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汽車(chē)背門(mén)支撐桿布置優(yōu)化方法的建設論文
摘 要：隨著(zhù)人們生活水平的提高，對車(chē)輛的性能和質(zhì)量提出了更高的要求。汽車(chē)背門(mén)支撐桿布置的改善，有利于優(yōu)化車(chē)輛結構，增強車(chē)輛的人性化，為用戶(hù)提供更大的便利性和安全性。本文從汽車(chē)背門(mén)支撐桿的基本構造和特性，以及其布置的基本原則出發(fā)，探討支撐桿布置優(yōu)化的具體方法。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；支撐桿；布置
0 引言
背門(mén)支撐桿的布置是汽車(chē)后門(mén)設計中的關(guān)鍵點(diǎn)，它能否得到科學(xué)布置關(guān)系到背門(mén)可否正常開(kāi)合，對用戶(hù)使用體驗產(chǎn)生直接性影響。汽車(chē)背門(mén)是在具備支撐桿支撐下，和其自重一同作用以鉸鏈旋轉為中心達到開(kāi)合的[1]。但在實(shí)踐中，支撐桿的布置優(yōu)化有待進(jìn)一步提升。本文應用力學(xué)結合Excel法對汽車(chē)背門(mén)支撐桿的布置進(jìn)行優(yōu)化探討。
1 支撐桿的基本情況
所謂支撐桿，就是由氣體、液體等為運行介質(zhì)的彈性器件，主要是由活塞桿、缸筒及活塞等元器件相連構成�；钊邆渫饪�，其兩側氣壓基本一致，其產(chǎn)生的支撐力是因為兩側受力面的不同，彈力大小可在氣壓設置基礎上進(jìn)行確定的[2]。從理論角度來(lái)看，應用公式進(jìn)行相關(guān)推算，其不呈現線(xiàn)性變化，但是氣道在運行中，因阻尼和摩擦的共同影響，活塞兩側氣壓同等具有滯后性，因而氣彈簧的作用力呈近于線(xiàn)性變化。
支撐力的大小是伴隨支持桿運行距離發(fā)生變化的，由它的支撐力和運行距離的關(guān)系，得其公式為： （1）
其中，F為運行時(shí)支撐力；Fmax為最大支撐力；Fmin最小支撐力；L為運行總距離；△L為瞬時(shí)運行距離。
2 支撐桿布置的基本原則
汽車(chē)背門(mén)支撐桿的科學(xué)布置需要遵循這幾個(gè)基本原則：（1）因受汽車(chē)自身形狀局限，支撐桿和鉸鏈間會(huì )有一個(gè)角度，在布置時(shí)，該角度不得于球接頭和相連器件間發(fā)生相對運行時(shí)出現干擾，否則易出現磨損；（2）汽車(chē)背門(mén)閉合時(shí)，支撐桿軸線(xiàn)上方延長(cháng)線(xiàn)如位于鉸鏈前側，其布置應進(jìn)行上端固定；如其延長(cháng)線(xiàn)在鉸鏈后側，則應進(jìn)行下端固定布置。（3）汽車(chē)背門(mén)閉合時(shí)，支撐力和車(chē)門(mén)重力形成的合力應產(chǎn)生關(guān)閉車(chē)門(mén)的作用，確保安全；（4）汽車(chē)背門(mén)如在提升狀態(tài)，支撐力應確保車(chē)門(mén)升至最高點(diǎn)，并確保穩定的升速。（5）背門(mén)在閉合過(guò)程中，支撐力和背門(mén)的重力應保持一個(gè)平衡點(diǎn)，確保安全，該平衡點(diǎn)應控制在人體腰部位置。（6）開(kāi)合力的大小盡量控制在40到80牛頓。（7）為確保安全性，車(chē)門(mén)提升時(shí)速度不宜太快，以免發(fā)生意外；當張開(kāi)到最大角度時(shí)，需要減緩速度，使其平穩，避免出現抖動(dòng)。
3 支撐桿布置優(yōu)化方法應用
3.1 支撐力的計算
在進(jìn)行正式計算前，應將支撐桿布置的操作模型進(jìn)行簡(jiǎn)化[3]。因支撐桿實(shí)際位置和XZ水平面有一個(gè)小角度，所以可對其水平布置采取幾何學(xué)分析，如圖所示。
通過(guò)把支撐桿實(shí)際位置的力值經(jīng)過(guò)XZ水平面簡(jiǎn)化后計算出的力值轉化在坐標角度基礎上進(jìn)行轉換，可簡(jiǎn)化計算過(guò)程，有助于提高計算結果的準確性。在XZ水平面內應用相對坐標，
