气弹簧的安装研究

气弹簧（gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件。它由以下几部分构成：压力缸、活塞杆、活塞、密封导向套、填充物（惰性气体或者油气混合物），缸内控制元件与缸外控制元件（指可控气弹簧）和接头等。根据其特点及应用领域的不同，气弹簧又被称为支撑杆、气支撑、调角器、气压棒、阻尼器等。根据气弹簧的结构和功能来分类，气弹簧有自由式气弹簧、自锁式气弹簧、牵引式气弹簧、随意停气弹簧、转椅气弹簧、气压棒、阻尼器等几种。目前，该产品在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等领域都有着广泛地应用。那么气弹簧在不同领域又是怎么安装的呢，下面就拿在汽车领域的气弹簧做一个例子。

1.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。已知安装信息只有门体(几何形状、质量、重心、材料等)、铰链和开度要求，未知安装信息却多达6个。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.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。这可根据实际安装空间选取气弹簧举力。

3.确定气弹簧的上下安装点

气弹簧的总长度、工作行程是在确定上下安装点过程中确定的。确定气弹簧上下安装点是整个气弹簧安装设计的难点。计算是以门体为规则、匀质的理想模型(重心=几何中心)为基础进行的。

4.设计应用

在实际设计中，由于门体是非匀质的理想物体，所以理论公式必须作适当的修正。即“两圆”分别取大些，一般为理论值的1.1—1.3倍，并对机构的运动轨迹进行校核。

校核的作用是：

(1)验证安装空间是否满足气弹簧的运动要求；

(2)验证门体处于关闭位置时，气弹簧对铰心的力矩是否向门体内侧(即气弹簧是否自锁。此点非常重要，它牵涉到气弹簧安全运行问题。