車門玻璃升降器的設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,車門,玻璃,升降,設計,cad,圖紙,說明書,仿單 編 號 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目：車門玻璃升降器的設計及運動仿真 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： 本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 車門玻璃升降 器的設計及運動仿真 是本人在導師的指導下獨立進行研究所 取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注 引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其 他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： I 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 2、專題 滑門電動玻璃升降器的逆向設計及運動仿真 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源：江蘇省蘇州奧杰汽車技術有限公司 選題依據(jù)：根據(jù)某車型使用 UG 逆向設計一款電動玻璃升降器 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 設計適合某車型的電動玻璃升降器。 用 UG 軟件建立玻璃升降器的三維模型，并對其運動仿真，校核 升降器布置是否合理，檢查各部件之間是否干涉，優(yōu)化結構。 查閱文獻 15 篇以上，并有不少于 8000 字符的外文資料譯文。 完成開題報告。 中文摘要在 400 字以內，有 34 個關鍵詞，外文摘要在 2000 字符左右。 至少完成 A0 圖紙 4 張和一份 1 萬字以上的設計計算說明書。 四、接受任務學生： II 班 姓名 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 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，其質量的好壞將直接影響到 整個車門系統(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，同時具備良好的密封性。本 文 討 論 了 在 汽 車 車 門 設 計 中 于 玻 璃 升 降 器 的 布 置 有 關 的 零 件 設 計 ， 同 時 對 叉 臂 升 降 器 的 布 局 設 計 及 仿 真 實 現(xiàn) 進 行 了 分 析 和 介 紹 。 玻璃升降 器在車門系統(tǒng)中的車門附件。玻璃升降是實現(xiàn)轎車車門玻璃升降運動的車門附件。通過 玻璃升降器帶動玻璃托架作上下運動，從而使得車門玻璃框的導槽或導軌作升降運動。 目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式傳動和繩輪式傳動兩種常見結構型式。后者能夠適 應玻璃在大曲率的弧形升降面上移動。此外有手操縱式卒電動兩種操縱方式。車門設計 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、工作可靠的關鍵。 關鍵詞：玻璃升降器；汽車車門系統(tǒng)；仿真 IV 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 V 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 市場預測 .2 2.4 主要技術指標情況 .3 2.5 汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢 .4 3 汽車玻璃升降器的結構工作原理與技術參數(shù) .5 3.1 結構及工作原理 .5 3.2 技術參數(shù)及分析 .7 4 玻璃升降器的設計方案 .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 電動玻璃升降器的機械結構設計 .13 5.1 導向槽的設計 .13 5.2 玻璃導向與保護機構 .14 5.3 叉臂組件的設計 .16 5.4 驅動電機的選擇 .17 5.5 扇形齒板的設計 .18 5.5.1 確定模數(shù)和壓力角 .18 5.5.2 確定主動臂的角行程 .