毕 业 论 文(设 计)

（20##届大专）

题    目：      螺旋CT图像质量影响因素探讨          

姓    名：             李 ***                                             

学    号：            201112445                                  

系    别：             医 学 系                                                    

年    级：             2011 级                       

专    业：             医 学 影 像                           

指导老师:          ***************                   

实习单位：             四川省人民医院                      

 

二○一四年四月

                  

                         目录

1题目………………………………………………… 10                  

2 材料与方法…………………………………………10

  1.1 螺旋CT扫描的X线剂量…………………………11

1.2 层厚………………………………………………11

1.3 观察野……………………………………………11

1.4 过滤函数…………………………………………12

1.5 内插方式…………………………………………12

1.6 焦点大小的应用…………………………………12

3 结果…………………………………………………13

4讨论…………………………………………………15

5参考文献……………………………………………16

 

 螺旋CT图像质量影响因素探讨

李奎德（医学影像）

【摘要】目的：探讨影响螺旋CT扫描的图像质量的相关因素。材料与方法：我们通过对水模进行扫描，测量影响图像质量的相关因素对SSP的影响。结果：X线的剂量、扫描方式、焦点的大小等均可对SSP产生不同程度的影响。结论：采用合理的扫描参数，同时减少病人的受照剂量，是提高图像质量的有效方法。

【关键词】螺旋CT；图像质量；SSP

Spiral CT image quality influencing factors discussed

Li Kuide (medical imaging)

【 abstract 】 objective: to study the related factors affecting the quality of spiral CT scan images. Materials and methods: we through the water mold, scanning measurement of the related factors influencing the image quality of SSP. Results: X-ray dose, scanning mode, such as the size of the focal point are different degrees of influence on the SSP. Conclusion: the reasonable scanning parameters, as well as reduce the illuminated dose of patients, and is one of the effective methods to improve the quality of the image.

【 key words 】 spiral CT; The image quality. The SSP

[材料与方法]

随着螺旋CT在临床的普及，它的临床应用越来越广泛。为了为临床提供优质的图像，我们对影响CT扫描的图像质量的相关因素进行了研究。优质影像必须能如实地反映人体组织的解剖结构，提供足够的诊断信息。CT成像为数字影像技术，影响CT图像质量的因素较多且复杂，包括各种图像质量参数、扫描技术参数，机器的安装调试与校准、窗技术的选择及暗室管理等，而各参数相互间有密切关系或相互制约。

我们从以下几个方面来对影响螺旋CT扫描图像质量的相关因素进行研究。

1.1 螺旋CT扫描的X线剂量

剂量的高低影响噪声的大小，而噪声的大小对图像质量有很大影响^[1]。如剂量太低，则使图像噪声加大，图像质量下降。而增加X 线剂量，则增加了图像的信息量，降低了图像的噪声，从而提高了图像的质量。增加X 线剂量是提高了图像的质量，但同时病人接受的X 线量也随之增加。选择剂量参数的原则应是：在保证图像质量的前提下尽可能减少病人的X 线剂量。在检查较厚部位或较精细的器官，如腰骶部、下颈上胸部、后颅窝、内耳、眼眶等，为了提高图像质量，要适当选择高剂量扫描参数，以提高图像的空间分辨力和密度分辨力。

1.2 层厚

层面厚度也是影响图像分辨力的一个重要因素^[2]。为了看清病变细节，必须将层厚减薄，减少因部分容积效应而引起对病变的不良显示。层厚的选择应根据被检部位的大小，例如：内耳、颅底、眼眶、椎间盘等部位须采用薄层扫描。对观察软组织且病变范围较大时宜选择较厚的层厚。对病变过大，宜加大层厚与间距。为了观察病变的细节或测量CT值，可在发现病变的层面采用薄层扫描，以帮助定性诊断。

1.3 观察野

影像的观察野就是扫描时按部位大小选用的扫描野和显示野，通常两者大小接近，但有时可选用显示野大于扫描野，这样使显示图像更清晰，突出病变的细致度。可用下列公式说明：像素=显示野范围/矩阵由上式可知，矩阵大小不变，而改变显示野的范围，即减少显示野，也能获得小的像素值，而像素值愈小，图像愈清晰，图像的分辨力愈高且大大缩短了影像的重建时间。

