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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目：車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923056 學(xué)生姓名： 黃宇流 指導(dǎo)教師： 林承德 （職稱：教 授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 車門玻璃升降 器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所 取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注 引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其 他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 92 學(xué) 號(hào)： 0923056 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專題： 1、題目 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 2、專題 滑門電動(dòng)玻璃升降器的逆向設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 課題來(lái)源：江蘇省蘇州奧杰汽車技術(shù)有限公司 選題依據(jù)：根據(jù)某車型使用 UG 逆向設(shè)計(jì)一款電動(dòng)玻璃升降器 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 設(shè)計(jì)適合某車型的電動(dòng)玻璃升降器。 用 UG 軟件建立玻璃升降器的三維模型，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)仿真，校核 升降器布置是否合理，檢查各部件之間是否干涉，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 查閱文獻(xiàn) 15 篇以上，并有不少于 8000 字符的外文資料譯文。 完成開(kāi)題報(bào)告。 中文摘要在 400 字以內(nèi)，有 34 個(gè)關(guān)鍵詞，外文摘要在 2000 字符左右。 至少完成 A0 圖紙 4 張和一份 1 萬(wàn)字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 I 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 黃宇流 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 車門玻璃升降系統(tǒng)是汽車車門系統(tǒng)重要組成部分之一，其質(zhì)量的好壞將直接影響到 整個(gè)車門系統(tǒng)乃至整車的安全性。該系統(tǒng)主要功能是保證車門玻璃平穩(wěn)升降、能隨意停 位，同時(shí)具備良好的密封性。本 文 討 論 了 在 汽 車 車 門 設(shè) 計(jì) 中 于 玻 璃 升 降 器 的 布 置 有 關(guān) 的 零 件 設(shè) 計(jì) ， 同 時(shí) 對(duì) 叉 臂 升 降 器 的 布 局 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 行 了 分 析 和 介 紹 。 玻璃升降 器在車門系統(tǒng)中的車門附件。玻璃升降是實(shí)現(xiàn)轎車車門玻璃升降運(yùn)動(dòng)的車門附件。通過(guò) 玻璃升降器帶動(dòng)玻璃托架作上下運(yùn)動(dòng)，從而使得車門玻璃框的導(dǎo)槽或?qū)к壸魃颠\(yùn)動(dòng)。 目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式傳動(dòng)和繩輪式傳動(dòng)兩種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)型式。后者能夠適 應(yīng)玻璃在大曲率的弧形升降面上移動(dòng)。此外有手操縱式卒電動(dòng)兩種操縱方式。車門設(shè)計(jì) 和布局中正確選擇和布置玻璃升降器是保證玻璃升降操縱輕便、工作可靠的關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞：玻璃升降器；汽車車門系統(tǒng)；仿真 III Abstract Door window lift systems car door system is an important part of its quality will directly affect the entire door system and even the safety of the vehicle. The main function of the system is to ensure the smooth lifting of the door glass, random stop bit, and have a good seal. This article discusses the car door design relating to the arrangement of the glass lifter part design, layout design and simulation of the fork arm lifter to achieve the analysis and presentation. Lifters door accessories door system. Glass lift down movement of the car door glass door accessories. Lifters driven glass bay for up and down movement, so that the guide groove or rail door bezel for the lifting movement. The most commonly used glass lifter wishbone drive sheave drive two common structure type. The latter being able to adapt to lift the glass in a large curvature of the arcuate surface of the mobile. In addition, a hand operated pawn electric two manipulation way. Door design and layout. Proper selection and arrangement of glass lifter is the key to ensure that the glass lift manipulation of light, reliable Keyword：Lifters；Car door systems；Simulation IV 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 .............