车门玻璃升降器的设计及运动仿真

1、编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目：车门玻璃升降器的设计及运动仿真车门玻璃升降器的设计及运动仿真 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 0923056 学生姓名： 黄宇流 指导教师： 林承德 （职称：教 授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 车门玻璃升降 器的设计及运动仿真 是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注 引用，表示致谢的内容外，本毕业设计

2、（论文）不包含任何其 他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 92 学 号： 0923056 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 2、专题 滑门电动玻璃升降器的逆向设计及运动仿真 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源：江苏省苏州奥杰汽车技术有限公司 选题依据：根据某车型使用 ug 逆向设计一款电动玻璃升降器 三、本设计（论文或其他）应达到的要求

3、：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 设计适合某车型的电动玻璃升降器。 用 ug 软件建立玻璃升降器的三维模型，并对其运动仿真，校核 升降器布置是否合理，检查各部件之间是否干涉，优化结构。 查阅文献 15 篇以上，并有不少于 8000 字符的外文资料译文。 完成开题报告。 中文摘要在 400 字以内，有 34 个关键词，外文摘要在 2000 字符左右。 至少完成 a0 图纸 4 张和一份 1 万字以上的设计计算说明书。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 92 班班 姓名姓名 黄宇流 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 20

4、13 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 摘摘 要要 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

5、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：关键词：玻璃升降器；汽车车门系统；仿真 abstract door window lift systems car door system is an important part of its qua

6、lity 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 pa

7、rt 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 bez

8、el 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 de

9、sign 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 目目 录录 摘 要 .iii abstract .iv 目 录.v 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

10、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

11、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 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

12、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 1 绪论绪论 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

13、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

14、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。 2 汽车玻璃升降器汽车玻璃升降器 2.1 概述概述 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

15、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，

16、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

17、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。 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 42.4813.6 张家港博泽汽车部件 有限公司 26.98.6 中国贵航集团万江电 机厂 2.180.7 “十五”期间轿车将由目前 566l 万辆发展到 110121 万辆；客车由 4182 万辆发展到 5568 万辆；卡车由 5819 万辆发展到 1

18、06121 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106-121216-242 客车55-68110-136 轿车110-121440-484 总量271-310766-862 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 2.42.75 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 主要技术指标情况主要技术指标情况 改革开

19、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 qct636-2000 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

20、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。 2.5 汽车玻璃升降器的发展趋势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

21、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

22、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。 3 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数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

23、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 图 3.1 车门玻璃升降器的的型式 a）单臂式；b）

24、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 3.2 技术参数及分析技术参数及分析 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12v12v12v13.5v 工作电压11-15v9-15v9-16v1016v 最大消耗电流28a25a28a25a 额定负载按图纸规定80

25、n120n65n,80n,100n 上升速度或上升时 间 70-200mm/s120-180mm/s 或 3- 6s 3.01.0s16cm/s 剩余力按图纸规定15050n178355n300n 自锁性500n500n450n300n 绝缘强度550v.1min750v.2s1000v.1min 绝缘电阻0.3m20 m 环境温度-20-+70-20-+80-30-+75-40-+85 防水性ipx4ip53pdw5033b30 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

26、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。 4 玻璃升降器的设计方案玻璃升降器的设计方案 4.1 车门玻璃参数的确定车门玻璃参数的确定 根据车门外板窗框的结构，玻璃面（

27、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 xyz 671.71499.31370.2 677.51498.31350.0 691.21495.81300.0 700.01494.21266.3 704.11493.51250.0 716.11491.21200.0 727.21488.91150.0 737.51486.71100.0 747.01484.61050.0 750.01484.01033.4 755.71482.61000.0

28、 763.61480.6950.0 770.61478.7900.0 774.11477.7873.0 g2 xyz 671.71499.31370.2 671.71500.01370.2 671.11600.01372.5 670.61700.01374.1 670.21800.01375.3 670.01900.01376.1 669.92000.01376.5 669.92100.01376.6 670.02200.01376.3 670.12278.71375.8 g3 xyz 671.72278.71375.8 677.52279.81350.0 691.22282.01300.0