1.4 过滤函数

CT包括大量的数字软件过滤器，它可以在重建过程中使图像得到最佳显示，根据不同组织的对比和诊断需要，选择不同的数字软件。软件过滤器，其数学演算方法有三种：^[3]标准数学演算，适用于对分辨力没有特殊要求的部位；^[4]软组织数学演算，图像处理上更强调密度分辨力，特别适于软组织的显示，常用于对密度相差很近的组织观察；^[5]骨细节数学演算，这种图像处理方法更强调空间分辨力，适于骨细节的观察及对重建密度相差很大的组织之间的观察。

1.5 内插方式

螺旋CT主要有两种内插方式：360线性内插和180线性内插。较少应用的高功能内插有单边叶法（single side-lobe）双边叶法（dual side-lobe）。内插方式对螺旋CT扫描的图像质量有很大影响^[6]。

1.6 焦点大小的应用

低MA使用小焦点，高MA使用大焦点，小焦点具有更好的成像性能，随着DFOV的增加算法的改变，焦点大小对于大DFOV，Standard算法的胸腹部的扫描影响不大。而在相同的剂量情况下使用大焦点，管球旋转时间减少，对于胸腹部的运动造成的伪影产生的几率大大减少，提高了图像质量^[7]。在内耳，四肢，脊柱等细微结构要进行高分辨成像，需要使用小焦点，小DFOV和小螺距，在重建算法的选择上，选择Bone plus算法，虽然可以提高平面的空间分辨力，但Z轴的空间分辨力会降低，如果需要重建内耳等细小结构，算法选择不应太锐利。考虑到管球的寿命，由于小焦点使用时通常在其最高功率状态，长时间连续使用容易熔断，缩短管球的寿命，根据检查的患者的情况以及检察的部位，考虑其成像以及质量，合理分配大小焦点的使用，在满足图像质量的同时延长管球的使用寿命。

以上因素在进行螺旋CT扫描时，它们是相互影响和相互制约的。螺旋CT扫描的参数均可影响图像质量。图像质量的衡量可以由多种标准进行测量，如层面敏感度轮廓（section sensitivity profile,SSP）,时间和空间分辨率(temporal and spatial resolution),以及噪声（noise）等。SSP相当于一个二维的解剖方块，在常规轴位图上近似长方形，而在螺旋扫描图上似钟形曲线，其底部较宽。SSP可以用线形图表示，也可以用数据测量进行量化，其测量有两种方法最大半数值的全宽（full width at half maximum,FWHM）,以及最大十分之一数值的全宽(full width at tenth maximum,FWTM)。FWHM代表剖面的层厚的大小，FWTM代表剖面的基底部宽度。

2 结果

我们采用GE 螺旋CT扫描机对水模进行试验扫描，用MTF50软件对图像质量进行评价，测量不同内插方式，不同螺距对SSP的影响，结果见表1。

常规轴位扫描时床面不移动，即螺距＝0。当螺旋扫描螺距＝10时，180线性内插的FWHM接近常规扫描，SSP增宽不明显。单边叶法和双边叶法这两种内插方式属于高能级方式，SSP几乎无改变，但重建时间延长，因此目前在实际工作中一般采用180线性内插方式。

从表2可见，随螺距增大，SSP增宽。当螺距从10增大到1.5时，SSP增宽较小，而当螺距增大到20时，SSP增宽非常明显。

CT图像噪声是影响图像质量的另一个重要因素，它除了与CT机本身的性能及被检部位等固定因素有关外，还与我们在工作中的扫描技术有着密切的关系。另外，不同的内插方式对噪声也有一定的影响。

表1不同内插方式对图像质量的影响

表2不同螺距对图像质量的影响

我们采用GE螺旋CT扫描机对水模进行螺旋扫描，螺距＝10，利用不同的管电压、管电流和不同的扫描时间，采用180线性和360线性内插方式，利用噪声系数公式，对扫描条件对噪声的影响进行研究。

