气弹簧筒底安装中心点朽云动到如图所示点f位置；
b.以坐标原点0为圆心，以0、F或0、r两点之间的距离为
半径，作圆A点厂的运动轨迹在iU的尸广的劣弧上；
c.结合气弹簧规格，初选气弹簧最大中心安装距为i/,最小压
缩中心距为L以点F为圆心，以气弹簧最大中心安装距离开为 半径，作圆5;
d.以点F为圆心，以大于1+10”的值为半径，作圆C�圆 5和圆C的交点0就是需要求解的点，在图中可以直接测量点g的
距离；5为舱门在完全展开状态下，气弹簧举力作用线到转轴中心 0旳距离。在舱门的开关过程中，以舱门、气弹簧和铰链构成了 一个杠杆系统》在展开状态，将舱门作为研究对象，既需满足合 力为零，又需满足力矩的代数和为零。
气弹簧活塞杆端安装中心 ‘‘门质心
w
y
、叫
S 8 舱门关闭受力田
在该状态下，以舱门为研究对象，其合力为零。对于力矩，
f
/
主要分析重力G与气弹簧举力产生的力矩，密封条反作用力产 生的力矩可忽略，其力矩代数和为因为取
=(2�3)G, ；Kl_5�2)a (设计经验取值为最佳）。从图8中测量可
/
-<
%p>a,故可以推导出iV^^xp — Gx^O�所以该气弹簧在这种
结构当中始终存在关闭的力矩，从而实现了车辆在行驶过程中不
以某车载式厢体的舱体为例，舱体空间由总体设计时已经限 定长X宽X高为：1 100 mmx850 mmx750 mm,能内所安装设备 的尺寸为长X 宽X 高：900 mm><600 mm><600 mm� 现要求设计一个使用气弹簧完成展开、关闭的上翻舱门结 构，使舱门在舱内设备工作时处于展开状态，雨水不会沿着舱门 流进枪体，有助于舱内设备工作时产生的辐射热能够散发，同时 便于操作人员进行检修；而当舱内设备停止运行后，在车辆行驶 过程中即使门锁失效，舱门也能够保证关闭紧密，不会自动弹开
影响车辆行驶安全。舱门在关闭状态，能够防水、防尘，舱门框 上设计有舱门关闭的限位结构，保证舱门与车厢体的外表面在同 一平面内。
3舱门结构
根据总体性能的要求，选定门锁、密封条，确定舱门的长x 高x厚的尺寸为1 OOOmm^SOmmMOmm,拟定舱门关闭与开启 状态如图1、2所示。
铰链
舱门
2舱门设计总体要求
20右侧时，气弹簧举力使舱门自动展开。
e.在安装气弹簧的过程中，切忌将活塞杆进行逆时针方向旋
转，以避免损坏气弹簧活塞结构。
f.气弹簧的使用方式与环境：一般气弹簧在不受倾斜力或横
向力的情况下使用，不允许当扶手使用；气弹簧最好在完全展开 和压缩这两个状态下，其活塞杆端都位于缸底端下方的环境下使 用；为保证气弹簧密封的可靠性，活塞杆严禁在有油漆和化学物 质污染的环境下使用；在结构设计时，必须利用其额定举力在行
第一作者：用弟均，男，1969年生，工 程师，现从事产品研发与技术管理工作。
providing theoretical and data support for gas spring installation and design, improving the installation efficiency. Key words gas spring� installation and design� security
3)G"关系；确定气弹簧的相关参数，选定规格型号。 d.计算并分析舱门在关闭状态下的自锁性能，杜绝车辆在行
驶过程中，由于存在外部扰动力，使船门自动弹开，影响车辆行 驶安全的情况发生。气弹簧使舱门自锁和自动展开的临界位置直 线是2、F�0三点共线，即直线00。当直线点0运动到直线
20左侧时，气弹簧举力使舱门自锁；当直线0F绕点0运动到直线
气禅簧底安装中心
的举力尸…舱门所受合力为零。气弹簧在行程范内，举力的大小
气弹簧活塞杆端安装中心
认为是恒定的。
96气譁簧在关闭状态的尺寸关系圄
下面确定气弹簧的举力参数，步骤如下。
a.以舱门为研究对象，舱门展开状态的受力如图7所示，图中
气弹簧底安装中心
X为舱门在完全展开状态下，质心_重力作用线与转轴中心0的
图4中，为舱门质心点绞链转动轴心O的水平距离；b为 舱门质心点到铰链转动轴心O的铅垂距离；为在舱门关闭状态 下，气弹簧举力作用线到绞链转动轴心的距离；为气弹簧筒底安 装中心点认轴线的铅垂距离；伯气弹簧筒底安装中心点 线的水平距离；『为在舱门完全关闭状态下，气弹簧筒底安装中 心点气弹簧活塞杆端安装中心点2之间的距离；g为气弹簧活 塞杆端安装中心点⑶转动轴心0的水平距离；&为气弹簧活塞杆 端安装中心点•转动轴心O的铅垂距离。 通过作图确定气弹簧活塞杆端安装中心点2的准确位置，将 枪门绕转轴中心点O逆时针旋转展开到81°,使其处于完全展开状 态，如图5所示，图中//为舱门在完全展开状态下，气弹簧筒底安 装中心点F'到活塞杆端安装中心点2之间的距离。 作图法步骤如下：
图3坐标》点设置图
在舱门关闭状态，选定气弹簧筒底安装中心点和舱门质心 坐标系中的位置，即坐标点计箅坐标点MO�-6)�点
F的位置选定需注意：必须位于转轴中心O (即坐标原点）和舱门
质心M之间，否则，无法安装气弹簧，且关闭舱门时十分费力， 坐标如图4所示。