29、700.02283.41266.3 续表 4-1 g3 xyz 704.12284.21250.0 716.12286.31200.0 727.22288.51150.0 737.62290.71100.0 747.02292.91050.0 750.02293.61033.4 755.72295.11000.0 763.62297.3950.0 770.62299.4900.0 772.62300.1885.0 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

30、 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 4.2 玻璃在车门上的干涉校核玻璃在车门上的干涉校核 玻璃与周边件的配合情况： 玻璃左右侧卡在玻璃导槽中，如图 4.3 所示。 图 4.3 玻璃与周边件的配合 1 玻璃是嵌在滑门内外板的缝隙中的，玻璃表面与滑门腰部外加强板的间隙为 10.8mm；玻 璃内表面与滑门腰部内加强板的间隙为 24.5mm（图 4.4） 图 4.4 玻璃与周边件的配合 2 由图 4.4 可知，玻璃与车门周边件没有发生干涉。 4.3

31、玻璃升降器类型的选择玻璃升降器类型的选择 在玻璃升降器的形式选择类型选择上也常以车窗弧度半径和车窗导轨布局位置来作 为依据进行选型。当车窗弧度半径越小其弦高也越大（如图 4.5 所示） ，此时布置绳轮式 升降器更符合这种类型的车门。 图 4.5 玻璃弧度对弦高（y 向窜动量 1、2、3、4）的影响 当车窗玻璃较大时可以选择双导轨形式绳轮升降器，以减少运行过程中可能产生的 不正常的抖动和侧偏等现象。 当玻璃弧度曲率较小且玻璃较大而形状不规整时，虽然从理论上而言绳轮式升降器 由于其导轨弧度和车窗玻璃理论运行弧度轨迹更逼近（和叉臂式相比不存在弦高现象） 、 运行噪音低等优势，但是叉臂式升降器零件数少

32、（多为金属钣金件） 、加工装配方便、使 用寿命长等因素目前仍旧被广泛采用。 由于该车型后门玻璃半径r=3200mm，曲率较小，面积较大且形状不规整，根据表3- 1，选择叉臂式玻璃升降器，同时结合客户的要求，选择电机驱动，确定结构类型为叉臂 式电动玻璃升降器。 4.4 车窗玻璃运行弧度的确定车窗玻璃运行弧度的确定 图 4.6 车窗玻璃运行弧度 如图 4.6 根据滑门车窗的结构可知及客户提供的数据，可知: 玻璃在 z 向的行程 lab=383.4mm 玻璃的半径 r=3200mm 由勾股定理，得: sin/2=191.7/3200 玻璃的运行弧度 =2arcsin191.7/3200=20.06=

33、0.12 弧 lab=r=0.123200=384mm 4.5 叉臂组件所在平面位置的初步确定叉臂组件所在平面位置的初步确定 为尽量减少补偿弦高的差值以减少叉臂的变形量，叉臂组件所在平面布局在和车窗 玻璃运行轨迹空间圆所在平面垂直位置上。 5 电动玻璃升降器的机械结构设计电动玻璃升降器的机械结构设计 5.1 导向槽的设计导向槽的设计 根据玻璃的外形尺寸及在整车坐标系中的位置，两个玻璃托架定位孔圆心在整车坐 标系的坐标为： a（x=1749，y=783.8，z=817.5） b（x=2112，y=783.8，z=817.5） 经 catia 测定，玻璃的重心坐标：（x=1875.7，y=751.

34、3，z=1001.2） 。在 z 方向重 心坐标在点 a、b 之间，能保证玻璃在升降运动时两个玻璃托架在 x 方向给玻璃相等的 作用力，保证玻璃运行平稳。 点 a、b 之间的距离为 363mm，则导向槽 a 的两个定位孔之间距离也为 363mm，为 了不与车门内板上的其他部件产生干涉，导向槽 a 的长度为 384mm。 图 5.1 玻璃支撑部分断面图 为方便导向块装入导向槽，分别在导向槽两端设置槽口(图 5.2)。 左端：左端： 右端：右端： 图 5.2 长导槽局部视图 1 玻璃支 撑臂 导向块 球头型铆钉 长滑槽 长圆孔 长圆孔的设置是为了在装配时方便调整两孔实际定位长度，防止因制造误差造成