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)的設計 .19 7 電動玻璃升降器數(shù)學模型（C A D ）的構建 .21 8 電動玻璃升降器的運動仿真 .22 9 有關運動部件的數(shù)據(jù)校核 .23 9.1 運動行程校核 .23 9.2 傳動動力校核 .23 9.3 結構干涉校核 .25 9.4 強度分析或疲勞分析 .28 10 電動玻璃升降器的基本技術要求 .29 10.1 標準 .29 10.2 外觀 .29 VI 11 電動玻璃升降器的性能 .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 絕緣介電強度 .30 11.5 耐過電壓 .30 11.6 熱保護性 .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 結論與展望 .31 12.1 結論 .31 12.2 不足之處及未來展望 .31 致謝 .32 參考文獻 .33 附錄 .34 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 1 1 緒論 玻璃升降器升降運動來實現(xiàn)汽車車門玻璃門附件。玻璃電梯玻璃托架的上下運動的 驅動下沿著導向槽或導軌作升降運動，使門玻璃門窗框。升降臺目前主要采用橫臂式四 輪驅動傳動和繩索兩種常見的結構類型。后者可以適應在一個大的弧形表面的曲率的玻 璃向下移動。另外，有手動和電動兩種操作模式。門的設計和布局。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。 作為運動部件的門系統(tǒng)，只是身體外面的電路板空間和布局相關的電梯，并且在門 軌道的兩側，外玻璃含水，密封件具有一定的相關性。系統(tǒng)，尤其是外門和玻璃門的形 狀初步確認后，需要和玻璃電梯門系統(tǒng)的布局和分析相關的組件。 因為如果空間布局升降臺的不適宜在實際過程中，經(jīng)常會遇到追趕玻璃升降，抖動， 幀關車門導軌等。往往也意味著運動不順暢，在整個運行過程中的某一行或靜態(tài)或動態(tài) 的機械條件狀況不佳的位置。反映在現(xiàn)實中出現(xiàn)的型式試驗（壽命測試）失敗或部分失 敗，在使用過程中，如叉車的手臂長臂，短臂的磨損，滑輪葫蘆鋼絲繩斷裂。 要解決這些問題外可能存在的門板需要附件布局和結構設計的升降臺，充分考慮其 布局是合理的，應采用計算機輔助分析。合理安排升降機門系統(tǒng)的位置和需要解除門的 設計產(chǎn)品設計時產(chǎn)生的玻璃電梯配件相關的系統(tǒng)布局和考慮。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 汽車玻璃升降器 2.1 概述 電動玻璃升降器在我國誕生于 90 年代初，是轎車作為生產(chǎn)資料向消費資料變化的一 個特征。最早開始應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、富康等轎車上都開始選裝電動玻璃升降器。由于電動玻璃升降器比傳統(tǒng)的手動玻璃 升降器具有許多優(yōu)越性，它運行平穩(wěn)，調節(jié)自如，不需要人力，給駕駛員和乘員帶來一 種舒適感和安全感。汽車上裝有電動玻璃升降器，給汽車帶來一種豪華的氣氛，受人喜 愛。因此，目前在中級以上轎車都將電動玻璃升降器作為一種標準配置，用以提高汽車 的配置檔次。 2.2 現(xiàn)狀分析 現(xiàn)在，國內生產(chǎn)的中高檔轎車，例如奧迪 A6、別克君威、雅閣、帕薩特、東風標致 307都配置了電動玻璃升降器，其他轎車和面包車也開始大量選裝電動玻璃升降器。目前， 大客車和卡車也有配置電動玻璃升降器的需求。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、門窗能隨時并順利地開啟和關閉，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。因此要求玻璃升降器結構可靠、操縱輕便 省力，并需有防止玻璃升降器倒轉的制動裝置。隨著汽車的不斷改進和發(fā)展，玻璃升降 器也由簡單的絲桿式、單臂式逐漸發(fā)展為今天的電動式。電動玻璃升降器的發(fā)展前景是 廣闊的。 2.3 市場預測 國內主要生產(chǎn)電動玻璃升降器廠商及配套車型情況見表 2-1。 表 2-1 國內主要生產(chǎn)電動玻璃升降器生產(chǎn)廠一覽表 產(chǎn)品名稱 企業(yè)名稱 主要車型 電動玻璃升降器 上海實業(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、奧迪 貴州萬江電機廠 捷達、小紅旗、馬自達 鎮(zhèn)江 Rockwell 富康、切諾基 躍進集團隨車工廠 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 溫州天球電器有限公司 浙江中歐汽車電器有限公司 目前電動玻璃升降器產(chǎn)品市場主要由上海實業(yè)交通電器有限公司、張家港博澤汽車 部件有限公司、貴州萬江電機廠占有。