图5展开状态各点坐标位置围
a.将舱门绕着铰链转动中心O从关闭状态逆时针旋转81°后，
4气弹簧布置参数
首先，利用三维软件按照设计要求旳尺寸对能门框、舱门进 行结构建模，选定舱门的密封方式，对舱门质量进行计算，计箅 质心的位置；其次，确定铰链的安装位置，确保舱门从关闭状态 运动到展开状态的过程中不会发生干涉；再建立直角坐标系，确 定坐标原点。将铰链的转轴中心设定为坐标原点0,水平向右方 向为@正向，垂直向上方向为_正向，建立坐标系如图3所示。
校核气弹簧在舱门关闭状态下的安装中心距，尺寸关系如图 6所示。舱门在关闭状态下F�0两点间距离为即有
^=V(-g+/) (-k+d)\初选气弹簧最小压缩中心距为1 (供货
2 +
b.计箅气弹簧实际所受的举力Fer。舱门受到重力G和气弹簧
对枪门的举力iV的作用。其中重力是通过三维软件建模时 计算出来旳，图中的力臂已经通过作图计算，根据受力物体 力矩平衡条件可得出关系式：GXA=(�_K (A�为气弹簧的支 数）,可以求出�=(G^4)/5X�计算出�后，再乘以安全系数 «=1.25即可得到气弹簧实际能够承受的最大力，即ss= nxF^
r*
A
会自动弹开，保证车辆安全行驶。 根据实践经验可知，当气弹簧XFe^w=(2�3)G, /Kl-5~2)a 时，操作者对船门的开门用力大小是比较适中的；关闭状态下，
•7舱门在展开状态的受力田
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气弹簧的自锁力足够。 最后，当杠杆系统中相关元件的参数确定后，可以采用完整 的三维建模验证舱门关闭、展开和运动过程的结构关系及受力状 况，并检査运动是否存在干涉现象。三维建模结构如图9所示。
围9舱门的三维结ft田
程范围内恒定的特性满足自锁的要求。
5注意事项
在利用气弹簧实现舱门关闭、展开的杠杆系统的安装设计 中，为提高设计效率和使用寿命，应注意以下事项。
a.气弹簧的安装方向是活塞杆安装中心点g在下方，缸筒安
6结语
从初步选定气弹簧缸筒安装中心点F,到最后确定气弹簧活 塞杆安装中心点0,并确定气弹簧压縮最小安装中心距离乙；从三 维结构建模、计算舱门的质量和质心位置，到调整0、F点的位 置，直至最后确定气弹簧的公称举力符合�3)G的关 系；从结构设计到运动干涉分析，并计算、分析关闭状态的自锁 性能等，这些工作并不是一次就能符合相关设计要求，往往需要 经过多次反复调整数据才能使之满足使用性能。只要掌握基本方 法，通过本文介绍的作图、三维建模和设计流程方法能够很快地 对数据进行调整，大大提高了设计效率，也方便进行计算、校核 和性能分析等工作，且可以推广到其他类似气弹簧安装的结构设 计中。
坐标e(-g�-勾；
e.验证点0的位置关系。点0的位置满足两个条件：一是在舱
门关闭时连接点2、F,直线0F应位于直线0O的左侧；二是舱门 框具有满足点2的结构布置空间，在运动中不出现运动干涉。当 这两个条件满足时，则点2的坐标值是合理的，否则还需要调整 点F坐标，重新作图计算，直到满足要求为止。
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装中心点F在上方，这样可使活塞杆在运动中降低摩擦阻力，确保 最好的阻尼质量和缓冲性能。
b.杠杆系统三铰点的确定是该杠杆系统设计的关键，必须注
意步骤。缸筒安装中心F应在舱门质心_舱门转动中心O之间。 在关闭状态时，应保证点F�2的连线（即“直线0F")必须位于 “直线20”的左侧。
c.根据舱门关闭和展开状态，计算气弹簧安装中心之间最大
4结语
该经济型自动调节吸深増程装置的设计有效地解决了吸污车 和地下管网疏通车清理和疏通下水道中污泥作业时，遇到的吸污 深度受限问题，对比现用的文丘盘式吸污装置，该装置成本较 低，无需额外旳水源及动力，使用简单，操作方便，经济实用. 具有较高的推广价值。
田1舱门关闭状态示意图
气弹簧活塞杆端 安装中心 、 气弹簧简底 安装中心
S2舱门展开状态示意ffl
：画-咖物 TECHNIC FORUM
下雨时，在舱门展开状态下，车厢体表雨水顺着侧壁向下 流，在舱门框上止水边的阻挡下不会流入枪体；当舱门关闭时， 在气弹簧的作用下形成的力矩将舱门关闭紧密，雨水不会流入舱 体，也不会出现在振动等扰动外力的作用下舱门自动弹开，影响 车辆行驶安全的情况。
距离//、安装中心之间最小距离i和舱门关闭状态的安装中心实际 距离校核数据必须满足关系式：；计算 气弹簧所受举力，确定气弹簧的公称举力，应符合"KF_=(2�
收稿日期：2014-12-09
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管下移。传感器固定支架上分别设置与旋转套管上正、反向限位 板相适配的正、反向限位传感器，作业时旋转套管旋转到位后， 其上的正、反向限位板被传感器感应位置信号，传感器将此信号 传递给控制器进行处理。另外位置传感单元设置有保护外壳，适 应恶劣作业环境。