35、无 法装配。同时，为防止滑块在导向槽滑动时滑出导向槽，在导向槽上设置止动结构（图 5.3） 。 图 5.3 长导向槽局部视图 2 导向槽 b 的长度定为 228mm，左端面在 xz 平面的坐标为 x=1907mm，导向槽 b 的 对称轴在 xz 平面的坐标为 z=585.3mm。 5.2 玻璃导向与保护机构玻璃导向与保护机构 玻璃导轨和窗框共同组成玻璃导向与保护机构（图 5.4） 。车门玻璃导轨用钢板冲压 或滚压成型焊接或用螺钉连接于车门上。导轨内与玻璃接触的部位装有导槽，导槽用橡 胶制成。导槽起导向、密封功能，行车和关闭车门时吸收玻璃的振动，避免玻璃直接与 金属件接触，且起到美化、减小玻璃与

36、车门外板的高度差、降低空气阻力的作用（图 5.5） 。 导槽与玻璃接触的表面是聚氯乙烯，为了减小玻璃摩擦部位产生的摩擦阻力，进行 表面处理。采用现在广泛使用的方法：非植绒式，即在唇型部表面涂上尿烷，增加与玻 璃的密封性，防止在寒冷地带的冻结，有密封条的特性。 挡板 （装 配后 加工） 小凸台 （装配 后加工） 凸台（装配 后加工） 图 5.4 车门玻璃导轨 图 5.5 玻璃导轨断面图 5.3 叉臂组件的设计叉臂组件的设计 安装盖板e和短导向槽mn固定在车门内板上。因为该车型要配置使用手动和电动升 降器两种，电机安装支架的电机出轴位置通常也是摇手柄所在位置，需要将车内用户所 在位置和手柄位置综合

37、考虑。 根据人机工程学原理，确定主动臂与安装盖板连接的旋转副中心点e的在整车坐标系 中xz平面的坐标为：e（x=1791mm,z=585.3） 。 已知导向槽a上止点x方向对称轴所在坐标为x=817.5mm，下止点坐标为 x=434.1mm。 通过对常规叉臂式升降器直流电机性能、玻璃升降器基本性能、玻璃的行程要求等 因素进行综合考虑，确定从动臂（上摆臂和下摆臂）两端定位孔的距离ac=gc=150mm， 主动臂两端定位孔的距离be=300mm，bc=ec=150mm。因为玻璃安装点之间的距离 hj=363mm，en=228+1907-1791=344mm，当ab经过e点时，acb=180, ac

38、+bc=300mmhj=363mm，ac+bc=300mmi=360nt/60=6nt/=6623.580.7=16.13 齿数 z2=iz1=16.138=129，取 z2=130 分度圆 d2=mz2=2130=260mm 齿顶高 haham122mm； 齿根高 hf（hac）m（10.25）22.5mm； 齿距 pm2mm 齿厚 sm/23mm 图 5.8 齿数和分度圆直径 6 升降器电子控制系统的设计升降器电子控制系统的设计 1） 左门电动升降器的-1-作由左窗电动机和左窗电动机开关的动作来完成。 当开关关闭时，36、37 相接， 电动机两端搭铁， 不工作； 开关作上升动作，46、37

39、 相接， 电流流向为： f146左窗电动机73 搭铁， 电动机运转， 左窗玻璃上升； 开关作下降动作，36、47 相接， 电流流向为：f147左窗电动机63 搭铁，左窗电动机运转， 左窗玻璃下降。 2） 右门电动升降器的工作由右窗电动机及右窗电动机开关(左、右门上各一只)的动作来 完成。 当两开关均关闭时，左门上右窗电动机开关 13、23 相接， 右门上右窗电动机开 关 l 一 8、29 相接， 即右窗电动机两端搭铁， 不工作； 当左门上右窗电动机开关关闭， 如右门上右窗电动机开关作上升动作， 则开关 5 8、29 相接， 电流流向为：f258右窗电动机923搭铁，右窗电动机运转， 右窗玻璃上

40、升； 若右门上右窗电动机开关作下降动作， 即开关 18、59 相接，电 流流向为： f2 59右窗电动机8l3搭铁， 右窗电动机运转， 右窗玻璃下降； 在右门上右窗电动机开关关闭， 如左门上右窗电动机开关作上升动作， 开关 1 5、23 相接， 电流流向为：f2 5l8右窗电动机923搭铁，右窗电动机 运转， 右窗玻璃上升； 若左门上右窗电动机开关作下降动作，则开关 13、25 相接， 电流流向为： f2529右窗电动机8l3搭铁， 右窗电动机运转， 右窗玻 璃下降。 控制盒端子布置及左、右窗电动机开关、电动玻璃升降器开关的端子档位、升降器电子 控制系统电路见下表。 表 6-1 控制盒端子布置