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 2.1 概述 ........................................................................................................................................2 2.2 現(xiàn)狀分析 ................................................................................................................................2 2.3 市場(chǎng)預(yù)測(cè) ................................................................................................................................2 2.4 主要技術(shù)指標(biāo)情況 ................................................................................................................3 2.5 汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢(shì) ..............................................................................................4 3 汽車玻璃升降器的結(jié)構(gòu)工作原理與技術(shù)參數(shù) ........................................................................5 3.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 ..................................................................................................................5 3.2 技術(shù)參數(shù)及分析 ...................................................................................................................7 4 玻璃升降器的設(shè)計(jì)方案 .............................................................................................................8 4.1 車門玻璃參數(shù)的確定 ...........................................................................................................8 4.2 玻璃在車門上的干涉校核 .................................................................................................10 4.3 玻璃升降器類型的選擇 .....................................................................................................11 4.4 車窗玻璃運(yùn)行弧度的確定 .................................................................................................12 4.5 叉臂組件所在平面位置的初步確定 ..................................................................................12 5 電動(dòng)玻璃升降器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................13 5.1 導(dǎo)向槽的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................13 5.2 玻璃導(dǎo)向與保護(hù)機(jī)構(gòu) .........................................................................................................14 5.3 叉臂組件的設(shè)計(jì) .................................................................................................................16 5.