表3管电压对噪声系数的影响

表4管电流对噪声系数的影响

表5扫描时间对噪声系数的影响

噪声系数＝N△R∑Wi2式中△R为旋转指数递增值，Wi为螺旋内插值，△R∑Wi＝1。结果如表3、4、5。

从表3、4、5中可见，管电压、管电流和扫描时间，以及不同的内插方式对图像质量均有不同程度的影响。管电压的增加对图像噪声的影响较小，管电流和扫描时间对图像噪声的影响比较大。

3 讨论

螺旋CT扫描的图像质量是受多个因素影响和制约的：层厚、螺距和图像内插方式，螺旋扫描的条件等。

层厚对SSP的影响最大，缩小层厚，可缩小SSP，提高分辨率，但穿过物体到达探测器的光子量减少，图像噪声增加。螺距是决定SSP大小的另一个重要因素，螺距即床的移动速度与层厚的比值，螺距增加，SSP也增宽，但对图像噪声没有影响。

内插算法主要有两种，180线性和360线性内插。前者从两个180的螺旋扫描的容积资料中综合成横断面图像，这种重建方法所取资料少，SSP缩小，容积效应也相应缩小，沿Z轴方向的图像模糊度减少，故空间分辨率提高，另一方面，由于所取资料少，光子量也减少，噪声相应增加。360线性内插是从两个360曙光资料中综合成横断面图像，SSP加大，容积效应增加，沿Z轴方向图像模糊度增加，空间分辨率下降，另一方面，因光子量增加，噪声下降。

扫描噪声是因为X线透过人体到达探测器的光子数量有限，致使光子在矩阵内各象素上的分布不均所致。它使密度相等的组织在图像上的各点CT值不相等。当增加毫安量及曝光时间时则增加了图像的信息量，同时也降低了图像的噪声，从而提高了图像的密度分辨率。但增加X线量和延长扫描时间，加大了病人的X线辐射量，同时，扫描时间延长又难以避免病人所产生的运动伪影，因而必须合理地选择。在既满足临床对图像质量的要求，又减小病人的X线曝光量，减小扫描时间，这样的扫描方案才是最佳的扫描方案。

参考文献

[1]是的,边缘Heiken JP,Balfe DM,et al.spiral CT:降低空间分辨率体内由于扩大section-sensitivity profile.Radiology[J].1992年,185:469

[2]克劳福德CR、KF王。电脑断层扫描与同步病人翻译。地中海[J].1990年,17:967

[3],Heiken JP Brink JA、篾匠兆瓦。钟表的发条CTra.diology1[J].993,189:647

[4]Polacin,时间表。评价部分敏感性资料和图像噪声螺旋CTr[J].adiology1992 185:29

[5]綦维维．CT焦点尺寸对图像质量的影响．中华影像技术2[J].007,27:351

[6]王G,Wamier兆瓦。阶梯状工件的三维螺旋CT:定性study.Radiology1[J].1994年,191:79

[7]时间表佤邦,Polacin A.physical螺旋CT的性能特征scanning.Med学报[J].1991年,18：910

                   谢致

一年的实习生活即将结束，我的毕业论文设计工作也已接近尾声。从设定课题到论文的顺利完成，我的老师、同学及家人给了我无尽的指导和帮助，在这里我要向他们致以最诚挚的谢意。

我要感谢我身边的同学和朋友，感谢他们对我的鼓励、支持和帮助，对我的学习和生活及时提出宝贵的意见及建议。有他们的陪伴我的大学生活才如此丰富多彩。

最后我还要感谢我的家人，他们对我始终如一的理解和支持是我不断学习、探索的动力。祝愿他们永远健康快乐。

诚信声明

    本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。

第二篇：专业技术论文.09.08.19

汽车车身气弹簧应用设计分析

作者 潘玉华

单位 众泰控股集团有限公司

【摘要】 汽车上气弹簧的应用是受多种条件控制的，产品开发阶段如何全面满足这些条件，从而确定在车身上气弹簧的安装位置及其支撑力是气弹簧应用的关键。目前国内汽车车身设计中，对于气弹簧应用采取逆向的方法较多。就是参照样车气弹簧在车身上大致的安装位置来布置新车，同时将原车气弹簧样件交给供应商依样去开发。为了正向设计气弹簧的应用，必须从基本原理上寻求一种在汽车上布置气弹簧的科学方法来保证设计结果的正确性。本文将通过具体设计步骤，从原理上计算分析气弹簧设计的要点，实现气弹簧应用的最优方案。

