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汽车气弹簧设计指导

等车型,后备门支撑有 A15、S11、B14 等车型。 1.6.2 气弹簧支撑方式的布置可分为:直立支撑和旋转支撑,目前我公司采用直立支撑的
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
245.0
500
245.5
600
700
800
100.0
285.0
500
600
285.5
700
800
120.0
325.0
500
600
325.5
700
800
气弹簧长度 变化量 140.0
气弹簧最大 长度 365.0
汽车气弹簧设计指导
1. 简要说明
1.1 基本的原理
在密闭的缸筒内充入和外界大气压有一定压差的惰性气体或者油气混合物,进而利用
作用在活塞上的压力差完成气弹簧的自由运动。
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。
1.2 气弹簧和一般机械弹簧的最大区别:
一般性的机械弹簧,其弹簧弹力随着弹簧的运动有着非常大的变化,而气弹簧在整个运
推荐力值
400 500
600
365.5
700
800
160.0
405.0
100
150
200
250
300 350
400
500
600
的车必须渗氮处理,以满足其环保要求〉
精轧钢管 20
喷漆处理
Q235NBR(丁晴橡胶)7 Nhomakorabea活塞
Q235
8
球头
PA66+30%GF
1.5 机构原理
1.5.1 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。
1.5.2 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¢
阻尼油型号 HS32,凝固点-50℃;密封圈材料丁晴橡胶的低温脆性温度由原来的
-40℃改为-50℃。
1.5.4 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。
1.6 安装方式 1.6.1 气弹簧整车布置位置分为:前机盖支撑和后备门支撑两种。前机盖支撑有 B11、T11
盖处于水平位置前:L1、L2 的值逐渐增大,G 值始终保持不变,F 值逐渐减小;此后,L1、 L2 的值逐渐减小,G 值始终保持不变,F 值继续减小。其中有一点 F*L2=G*L1*a,此后 F*L2 >G*L1*a,气弹簧自动将机盖打开。 2) 根据经验,F*L2=G*L1*a 时,机盖把手离地面的高度应为 0.85m~1.15m,初步定义为 1m,此位置时 G*L1、L2 已知,根据公式 F*L2=G*L1*a 即可算出气弹簧举力 F 和该状态的机 盖打开角度α。 3) 下图为对于长度及力值选取的经验值,(根据经验:长度尽量<600mm,举力尽量<600N) 供参考:
2.设计构想
2.1 气弹簧布置 2.1.1 位置定义
根据参考车型或者近似车型初步安排安装点,根据经验,机盖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。
布置设计时尽量保证在车门关闭状态下气弹簧缸筒在上方,活塞杆在下方,因为机盖 处于关闭状态的时间长,缸筒在上活塞杆在下,使阻尼油对缸筒内气体有很好的密封作用, 从而延长气弹簧寿命。(我公司 S11 和 A11、B11 没有按照此种结构设计)
气弹簧的长度须根据机盖开启及关闭布置图确定,但是必须保证以下生产尺寸。
-5-
2.1.3 举力定义 1)机盖运动过程中的力学变化
F
20000
15000
10000
5000
0

10
30
50

尾门 气体减振器
-6-
如上图: 机盖开启过程中,初始状态 F*L2<G*L1*a(安全系数 a=1.1),需要人给机盖作用力,机
动行程中力值变化相对较小。
1.3 其主要零部件及名字(如图所示)。
弹簧卡片
活塞杆
缸筒
支架
球头销
球头
1.4 零部件材料及工艺
序号 1
零件名 球头销
2
弹簧卡片
3
活塞杆
4
缸筒
5
导向环
6
密封件
常见材料
外观要求/表面处理
45#
渗氮、镀锌、达克罗(耐腐蚀强)处理
65Mn
镀铬(银色)或渗氮(黑色)〈出口欧洲 35#
0.5mm¢0.6mm 等,过油孔越大,举升速度越快,造成的冲击越大,比如:举升速
度过大可采用¢0.3mm。(阻尼油在气弹簧运动到阻尼区时才通过过油孔,此前只有
气体流过,该特性由油的运动特性:高压区 低压区 决定)。
1.5.3 阻尼油、举力、密封圈材料影响气弹簧低温性能,例如:出口俄罗斯的气弹簧所用
变阻尼气弹簧必须采用上述布置方式,尽量减小气体泄漏。(参看下图)
-3-
机盖关闭时尽量经过死点线,如果不能经过死点线,关门状态与死点线之间的角度要少 于 10 度,此时气弹簧的力矩 F*L2 为负或很小,门锁承受的力矩较小,延长寿命,且减小 行车噪音。(死点线:铰链点和气弹簧两安装点的连线)
侧围支撑点 备门支撑点
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