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 ................................................................................................................17 5.5 扇形齒板的設(shè)計(jì) .................................................................................................................18 5.5.1 確定模數(shù)和壓力角 ......................................................................................................18 5.5.2 確定主動(dòng)臂的角行程 ..................................................................................................18 5.5.3 確定齒數(shù)和分度圓直徑 ..............................................................................................18 6 升降器電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................................19 7 電動(dòng)玻璃升降器數(shù)學(xué)模型（C A D ）的構(gòu)建 .......................................................................21 8 電動(dòng)玻璃升降器的運(yùn)動(dòng)仿真 ...................................................................................................22 9 有關(guān)運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)據(jù)校核 ........................................................................................................23 9.1 運(yùn)動(dòng)行程校核 ......................................................................................................................23 9.2 傳動(dòng)動(dòng)力校核 ......................................................................................................................23 9.3 結(jié)構(gòu)干涉校核 ......................................................................................................................25 9.4 強(qiáng)度分析或疲勞分析 ..........................................................................................................28 10 電動(dòng)玻璃升降器的基本技術(shù)要求 .........................................................................................29 10.1 標(biāo)準(zhǔn) ..................................................................................................................................29 10.2 外觀 ..................................................................................................................................29 V 11 電動(dòng)玻璃升降器的性能 .........................................................................................................30 11.1 基本性能 ..........................................................................................................................30 11.2 自鎖性 ..............................................................................................................................30 11.3 耐溫度變化性 ..................................................................................................................30 11.4 絕緣介電強(qiáng)度 ..................................................................................................................30 11.5 耐過(guò)電壓 ..........................................................................................................................30 11.6 熱保護(hù)性 ..........................................................................................................................30 11.7 抗干擾性 ..........................................................................................................................30 11.8 耐振性 ..............................................................................................................................30 11.9 耐腐蝕性 ..........................................................................................................................30 11.10 防水性 .............................................................................................................................30 11.11 耐久性 .............................................................................................................................30 12 結(jié)論與展望 .............................................................................................................................31 12.1 結(jié)論 ...................................................................................................................................31 12.2 不足之處及未來(lái)展望 ........................................................................................................31 致謝 ...............................................................................................................................................32 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................33 附錄 ...............................................................................................................................................34 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 1 1 緒論 玻璃升降器升降運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車車門玻璃門附件。玻璃電梯玻璃托架的上下運(yùn)動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)下沿著導(dǎo)向槽或?qū)к壸魃颠\(yùn)動(dòng)，使門玻璃門窗框。升降臺(tái)目前主要采用橫臂式四 輪驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)和繩索兩種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)類型。后者可以適應(yīng)在一個(gè)大的弧形表面的曲率的玻 璃向下移動(dòng)。另外，有手動(dòng)和電動(dòng)兩種操作模式。門的設(shè)計(jì)和布局。玻璃升降器的正確 選擇和安排，是為了確保玻璃升降操縱輕便，可靠的鍵。 作為運(yùn)動(dòng)部件的門系統(tǒng)，只是身體外面的電路板空間和布局相關(guān)的電梯，并且在門 軌道的兩側(cè)，外玻璃含水，密封件具有一定的相關(guān)性。系統(tǒng)，尤其是外門和玻璃門的形 狀初步確認(rèn)后，需要和玻璃電梯門系統(tǒng)的布局和分析相關(guān)的組件。 因?yàn)槿绻臻g布局升降臺(tái)的不適宜在實(shí)際過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到追趕玻璃升降，抖動(dòng)， 幀關(guān)車門導(dǎo)軌等。往往也意味著運(yùn)動(dòng)不順暢，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的某一行或靜態(tài)或動(dòng)態(tài) 的機(jī)械條件狀況不佳的位置。反映在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的型式試驗(yàn)（壽命測(cè)試）失敗或部分失 敗，在使用過(guò)程中，如叉車的手臂長(zhǎng)臂，短臂的磨損，滑輪葫蘆鋼絲繩斷裂。 要解決這些問(wèn)題外可能存在的門板需要附件布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的升降臺(tái)，充分考慮其 布局是合理的，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助分析。合理安排升降機(jī)門系統(tǒng)的位置和需要解除門的 設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生的玻璃電梯配件相關(guān)的系統(tǒng)布局和考慮。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 2 汽車玻璃升降器 2.1 概述 電動(dòng)玻璃升降器在我國(guó)誕生于 90 年代初，是轎車作為生產(chǎn)資料向消費(fèi)資料變化的一 個(gè)特征。最早開(kāi)始應(yīng)用在桑塔納普通型的選裝車上，稱為豪華型轎車，以后在奧迪、捷 達(dá)、富康等轎車上都開(kāi)始選裝電動(dòng)玻璃升降器。由于電動(dòng)玻璃升降器比傳統(tǒng)的手動(dòng)玻璃 升降器具有許多優(yōu)越性，它運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)節(jié)自如，不需要人力，給駕駛員和乘員帶來(lái)一 種舒適感和安全感。