1、背門受力分析活塞1. 氣彈簧一般工作原理大氣壓力內部壓力兩邊相等）氣彈簧不受外力時，自然伸長為最小行程（指壓縮行程）處，即最大伸長處；活塞兩邊氣壓相等，由于受力面積不同，產生壓力差提供氣彈簧的支撐力；氣彈簧運動中瞬時提供的總支撐力包括兩部分：壓力差產生的支撐力和摩擦力。外力壓縮氣彈簧，由于撐桿在氣室內體積增大，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，撐桿運動越快，摩擦力越大，離自然伸長處越遠，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XZ平面靜止狀態分析2.1氣彈簧XZ平面安裝尺寸分析

2、模型簡化:邊OA、AB在同一方向，兩邊相加等于0B;下圖中：0背門鉸鏈中心軸；A氣彈簧門框安裝點;B門關閉時，氣彈簧門上安裝點;0A:?0B-AB二r-1?222AC=0COA-20COAcos：222h二r（r-I2）-2r（r-l2）cos:2222（1cos：）r2（1cos：）l2rl2h=0（Jl2l2r2-l2r210（0v：<180）匚2（l；P2）21-COSM是22匚2（l；P2）21-COSM是222（1cosa）12-r=12-r=2一2（ll12）21一COSa2從上述推導過程中可以看出：當a=0o時，？式即122=1i2，此時門無法打開。當11,12一定時，要滿

3、足開啟的角度a（0<a<180O越大，r值就應該越小;要滿足a90o（BF兩廂），假設l1=1.5l2（一般是1.5倍左右，Fiat1.44,307-1.68,C4-1.43），r=1.44l2當r=1.44l2時，方能使a滿足90o開啟要求。按照此公式計算r值，與實際安裝尺寸的誤差：Fiat為7.7%，307為3.6%，C4為4.0%。2.2背門XZ平面工況要求下圖中：w門的重力；E門的重心，設0E長度=k;狀態1背門下平衡點；狀態2背門上平衡點；狀態3背門處于水平位置（重心E與0的連線0E水平）；狀態4背門完全開啟；狀態0-1背門重力力矩大于氣彈簧支撐力力矩，開啟時需提供外力才

4、能將門打開。狀態1-2背門重力力矩等于氣彈簧支撐力力矩，此時背門處于平衡區域，無須提供外力背門即可處于靜止狀態。狀態2-4背門重力力矩小于氣彈簧支撐力力矩，背門會自行打開，直至達到氣彈簧最小行程處（背門完全開啟），狀態3時重力力矩最大。2.3氣彈簧XZ平面支撐力分析231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門的重力；E門的重心，設OE長度=k;一一門關閉時，OB與垂線之間的夾角;BOC與OE之間的夾角;丫/OAC在厶OAC中,222rrccosOA上C二0C20AAC其中OA=r-12,AC=h,OC=r222(rI?)+h-r=arccos-li

5、(r-I2)對O點取力矩F二Wksin(180-W*ksin(二.-)F二d而d=OAsin(r-l2)sin匸Wksin(-)F二(r一l2)sin當+aB=900,即O=90o+B-時，力F最大，此時背門處于水平位置（重心E與O的連線OE水平）。W«kF_(r-l2)sin由此可見，氣彈簧的支撐力必須大于F方能支撐住門，使門向上打開不致于引起下墜。一般氣彈簧的最大支撐力比理論計算值F要大10-20%以上。背門的平衡條件-衡平否匕匕厶冃與交F4M比撐燦向方OO01O否f/F1加匕匕厶冃b1Oto亦Vod匕匕厶冃S靜bOto匕匕厶冃O無2b匕匕厶冃AB2匕匕厶冃S靜AB42V02否f

6、/FAB4注：上表各狀態均為無外力時分析，Fs為最大靜摩擦力,狀態2時背門開啟的角度為a:當背門開啟角a>a時，背門會自行開啟，直至達到氣彈簧最小行程處（狀態4,背門完全開啟）；當背門開啟角a=a時，背門能處于靜止狀態，此時總支撐力的力矩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；當背門開啟角a>aa時，背門能處于靜止狀態，此時總支撐力的力矩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（aa），方向同總支撐力方向相反。狀態b時背門開啟的角度為a:當背門開啟角a=a時，背門能處于靜止狀態，此時

7、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生的支撐力提供，無摩擦力。狀態1時背門開啟的角度為a:當背門開啟角a<aa時，背門能處于靜止狀態，此時總支撐力的力矩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（aal），方向同總支撐力方向。當背門開啟角a=a時，背門能處于靜止狀態，此時總支撐力的力矩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；當背門開啟角a<a時，背門會自行關閉，直至達到氣彈簧最大行程處（狀態0,背門完全關閉）；233氣溫對氣彈簧支撐力的影響查爾斯定律：Pi/Ti=Pf/TfT為開爾文溫度，200C=293K，-40dC=233K，80dC=353K;根據公式計算：在其他條件相同的情況下，-40dC時氣彈簧的支撐力是20dC時的79.5%,80dC氣彈簧的支撐力是20dC時的1.2倍。背門開啟力和關閉力的分析上圖中，Fo，Fc分別為開啟力和關閉力背門開啟：Wko-FoL-Fpodo=0ko=ksin；do=I2SinB;背門關閉：Wkc+FcLc-Fpcdc=0kc=kcos(+a-900;dc=(r-l2)sin丫；Lc=Lcos（+aB-90。;背門的重力對開啟力和關閉力