上翻门气弹簧安装设计研究_周弟均

民用飞机气弹簧设计分析-机械制造论文民用飞机气弹簧设计分析唐行微（上海飞机设计研究院结构部，中国上海201210）【摘要】气弹簧是性能可靠和安装方便的定制结构件，相对于民机上使用的传统机械弹簧单元在重量上具备优势。

本文介绍了气弹簧的组成结构和工作方式，通过民用飞机舱门设计中的工程实例简要描述了在民机舱门上气弹簧设计的方法，通过CATIA仿真来模拟气弹簧的安装及运行来优化气弹簧的各项基本参数，并且给出了民机气弹簧的可靠性计算标准。

关键词气弹簧；民机舱门；可靠性0 前言气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件，在工程机械中，主要应用于雷达罩、口盖、舱门等部位。

气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成，在密闭的缸体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,进而利用在活塞杆横截面上的压力差完成气弹簧自由运动。

工作时，惰性气体、油液通过活塞上的阻尼孔时产生阻尼作用，控制气弹簧的运行速度，其运行速度相对缓慢、动态力变化不大。

在飞机结构舱门设计中经常使用弹簧作为机构功能实现的一部分单元，通常用于提供手柄回弹的回复力，机构运作的助力以及防止机构意外运动的过中心阻力。

其中用于提供助力和阻力的弹簧通常为压缩弹簧，舱门设计中通常采用传统机械弹簧，这种设计存在两方面的劣势：一是传统机械弹簧其材料通常为321固溶钢或者15-5PH不锈钢，在重量上需要付出一定代价，二是目前航空领域弹簧制造主要通过辅助工具手工弯制，其实际力学性能通常与设计目标存在一定差异且不稳定。

气弹簧由于其安装方便，工作平稳，使用安全，成为汽车和机械制造等领域的标准配件。

相对于传统机械弹簧，定制气弹簧在确保满足设计需求和重量上具备明显的优势，舱门机构中使用的多处弹簧单元均可使用气弹簧来替代。

本文根据实际舱门的结构特点及气弹簧在舱门上的具体应用，对安装在舱门上的气弹簧的运动状态进行了分析和研究，给出了具体舱门气弹簧的设计步骤，同时对于民机舱门在使用条件及可靠性方面做了基本的分析。

支撑气弹簧的设计安装指导
设计和安装支撑气弹簧是确保气弹簧能够正常工作和提供适当支持的重要步骤。

以下是一种设计和安装支撑气弹簧的指导：
第一步：确定需求和规格
首先，需要确定支撑气弹簧的需求和规格。

这包括支撑气弹簧的负载能力、工作压力范围、行程要求以及所需的尺寸和形状等。

第二步：选择适当的气弹簧
第三步：设计支撑气弹簧的安装方式
在设计支撑气弹簧的安装方式时，需要考虑几个因素。

首先，气弹簧应安装在合适的位置，以提供所需的支撑力和推力。

其次，需要考虑气弹簧的行程和尺寸，以确保安装的空间足够。

最后，还需要考虑气弹簧的安全性和稳定性，以防止意外事故的发生。

第四步：准备安装所需的工具和材料
在安装支撑气弹簧之前，需要准备适当的工具和材料。

这可能包括扳手、螺丝刀、螺纹锁紧剂和支撑气弹簧的附件等。

第五步：安装支撑气弹簧
首先，确定气弹簧的正确安装位置。

然后，使用适当的工具将气弹簧固定在所需位置上。

在紧固气弹簧的螺纹时，可以在螺纹上涂抹一些螺纹锁紧剂，以确保气弹簧的安全和可靠。

安装完成后，检查气弹簧是否安装正确并紧固。

第六步：进行测试和调整
安装完成后，进行测试以确保气弹簧能正常工作。

检查气弹簧的压力和行程是否满足需求。

如果有需要，进行必要的调整，以确保气弹簧能够提供适当的支撑力和推力。

第七步：定期维护和检查。

442019.06CMTM气弹簧在工程机械行业中应用势头十分迅猛，其内部充有惰性气体或油气混合物，运用活塞杆横截面积小于活塞横截面积产生的压力差，实现活塞杆运动的工作原理, 气弹簧可以看作是一根“恒力”的伸缩杆，在整个运动行程中，力值基本保持不变。

