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摘 要 车门玻璃升降系统是汽车车门系统重要组成部分之一,其质量的好坏将直接影响到整个车门系统乃至整车的安全性。该系统主要功能是保证车门玻璃平稳升降、能随意停位,同时具备良好的密封性。 本文讨论了在汽车车门设计中于玻璃升降器的布置有关的零件设计,同时对叉 臂升降器的布局设计及仿真实现进行了分析和介绍。 玻璃升降器在车门系统中的车门附件。玻璃升降是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架作上下运动,从而使得车门玻璃框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式传动和绳轮式 传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动。此外有手操纵式卒电动两种操纵方式。车门设计和布局中正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。 关键词: 玻璃升降器;汽车车门系统;仿真 II 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 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 录 . III 1 绪论 . 1 2.1 概述 . 2 2.2 现状分析 . 2 2.3 市场预测 . 2 2.4 主要技术指标情况 . 3 2.5 汽车玻璃升降器的发展趋势 . 4 3 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数 . 5 3.1 结构及工作原理 . 5 3.2 技术参数及分析 . 7 4 玻璃升降器的设计方案 . 8 4.1 车门玻璃参数的确定 . 8 4.2 玻璃在车门上的干涉校核 . 10 4.3 玻璃升降器类型的选择 . 11 4.4 车窗玻璃运行弧度的确定 . 12 4.5 叉臂组件所在平面位置的初步确定 . 12 5 电动玻璃升降器的机械结构设计 . 13 5.1 导向槽的设计 . 13 5.2 玻璃导向与保护机构 . 14 5.3 叉臂组件的设计 . 16 5.4 驱动电机的选择 . 17 5.5 扇形齿板的设计 . 18 5.5.1 确定模数和压力角 . 18 5.5.2 确定主动臂的角行程 . 18 5.5.3 确定齿数和分度圆直径 . 18 6 升降器电子控制系统的设计 . 19 7 电动玻璃升降器数学模型( C A D )的构建 . 21 8 电动玻璃升降器的运动仿真 . 22 9 有关运 动部件的数据校核 . 23 9.1 运动行程校核 . 23 9.2 传动动力校核 . 23 9.3 结构干涉校核 . 25 9.4 强度分 析或疲劳分析 . 28 10 电动玻璃升降器的基本技术要求 . 29 10.1 标准 . 29 10.2 外观 . 29 IV 11 电动玻璃升 降器的性能 . 30 11.1 基本性能 . 30 11.2 自锁性 . 30 11.3 耐温度变化性 . 30 11.4 绝缘 介电强度 . 30 11.5 耐过电压 . 30 11.6 热保护性 . 30 11.7 抗干扰性 . 30 11.8 耐振性 . 30 11.9 耐腐蚀性 . 30 11.10 防水性 . 30 11.11 耐久性 . 30 12 结论与展望 . 31 12.1 结论 . 31 12.2 不足之处及未来展望 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 附录 . 34 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 1 1 绪论 玻璃升降器升降运动来实现汽车车门玻璃门附件。玻璃电梯玻璃托架的上下运动的驱动下沿着导向槽或导轨作升降运动,使门玻璃门窗框。升降台目前主要采用横臂式四轮驱动传动和绳索两种常见的结构类型。后者可以适应在一个大的弧形表面的曲率的玻璃向下移动。另外,有手动和电动两种操作模式。门的设计和布局。玻璃升降器的正确选择和安排,是为了确保玻璃升降操纵轻便,可靠的键。 作为运动部件的门系统,只是身体外 面的电路板空间和布局相关的电梯,并且在门轨道的两侧,外玻璃含水,密封件具有一定的相关性。系统,尤其是外门和玻璃门的形状初步确认后,需要和玻璃电梯门系统的布局和分析相关的组件。 因为如果空间布局升降台的不适宜在实际过程中,经常会遇到追赶玻璃升降,抖动,帧关车门导轨等。往往也意味着运动不顺畅,在整个运行过程中的某一行或静态或动态的机械条件状况不佳的位置。反映在现实中出现的型式试验(寿命测试)失败或部分失败,在使用过程中,如叉车的手臂长臂,短臂的磨损,滑轮葫芦钢丝绳断裂。 要解决这些问题外可能存在 的门板需要附件布局和结构设计的升降台,充分考虑其布局是合理的,应采用计算机辅助分析。合理安排升降机门系统的位置和需要解除门的设计产品设计时产生的玻璃电梯配件相关的系统布局和考虑。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 汽车玻璃升降器 2.1 概述 电动玻璃升降器在我国诞生于 90 年代初,是轿车作为生产资料向消费资料变化的一个特征。