兩廂車(chē)背門(mén)氣彈簧布置.doc

背門(mén)受力分析1.氣彈簧一般工作原理氣彈簧不受外力時(shí)，自然伸長(zhǎng)為最小行程（指壓縮行程）處，即最大伸長(zhǎng)處；活塞兩邊氣壓相等，由于受力面積不同，產(chǎn)生壓力差提供氣彈簧的支撐力；氣彈簧運(yùn)動(dòng)中瞬時(shí)提供的總支撐力包括兩部分：壓力差產(chǎn)生的支撐力和摩擦力。外力壓縮氣彈簧，由于撐桿在氣室內(nèi)體積增大，壓縮氣體的有效容積變小，氣室氣壓變大，壓力差產(chǎn)生的支撐力變大；摩擦力變化：氣室壓力越大，摩擦力越大，撐桿運(yùn)動(dòng)越快，摩擦力越大，離自然伸長(zhǎng)處越遠(yuǎn)，摩擦力越大；氣溫影響氣彈簧支撐力：氣溫越低，氣室壓力越低，氣彈簧提供的支撐力越小。2.背門(mén)XZ平面靜止?fàn)顟B(tài)分析2.1氣彈簧XZ平面安裝尺寸分析模型簡(jiǎn)化：邊OA、AB在同一方向，兩邊相加等于OB；下圖中：O背門(mén)鉸鏈中心軸；A氣彈簧門(mén)框安裝點(diǎn)；B門(mén)關(guān)閉時(shí)，氣彈簧門(mén)上安裝點(diǎn)；C門(mén)完全開(kāi)啟時(shí)，氣彈簧門(mén)上安裝點(diǎn)；從上述推導(dǎo)過(guò)程中可以看出：當(dāng)=0時(shí)，式即l22=l12，此時(shí)門(mén)無(wú)法打開(kāi)。當(dāng)l1，l2一定時(shí)，要滿足開(kāi)啟的角度（0180）越大，r值就應(yīng)該越??；要滿足=90（BF兩廂），假設(shè)l1=1.5l2（一般是1.5倍左右，F(xiàn)iat1.44，307-1.68，C4-1.43），r=1.44 l2當(dāng)r=1.44l2時(shí)，方能使?jié)M足90開(kāi)啟要求。按照此公式計(jì)算r值，與實(shí)際安裝尺寸的誤差：Fiat為7.7%，307為3.6%，C4為4.0%。2.2背門(mén)XZ平面工況要求下圖中：W門(mén)的重力；E門(mén)的重心，設(shè)OE長(zhǎng)度=k；狀態(tài)1背門(mén)下平衡點(diǎn)；狀態(tài)2背門(mén)上平衡點(diǎn)；狀態(tài)3背門(mén)處于水平位置（重心E與O的連線OE水平）；狀態(tài)4背門(mén)完全開(kāi)啟；狀態(tài)0-1背門(mén)重力力矩大于氣彈簧支撐力力矩，開(kāi)啟時(shí)需提供外力才能將門(mén)打開(kāi)。狀態(tài)1-2背門(mén)重力力矩等于氣彈簧支撐力力矩，此時(shí)背門(mén)處于平衡區(qū)域，無(wú)須提供外力背門(mén)即可處于靜止?fàn)顟B(tài)。狀態(tài)2-4背門(mén)重力力矩小于氣彈簧支撐力力矩，背門(mén)會(huì)自行打開(kāi)，直至達(dá)到氣彈簧最小行程處（背門(mén)完全開(kāi)啟），狀態(tài)3時(shí)重力力矩最大。2.3氣彈簧XZ平面支撐力分析2.3.1氣彈簧的最大支撐力下圖中：F氣彈簧支撐力；d氣彈簧支撐力力臂，即O到AC的距離；W門(mén)的重力；E門(mén)的重心，設(shè)OE長(zhǎng)度=k；門(mén)關(guān)閉時(shí)，OB與垂線之間的夾角；OC與OE之間的夾角；OAC在OAC中，對(duì)O點(diǎn)取力矩當(dāng)+-=90，即=90+-時(shí)，力F最大，此時(shí)背門(mén)處于水平位置（重心E與O的連線OE水平）。由此可見(jiàn)，氣彈簧的支撐力必須大于F方能支撐住門(mén)，使門(mén)向上打開(kāi)不致于引起下墜。一般氣彈簧的最大支撐力比理論計(jì)算值F要大10-20%以上。2.3.2背門(mén)的平衡條件狀態(tài)開(kāi)啟角能否平衡摩擦力Ff總支撐力力矩MF與重力力矩MW比較類(lèi)型/大小方向000101否動(dòng)態(tài)/FfABMFMW1=1能靜態(tài)/Fs0ABMF=MW1b12能靜態(tài)/0FsBAMF=MW2=2能靜態(tài)/FsBAMF=MW242MW4=max注：上表各狀態(tài)均為無(wú)外力時(shí)分析，F(xiàn)s為最大靜摩擦力，狀態(tài)2時(shí)背門(mén)開(kāi)啟的角度為2：當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角2時(shí)，背門(mén)會(huì)自行開(kāi)啟，直至達(dá)到氣彈簧最小行程處（狀態(tài)4，背門(mén)完全開(kāi)啟）； 當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角=2時(shí)，背門(mén)能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小為最大靜摩擦力，方向同總支撐力方向相反；當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角2b時(shí)，背門(mén)能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小由最大靜摩擦力0（2 b），方向同總支撐力方向相反。狀態(tài)b時(shí)背門(mén)開(kāi)啟的角度為b：當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角=b時(shí)，背門(mén)能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力完全由壓力差產(chǎn)生的支撐力提供，無(wú)摩擦力。狀態(tài)1時(shí)背門(mén)開(kāi)啟的角度為1：當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角1b時(shí)，背門(mén)能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小由0最大靜摩擦力（b1），方向同總支撐力方向。當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角=1時(shí)，背門(mén)能處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)總支撐力的力矩MF等于重力的力矩MW，總支撐力一部分由氣彈簧摩擦力提供，大小為最大靜摩擦力，方向同總支撐力方向；當(dāng)背門(mén)開(kāi)啟角1時(shí)，背門(mén)會(huì)自行關(guān)閉，直至達(dá)到氣彈簧最大行程處（狀態(tài)0，背門(mén)完全關(guān)閉）；2.3.3氣溫對(duì)氣彈簧支撐力的影響查爾斯定律：Pi / Ti = Pf / TfT為開(kāi)爾文溫度，20C=293K，-40C=233K，80C=353K；根據(jù)公式計(jì)算：在其他條件相同的情況下，-40C時(shí)氣彈簧的支撐力是20C時(shí)的79.5%，80C氣彈簧的支撐力是20C時(shí)的1.2倍。2.3.4背門(mén)開(kāi)啟力和關(guān)閉力的分析上圖中，F(xiàn)o ，F(xiàn)c分別為開(kāi)啟力和關(guān)閉力。背門(mén)開(kāi)啟：Wko - FoL Fpodo=0ko=ksin；do= l2sin；背門(mén)關(guān)閉：Wkc + FcLc Fpcdc=0kc=kcos(+-90)；dc=(r- l2)sin；Lc=Lcos(+-90)；背門(mén)的重力對(duì)開(kāi)啟力和關(guān)閉力的大小影響最大，背門(mén)越輕開(kāi)啟和關(guān)閉越方便；一般情況下，背