其市場占有率(手動+電動)見表 2-2。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 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 全國總產(chǎn)量 主要生產(chǎn)廠商 年銷量 （萬只，電動） 市場占有率 （% ） 玻璃升降器 311.6 萬只 （手動+電動） 上海實業(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 中國貴航集團萬江電 機廠 2.18 0.7 “十五”期間轎車將由目前 566l 萬輛發(fā)展到 110121 萬輛；客車由 4182 萬輛發(fā)展到 5568 萬輛；卡車由 5819 萬輛發(fā)展到 106121 萬輛，玻璃升降器的發(fā)展預測見表 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（萬輛） 玻璃升降器發(fā)展量（萬只） 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，可見其發(fā)展前景是很好的。其中電動玻璃升降器的發(fā)展肯定要高于手動玻璃升降器， 其占玻璃升降器份額由 99 年的 22.8到 2007 年預計將達到 30。 2.4 主要技術指標情況 改革開放以來我國汽車行業(yè)依靠技術引進及合資，使我國汽車業(yè)的技術水平迅速發(fā) 展，相應的汽車零部件制造技術也迅速發(fā)展。目前為上海大眾，一汽大眾配套的電動玻 璃升降器都采用了德國大眾的 TL82083 標準。為上海通用配套的電動玻璃升降器采用了 GM 公司的 1997Buick“W” -car 門窗升降子系統(tǒng)的技術要求。為神龍富康配套的電動玻璃 升降器采用了 B28 4250 的雪鐵龍標準。由于電動玻璃升降器在國內發(fā)展很快，在國內制 訂一個行業(yè)標準已提到議事日程，最近武漢汽車車身附件研究所和上海實業(yè)交通電器有 限公司起草制訂了 QCT636-2000 汽車電動玻璃升降器的行業(yè)標準，它綜合了國外先進 汽車企業(yè)標準，結合我國電動玻璃升降器的實際情況，在分析試驗的基礎上而制訂的。 這將對規(guī)范我國電動玻璃升降器的設計，制造，試驗技術起到指導作用。 無錫太湖學院學士學位論文 4 2.5 汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢 當前我國電動玻璃升降器的發(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，舒適的特點已 被越來越多的人接受。其配套市場的天地是廣闊的。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，電動玻璃升 降器呈現(xiàn)智能性、模塊化的發(fā)展趨勢。 為了使電動玻璃升降器保持強勁的動力，又防止在使用過程中出現(xiàn)不小心被夾住的 不安全因素，目前的電動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，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中的電子模塊來完成的，上海大眾新開發(fā)的帕薩特轎車的電動玻 璃升降器就具有這種防夾功能。 另一發(fā)展趨勢就是模塊化，在國際汽車工業(yè)發(fā)展過程中，為了更好地迎合顧客的個 性化要求，降低產(chǎn)品成本，提高汽車質量，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發(fā)上，因此提出了模塊供貨的要求，將 原來直接由各供應商提供單個零件，由整車廠在生產(chǎn)線上組裝的生產(chǎn)模式逐步轉為由一 級供應商承擔模塊供貨，整車廠僅作模塊組裝，這樣可大大壓縮整車廠的工作時間，加 速汽車的更新?lián)Q代。過去汽車廠是比誰生產(chǎn)線長，今后可能是生產(chǎn)線越長，效率越低。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 5 3 汽車玻璃升降器的結構工作原理與技術參數(shù) 3.1 結構及工作原理 電動玻璃升降器從其結構特點上分，大致可分成三大類；繩輪式、叉臂式、軟軸式。 其結構特點及配套車型如表 3-1 所示。 表 3-1 電動玻璃升降器結構特點 結構形式 動力源 結構特點 國內配套車型 繩輪式 直流微電機 由開關改變電機極性，作正反向旋轉， 帶動機構作上下運動。 