气弹簧大多数应用于门、发动机罩等部位，无需外界动力，举力稳定用于实现缓冲、支撑、角度调节等功能，这种气弹簧只有最长与最短两个静态使用位置，在工作中无法自动停止。

在安装气弹簧时，要进行最大支撑力校核和安装位置计算，保证铰链不破坏，气弹簧打开和关闭不会产生尺寸干涉。

1 气弹簧外形尺寸的确定（1）选择尺寸要合理，力的大小要合适，气弹簧活塞杆行程（S ），一般为活塞杆实际使用行程＋（3～10）mm 。

（2）气弹簧活塞杆实际使用行程=仓门完全开启时两连接中心距离－仓门完全关闭时两连接中心距离。

（3）气弹簧伸展长度L 计算公式为L=S+B+L1+L2，其中S 为气弹簧活塞杆行程；B 为缸筒长度；L1为气弹簧完全压缩状态时，气弹簧接头安装中心至缸体安装断面的距离；L2为气弹簧安装中心至缸体安装断面的距离，如图1所示。

2 气弹簧参数活塞杆直径d,钢筒内径D ，行程S ，伸展长度，最小伸展力。

按GB/T2348选取气弹簧活塞杆直径一般为6mm ，8mm ，10mm ，12mm ，14mm ，20mm ，25mm（参见表1）。

摘　要：工程机械用气弹簧的地方比较多，主要用于门、机罩等部位。

如何合理地选配安装气弹簧是很关键的问题。

关键词：气弹簧 尺寸参数 受力分析 选型 安装设计工程机械气弹簧安装设计分析Installation Design Analysis of Air Spring for Construction Machinery力士德工程机械股份有限公司 吴渠兰/WU Qulan图1 气弹簧伸展长度尺寸示意图（4）通过对气弹簧两个连接支撑点位置的合理调整，确定气弹簧的伸展长度L 和活塞杆行程S ，然后根据计算所得F1力值大小确定气弹簧产品系列，即活塞杆和缸体的内径。

展到极限程度。

图1某型民用飞机舱门结构示意根据周边结构的实际可安装空间情况确定使用两个气弹簧气弹簧的完全压缩力初步设计为门体重量的3倍左右,考虑摩擦力等将气弹簧的完全压缩力初步确定为300N。

下图为飞机航截面投影面,两侧气弹簧的安装相对于门体对称面所示点A为气弹簧与铰链臂连接点的位置需要确定气弹簧在机身上的安装点,根据门体本身尺寸考虑选取气弹簧安装尺寸为将气弹簧安装角度设定为与水平位置成12°,则确定出与机身相连接的安装点B,如下图点B所示。

图2气弹簧安装点位置的确定根据气弹簧及压缩气弹簧的设计标准,在气弹簧举力为300N将缸筒直径初步定为φ22mm,导杆直径为φ10mm。

门完全打开与完全关闭时角度为82度,此时A点转至A’点,则气弹簧长度伸展为A’B=318.171,参考下图3。

图3门完全关闭时气弹簧的伸展状态根据上面的分析初步确定气弹簧总长度为320mm,即设计行程为60mm。

根据此处铰链臂的结构形式,确定气弹簧的两端接头形式,舱门铰链臂连接处,在耳片与气弹簧之间安装球轴承;同样在支座和气弹簧之间也安装球轴承,如下图4所示。

图4初步设计结构形式在完成初步设计之后,通过CATIA的运动仿真功能,将初步设计的气弹簧与门体周边结构进行运动模拟,保证在舱门打开过程中,弹簧的运动不会受到卡滞,并选取运动过程中的若干个时间点进行投影运算分析力值情况,根据计算的结果对气弹簧的结构形式进行了进一步的优化,最终确认下来总长为235mm,运动行程长度为75mm。

图5最终设计结构形式(下转第152页93Science&Technology Vision科技视界辅导员应自觉承担相应的责任。

虑的可靠性分析给出了计算的方式和定量的要求。

能够看出一位诗人的性格特点!。

上翻门气弹簧安装设计研究作者：周弟均王杲来源：《专用汽车》2015年第04期摘要：介绍了气弹簧安装设计思路、设计方法及注意事项，并对必要数据的计算过程和舱门在车辆行驶中的安全性保障措施进行了介绍，为气弹簧的安装设计提供了理论与数据支持，提高了设计安装效率。