最早开始应用在桑塔纳普通型的选装车上,称为豪华型轿车,以后在奥迪、捷达、富康等轿车上都开始选装电动玻璃升降器。由于电动玻璃升降器比传统的手动玻璃升降器具有许多优越性,它运行平稳,调节自如,不需要人力,给驾驶员和乘员 带来一种舒适感和安全感。汽车上装有电动玻璃升降器,给汽车带来一种豪华的气氛,受人喜爱。因此,目前在中级以上轿车都将电动玻璃升降器作为一种标准配置,用以提高汽车的配置档次。 2.2 现状分析 现 在, 国内生产的中高档轿车,例如奥迪 A6、别克君威、雅阁、帕萨特、东风标致307都配置了电动玻璃升降器,其他轿车和面包车也开始大量选装电动玻璃升降器。目前,大客车和卡车也有配置电动玻璃升降器的需求。 车门玻璃升降器作为车门附件,其作用是保证车门玻璃平稳升降、门窗能随时并顺利地开启和关闭,并能使玻璃停留在任意位置,不 随外力作用或汽车的颠簸而上下跳动。因此要求玻璃升降器结构可靠、操纵轻便省力,并需有防止玻璃升降器倒转的制动装置。随着汽车的不断改进和发展,玻璃升降器也由简单的丝杆式、单臂式逐渐发展为今天的电动式。 电动玻璃升降器的发展前景是广阔的。 2.3 市场预测 国内主要生产电动玻璃升降器厂商及配套车型情况见表 2-1。 表 2-1 国内主要生产电动玻璃升降器生产厂一览表 产品名称 企业名称 主要车型 电动玻璃升降器 上海实业交通电器有限公司 桑塔纳、别克、帕萨特、金杯、猎豹 张家港博泽汽车部件有限公司 桑塔纳、捷达、 奥迪 贵州万江电机厂 捷达、小红旗、马自达 镇江 Rockwell 富康、切诺基 跃进集团随车工厂 依维柯 重庆力士得绳索有限公司 雅阁 吉林省红钻汽车电器股份有限公司 捷达 温州天球电器有限公司 浙江中欧汽车电器有限公司 目前电动玻璃升降器产品市场主要由上海实业交通电器有限公司、张家港博泽汽车部件有限公司、贵州万江电机厂占有。其市场占有率 (手动 +电动 )见表 2-2。 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 3 表 2-2 1999 年被玻璃升降器总产量即主要厂商比较表 产品名称 全国总产量 主要生产厂商 年销 量 (万只,电动) 市场占有率( %) 玻璃升降器 311.6 万只 (手动 +电动) 上海实业交通电器有限公司 42.48 13.6 张家港博泽汽车部件有限公司 26.9 8.6 中国贵航集团万江电机厂 2.18 0.7 “十五 ”期间轿车将由目前 56 6l万辆发展到 110 121万辆;客车由 41 82万辆发展到 5568 万辆;卡车由 58 19 万辆发展到 106 121 万辆,玻璃升降器的发展预测见表 2-3 表示。 表 2-3 汽车需求量及玻璃升降器发展数量 车型 2005 年需求量(万辆) 玻璃升降器 发展量(万只) 载货汽车 106-121 216-242 客车 55-68 110-136 轿车 110-121 440-484 总量 271-310 766-862 玻璃升降器的总产量从表 2-2 与表 2-3 比较可以看出,到 “十五 ”末将增加 2.4 2.75 倍,可见其发展前景是很好的。其中电动玻璃升降器的发展肯定要高于手动玻璃升降器,其占玻璃升降器份额由 99 年的 22.8到 2007 年预计将达到 30。 2.4 主要技术指标情况 改革开放以来我国汽车行业依靠技术引进及合资,使我国汽车业的技术水平迅速发展,相应的汽车零部件制造技术也迅速发展。目前为上海大众,一汽大众配套的电动玻璃升降器都采用了德国大众的 TL82083 标准。为上海通用配套的电动玻璃升降器采用了 GM公司的 1997Buick“W” -car 门窗升降子系统的技术要求。为神龙富康配套的电动玻璃升降器采用了 B28 4250 的雪铁龙标准。由于电动玻璃升降器在国内发展很快,在国内制订一个行业标准已提到议事日程,最近武汉汽车车身附件研究所和上海实业交通电器有限公司起草制订了 QC T636-2000 汽车电动玻璃升降器的行业标准,它综合了国外先进汽车企业标准, 结合我国电动玻璃升降器的实际情况,在分析试验的基础上而制订的。这将对规范我国电动玻璃升降器的设计,制造,试验技术起到指导作用。 无锡太湖学院学士学位论文 4 2.5 汽车玻璃升降器的发展趋势 当前我国电动玻璃升降器的发展很快,它不但在轿车中大量配套,而且也开始在轻型客车中大量配套。最近还有在卡车中配套的意向,其使用方便,安全,舒适的特点已被越来越多的人接受。其配套市场的天地是广阔的。随着汽车工业的发展,电动玻璃升降器呈现智能性、模块化的发展趋势。 为了使电动玻璃升降器保持强劲的动力,又防止在使用过程中出现不小心被夹住的不安全因素 ,目前的电动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时,即停止上升并下降,足以防止乘客肢体不小心被夹住的小概率事件。这一功能是靠安装在摇窗电机中的电子模块来完成的,上海大众新开发的帕萨特轿车的电动玻璃升降器就具有这种防夹功能。 另一发展趋势就是模块化,在国际汽车工业发展过程中,为了更好地迎合顾客的个性化要求,降低产品成本,提高汽车质量,整车厂逐渐将自制件压缩,并尽量减少整车厂的工作量,将整车厂的精力都放在新车型的开发上,因此提出了模块供货的要求,将原来直接由各供应商提供单个零件,由整车厂 在生产线上组装的生产模式逐步转为由一级供应商承担模块供货,整车厂仅作模块组装,这样可大大压缩整车厂的工作时间,加速汽车的更新换代。