由電機傳動軸帶動卷絲筒旋轉，卷絲 筒帶動鋼絲繩在導軌上作上下運動，鋼絲 繩再帶動導軌上的傳動掣（用以固定窗玻 璃）作上下運動，起到升降玻璃的作用。 由電機傳動軸上的小齒輪帶動叉臂中的長 臂上的扇形齒輪在角度內旋轉，改變 長臂與短臂的夾角，起到升降玻璃的 作用 直流微電機 由開關改變電機極性，作正反向 旋轉，帶動機構作上下運動。 由電機傳動軸上小齒輪帶動螺旋型 鋼絲軟軸在導向管內作上下運動，軟 軸上傳動掣帶動玻璃作上下運動，起到升 降玻璃的作用。 結構運行平穩(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 該機構簡單， 制造工藝比較 復雜。 上海：桑塔納 一汽：奧迪 一汽：捷達 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 無錫太湖學院學士學位論文 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計及運動仿真 7 3.2 技術參數(shù)及分析 下面將電動玻璃升降器國內外主要技術指標如表 3-2 排列以供參考。 表 3-2 國內外電動玻璃升降器主要技術指標 技術指標內容 行業(yè)標準 QC/T636-2000 德國大眾 TL82083 美國 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 額定負載 按圖紙規(guī)定 80N 120N 65N,80N,100N 上升速度或上升時 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 的主要技術指標對比來看，我國汽車電動玻璃升降器行業(yè)標準基本上采用 了國外先進企業(yè)的標準，如按此標準制造汽車電動玻璃升降器，其產(chǎn)品可達到國際先進 水平。從表中可看出，目前別克轎車對電動玻璃升降器的技術要求是最高的，其技術指 標中額定負載大，要達 120N，剩余力最大要達 355N，其耐久性試驗中一個循環(huán)的運動 次數(shù)也是最多的，玻璃在一個循環(huán)中需運動 8 次。要達到這些指標，對電機、傳動機構 都提出了 更高的要求。 無錫太湖學院學士學位論文 8 4 玻璃升降器的設計方案 4.1 車門玻璃參數(shù)的確定 根據(jù)車門外板窗框的結構，玻璃面（兩玻璃關于 XZ 平面對稱）在整車坐標中的空間 位置（單位：mm）定義為： G1、G2、G3 玻璃曲線（圖 4.1）在整車坐標系中的坐標如表 4-1。 表 4-1 G1、G2 、G3 曲線坐標 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計及運動仿真 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 構建一個圓柱曲面無限逼近 G1、G3 曲線，測得曲面的半徑 R=3200mm（取整數(shù)） ， 玻璃的四點坐標如下： 點 a: X=1424 Y=655 Z=1426 點 b: X=2400 Y=655 Z=1426 點 c: X=2400 Y=788.5 Z=226 點 d: X=1424 Y=788.5 Z=226 無錫太湖學院學士學位論文 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： 玻璃左右側卡在玻璃導槽中，如圖 4.3 所示。 圖 4.3 玻璃與周邊件的配合 1 玻璃是嵌在滑門內外板的縫隙中的，玻璃表面與滑門腰部外加強板的間隙為 10.8mm；玻 璃內表面與滑門腰部內加強板的間隙為 24.5mm（圖 4.4） 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 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軌布局位置來作 為依據(jù)進行選型。當車窗弧度半徑越小其弦高也越大（如圖 4.5 所示） ，此時布置繩輪式 升降器更符合這種類型的車門。 無錫太湖學院學士學位論文 12 圖 4.5 玻璃弧度對弦高（Y 向竄動量 1、2、3、4）的影響 當車窗玻璃較大時可以選擇雙導軌形式繩輪升降器，以減少運行過程中可能產(chǎn)生的 不正常的抖動和側偏等現(xiàn)象。 當玻璃弧度曲率較小且玻璃較大而形狀不規(guī)整時，雖然從理論上而言繩輪式升降器 由于其導軌弧度和車窗玻璃理論運行弧度軌跡更逼近（和叉臂式相比不存在弦高現(xiàn)象） 、 運行噪音低等優(yōu)勢，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，同時結合客戶的要求，選擇電機驅動，確定結構類型為叉臂 式電動玻璃升降器。