[发明专利]一种汽车尾门气弹簧力学计算方法

说明书

本发明公开一种汽车尾门气弹簧力学计算方法，包括在UG环境中进行的以下步骤：建立气弹簧支撑力的数学模型；建立汽车尾门开启力的数学模型和关闭力的数学模型；输入和/或设置气弹簧及汽车尾门的参数根据所建立的数学模型，分别计算不同开门角度时的开启力和关闭力，得到开启力与开门角度的关系曲线和关闭力与开门角度的关系曲线。本发明可以在UG环境中选中尾门的实体模型直接进行计算，因此，大大减少了计算时间；而且由于很多参数可以在程序中进行设置，无需通过人机交互手工输入，具有操作简单不易出错、输入耗时短等特点。

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种汽车尾门气弹簧力学计算方法。

背景技术

气弹簧是一种具有支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件。它由压力缸、活塞杆、活塞、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)和接头等构成。其工作原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用由活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积产生的压力差实现活塞杆的运动。由于工作原理的不同，与普通弹簧相比，气弹簧具有速度相对缓慢、动态力变化较小、容易控制等优点。

目前，汽车尾门气弹簧布置计算需要先在UG环境中先布置好尾门气弹簧的位置，包括气弹簧的上安装点和下安装点、尾门的开启点和关闭点、尾门的重心、铰链轴线等坐标信息，并把这些所需的信息输出到其它软件中进行力学计算。其缺点是：无法在UG环境中运行，计算力值曲线(尾门开启力与开门角度的关系曲线，尾门关闭力与开门角度的关系曲线)的速度慢，人工输入气弹簧的参数过多，耗时过长；无法自动判断计算结果是否满足设计规范。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种汽车尾门气弹簧力学计算方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种汽车尾门气弹簧力学计算方法，包括在UG环境中进行的以下步骤：

建立气弹簧支撑力的数学模型；

分别建立汽车尾门开启力的数学模型和关闭力的数学模型；

输入和/或设置气弹簧及汽车尾门的参数，汽车尾门的重力和重心通过输入获得，或通过选择汽车尾门实体模型由UG软件计算获得，根据气弹簧支撑力的数学模型、开启力的数学模型和关闭力的数学模型，分别计算不同开门角度时的开启力和关闭力，得到开启力与开门角度的关系曲线和关闭力与开门角度的关系曲线。

进一步地，所建立的气弹簧支撑力的数学模型为：

式中，F为气弹簧支撑力，π为圆周率，R为气弹簧压力缸半径，r为活塞杆半径，p₁为初始气压，即活塞杆全部拉出时气弹簧内的气体压强，L为活塞总行程，即活塞杆全部拉出时气弹簧内气体的长度，ΔL为活塞行程；上述所有物理量均采用国际标准单位。

进一步地，分别建立汽车尾门开启力的数学模型和关闭力的数学模型的方法包括：

以汽车尾门与车身连接处的铰链轴线为旋转轴，分别建立汽车尾门在开启力矩、汽车尾门的重力矩、气弹簧支撑力矩作用下的力矩平衡方程和在关闭力矩、汽车尾门重力矩、气弹簧支撑力矩作用下的力矩平衡方程：

W×k_O-f_O×L_O-k×F_O×d_O＝0

W×k_C+f_C×L_C-k×F_C×d_C＝0