ICS 21.160 J 26 中华人民共和国国家标准 GB/T39433—2020 气弹簧设计计算 Gas spring design calculation 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T394332020 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国弹簧标准化技术委员会（SAC/TC235)提出并归口。 中机生产力促进中心、湖州吉信气弹簧制品有限公司、上海震飞汽车零部件有限公司、宁波市仁龙机械 有限公司、北京磊焱氮气弹簧技术研究所、无锡市精诚橡塑制品厂、河北超普机械制造有限公司、南京江 凯汽车零部件有限公司、浙江双冠汽车部件股份有限公司、徐州东宏机械制造有限公司。 本标准主要起草人：窦智、施与秋、周正明、宁成、余方、陶声华、梁一民、俞愉、余卫忠、董喜刚、秦守忠、 孙敬军、董树平、吴小雁、岳彩立。 GB/T 39433—2020 气弹簧设计计算 1范围 本标准规定了气弹簧的参数名称、符号、说明及单位，常用的结构型式，设计计算原理和设计计算。 本标准适用于压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧和拉伸气弹簧，其他气弹簧可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。 GB/T2348流体传动系统及元件缸径及活塞杆直径 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 气弹簧gas spring 由一个密闭缸筒和可以在缸筒内滑动的活塞及活塞杆组件组成的以氮气或其他惰性气体为储能介 质的弹性元件。 3.2 压缩气弹簧 compressiongas spring 无外力作用下活塞杆呈自由伸展状态，并承受压力的气弹簧。 3.3 可锁定气弹簧 lockablegas spring 在运动行程内，可在任意位置锁定或开启的气弹簧。 3.4 座椅升降气弹簧 chairheight adjustment gas spring 用于座椅高度调节并可在运动行程内任意位置锁定或开启的气弹簧 3.5 拉伸气弹簧 stretchinggas spring 无外力作用下活塞杆呈自由回弹状态，并承受拉力的气弹簧 参数名称、符号、说明及单位 4 气弹簧参数名称、符号、说明及单位见表1。 1 GB/T39433—2020 表 1 参数名称 符号 说明 单位 设计行程 活塞杆从全伸展（或拉伸）状态到压缩（或回弹）至最小尺寸时的 S design stroke 轴向位移 工作行程 气弹簧工作状态下最大伸展（或拉伸）量与最小伸展（或拉伸）量 S1 working stroke 之间的长度 安全行程 S2 满足所需工作行程的安全余量，即：S2=S一S safe stroke 伸展长度 全伸展（或拉伸）状态下气弹簧的长度 L extended length 注：拉伸器弹簧伸展长度为拉伸状态下的伸展长度。 杆端长度 Li 气弹簧杆端连接长度 rod end length 缸筒端长度 L2 气弹簧缸筒端连接长度 cylinder end length 气腔长度 L: 气弹簧气腔长度 gas cavity length 缸筒长度 B 气弹簧缸筒长度 cylinder length 导向长度 H 气弹簧导向长度 guide length 活塞杆直径 d 气弹簧活塞杆直径 piston rod diameter mm 空心活塞杆内径 do 可锁定气弹簧空心活塞杆内径 inner diameter of hollow piston rod 阀芯直径 d: 气弹簧阀芯的有效直径 valve core diameter 缸筒内径 Di 气弹簧缸筒内径 cylinder inner diameter 缸简外径 D2 气弹簧缸筒外径 cylinder outer diameter 外筒外径 D: 座椅升降气弹簧外筒外径 outside diameter of outer tube 立简外径 D. 座椅升降气弹簧立筒外径 outside diameter of standing tube 缸筒壁厚 1g 气弹簧缸筒壁厚，即：01=（D2-D,)/2 thickness of diameter 空心活塞杆壁厚 82 气弹簧空心活塞杆壁厚，即：2=（d一d。）