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 13 4.4 車窗玻璃運行弧度的確定 圖 4.6 車窗玻璃運行弧度 如圖 4.6 根據(jù)滑門車窗的結構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 玻璃運行軌跡空間圓所在平面垂直位置上。 無錫太湖學院學士學位論文 14 5 電動玻璃升降器的機械結構設計 5.1 導向槽的設計 根據(jù)玻璃的外形尺寸及在整車坐標系中的位置，兩個玻璃托架定位孔圓心在整車坐 標系的坐標為： A（X=1749，Y=783.8，Z=817.5 ） B（X=2112 ，Y=783.8，Z=817.5） 經(jīng) CATIA 測定，玻璃的重心坐標：（X=1875.7 ，Y=751.3，Z=1001.2） 。在 Z 方向重 心坐標在點 A、B 之間，能保證玻璃在升降運動時兩個玻璃托架在 X 方向給玻璃相等的 作用力，保證玻璃運行平穩(wěn)。 點 A、B 之間的距離為 363mm，則導向槽 A 的兩個定位孔之間距離也為 363mm，為 了不與車門內板上的其他部件產(chǎn)生干涉，導向槽 A 的長度為 384mm。 圖 5.1 玻璃支撐部分斷面圖 為方便導向塊裝入導向槽，分別在導向槽兩端設置槽口(圖 5.2)。 左端： 右端： 圖 5.2 長導槽局部視圖 1 玻璃支 撐臂 導向塊 球頭型鉚釘 長滑槽 長圓孔 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 15 長圓孔的設置是為了在裝配時方便調整兩孔實際定位長度，防止因制造誤差造成無 法裝配。同時，為防止滑塊在導向槽滑動時滑出導向槽，在導向槽上設置止動結構（圖 5.3） 。 圖 5.3 長導向槽局部視圖 2 導向槽 B 的長度定為 228mm，左端面在 XZ 平面的坐標為 X=1907mm，導向槽 B 的 對稱軸在 XZ 平面的坐標為 Z=585.3mm。 5.2 玻璃導向與保護機構 玻璃導軌和窗框共同組成玻璃導向與保護機構（圖 5.4） 。車門玻璃導軌用鋼板沖壓 或滾壓成型焊接或用螺釘連接于車門上。導軌內與玻璃接觸的部位裝有導槽，導槽用橡 膠制成。導槽起導向、密封功能，行車和關閉車門時吸收玻璃的振動，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，有密封條的特性。 擋板 （裝 配后 加工） 小凸臺 （裝配 后加工） 凸臺（裝配 后加工） 無錫太湖學院學士學位論文 16 圖 5.4 車門玻璃導軌 圖 5.5 玻璃導軌斷面圖 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 17 5.3 叉臂組件的設計 安裝蓋板e和短導向槽 MN固定在車門內板上。因為該車型要配置使用手動和電動升 降器兩種，電機安裝支架的電機出軸位置通常也是搖手柄所在位置，需要將車內用戶所 在位置和手柄位置綜合考慮。 根據(jù)人機工程學原理，確定主動臂與安裝蓋板連接的旋轉副中心點e的在整車坐標系 中XZ平面的坐標為：e （ X=1791mm,Z=585.3） 。 已知導向槽A上止點X方向對稱軸所在坐標為X=817.5mm，下止點坐標為 X=434.1mm。 通過對常規(guī)叉臂式升降器直流電機性能、玻璃升降器基本性能、玻璃的行程要求等 因素進行綜合考慮，確定從動臂（上擺臂和下擺臂）兩端定位孔的距離ac=gc=150mm， 主動臂兩端定位孔的距離be=300mm，bc=ec=150mm。因為玻璃安裝點之間的距離 hj=363mm， eN=228+1907-1791=344mm，當AB經(jīng)過 e點時， acb=180, ac+bc=300mmhj=363mm，ac+bc=300mmi=360nt/60=6nt/=6623.580.7=16.13 齒數(shù) z2=iz1=16.138=129，取 z2=130 分度圓 d2=mz2=2130=260mm 齒頂高 haha m122mm； 齒根高 hf（ha c ） m（10.25）22.5mm； 齒距 pm 2mm 齒厚 sm/2 3mm 無錫太湖學院學士學位論文 20 圖 5.8 齒數(shù)和分度圓直徑 6 升降器電子控制系統(tǒng)的設計 1） 左門電動升降器的-1-作由左窗電動機和左窗電動機開關的動作來完成。 當開關關閉時， 36、37 相接， 電動機兩端搭鐵， 不工作； 開關作上升動作， 46、37 相接， 電流流向為： F146左窗電動機73 搭鐵， 電動機運轉， 左窗玻璃上升； 開關作下降動作， 36、47 相接， 電流流向為： F147左窗電動機63 搭鐵，左窗電動機運轉， 左窗玻璃下降。 2） 右門電動升降器的工作由右窗電動機及右窗電動機開關(左、右門上各一只)的動作來 完成。 