汽車上裝有電動(dòng)玻璃升降器，給汽車帶來(lái)一種豪華的氣氛，受人喜 愛(ài)。因此，目前在中級(jí)以上轎車都將電動(dòng)玻璃升降器作為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，用以提高汽車 的配置檔次。 2.2 現(xiàn)狀分析 現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的中高檔轎車，例如奧迪 A6、別克君威、雅閣、帕薩特、東風(fēng)標(biāo)致 307都配置了電動(dòng)玻璃升降器，其他轎車和面包車也開(kāi)始大量選裝電動(dòng)玻璃升降器。目前， 大客車和卡車也有配置電動(dòng)玻璃升降器的需求。車門玻璃升降器作為車門附件，其作用 是保證車門玻璃平穩(wěn)升降、門窗能隨時(shí)并順利地開(kāi)啟和關(guān)閉，并能使玻璃停留在任意位 置，不隨外力作用或汽車的顛簸而上下跳動(dòng)。因此要求玻璃升降器結(jié)構(gòu)可靠、操縱輕便 省力，并需有防止玻璃升降器倒轉(zhuǎn)的制動(dòng)裝置。隨著汽車的不斷改進(jìn)和發(fā)展，玻璃升降 器也由簡(jiǎn)單的絲桿式、單臂式逐漸發(fā)展為今天的電動(dòng)式。電動(dòng)玻璃升降器的發(fā)展前景是 廣闊的。 2.3 市場(chǎng)預(yù)測(cè) 國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)電動(dòng)玻璃升降器廠商及配套車型情況見(jiàn)表 2-1。 表 2-1 國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)電動(dòng)玻璃升降器生產(chǎn)廠一覽表 產(chǎn)品名稱 企業(yè)名稱 主要車型 電動(dòng)玻璃升降器 上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司 桑塔納、別克、帕薩特、金杯、獵 豹 張家港博澤汽車部件有限公司 桑塔納、捷達(dá)、奧迪 貴州萬(wàn)江電機(jī)廠 捷達(dá)、小紅旗、馬自達(dá) 鎮(zhèn)江 Rockwell 富康、切諾基 躍進(jìn)集團(tuán)隨車工廠 依維柯 重慶力士得繩索有限公司 雅閣 吉林省紅鉆汽車電器股份有限公司 捷達(dá) 溫州天球電器有限公司 浙江中歐汽車電器有限公司 目前電動(dòng)玻璃升降器產(chǎn)品市場(chǎng)主要由上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司、張家港博澤汽車 部件有限公司、貴州萬(wàn)江電機(jī)廠占有。其市場(chǎng)占有率(手動(dòng)+電動(dòng))見(jiàn)表 2-2。 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 3 表 2-2 1999 年被玻璃升降器總產(chǎn)量即主要廠商比較表 產(chǎn)品名稱 全國(guó)總產(chǎn)量 主要生產(chǎn)廠商 年銷量 （萬(wàn)只，電動(dòng)） 市場(chǎng)占有率 （% ） 玻璃升降器 311.6 萬(wàn)只 （手動(dòng)+電動(dòng)） 上海實(shí)業(yè)交通電器有 限公司 42.48 13.6 張家港博澤汽車部件 有限公司 26.9 8.6 中國(guó)貴航集團(tuán)萬(wàn)江電 機(jī)廠 2.18 0.7 “十五”期間轎車將由目前 566l 萬(wàn)輛發(fā)展到 110121 萬(wàn)輛；客車由 4182 萬(wàn)輛發(fā)展到 5568 萬(wàn)輛；卡車由 5819 萬(wàn)輛發(fā)展到 106121 萬(wàn)輛，玻璃升降器的發(fā)展預(yù)測(cè)見(jiàn)表 2- 3 表示。 表 2-3 汽車需求量及玻璃升降器發(fā)展數(shù)量 車型 2005 年需求量（萬(wàn)輛） 玻璃升降器發(fā)展量（萬(wàn)只） 載貨汽車 106-121 216-242 客車 55-68 110-136 轎車 110-121 440-484 總量 271-310 766-862 玻璃升降器的總產(chǎn)量從表 2-2 與表 2-3 比較可以看出，到“十五” 末將增加 2.42.75 倍，可見(jiàn)其發(fā)展前景是很好的。其中電動(dòng)玻璃升降器的發(fā)展肯定要高于手動(dòng)玻璃升降器， 其占玻璃升降器份額由 99 年的 22.8到 2007 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 30。 2.4 主要技術(shù)指標(biāo)情況 改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)汽車行業(yè)依靠技術(shù)引進(jìn)及合資，使我國(guó)汽車業(yè)的技術(shù)水平迅速發(fā) 展，相應(yīng)的汽車零部件制造技術(shù)也迅速發(fā)展。目前為上海大眾，一汽大眾配套的電動(dòng)玻 璃升降器都采用了德國(guó)大眾的 TL82083 標(biāo)準(zhǔn)。為上海通用配套的電動(dòng)玻璃升降器采用了 GM 公司的 1997Buick“W” -car 門窗升降子系統(tǒng)的技術(shù)要求。為神龍富康配套的電動(dòng)玻璃 升降器采用了 B28 4250 的雪鐵龍標(biāo)準(zhǔn)。由于電動(dòng)玻璃升降器在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)制 訂一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已提到議事日程，最近武漢汽車車身附件研究所和上海實(shí)業(yè)交通電器有 限公司起草制訂了 QCT636-2000 汽車電動(dòng)玻璃升降器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它綜合了國(guó)外先進(jìn) 汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)電動(dòng)玻璃升降器的實(shí)際情況，在分析試驗(yàn)的基礎(chǔ)上而制訂的。 這將對(duì)規(guī)范我國(guó)電動(dòng)玻璃升降器的設(shè)計(jì)，制造，試驗(yàn)技術(shù)起到指導(dǎo)作用。