关键词：气弹簧安装设计安全性中图分类号：U469.6.03文献标识码：A文章编号：1004-0226（2015）04-0088-041前言在车辆改装过程中，经常将气弹簧安装在舱门上，以满足支撑或关闭舱门的使用需求。

因此，气弹簧的安装设计直接影响舱门的开关与防水、防尘的性能，更关系到车辆在行驶过程中的安全性。

设计时，首先应根据舱体的使用功能确定所选择舱门的长度、宽度和厚度尺寸，初步选定舱门门锁和舱门防尘密封的方式，进而确定舱体门框与舱门之间合理间隙，并提出舱体、舱门使用的总体要求，再对气弹簧的安装、定位与选型进行设计，同时完成计算和校核。

下面以某车载式厢体的舱门为例进行介绍。

2舱门设计总体要求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×宽×高为：1100mm×850mm×750mm，舱内所安装设备的尺寸为长×宽×高：900mm×600mm×600mm。

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舱体，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×高×厚的尺寸为1000mm×750mm×40mm，拟定舱门关闭与开启状态如图1、2所示。

2019年第4期移动电源与车辆41 :相关技术:"^^""皿""皿""恥""心0车厢上翻门气弹簧的选型及安装雷亚江V（1.兰州电源车辆研究所有限公司，兰州730050,2.甘肃省内燃机电站工程技术研究中心，兰州730050摘要:结合工程实践，通过安装气弹簧时需要考虑的支撑力、行程和安装位置等要素，对气弹簧安装选型及计算方法进行了总结。

关键词：上翻门；气弹簧;安装;选型doi：10.3969/j.issn.1003-4250.2019.04.010中图分类号:TM611.2文献标志码:A文章编号:1003-4250（2019）04-0041-03在车厢结构设计中，上翻门是一种最为常用的开门形式，气弹簧又作为上翻门的重要组成部件，气弹簧的选型及安装直接影响门体的开闭、防水和防尘的性能，更关系到车辆在行驶过程中的安全性。

因此,在设计上翻门时,气弹簧的选型及安装就显得尤重要。

气弹簧的主要参数包括支撑力、工作行程和装配孔中心距等，在上翻门选用及安装气弹簧时，除需要考虑气弹簧的自身参数外，还应考虑门体的重量、尺寸及开启角度等因素。

本文结合工程实例，介绍了气弹簧的选型及安装方法，并归纳总结了气弹簧在选型及安装时应注意的事项。

1气弹簧的工作原理气弹簧一•般由缸筒、压力管、活塞总成、密封件和外部连接件组成，氮气充入缸筒内。

活塞上的阻尼孔使有杆腔和无杆腔相通，在活塞杆处于某静止位置时，两腔压力相等。

利用两腔受力面积差和气体的可压缩性产生弹力.弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力和内部结构参数而设定。