當兩開關均關閉時，左門上右窗電動機開關 13、23 相接， 右門上右窗電動機開 關 l 一 8、29 相接， 即右窗電動機兩端搭鐵， 不工作； 當左門上右窗電動機開關關閉， 如右門上右窗電動機開關作上升動作， 則開關 5 8、29 相接， 電流流向為：F 258右窗電動機923搭鐵，右窗電動機運轉， 右窗玻璃上升； 若右門上右窗電動機開關作下降動作， 即開關 18、59 相接，電 流流向為： F2 59右窗電動機 8l3搭鐵， 右窗電動機運轉， 右窗玻璃下降； 在右門上右窗電動機開關關閉， 如左門上右窗電動機開關作上升動作， 開關 1 5、23 相接， 電流流向為：F2 5l8右窗電動機923搭鐵，右窗電動機 運轉， 右窗玻璃上升； 若左門上右窗電動機開關作下降動作，則開關 13、25 相接， 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 21 電流流向為： F2529 右窗電動機8l3搭鐵， 右窗電動機運轉， 右窗玻 璃下降。 控制盒端子布置及左、右窗電動機開關、電動玻璃升降器開關的端子檔位、升降器電子 控制系統(tǒng)電路見下表。 表 6-1 控制盒端子布置 紅綠 綠 表 6-2 左窗電動機開關 6-3 右窗電動機開關（左門上） 黑 棕 藍紅 黃 黑端 子 動 作 3 1 5 2 3 上 升 關 閉 下 降 表 6-4 右窗電動機開關（右門上） 棕 藍 藍紅 綠 黃端 子 動 作 1 8 5 9 2 上 升 關 閉 下 降 黑 藍 綠紅 綠 黑端 子 動 作 3 6 4 7 3 上 升 關 閉 下 降 無錫太湖學院學士學位論文 22 圖 6.1 升降器電子控制系統(tǒng)電路圖 7 電動玻璃升降器數(shù)學模型（C A D ）的構建 安裝蓋板（6）和短導軌（2）分別是固定在車門內板上的固定零件。而它們的建模 方式為：電機（7）固定在安裝蓋板（6）上，但其輸出軸為旋轉副同時也是驅動部件； 主動臂（5）和安裝蓋板（6）利用鉚釘鉚接并繞該鉚釘設定為旋轉副;電機輸出軸旋轉副 和主動臂旋轉副形成齒輪副；從動臂（4）與墊片采用焊接連接，然后墊片和主動臂 （5）形成旋轉副；主動臂和從動臂上都采用球頭形鉚釘鉚接并和三個導向塊（3）采用 球面副連接；從動臂（4）下端的導向塊（3）和短導軌（2）采用滑動副連接；主動臂 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 23 （5）的上端兩個導向塊和長導軌（1）采用滑動副連接；長導軌（1）和玻璃采用固定連 接；扇形齒板（8）和主動臂（5）采用鉚接固定（圖7.1）。 圖7.1 電動玻璃升降器總成圖 8 電動玻璃升降器的運動仿真 參考運動仿真視頻，見 PPT 1 長導向槽 2 短導向槽 3 導向塊 4 從動臂（短臂） 5 主動臂（長臂） 6 安裝蓋板 7 電機 8 扇形齒板 無錫太湖學院學士學位論文 24 9 有關運動部件的數(shù)據(jù)校核 9.1 運動行程校核 為提高車窗的密閉性，需在原來的行程上加上 10mm 的上升量，即在沒有導軌約束 的情況下當玻璃到達上止點后仍能上升 10mm。 則 Lbg=232.2+10=242.2mm； 由勾股定理，得 Leg2=3002242.2 2=31339， Leg=177mmeM=116mm從動臂 B 不與導向槽 B 干涉。 說明叉臂在上止點 ab下止點 ab升降時滿足行程要求。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 25 圖 9.1 叉臂行程 9.2 傳動動力校核 表 9-1 臂式玻璃升降器各部分的阻力實測值比率 主要因素 阻力（） 玻璃升降運動 30.2 玻璃質量 28.2 齒輪部分 27.6 玻璃支承部分 11.5 升降臂的質量和齒輪的摩擦 6.4 平衡彈簧的作用 -3.9 合計 100.0 因為目前設計的是電動式升降器，升降器在車窗玻璃行程內任一點通過電機的自鎖 力都能自鎖，不需要平衡彈簧進行自鎖，所以將表 9-1 修改為表 9-2。 表 9-2 臂式電動玻璃升降器各部分的阻力實測值比率 主要因素 阻力（） 玻璃升降運動 29.1 玻璃質量 27.1 齒輪部分 26.6 玻璃支承部分 11.1 升降臂的質量和齒輪的摩擦 6.1 無錫太湖學院學士學位論文 26 合計 100.0 由運動行程可知，當升降器由下向上運動到上止點時，主動臂在 Z 方向上的驅動力 最小，升降器總成在 Z 方向的阻力最大。 小齒輪與扇形齒板的傳動比 i130/816.25，玻璃的質量 m=3.9kg（客戶已提供數(shù)據(jù)） ，根據(jù)表 9-2 可知： 在升降器上升至上止點時： 電動玻璃升降器的在 Z 方向的總阻力 f3.99.8100/27.1141N ； 電機小齒輪傳遞給扇形齒板的扭矩 T16.9 1.23 8.13Nm（最大負荷），扇形齒板與 主動臂固定連接； 則主動臂的最大扭矩 TmaxT 1i8.1316.25 132 Nm； 主動臂在 C 點上的垂直作用力 FT max/lce132/0.15880N ； FFcos=880cos50.4561N； 剩余力 F2Ff 561141420N。 