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2.5 汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前我國(guó)電動(dòng)玻璃升降器的發(fā)展很快，它不但在轎車中大量配套，而且也開(kāi)始在輕 型客車中大量配套。最近還有在卡車中配套的意向，其使用方便，安全，舒適的特點(diǎn)已 被越來(lái)越多的人接受。其配套市場(chǎng)的天地是廣闊的。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，電動(dòng)玻璃升 降器呈現(xiàn)智能性、模塊化的發(fā)展趨勢(shì)。 為了使電動(dòng)玻璃升降器保持強(qiáng)勁的動(dòng)力，又防止在使用過(guò)程中出現(xiàn)不小心被夾住的 不安全因素，目前的電動(dòng)玻璃升降器已具有一定的智能，它能使玻璃在上升中碰到一定 的阻力時(shí)，即停止上升并下降，足以防止乘客肢體不小心被夾住的小概率事件。這一功 能是靠安裝在搖窗電機(jī)中的電子模塊來(lái)完成的，上海大眾新開(kāi)發(fā)的帕薩特轎車的電動(dòng)玻 璃升降器就具有這種防夾功能。 另一發(fā)展趨勢(shì)就是模塊化，在國(guó)際汽車工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，為了更好地迎合顧客的個(gè) 性化要求，降低產(chǎn)品成本，提高汽車質(zhì)量，整車廠逐漸將自制件壓縮，并盡量減少整車 廠的工作量，將整車廠的精力都放在新車型的開(kāi)發(fā)上，因此提出了模塊供貨的要求，將 原來(lái)直接由各供應(yīng)商提供單個(gè)零件，由整車廠在生產(chǎn)線上組裝的生產(chǎn)模式逐步轉(zhuǎn)為由一 級(jí)供應(yīng)商承擔(dān)模塊供貨，整車廠僅作模塊組裝，這樣可大大壓縮整車廠的工作時(shí)間，加 速汽車的更新?lián)Q代。過(guò)去汽車廠是比誰(shuí)生產(chǎn)線長(zhǎng)，今后可能是生產(chǎn)線越長(zhǎng)，效率越低。 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 5 3 汽車玻璃升降器的結(jié)構(gòu)工作原理與技術(shù)參數(shù) 3.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 電動(dòng)玻璃升降器從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上分，大致可分成三大類；繩輪式、叉臂式、軟軸式。 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及配套車型如表 3-1 所示。 表 3-1 電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)力源 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 國(guó)內(nèi)配套車型 繩輪式 直流微電機(jī) 由開(kāi)關(guān)改變電機(jī)極性，作正反向旋轉(zhuǎn)， 帶動(dòng)機(jī)構(gòu)作上下運(yùn)動(dòng)。 由電機(jī)傳動(dòng)軸帶動(dòng)卷絲筒旋轉(zhuǎn)，卷絲 筒帶動(dòng)鋼絲繩在導(dǎo)軌上作上下運(yùn)動(dòng)，鋼絲 繩再帶動(dòng)導(dǎo)軌上的傳動(dòng)掣（用以固定窗玻 璃）作上下運(yùn)動(dòng)，起到升降玻璃的作用。 由電機(jī)傳動(dòng)軸上的小齒輪帶動(dòng)叉臂中的長(zhǎng)臂 上的扇形齒輪在角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，改變長(zhǎng)臂 與短臂的夾角，起到升降玻璃的作用 直流微電機(jī) 由開(kāi)關(guān)改變電機(jī)極性，作正反向 旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)構(gòu)作上下運(yùn)動(dòng)。 由電機(jī)傳動(dòng)軸上小齒輪帶動(dòng)螺旋型 鋼絲軟軸在導(dǎo)向管內(nèi)作上下運(yùn)動(dòng)，軟 軸上傳動(dòng)掣帶動(dòng)玻璃作上下運(yùn)動(dòng)，起到升 降玻璃的作用。 結(jié)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)， 噪音小，車型 適用范圍廣 低，用于車門 玻璃弧度較小 的車門 該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造工藝比較 復(fù)雜。 上海：桑塔納 一汽：奧迪 一汽：捷達(dá) 二汽：富康 上海：別克 廣州：雅閣 上海：帕薩特 包車 天津：夏利 北京：切諾基 南京：依維柯 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 3.1 車門玻璃升降器的的型式 a）單臂式；b）交叉雙臂式；c）平行雙臂式；d）繩輪式；e、f ）軟軸式 1.扇形齒輪；2.玻璃導(dǎo)向槽；3.升降臂；4.小齒輪；5.彈簧；6.滑輪；7.托架；8.絲；9.齒條；10.鋼絲卷 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 7 3.2 技術(shù)參數(shù)及分析 下面將電動(dòng)玻璃升降器國(guó)內(nèi)外主要技術(shù)指標(biāo)如表 3-2 排列以供參考。 表 3-2 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)玻璃升降器主要技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)內(nèi)容 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T636-2000 德國(guó)大眾 TL82083 美國(guó) GM97Buick 雪鐵龍 B28 4250 額定電壓 12V 12V 12V 13.5V 工作電壓 11-15V 9-15V 9-16V 1016V 最大消耗電流 28A 25A 28A 25A 額定負(fù)載 按圖紙規(guī)定 80N 120N 65N,80N,100N 上升速度或上升時(shí) 間 70-200mm/s 120-180mm/s 或 3- 6s 3.01.0s 16cm/s 剩余力 按圖紙規(guī)定 15050N 178355N 300N 自鎖性 500N 500N 450N 300N 絕緣強(qiáng)度 550V.1MIN 