【关键词】 汽车车身设计，气弹簧，应用

引言

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配件。通常汽车上装用的气弹簧为自由型气弹簧，自由型气弹簧主要组成部件为缸筒，活塞杆，活塞，导向杆和密封件，车用气弹簧普遍应用在汽车后背门、发动机罩盖、行李舱盖的开启功能上，起到角度调节作用。在开启过程达到便捷、省力、可靠的使用效果。气弹簧由于其安装结构简单，使用维修方便，无需外界能源，整个工作行程中举力基本恒定等优点，早已广泛应用于全世界各种各样的车型中，成为一种十分常见的装置。

目前国内汽车车身设计中，对于气弹簧应用采取逆向的方法较多。其系统布置只是参照样车气弹簧在车身上大致的安装位置来适用新车，同时将原车气弹簧作为样件提交给供应商照样子去开发，其结果在试装时往往由于车身结构、材料的变更造成被支撑件的质量（重量）发生变化，以及新开发气弹簧本身所达到的支撑力不确定，从而导致气弹簧支撑力不足或过大，造成被支撑件由支撑位自动回落或支撑面受力过大变形，影响整车品质。这时由于模具已经完成，车身的安装点已经不可能改变，设计师只能根据装车的实际状况来反复调整气弹簧的公称力，最终是否合适也是凭感觉来判断。这种开发过程没有依据其工作原理分析，缺乏严谨科学计算很难设计出最优的方案。所以必须从基本原理上寻求一种在车身上布置气弹簧的科学方法。气弹簧应用设计是一个涉及多个因素的系统工程，既要有理论分析计算，又要依据钣金结构的实际状态，如何做到尽量完美，对于设计师是个挑战，希望以下的分析能给从事汽车车身设计的工程师有所帮助。

下面就汽车车身设计经常应用的气弹簧布置，分别以背接式汽车后背门气弹簧的应用、发动机罩盖气弹簧的应用设计进行分析。

1. 两厢轿车后背门气弹簧的应用设计

1.1确认后背门铰链转轴中心位置

在后背门气弹簧应用设计之前必须确认：后背门两个铰链是否同轴；后背门在沿着铰链轴转动全过程中与车身部件有无干涉（一般要求间隙应大于2mm）

；气弹簧安装空间有无充分预留。在 0

这里铰链转轴中心是后续设计的基准。

1.2确定后背门的开启角度

根据人机工程学分析来确定后背门的开度。 目前背门开到最大位置车门下边沿的离地高度法规没有规定，根据人站在地面上使用的方便性，一般设计开启到最大位置时，后背门下部最低点高度应在离地面1800mm左右，以此来确定背门的开启角度。这样设计是基于既要考虑人的头部不易碰到后背门下部最低点，又要照顾关门操作时手部能很容易接触到拉手。由于车身的高度与结构不同，各车型背门开启角度也不相同，大致与铅垂方向夹角100～110度之间，同时最大开启角度必须小于铰链能达到的最大角度。这样设计师首先根据整车总布置状态确定其开启角度。

1.3.计算气弹簧上、下安装点的位置及有效行程

气弹簧和安装座通过带有螺纹段的轴销连接。气弹簧的安装点理论上是指气弹簧两端轴销上球头转动中心。有效行程是指气弹簧在车门关闭到车门完全开启长度变化的尺寸。

气弹簧安装时一般采用活塞缸筒在上方，活塞杆在下方的形式。气弹簧上安装点有两种方式：一种是设计在背门内板上，另一种是布置在门框上。这里我们仅分析上安装点设在背门内板上的形式。气弹簧的上安装点的位置距铰链转轴中心的尺寸影响气弹簧需要的支撑力。在载荷力矩一定的条件下，尺寸越小需要的支撑力越大。尺寸加大，又受到门框下安装点及行程的制约。在设计安装点的时候，必须兼顾系统的车身条件和实现目标，既达到空间利用合理又能减少气弹簧公称力的设计方案。

