出力的力臂；LG 为尾门重力到铰链的力臂；α 为尾门在关闭状态时，B 点与 Z 轴的夹角， rad；β 为尾门在关闭状态时，质心与 Z 轴的夹角，rad；θ 为尾门运动 时的角度，rad。 设 O 点坐标为（XO,YO,ZO），A 点坐标为（XA,YA,ZA），B 点坐 标为（XB,YB,ZB），B’点坐标为（XB’,YB’,ZB’），M 点坐标为（XM,YM,ZM）， M’点坐标为（XM’,YM’,ZM’）。 根据图 4 可知：
汽车尾门电动撑杆支撑力的计算与校核
汽车尾门电动撑杆支撑力的计算与校核温开元;陈勇;岳鹏【摘要】汽车尾门电动撑杆是一种机电一体化的传动机构,由于车型和安装结构等多种参数的影响,使得计算相当复杂.通过分析尾门在几种特定工作状态下的情况,根据尾门启闭的力矩关系及技术要求,对电动撑杆内的弹簧、电机及丝杆的受力分别进行计算和校核,从而对电动撑杆的各种设计参数进行调整与优化.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】4页(P83-86)【关键词】汽车尾门电动撑杆;汽车用气弹簧;参数计算与校核【作者】温开元;陈勇;岳鹏【作者单位】温州市盖茨汽车配件有限公司,浙江瑞安325204;温州市盖茨汽车配件有限公司,浙江瑞安325204;江铃汽车进出口有限公司汽车三部,江西南昌330200【正文语种】中文【中图分类】U463.83+40 引言汽车尾门撑杆一般采用气弹簧的结构形式。
随着人们生活质量的提高，汽车已经进入千家万户，汽车尾门电动撑杆的需求也越来越大。
汽车尾门电动撑杆的支撑力主要是由安装在撑杆内的弹簧力和电动丝杆推力两部分组成。
当尾门受到压缩弹簧的弹力和电动丝杆的推力作用时，尾门开启。
当尾门受电动丝杆向内的拉力(同时压缩弹簧)和尾门的重力时，尾门关闭并被电吸锁具锁住。
为此，作者将对汽车尾门的安装位置及尾门开启和关闭的不同受力状态进行分析和计算，从中找到最合适的安装位置及支撑力，从而满足汽车尾门开启和关闭的技术要求。
1 汽车尾门气弹簧的工作原理及安装要求1.1 汽车尾门一般气弹簧的工作原理气弹簧的结构示意如图1所示。
一般在开启状态下，将气弹簧缸筒端球钉安装在尾门上，另一端球钉安装在后备箱流水槽上。
气弹簧缸筒内充满高压氮气，气弹簧处于伸展状态。
当关闭尾门时，用手向下按压尾门推动活塞杆及活塞向缸筒内移动，气体通过活塞的两边导流孔流通，这时活塞两边的压力相等，由于活塞左边缸筒端截面大于活塞右边杆端截面，故活塞左边缸筒端的作用力大于活塞右边杆端的作用力(储存能量)，当尾门到达底部被锁扣锁住时尾门被关闭。
电动撑杆推力计算公式
电动撑杆推力计算公式在工程设计和物理实验中，计算电动撑杆的推力是非常重要的。
电动撑杆是一种常见的机械装置，用于产生推力或拉力以移动或支撑物体。
在本文中，我们将讨论电动撑杆推力的计算公式以及如何应用这些公式来解决实际问题。
首先，让我们来看一下电动撑杆的基本原理。
电动撑杆是由一个电动机和一个撑杆组成的装置。
电动机提供动力，撑杆则将这个动力转化为推力或拉力。
推力是撑杆产生的力，通常用牛顿（N）作为单位。
在设计和使用电动撑杆时，我们需要知道如何计算推力，以确保撑杆能够满足所需的推力要求。
推力的计算公式取决于撑杆的设计和工作原理。
一般来说，我们可以使用以下公式来计算电动撑杆的推力：F = η P / r。
其中，F是推力，η是效率，P是电动机的功率，r是撑杆的半径。
在这个公式中，效率是一个表示电动撑杆性能的参数。
它通常是一个小数，取决于撑杆的设计和制造质量。