750V.2s 1000V.1min 絕緣電阻 0.3M 20 M 環(huán)境溫度 -20-+70 -20-+80 -30-+75 -40-+85 防水性 IPX4 IP53 PDW5033 B30 4410(2 型) 耐久性 前門 15000 循環(huán) 后門 7500 循環(huán) 前門 12500 循環(huán) 后門 7500 循環(huán) 前門 14250 循環(huán) 后門 7500 循環(huán) 前門 10000 循環(huán) 后門 5000 循環(huán) 從表 3-2 的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比來(lái)看，我國(guó)汽車電動(dòng)玻璃升降器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本上采用 了國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，如按此標(biāo)準(zhǔn)制造汽車電動(dòng)玻璃升降器，其產(chǎn)品可達(dá)到國(guó)際先進(jìn) 水平。從表中可看出，目前別克轎車對(duì)電動(dòng)玻璃升降器的技術(shù)要求是最高的，其技術(shù)指 標(biāo)中額定負(fù)載大，要達(dá) 120N，剩余力最大要達(dá) 355N，其耐久性試驗(yàn)中一個(gè)循環(huán)的運(yùn)動(dòng) 次數(shù)也是最多的，玻璃在一個(gè)循環(huán)中需運(yùn)動(dòng) 8 次。要達(dá)到這些指標(biāo)，對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 都提出了 更高的要求。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 4 玻璃升降器的設(shè)計(jì)方案 4.1 車門玻璃參數(shù)的確定 根據(jù)車門外板窗框的結(jié)構(gòu)，玻璃面（兩玻璃關(guān)于 XZ 平面對(duì)稱）在整車坐標(biāo)中的空間 位置（單位：mm）定義為： G1、G2、G3 玻璃曲線（圖 4.1）在整車坐標(biāo)系中的坐標(biāo)如表 4-1。 表 4-1 G1、G2 、G3 曲線坐標(biāo) G1 X Y Z 671.7 1499.3 1370.2 677.5 1498.3 1350.0 691.2 1495.8 1300.0 700.0 1494.2 1266.3 704.1 1493.5 1250.0 716.1 1491.2 1200.0 727.2 1488.9 1150.0 737.5 1486.7 1100.0 747.0 1484.6 1050.0 750.0 1484.0 1033.4 755.7 1482.6 1000.0 763.6 1480.6 950.0 770.6 1478.7 900.0 774.1 1477.7 873.0 G2 X Y Z 671.7 1499.3 1370.2 671.7 1500.0 1370.2 671.1 1600.0 1372.5 670.6 1700.0 1374.1 670.2 1800.0 1375.3 670.0 1900.0 1376.1 669.9 2000.0 1376.5 669.9 2100.0 1376.6 670.0 2200.0 1376.3 670.1 2278.7 1375.8 G3 X Y Z 671.7 2278.7 1375.8 677.5 2279.8 1350.0 691.2 2282.0 1300.0 700.0 2283.4 1266.3 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 9 續(xù)表 4-1 G3 X Y Z 704.1 2284.2 1250.0 716.1 2286.3 1200.0 727.2 2288.5 1150.0 737.6 2290.7 1100.0 747.0 2292.9 1050.0 750.0 2293.6 1033.4 755.7 2295.1 1000.0 763.6 2297.3 950.0 770.6 2299.4 900.0 772.6 2300.1 885.0 圖 4.1 未倒圓的車窗玻璃外形 構(gòu)建一個(gè)圓柱曲面無(wú)限逼近 G1、G3 曲線，測(cè)得曲面的半徑 R=3200mm（取整數(shù)） ， 玻璃的四點(diǎn)坐標(biāo)如下： 點(diǎn) a: X=1424 Y=655 Z=1426 點(diǎn) b: X=2400 Y=655 Z=1426 點(diǎn) c: X=2400 Y=788.5 Z=226 點(diǎn) d: X=1424 Y=788.5 Z=226 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 4.2 玻璃面 4.2 玻璃在車門上的干涉校核 玻璃與周邊件的配合情況： 玻璃左右側(cè)卡在玻璃導(dǎo)槽中，如圖 4.3 所示。 圖 4.3 玻璃與周邊件的配合 1 玻璃是嵌在滑門內(nèi)外板的縫隙中的，玻璃表面與滑門腰部外加強(qiáng)板的間隙為 10.8mm；玻 璃內(nèi)表面與滑門腰部?jī)?nèi)加強(qiáng)板的間隙為 24.5mm（圖 4.4） 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 11 圖 4.4 玻璃與周邊件的配合 2 由圖 4.4 可知，玻璃與車門周邊件沒(méi)有發(fā)生干涉。 4.3 玻璃升降器類型的選擇 在玻璃升降器的形式選擇類型選擇上也常以車窗弧度半徑和車窗導(dǎo)軌布局位置來(lái)作 為依據(jù)進(jìn)行選型。當(dāng)車窗弧度半徑越小其弦高也越大（如圖 4.5 所示） ，此時(shí)布置繩輪式 升降器更符合這種類型的車門。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 4.5 玻璃弧度對(duì)弦高（Y 向竄動(dòng)量 1、2、3、4）的影響 當(dāng)車窗玻璃較大時(shí)可以選擇雙導(dǎo)軌形式繩輪升降器，以減少運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生的 不正常的抖動(dòng)和側(cè)偏等現(xiàn)象。 當(dāng)玻璃弧度曲率較小且玻璃較大而形狀不規(guī)整時(shí)，雖然從理論上而言繩輪式升降器 由于其導(dǎo)軌弧度和車窗玻璃理論運(yùn)行弧度軌跡更逼近（和叉臂式相比不存在弦高現(xiàn)象） 、 運(yùn)行噪音低等優(yōu)勢(shì)，但是叉臂式升降器零件數(shù)少（多為金屬鈑金件） 、加工裝配方便、使 用壽命長(zhǎng)等因素目前仍舊被廣泛采用。 