/2 thickness of hollow piston rod 外筒壁厚 座椅升降气弹簧外筒壁厚 thickness of outer tube 立筒壁厚 84 座椅升降气弹簧立筒壁厚 thickness of standing tube 2 GB/T39433—2020 表1(续) 符号 说明 参数名称 单位 重心距离 气弹簧支撑物重心到回转中心的距离 center of gravity distance 力臂 b 气弹簧杆臂伸展时的力臂 mm arm of force 回转半径 K 气弹簧活塞杆横截面回转半径 radius of gyration 截面积 A 气弹簧活塞杆截面积 mm cross section area 惯性矩 气弹簧活塞杆横截面惯性矩 mm moment of inertia 阀芯开启力 Fk 为解除气弹簧的锁定状态，打开阀门阀芯所需的力 unlocking force 最小伸展力 FI 在伸展过程中，离工作行程起点处规定采力点C处的力 minimum extension force 最大伸展力 F2 在伸展过程中，离工作行程终点处规定采力点C处的力 maximum extension force 最小压缩力 F: 在压缩过程中，离工作行程起点处规定采力点C处的力 minimum compress force 最大压缩力 F4 在压缩过程中，离工作行程终点处规定采力点C处的力 maximum compress force 最小拉伸力 F: 在拉伸过程中，离工作行程起点处规定采力点C处的力 minimum stretching force 最大拉伸力 Fe 在拉伸过程中，离工作行程终点处规定采力点C处的力 maximumstretching force 最小回弹力 F1 在回弹过程中，离工作行程起点处规定采力点C处的力 N minimum resilience force 最大回弹力 Fs 在回弹过程中，离工作行程终点处规定采力点C处的力 maximum resilience force 最小伸展力和最小压缩力的平均值，即：Fa=（F.十F:)/2，或最 公称力a F. 小拉伸力和最小回弹力的平均值，即：F，=（F，十F，）/2。 nominal force a 公称力a是气弹簧综合特性的指标之一 最大伸展力和最大压缩力的平均值，即F=（F2十F,)/2,或最大 公称力b Ft 拉伸力和最大回弹力的平均值，即：F=（F。十F。)/2。 nominal force b 公称力b一般用于弹力比率计算 标称力 Fx 供需双方确认的图样及产品上标注的力（F1、F2、F.） specified force 动态摩擦力 最小压缩力和最小伸展力之差的平均值，或最小拉伸力和最小回 F. dynamic friction force 弹力之差的平均值 阀芯摩擦力 f 阀芯上产生的摩擦力，一般为10～30 valve core friction 3 GB/T39433—2020 表1 (续) 符号 参数名称 说明 单位 重力 G 被气弹簧支撑物的重力 gravity N 许用临界力 Ft 气弹簧活塞杆允许的临界力 permissible critical force 压强 p 气弹簧内部压强 pressure 最大压强 P mx 气弹簧工作状态下内部最大压强 maximum pressure 弹性模量 E 材料弹性模量，钢取2.1×105 MPa modulus of elasticity 许用应力 [] 材料许用应力 allowable stress 材料强度试验值 f 材料强度试验值，钢取490 test value of material strength 弹力比率 公称力b公称力a之比，即α=F/F force ratio 半径比 r 气弹簧钢筒外径与缸筒内径之比 radius ratio 安全系数 n 活塞杆稳定性安全系数，一般n≥1.4 safety factor 安装系数 m 气弹簧安装系数 installation coefficient 温度系数 工作环境温度变化对气弹簧力值需求影响的补偿系数，一般为 0 temperature coefficient 1.1~1.25 数量 i 气弹簧数量 number 采力点 动态或静态检测时力值的采集点，一般S≤80mm，C,=5mm； Ci mm Measuring point S>80mm,Cj=10mm 5 常用结构型式 5.1 常用压缩气弹簧（YQ)系列结构型式 常用压缩气弹簧（YQ)系列结构型式见图1。 4 GB/T39433—2020 -8L7 6 说明： 1——活塞杆； 5——缸筒； 2——导向套： 6—气腔； 3——密封件； 一油液； 4——活塞； 8——隔套。 图1常用压缩气弹簧示意图 5.2常用可锁定气弹簧（KQ)结构型式 5.2.1伸展方向刚性可锁定气弹簧系列结构型 伸展方向刚性可锁定气弹簧系列结构型式见图2。 4 6 -10 L9 18 说明： 一活塞杆组件； 一活塞组件； 8 隔离活塞组件； 导向套； 一缸筒； 2- 6 9 阀门阀芯； 气腔； 10 密封件； 3 7 隔套。 4- 油液； 图2伸展方向刚性可锁定气弹簧示意图 5.2.2 压缩方向刚性可锁定气弹簧系列结构型式 压缩方向刚性可锁定气弹簧系列结构型式见图3。 -2 L9 L8 说明： 活塞杆组件； 4——油液； 阀门阀芯； 2- 导向套； 一活塞组件； 5- 一隔离活塞组件； 密封件； 一缸筒； 6- 气腔。 图3 压缩方向刚性可锁定气弹簧示意图 5