傳動動力滿足升降器性能要求。 圖 9.2 傳動動力圖 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 27 9.3 結構干涉校核 圖 9.3 上止點處總成干涉校核 Value=0 Z=827.567m m 扇形齒板與 小齒輪嚙合， 未脫離小齒 輪 無錫太湖學院學士學位論文 28 導向槽 A 和導向槽 B 趨近重合時刻，各 部件未發(fā)生干涉。 扇形齒板與小 齒輪嚙合到達 止動機構，升 降器停止下降 下止點理論位置： Z=434.1mm 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 29 圖 9.4 結構干涉 由上圖可知，在玻璃升降器總成中，干涉量 value=0，即各部件沒有發(fā)生干涉。同時 運動部件的運動區(qū)域在玻璃所在空間圓內，因玻璃與車門及其它車門附件發(fā)生干涉，所 以升降器總成不會與車門及車門附件發(fā)生干涉。 無錫太湖學院學士學位論文 30 9.4 強度分析或疲勞分析 對于運動部件的強度或疲勞分析，需要采用 CAE 軟件例如 analysis 來校核輸出結果， 一般由汽車配件廠拿到數(shù)模后去分析并試制，若強度不足再由車身部優(yōu)化結構尺寸。因 為項目還未交付給客戶（主機廠） ，所以不深入分析。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 31 10 電動玻璃升降器的基本技術要求 10.1 標準 升降器應符合 QC/T 636-2000 標準的要求，并按經(jīng)規(guī)定程序批準的產(chǎn)品圖樣及技術文 件制造。 10.2 外觀 a）升降器金屬件必須經(jīng)防腐蝕處理，或使用具有耐腐蝕性的材料制造。 b）升降降器塑料件表面應平整、無氣泡，無影響使用的變形。 c）金屬零件的涂鍍層和化學處理層應均勻，不得有明顯缺陷。 無錫太湖學院學士學位論文 32 11 電動玻璃升降器的性能 11.1 基本性能 a）工作電壓 升降器在 1015V 電壓下應運行平穩(wěn)，不允許有異常噪聲和卡滯現(xiàn)象。 b）電流特性 升降器的工作電流不大于 15A，堵轉電流不大于 28A。 c）關閉力 升降器的關閉力應符合產(chǎn)品圖樣的技術要求。 d）運行速度 升降器的上升運行速度應為 70 mm/s220 mm/s，下降運行速度應滿 足產(chǎn)品圖樣技術要求。 11.2 自鎖性 升降器在車窗玻璃行程內任一點應能自鎖，在升降器玻璃托架上施加 500N 負載時， 不應損壞，玻璃下降量不大于 5 mm。 11.3 耐溫度變化性 升降器在不工作狀態(tài)下應能經(jīng)受-40低溫和+75 高溫的溫度變化試驗，恢復室溫后 應符合 11.1 的規(guī)定。 11.4 絕緣介電強度 升降器電機內各互不連接的導體零部件對殼體之間應能耐實際正弦波形的高壓試驗， 絕緣不被擊穿。 11.5 耐過電壓 升降器應具有耐過電壓能力，試驗后應符合 12.1 的規(guī)定。 11.6 熱保護性 升降器應具有熱保護特性，其首次打開時間、恢復時間及開斷次數(shù)應滿足產(chǎn)品圖樣 技術要求。試驗結束后熱保護器仍能正常工作。 11.7 抗干擾性 升降器電機應具有抗干擾性能。當干擾時，升降器電機在運行中允許出現(xiàn)電流波動， 但干擾取消后應恢復正常。 11.8 耐振性 升降器經(jīng) QC/T 413 規(guī)定的掃頻振動試驗后應符合 12.1 的規(guī)定。 11.9 耐腐蝕性 升降器應經(jīng)受 96h 的鹽霧試驗，試驗后升降器應符合 12.1 的規(guī)定，且黑色金屬零件 主要表面無基體腐蝕物。 11.10 防水性 升降器在不工作狀態(tài)下，防水性能等級為 IPX4，試驗后電機內部不應進水。 11.11 耐久性 升降器應能承受耐久性的試驗，試驗后的基本性能允許與試驗前偏差 20。 滑門升降器：7500 個工作循環(huán)。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 33 12 結論與展望 12.1 結論 雖然每學期都安排了課程設計或者實習，但是沒有一次像這樣的課程設計能與此次相 比，設計限定了時間長，而且是一人一個課題要求更為嚴格，任務更加繁多、細致、要 求更加嚴格、設計要求的獨立性更加高。要我們充分利用在校期間所學的課程的專業(yè)知 識理解、掌握和實際運用的靈活度。在對設計的態(tài)度上的態(tài)度上是認真的積極的。 通過近一學期畢業(yè)設計的學習，給我最深的感受就是我的設計思維得到了很大的鍛 煉與提高。作為一名設計人員要設計出有創(chuàng)意而功能齊全的產(chǎn)品，就必須做一個生活的 有心人。