由于該車型后門玻璃半徑R=3200mm，曲率較小，面積較大且形狀不規(guī)整，根據(jù)表3- 1，選擇叉臂式玻璃升降器，同時(shí)結(jié)合客戶的要求，選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)，確定結(jié)構(gòu)類型為叉臂 式電動(dòng)玻璃升降器。 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 13 4.4 車窗玻璃運(yùn)行弧度的確定 圖 4.6 車窗玻璃運(yùn)行弧度 如圖 4.6 根據(jù)滑門車窗的結(jié)構(gòu)可知及客戶提供的數(shù)據(jù)，可知: 玻璃在 Z 向的行程 LAB=383.4mm 玻璃的半徑 R=3200mm 由勾股定理，得: sin/2=191.7/3200 玻璃的運(yùn)行弧度 =2arcsin191.7/3200=20.06=0.12 弧 lAB=R=0.123200=384mm 4.5 叉臂組件所在平面位置的初步確定 為盡量減少補(bǔ)償弦高的差值以減少叉臂的變形量，叉臂組件所在平面布局在和車窗 玻璃運(yùn)行軌跡空間圓所在平面垂直位置上。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 5 電動(dòng)玻璃升降器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)向槽的設(shè)計(jì) 根據(jù)玻璃的外形尺寸及在整車坐標(biāo)系中的位置，兩個(gè)玻璃托架定位孔圓心在整車坐 標(biāo)系的坐標(biāo)為： A（X=1749，Y=783.8，Z=817.5 ） B（X=2112 ，Y=783.8，Z=817.5） 經(jīng) CATIA 測(cè)定，玻璃的重心坐標(biāo)：（X=1875.7 ，Y=751.3，Z=1001.2） 。在 Z 方向重 心坐標(biāo)在點(diǎn) A、B 之間，能保證玻璃在升降運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)玻璃托架在 X 方向給玻璃相等的 作用力，保證玻璃運(yùn)行平穩(wěn)。 點(diǎn) A、B 之間的距離為 363mm，則導(dǎo)向槽 A 的兩個(gè)定位孔之間距離也為 363mm，為 了不與車門內(nèi)板上的其他部件產(chǎn)生干涉，導(dǎo)向槽 A 的長(zhǎng)度為 384mm。 圖 5.1 玻璃支撐部分?jǐn)嗝鎴D 為方便導(dǎo)向塊裝入導(dǎo)向槽，分別在導(dǎo)向槽兩端設(shè)置槽口(圖 5.2)。 左端： 右端： 圖 5.2 長(zhǎng)導(dǎo)槽局部視圖 1 玻璃支 撐臂 導(dǎo)向塊 球頭型鉚釘 長(zhǎng)滑槽 長(zhǎng)圓孔 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 15 長(zhǎng)圓孔的設(shè)置是為了在裝配時(shí)方便調(diào)整兩孔實(shí)際定位長(zhǎng)度，防止因制造誤差造成無(wú) 法裝配。同時(shí)，為防止滑塊在導(dǎo)向槽滑動(dòng)時(shí)滑出導(dǎo)向槽，在導(dǎo)向槽上設(shè)置止動(dòng)結(jié)構(gòu)（圖 5.3） 。 圖 5.3 長(zhǎng)導(dǎo)向槽局部視圖 2 導(dǎo)向槽 B 的長(zhǎng)度定為 228mm，左端面在 XZ 平面的坐標(biāo)為 X=1907mm，導(dǎo)向槽 B 的 對(duì)稱軸在 XZ 平面的坐標(biāo)為 Z=585.3mm。 5.2 玻璃導(dǎo)向與保護(hù)機(jī)構(gòu) 玻璃導(dǎo)軌和窗框共同組成玻璃導(dǎo)向與保護(hù)機(jī)構(gòu)（圖 5.4） 。車門玻璃導(dǎo)軌用鋼板沖壓 或滾壓成型焊接或用螺釘連接于車門上。導(dǎo)軌內(nèi)與玻璃接觸的部位裝有導(dǎo)槽，導(dǎo)槽用橡 膠制成。導(dǎo)槽起導(dǎo)向、密封功能，行車和關(guān)閉車門時(shí)吸收玻璃的振動(dòng)，避免玻璃直接與 金屬件接觸，且起到美化、減小玻璃與車門外板的高度差、降低空氣阻力的作用（圖 5.5） 。 導(dǎo)槽與玻璃接觸的表面是聚氯乙烯，為了減小玻璃摩擦部位產(chǎn)生的摩擦阻力，進(jìn)行 表面處理。采用現(xiàn)在廣泛使用的方法：非植絨式，即在唇型部表面涂上尿烷，增加與玻 璃的密封性，防止在寒冷地帶的凍結(jié)，有密封條的特性。 擋板 （裝 配后 加工） 小凸臺(tái) （裝配 后加工） 凸臺(tái)（裝配 后加工） 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 5.4 車門玻璃導(dǎo)軌 圖 5.5 玻璃導(dǎo)軌斷面圖 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 17 5.3 叉臂組件的設(shè)計(jì) 安裝蓋板e(cuò)和短導(dǎo)向槽 MN固定在車門內(nèi)板上。因?yàn)樵撥囆鸵渲檬褂檬謩?dòng)和電動(dòng)升 降器兩種，電機(jī)安裝支架的電機(jī)出軸位置通常也是搖手柄所在位置，需要將車內(nèi)用戶所 在位置和手柄位置綜合考慮。 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，確定主動(dòng)臂與安裝蓋板連接的旋轉(zhuǎn)副中心點(diǎn)e的在整車坐標(biāo)系 中XZ平面的坐標(biāo)為：e （ X=1791mm,Z=585.3） 。 已知導(dǎo)向槽A上止點(diǎn)X方向?qū)ΨQ軸所在坐標(biāo)為X=817.5mm，下止點(diǎn)坐標(biāo)為 X=434.1mm。 通過(guò)對(duì)常規(guī)叉臂式升降器直流電機(jī)性能、玻璃升降器基本性能、玻璃的行程要求等 因素進(jìn)行綜合考慮，確定從動(dòng)臂（上擺臂和下擺臂）兩端定位孔的距離ac=gc=150mm， 主動(dòng)臂兩端定位孔的距離be=300mm，bc=ec=150mm。因?yàn)椴ＡО惭b點(diǎn)之間的距離 hj=363mm， eN=228+1907-1791=344mm，當(dāng)AB經(jīng)過(guò) e點(diǎn)時(shí)， acb=180, ac+bc=300mm

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