通過(guò)一系列換算后，最終得到背門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)的力值，其計算公式為：
其中，θ為汽車(chē)背門(mén)最大的張開(kāi)角度。
3.2 應用Excel計算模型來(lái)優(yōu)化布置
汽車(chē)背門(mén)支撐桿優(yōu)化布置的相關(guān)參數，應作為設計進(jìn)行輸入。要強調的是如輸入數據未能滿(mǎn)足布置要求時(shí)，應重新輸入，并新增一邏輯判斷來(lái)告訴設計人員輸入值有無(wú)達到要求。
在進(jìn)行初次計算時(shí)，應該按照以往布置經(jīng)驗把相關(guān)參數準確輸入，進(jìn)而獲取MF和MG存在的關(guān)系，以及F開(kāi)、F關(guān)的計算結果。當背門(mén)張開(kāi)時(shí)平衡點(diǎn)保持在8°上下，其張開(kāi)過(guò)程的速度相對較快，同時(shí)F開(kāi)僅僅26N，F關(guān)則達到75N，如此是無(wú)法滿(mǎn)足開(kāi)合汽車(chē)背門(mén)的要求。因為這個(gè)力值對衡量布置具有重要作用，其直接關(guān)系到用戶(hù)的直觀(guān)體驗，因此每次進(jìn)行支撐桿布置和優(yōu)化時(shí)，應該以這兩個(gè)力作為主導；另外，還應充分注意到力矩的變化情況，支撐桿的力值盡量往小控制，如此可有利于車(chē)身和背門(mén)的性能，不會(huì )增加成本。通過(guò)不斷調整和優(yōu)化后，把支撐桿兩端支點(diǎn)的平面坐標進(jìn)行改進(jìn)后，F開(kāi)、F關(guān)及MF具有大幅改善。如果背門(mén)張開(kāi)到約15°時(shí)，MF和MG會(huì )處在平衡范圍內，符合設計和布置要求。但當F開(kāi)的值為48N，F關(guān)的值為44N時(shí)，該組數據對于用戶(hù)操作極為科學(xué)合理，不會(huì )出現施力過(guò)大或過(guò)小情況。同時(shí)，當張開(kāi)角度通過(guò)平衡范圍時(shí)，MF的值是比MG要大的，而兩者的變化是趨于一致的，如此可有效避免打開(kāi)速度過(guò)快，與此同時(shí)，應有效配合阻尼產(chǎn)生的作用，背門(mén)開(kāi)合過(guò)程均能控制在設計范圍之內。
4 結論
總而言之，汽車(chē)背門(mén)支撐桿布置要到最佳效果應充分掌握優(yōu)化方法。在實(shí)際布置中，應能創(chuàng )建準確、客觀(guān)、合理的計算模型，由于汽車(chē)背門(mén)在有一定的摩擦力，支撐桿又存在阻尼，所以大大增加了計算分析的難度。另外，背門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中的速度計算只能給予一個(gè)理論參考數值。本文主要研究了汽車(chē)背門(mén)支撐桿布置的優(yōu)化方法，通過(guò)應用Execl計算模型，有效簡(jiǎn)化了計算程序，使參數盡量統一達標，通過(guò)對平面位置坐標的變化對支撐桿的相關(guān)力值的準確性和可靠性進(jìn)行全面剖析，并進(jìn)行優(yōu)化�？茖W(xué)有效的將汽車(chē)背門(mén)支撐桿布置的一些難點(diǎn)問(wèn)題予以解決，該方法不但改進(jìn)了優(yōu)化方式，還提升了設計效率，具有重要的實(shí)踐參考價(jià)值。
參考文獻：
[1]譚能堃.SUV掀背門(mén)氣撐桿布置與優(yōu)化[J].科技傳播，2013，23（04）：94-95.
[2]張文，王征.汽車(chē)背門(mén)支撐桿布置優(yōu)化方法[J].汽車(chē)工程師，2013（01）：37-40.
[3]李路.典型汽車(chē)覆蓋件沖壓工藝及模具設計技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2014（05）：14-17.
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