首先根据车身状态确定下安装点，具体要求：

? 尽量利用背门框上有用空间加大安装点与铰链转轴中心线的距离；

? 安装面满足气弹簧运动不引起干涉的要求，必要时调整安装面；

? 安装面内部设计适合强度要求的螺母加强版；

? 门框上的安装点大都不设过渡支架，也有例外的。

开启角度、下安装点确定之后，根据装配和运动关系，做出以下示意图。为了简化运算，这里所做的示意图忽略气弹簧摆放位置在车身Y方向偏离角度 。

在示意图 1中：

AD长度为已知

角为初始位至终止位的开启角

A点为铰链转轴中心

B点为初始位气弹簧上安装点

C点为终止位气弹簧上安装点

D点为气弹簧的下安装点

设：x为气弹簧有效行程; n为弹簧两端头结构占用长度之和；

AB=AC=c ; BC=a ; BD=x+n; CD=2x+n; ∠DBC=β ；

通过以下运算： a=2csinα c=AD-(x+n) a=2(AD-x-n) sinα β=90°+α 示意图 1 222

在ΔBDC中利用余弦定理得出：（2x+n）=（x+n）+ a-2a(x+n)cosβ

将a值代入上式中；α、β、为已知数据， n值一般根据气弹簧结构不同取值范围在90-120mm之间。代入各数据，求出一元二次方程的有用根就是我们所求的气弹簧的有效行程。

气弹簧上安装点的位置为B点，B点设在后背门上，距D点长度x+n。具体要求：

? 气弹簧与门内板连接由装在后背门内板上的支架过渡，用以让开活塞外径及运动的空间； ? 支架的安装面设在背门内板的立面上，在门内板的内侧必须有螺母加强板，螺母加强板

及安装支架的强度、后背门的刚度必须满足气弹簧最大受力状况要求。

? 当铰链转轴中心、上安装点、下安装点位于一条直线上时，气弹簧的力臂为零，对后背222 1

门转动不做贡献。此位置称作气弹簧工作死点。实际操作时，B点应该修正到A、D连线偏左1-2mm的位置，这会使得B点在后背门完全闭合之前成为气弹簧死点位置，从而提高后背门闭合的安全性。

1.4.确定后背门的总质量及质心的位置

后背门的总质量是多项由金属和非金属材料组成部件的质量之总和。它们包括后背门钣金件、后背门玻璃、后雨刮器系统、牌照灯及装饰板、后牌照、后背门锁、后背门内饰板等。在得知零件密度的前提下，利用CATIA的测量工具条中测量惯性命令可自动计算出质量和质心坐标点。

1.5.用数学模型计算气弹簧的最小关闭力、最小开启力和最小支撑力

示意图 2

示意图 2：设A点为铰链转轴中心、B点为后背门闭合状态气弹簧上安装点、C点为后背门开启状态气弹簧上安装点、D点为气弹簧下安装点（门框固定点）； E点为后背门质心位置点， G为后背门质量；L1为质量力臂；F为气弹簧的支撑力；L2为气弹簧支撑力力臂；Fw为施加的外力; Lw为 Fw力臂。

后背门从完全关闭到开启到最大，大致分为四个不同的过程。背门绕铰链轴开启过程中， 2

力臂是变化的，所以力矩也是变化的。最初位置施加的开门外力为开启力；最终位置施加关门外力为关闭力；最终位置后背门重力力矩等于气弹簧支撑力力矩时气弹簧的支撑力为最小支撑力；开启力和关闭力在可接受范围内，布置设计为合理。开启力和关闭力目标范围应在50N左右。