功率是电动机产生的功率，通常以瓦特（W）为单位。
撑杆的半径是撑杆的长度，通常以米（m）为单位。
使用这个公式，我们可以计算出电动撑杆产生的推力。
例如，如果一个电动撑杆的效率为0.9，电动机的功率为1000瓦特，撑杆的半径为0.5米，那么推力可以通过以下计算得到：F = 0.9 1000 / 0.5 = 1800牛顿。
通过这个简单的计算，我们可以得到电动撑杆产生的推力为1800牛顿。
这个推力可以帮助我们确定撑杆是否满足所需的推力要求，并且可以用来进行设计和工程计算。
除了这个基本的推力计算公式，还有一些其他因素需要考虑。
例如，撑杆的工作环境、负载情况、摩擦力等因素都会影响推力的计算。
在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素，并且可能需要进行一些修正和调整。
总之，电动撑杆的推力计算是一个重要的工程问题。
通过使用适当的计算公式和考虑各种因素，我们可以准确地计算出电动撑杆产生的推力，并且确保撑杆能够满足实际应用的要求。
希望本文能够帮助读者理解电动撑杆推力的计算方法，并且能够在工程设计和实际应用中加以应用。
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一种汽车尾门电动撑杆的支点布置及作用力
的计算方法
1.引言
汽车尾门是车辆中非常重要的一个部分，用于载货或上下乘坐，因此其使用频率极高。
然而，其开启和关闭常常需要人为操作，不仅增加了人力成本，也存在安全隐患。
因此，为实现对尾门的自动化控制，电动撑杆成为了一种重要的装置。
本文将介绍一种汽车尾门电动撑杆的支点布置及作用力的计算方法。
2.电动撑杆的基本原理
汽车尾门电动撑杆是一种可以实现尾门自动开启和关闭的机电装置，由电机、减速机、螺旋杆、钢丝绳等部分组成。
其原理是通过电机驱动减速机，再通过传动装置将运动转化为螺旋运动，将动力传递给支杆，使其带动尾门的开启和关闭。
3.支点布置的设计思路
电动撑杆的支点布置是影响其开启和关闭效果的重要因素。
在进行支点布置设计时，可以考虑以下几个因素：
3.1 支点位置的确定
支点位置的确定需要根据车厢设计和尾门的结构特点来确定，以确保支点位置可以最大限度地带动尾门的开关。
3.2 支点布置的稳定性
为了确保支点的布置稳定，我们需要对支点的受力情况进行合理的分析和计算，避免因为支点材料或位置不当而导致支点不稳定的情况发生。
3.3支点布置的经济性
为了降低电动撑杆的生产成本，我们需要在支点布置设计时尽可能考虑使用常规材料，降低生产和维护成本。
4.支点布置的计算方法
下面我们来介绍一种对支点布置进行计算的方法，以确保支点的布置稳定，并保证尾门可以顺畅开启和关闭。
4.1 支点的受力计算
支点的受力计算需要考虑到尾门的质量和受力情况。
我们可以通过以下公式来计算支点所受的力：
F=MG
其中M为尾门的质量，G为重力加速度，F为支点所受的力。
4.2 支点的布置选择
支点的布置位置需要优化设计，通过考虑支点距离尾门边缘、支点距离尾门旋转中心距离等因素进行确定。
理论上，支点的布置越靠近旋转中心，所受力也会越小。
4.3 材料选择
为了降低电动撑杆的成本，我们需要选择相对轻便但强度较高的材料作为支点的材质。
5.总结
汽车尾门电动撑杆的支点布置是影响电动撑杆正常工作的关键因素之一。
因此，我们需要为其支点的布置选择合适的材料，确定合理的支点位置和合适的支点受力，以确保电动撑杆的顺畅运行。
通过本文的介绍，我们希望给读者一些启示，帮助其更好地实现电动撑杆的设计和优化。