多留心觀察思考我們身邊的每一個機械產(chǎn)品，只有這樣感性認識豐富了，才能 使我們的設計思路具有創(chuàng)造性。 為什么這樣說呢？就拿我設計的車門玻璃升降器的設計及運動仿真來說吧，最初老 師讓我調研一些關于車門玻璃升降器的現(xiàn)狀和存在的問題，設計一個方案出來，使結構 簡單，并且造價低，通用性好等特點。我選擇了車門玻璃升降器的設計及運動仿真這一 課題來作為我的畢業(yè)設計這是對我的四年知識能力考查，也是對我應用這些知識能力的 考查，我盡力使自己的設計減少錯誤，但我知道由于許多知識和能力的欠缺，肯定有一 定的錯誤。 通過本次設計我學到的不僅僅是車門玻璃升降器這單一方面的了解，讓我熟悉了設 計的各個方面的流程，學會了把自己大學四年所學的知識運用到實際工作中的方法。從 以前感覺學的許多科目沒有實際意義，到現(xiàn)在覺得以前的專業(yè)知識不夠扎實，給自己的 設計過程帶來了很大的麻煩。車門玻璃升降器是服務于汽車工程行業(yè)，涉及了與專業(yè)結 核性較強的課題，培養(yǎng)了自己的綜合能力、自學能力，從而適應未來社會的需要與科學 技術的發(fā)展需要。培養(yǎng)了自己綜合的、靈活的運用的發(fā)揮所學的知識。 特別感謝我的導師林承德老師給我的悉心指導，還有其他老師給我在設計方面給予 的幫助。我覺得通過這次設計，讓我了解了設計的整個流程，在設計過程中發(fā)現(xiàn)了自己 的不足和不少的漏洞讓我自己能夠在以后加以改正在今后的工作中能夠更好的發(fā)揮在大 學四年中的知識，在我能夠在以后的分工作中做的更好。 12.2 不足之處及未來展望 這次設計肯定有許多不足的地方，我希望未來有了更多的專業(yè)知識繼續(xù)研究機械行 業(yè)為社會做出些力所能及的事。 無錫太湖學院學士學位論文 34 致謝 四年的大學生活即將結束，在準備畢業(yè)設計的過程中，我不僅進一步豐富和鞏固了 機械方面的專業(yè)知識，思考更加縝密，工作更加細心嚴謹，更重要的是我的人格特征亦 從中得到了不斷的加強和完善，讓我更加的穩(wěn)重和堅毅。 此次課題在林承德老師的指導下完成，感謝他們在課題研究期間給予了我很多意見 和建議，幫助我解決了許多技術性難題，在論文的進行過程中，從開題、設計以及數(shù)據(jù) 校核都給了我很大的支持和鼓勵，并提出了很多合理的建議，讓我從中學會了很多的知 識。 另外，也衷心地感謝我所在實習的公司領導提供給我的良好的實習環(huán)境，讓我能順 利地開展畢業(yè)設計，感謝給予許多關心與幫助的同學們。 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 35 參考文獻 1周光堯. 汽車車身及附屬設備M . 北京:人民交通出版社， 1997. 2尤春風. CATIA V5 曲面造型M. 北京：清華大學出版社，2002. 3 許菊若.陳偉明. 機械設計M . 北京：化學工業(yè)出版社 , 2005. 5 吳宗澤，羅圣國. 機械設計課程設計手冊M . 北京：高等教育出版社 , 2003. 6 汽車工程手冊基礎篇，人民交通出版社， 2001.5 . 7汽車工程手冊設計篇，人民交通出版社， 2001.5 . 8 李輝平,欒貽國,管延錦,趙國群. 汽車電動軟軸式玻璃升降器系統(tǒng)及其運動仿真J.汽車工藝與材 料 , 2002,(01) . 9 蔣斌. 淺論汽車玻璃升降器的結構與發(fā)展J . 汽車技術 , 1996,(10) . 10 邱結平. 現(xiàn)代轎車電動玻璃升降器研究與探討J . 汽車技術 , 2002,(04) . 11 柳為.電動車窗 J. 汽車實用技術 , 2003,(09) . 12 吳君杰. 電動玻璃升降器J . 汽車實用技術 , 2003 ,(10) . 13 曹云翔. 電動玻璃升降器及其發(fā)展概況J . 汽車電器 , 2001,(04) . 14 陳華初. 伍德榮.車門玻璃升降器制動力矩德分析與計算 J. 湖北汽車工業(yè)學院學報 ,1993,(02) . 15 周增華,朱志林. 電動玻璃升降器失效原因分析及改進措施 J. 中國科技信息 , 2005,(12) . 16 周增華. 玻璃升降器沉重的改進措施 J. 汽車雜志 , 1993,(08) . 17 洪兵，胡小仙. 玻璃升降升降運動數(shù)學模型的建立與分析 J. 長安科技 , 2006, (03) . 18劉之生,黃純穎. 反求工程技術M . 機械工業(yè)出版社 , 1992. 19Piskunov V(i. Finite elements analysis of cranes metalwork. Moscow: Mashinostroyenie, 1991 (in Russian). 20Kopnov VA. 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