以下以铰链轴中心线为旋转中心，分析后背门开启过程受力状况

过程1、初始状态后背门的重力力矩和气弹簧支撑力力矩方向相同，开启时需提供克服两种力

矩之和的外力矩才能将后背门打开，状态0-1，此过程开启力：

Fw =（GL1+ F L2）/ Lw，

可以看出只有当外力大于Fw，背门才能顺利打开。

过程2、后背门运动到通过气弹簧工作死点后，后背门的重力力矩和气弹簧支撑力力矩方向相反，

开启时需提供外力会越来越小，状态1-2，此过程开启力：

Fw =（G L1- F L2）/ Lw

过程3、后背门的重力力矩等于气弹簧支撑力力矩，此时后背门处于平衡区域，如果不提供外力，

理论上后背门可处于静止状态。状态2-3，此过程开启力：

Fw =（GL1- F L2）/ Lw，

当 G L1= F L2时 Fw =0， F=GL1/L2

过程4、后背门重力力矩小于气弹簧支撑力力矩，后背门会自行打开，直至达到后背门完全开启。

状态3- 4，此过程无需外力。

Fw =（G L1- F L2）/ Lw < 0

当后背门处于最大开度时，关闭背门所需最小的外力；

Fw =（F L2 -G L1）/ Lw

后背门关闭过程：

必须施加大于上式中Fw的力，背门才能开始关闭过程；

当运动到当 G L1= F L2时 Fw = 0， F= GL1/L2

Fw =0之后，背门会自动关闭。关闭后背门的全过程受力状况与开启时的过程正

好相反，这里不再重述。

从安全考虑，一般情况下计算得到的F值选用时公称支撑力应增加15％左右，此数值定义为气弹簧选用时的最小支撑力，当使用的气弹簧为两只时所选气弹簧的公称支撑力为F值的1/2;

经过以上理论的计算分析，气弹簧的几何尺寸、最小公称力等基本参数已经可以确定： 气弹簧基本参数：等级 A级 (可选)

气缸外径 22mm (可选)

活塞杆外径 10 mm (可选)

有效行程 x mm

气弹簧总长 (2x+n) mm

n值由气弹簧规格、结构决定。 为确定值。

气弹簧公称力 1.15*GL1=2FL2 F=

气弹簧基本参数、规格表达一般采用以下格式：1.15*GL1（N） 2L2

3

根据这些要素可以在气弹簧供应商产品系列中选择与基本参数接近的现成产品。

也可以将基本参数按照以上的格式提交给供应商专门开发。

1.6.建立气弹簧 3维数模及安装连接方式设计

依据气弹簧的基本参数及所选气弹簧规格形式建立气弹簧3D数模，表达内容应包括气弹簧外型尺寸、运动行程关系、两端结构形式、球头运动关系、带有螺纹段的轴销等。气弹簧两端连接形式各有不同，设计时根据安装部位情况及所选供应商产品规格具体匹配其连接方式。有采用两端都用安装支架的；也有一端直接固定在车身上的；不管哪种方式，设计时必须验证在后背门运动的全过程中，气弹簧的球头是否转动自如，有无干涉卡死的现象。如果发生这样情况，令气弹簧球头中心位置不变，调整气弹簧螺栓安装面角度来适应运动的需要。

1.7. 确定方案对后背门开闭做全程运动分析

由于后背门内板和车身后门框结构设计时预留的气弹簧间隙，是在气弹簧安装设计之前。完成气弹簧安装3D数模设计之后，必须验证在后背门开启的全过程中气弹簧周围与车身有无干涉，要求最小距离大于2mm;如不满足要求，可考虑局部调整后背门框钣金结构，适应已有空间。

1.8 后背门气弹簧应用系统CAE分析

用CAE软件分析在开启及关闭全过程中后背门及门框安装点附近的应力情况，若接近或超过屈服极限，就应加强安装点周围的强度和刚度。用改变门内板局部断面、增加螺母加强版的强度、增加螺母板接触面面积达到改善局部强度和刚度的效果。

2. 汽车发动机罩盖气弹簧应用设计

发动机罩盖在普通小型的中低挡车上大多采用简单的金属杆件支撑，用人力掀开机盖并支撑。这

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种支撑成本低，操作灵便。但是如果车型稍大，机盖较大，自重偏沉，用手掀起比较费力，或是中高档车要求更好的使用效果，这时就要考虑气弹簧支撑。