因此，气弹簧是以氮气为工作介质，以油液润滑、密封并传递动力的力学元件力。

2气弹簧选型及安装应考虑的因素在气弹簧选型及安装时,主要考虑以下几个方面：1）支撑力;2）工作行程;3）安装尺寸;4）门体开启角度。

在工程实际中，气弹簧安装后，常会遇到力量太小,撑不起来,或是行程不够,门开启角度太小,亦或是力量太大，开启困难等问题。

上翻门气撑的作用
上翻门气撑，也称为气动支撑或气弹簧，是一种广泛应用于各类柜体、展示架、家具等上翻门结构的辅助支撑装置。

它的主要作用在于通过气压原理，实现上翻门的轻松开启和稳定支撑，为用户提供便捷的使用体验。

上翻门气撑的工作原理是利用气体压力来实现伸缩功能。

其内部通常填充有惰性气体，如氮气，当门板被打开时，气撑通过气体压缩产生支撑力，帮助门板保持在一个稳定的角度上。

这种设计不仅使得上翻门更加易于打开，而且能够有效地减少门的自重对铰链的负担，延长铰链的使用寿命。

除了提供辅助支撑作用外，上翻门气撑还具有缓冲功能。

当门板关闭时，气撑可以通过内部的气体缓冲机构，减少门板的冲击力度，避免门板与柜体之间的硬性碰撞，从而保护家具的表面不受损坏。

此外，上翻门气撑还具有调节功能，可以根据需要调整门板的开启角度。

这种调节功能使得用户可以根据自己的使用习惯和需求，自由地调整门板的开启角度，使得家具的使用更加人性化。

总之，上翻门气撑作为一种辅助支撑装置，不仅提高了上翻门的开启便利性，还通过其缓冲和调节功能，保护了家具的表面，提高了家具的使用寿命。

同时，它也为用户提供了更加舒适、人性化的使用体验。

因此，在现代家具设计中，上翻门气撑的应用越来越广泛，成为了许多家具产品不可或缺的组成部分。

气弹簧的安装方式怎么计算？气弹簧气动支撑杆的安装方法1 气弹簧的特点气弹簧是一根举力(本文用F表示)近似不变的伸缩杆,在汽车,飞机,医疗器械,宇航器材,纺织机械等领域都有广泛的应用。

它的内部构造是一条可在密闭筒腔内作直线运动的活塞杆。

密闭筒腔内充满由高压气体和可溶解部分高压气体的液体所构成的液2气两相混合体。

气弹簧的举力由高压气体推动活塞杆产生。

推动力决定于高压气体的压强。

高压气体在液体中的溶解量随气体压缩增加(此过程对应气弹簧工作于压缩阶段),随气体膨胀而减少(此过程对应气弹簧工作于伸长阶段),使得密闭筒腔内的高压气体的密度始终维持一个近似恒值,也就是气压近似不变(即举力近似不变)。

2 气弹簧的安装研究表面上看,将气弹簧安装到客车舱门上非常简单,实际上安装设计所要解决的问题远非所想象的简单。

气弹簧在舱门上的一般安装状态已知安装信息只有门体(几何形状,质量,重心,材料等),铰链和开度α要求,未知安装信息却多达6个(X1,X2,Y1,Y2,Z,F)。

而由数学理论知道,要解出6个未知数,必须要解出由这6个未知数构成的6个方程式组成的方程组。

由此可见,要求设计人员从纯理论形态入手解决气弹簧的安装几乎是不可能的。

因此,从工程角度切入,深挖安装信息,简化未知数,是解决气弹簧安装设计问题的关键所在。

2-11 力学分析门体,铰链(门体作开关运动的中心)和气弹簧构成一个杠杆系统。

由于气弹簧对铰心的力臂远小于门重对铰心的力臂,所以这是一个费力杠杆系统。

即是说,气弹簧举力必须远大于门重才可以将门体支撑起来。

这是一个很重要的隐蔽条件。

有了这个条件,才可以初选多大举力的气弹簧。

气弹簧的举力可以确定为门重的3倍左右。

当然也可以确定为门重的2倍,4倍,5倍,6倍左右。

对同一个门体来说,相对于气弹簧举力取3倍门重,当气弹簧举力取2倍门重时,气弹簧力臂要增大,工作行程要增大,总长度要增加,安装空间增大;反之,当气弹簧举力取4倍以上门重时,气弹簧力臂要减小,工作行程要减小,总长度要减小,安装空间减小。

进口上翻门气压支撑/随意停选型及安装工艺指引
——适用于上翻门气压撑BM‐SF02（WWF04）以及随意停BM‐SF04
1 进口上翻门气压支撑/随意停选型指引
1）橱柜气撑选型表
2）橱柜“柜门重量”计算方法
以上选型表中“柜门重量”可由以下公式进行计算：
门板重量M（kg）=门板高度H(m)×门板宽度W(m)×门板厚度d(m)×门板材质所对应的密度ρ(Kg/m3)
表1 门板材质密度对应表
门板材质 刨花板基材 中纤板基材 夹板/实木基材 玻璃 亚克力
对应密度(Kg/m3) 680 750 650 2500 1250
注：以上各门板材料密度值仅供计算参考。

在橱柜气动支撑选型时，根据门板尺寸及其对应的材质，可算出门板的重量；然后再根据上表中“柜门高度”对应的“柜门重量”判断装一支上翻门标准自由式支撑/随意停是否够力度，如果不够则需选择两支。

选型过程中如有疑问可咨询我司配型号。

2 进口上翻门气压支撑/随意停安装工艺指引。