过去汽车厂是比谁生产线长,今后可能是生产线越长,效率越低。 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 5 3 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数 3.1 结构及工作原理 电动玻璃升降器从其结构特点上分,大致可分成三大类;绳轮式、叉臂式、软轴式。其结构特点及配套车型如表 3-1 所示。 表 3-1 电动玻璃升降器结构特点 结构形式 动力源 结构特点 国内配套车型 绳轮式 直流微电 机 由开关改变电机极性,作正反向旋转,带动机构作上下运动。 由电机传动轴带动卷丝筒旋转,卷丝筒带动钢丝绳在导轨上作上下运动,钢丝绳再带动导轨上的传动掣(用以固定窗玻璃)作上下运动,起到升降玻璃的作用。 由电机传动轴上的小齿轮带动叉臂中的长臂上的扇形齿轮在角度内旋转,改变长臂与短臂的夹角,起到升降玻璃的作用 直流微电机 由开关改变电机极性,作正反向 旋转,带动机构作上下运动。 由电机传动轴上小齿轮带动螺旋型 钢丝软轴在导向管内作上下运动,软轴上传动掣带动玻璃作上下运动,起到升降玻璃的作用。 结构运行平稳,噪音 小,车型适用范围广 低,用于车门玻璃弧度较小的车门 该机构简单,制造工艺比较复杂。 上海:桑塔纳 一汽:奥迪 一汽:捷达 二汽:富康 上海:别克 广州:雅阁 上海:帕萨特 包车 天津:夏利 北京:切诺基 南京:依维柯 无锡太湖学院学士学位论文 6 图 3.1 车门玻璃升降器的的型式 a)单臂式; b)交叉双臂式; c)平行双臂式; d)绳轮式; e、 f)软轴式 1.扇形齿轮; 2.玻璃导向槽; 3.升降臂; 4.小齿轮; 5.弹簧; 6.滑轮; 7.托架; 8.丝; 9.齿条; 10.钢丝卷 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 7 3.2 技术参数及 分析 下面将电动玻璃升降器国内外主要技术指标如表 3-2 排列以供参考。 表 3-2 国内外电动玻璃升降器主要技术指标 技术指标内容 行业标准 QC/T636-2000 德国大众 TL82083 美国 GM97Buick 雪铁龙 B28 4250 额定电压 12V 12V 12V 13.5V 工作电压 11-15V 9-15V 9-16V 10 16V 最大消耗电流 28A 25A 28A 25A 额定负载 按图纸规定 80N 120N 65N,80N,100N 上升速度或上升时间 70-200mm/s 120-180mm/s 或3-6s 3.01.0s 16cm/s 剩余力 按图纸规定 15050N 178 355N 300N 自锁性 500N 500N 450N 300N 绝缘强度 550V.1MIN 750V.2s 1000V.1min 绝缘电阻 0.3M 20 M 环境温度 -20-+70 -20-+80 -30-+75 -40-+85 防水性 IPX4 IP53 PDW5033 B30 4410(2 型 ) 耐久性 前门 15000 循环 后门 7500 循环 前门 12500 循环 后门 7500 循环 前门 14250 循环 后门 7500 循环 前门 10000 循环 后门 5000 循环 从表 3-2 的主要技术指标对比来看,我国汽车电动玻璃升降器行业标准基本上采用了国外先进企业的标准,如按此标准制造汽车电动玻璃升降器,其产品可达到国际先进水平。从表中可看出,目前别克轿车对电动玻璃升降器的技术要求是最高的,其技术指标中额定负载大,要达 120N,剩余力最大要达 355N,其耐久性试验中一个循环的运动次数也是最多的,玻璃在一个循环中需运动 8 次。要达到这些指标,对电机、传动机构都提出了 更 高的要求。 无锡太湖学院学士学位论文 8 4 玻璃升降器的设计方案 4.1 车门玻璃参数的确定 根据车门外板窗框的结构,玻璃面(两玻璃关于 XZ 平面对称)在整车坐标中的空间位置(单位: mm)定义为: G1、 G2、 G3 玻璃曲线(图 4.1)在整车坐标系中的坐标如表 4-1。 表 4-1 G1、 G2、 G3 曲线坐标 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 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 9 续表 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 图 4.1 未倒圆的车窗玻璃外形 构建一个圆柱曲面无限逼近 G1、 G3 曲线,测得曲面的半径 R=3200mm(取整数),玻璃的四点坐标如下: 点 a: X=1424 Y=655 Z=1426 点 b: X=2400 Y=655 Z=1426 点 c: X=2400 Y=788.5 Z=226 点 d: X=1424 Y=788.5 Z=226 图 4.2 玻璃面 无锡太湖学院学士学位论文 10 4.2 玻璃在车门上的干涉校核

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