发动机罩盖的气弹簧支撑形式已经有很多种，一些高档车（如丰田皇冠、北京现代）直接从机舱内设计安装点，上面支撑到机盖内板中间部位上、气弹簧也只有一根。 由于机盖一直处于气弹簧支撑力受力状态，需要机盖良好的刚性。这种设计与内板连接可以用支架过渡，使得刚性的气弹簧离开机盖外板表面的距离达到50mm,有利于满足行人保护法规的要求。困难在于机舱内部件繁多，要留出气弹簧的运动空间需要整体配合。

普通的中低档轿车大部分还是采用支撑点在两侧机舱边梁和机盖内板两侧立面上，使用两根气弹簧的结构。布置方式也有两种，一种是前支点在发动机盖上，后支点在两侧机舱边梁上；另一种则前支点在两侧机舱边梁上，后支点在发动机盖上，以下对后一种结构进行设计分析。

2.1.发动机罩盖气弹簧安装方位与后背门有所不同，但其设计原理和程序基本相同，应用时可以参照后背门设计。

示意图3

在示意图3中：各个字母代表的定义与后背门示意图1相同，依照后背门支点确定的原则及有效行程的计算方法，计算出气弹簧的有效行程，确定并选择气弹簧的尺寸参数，这里不再重复。

2.2.根据人体工程的要求，发动机罩盖的开启角度一般设计在50度左右；

2.3.为了保证发动机罩盖打开时的安全性，重力力矩必须大于气弹簧支撑力力矩；

2.4.为了达到良好的轻松省力使用效果，重力力矩与支撑力力矩相差不要太多，15%左右为宜，开启力设计为35N左右；

2.5.不考虑气弹簧的工作死点；

2.6.受力示意图4：

过程 1、发动机罩盖的重力力矩和气弹簧支撑力力矩方向反向，开启时需提供的外力会越来越小，

状态0-1 ，此过程开启力：Fw =（G L1- F L2）/ Lw

过程2、发动机罩盖的重力力矩等于气弹簧支撑力力矩，此时发动机罩盖处于平衡区域，如果不提

供外力，理论上后背门可处于静止状态。状态1-2，此过程开启力：

Fw =（GL1- F L2）/ Lw，

当 G L1= F L2时 Fw =0 F= GL1/L2

过程3、发动机罩盖重力力矩小于气弹簧支撑力力矩，发动机罩盖会自行打开，直至达到发动机罩

盖完全开启。状态2-3，此过程无需外力。

Fw =（G L1- F L2）/ Lw

当发动机罩盖处于最大开度时，关闭发动机罩盖需最小的外力；

Fw =（F L2 -G L1）/ Lw

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发动机罩盖关闭过程：

必须施加大于上式中Fw的力，发动机罩盖才能开始关闭过程；

当运动到当 G L1= F L2时 Fw =0， F= GL1/L2

Fw =0之后，发动机罩盖依靠重力矩自动关闭。关闭发动机罩盖的全过程受力状况与开启时的过程正好相反，这里不再重述。

示意图4

气弹簧选用时的最小支撑力确定可以完全参照后背门气弹簧应用的程序进行，当使用的气弹簧为两只时所选气弹簧的公称支撑力为F值的1/2;。当几何参数与支撑力参数确定之后，按照气弹簧规格表达格式，提交所需的参数，寻找供应商选用相适应的现成产品或者开发。

其余程序参照后背门气弹簧应用设计。

结束语

车身设计也是非常复杂的工作，需要多领域知识的结合，气弹簧应用设计在汽车车身设计中是一个难题。本文编写基于开发工作遇到的实际问题，从基本数学原理、力学原理、人体工程学原理 6

上寻求一种在汽车上应用气弹簧的科学方法。并以两厢轿车为例，详细分析了车身上气弹簧安装点的确定、气弹簧有效行程的计算、气弹簧公称力的计算等主要设计程序，清晰论述了每一步设计的来源和目的。分析总结了气弹簧应用设计的关键，同时指出下一步研究的方向，有助于工作实际问题的解决。希望本文对从事汽车车身研发的设计师有一定的指导意义。

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