41、 红绿绿 表 6-2 左窗电动机开关 6-3 右窗电动机开关（左门上） 黑棕蓝红黄黑端 子 动 作 31523 上 升 关 闭 下 降 表 6-4 右窗电动机开关（右门上） 棕蓝蓝红绿黄端 子 动 作18592 上 升 关 闭 下 降 黑蓝绿红绿黑端 子 动 作36473 上 升 关 闭 下 降 图 6.1 升降器电子控制系统电路图 7 电动玻璃升降器数学模型（电动玻璃升降器数学模型（c a d ）的构建）的构建 安装盖板（6）和短导轨（2）分别是固定在车门内板上的固定零件。而它们的建模 方式为：电机（7）固定在安装盖板（6）上，但其输出轴为旋转副同时也是驱动部件； 主动臂（5）和安装盖板（6

42、）利用铆钉铆接并绕该铆钉设定为旋转副;电机输出轴旋转副 和主动臂旋转副形成齿轮副；从动臂（4）与垫片采用焊接连接，然后垫片和主动臂 （5）形成旋转副；主动臂和从动臂上都采用球头形铆钉铆接并和三个导向块（3）采用 球面副连接；从动臂（4）下端的导向块（3）和短导轨（2）采用滑动副连接；主动臂 （5）的上端两个导向块和长导轨（1）采用滑动副连接；长导轨（1）和玻璃采用固定连 接；扇形齿板（8）和主动臂（5）采用铆接固定（图7.1）。 图7.1 电动玻璃升降器总成图 8 电动玻璃升降器的运动仿真电动玻璃升降器的运动仿真 参考运动仿真视频，见 ppt 1 长导向槽 2 短导向槽 3 导向块 4 从动臂

43、（短臂） 5 主动臂（长臂） 6 安装盖板 7 电机 8 扇形齿板 9 有关运动部件的数据校核有关运动部件的数据校核 9.1 运动行程校核运动行程校核 为提高车窗的密闭性，需在原来的行程上加上 10mm 的上升量，即在没有导轨约束 的情况下当玻璃到达上止点后仍能上升 10mm。 则 lbg=232.2+10=242.2mm； 由勾股定理，得 leg2=3002242.22=31339，leg=177mmem=116mm从动臂 b 不与导向槽 b 干涉。 说明叉臂在上止点 ab下止点 ab升降时满足行程要求。 图 9.1 叉臂行程 9.2 传动动力校核传动动力校核 表 9-1 臂式玻璃升降器各部

44、分的阻力实测值比率 主要因素阻力（） 玻璃升降运动30.2 玻璃质量28.2 齿轮部分27.6 玻璃支承部分11.5 升降臂的质量和齿轮的摩擦6.4 平衡弹簧的作用-3.9 合计100.0 因为目前设计的是电动式升降器，升降器在车窗玻璃行程内任一点通过电机的自锁 力都能自锁，不需要平衡弹簧进行自锁，所以将表 9-1 修改为表 9-2。 表 9-2 臂式电动玻璃升降器各部分的阻力实测值比率 主要因素阻力（） 玻璃升降运动29.1 玻璃质量27.1 齿轮部分26.6 玻璃支承部分11.1 升降臂的质量和齿轮的摩擦6.1 合计100.0 由运动行程可知，当升降器由下向上运动到上止点时，主动臂在 z

45、方向上的驱动力 最小，升降器总成在 z 方向的阻力最大。 小齿轮与扇形齿板的传动比 i130/816.25，玻璃的质量 m=3.9kg（客户已提供数据） ，根据表 9-2 可知： 在升降器上升至上止点时： 电动玻璃升降器的在 z 方向的总阻力 f3.99.8100/27.1141n； 电机小齿轮传递给扇形齿板的扭矩 t16.9 1.238.13nm（最大负荷），扇形齿板与 主动臂固定连接； 则主动臂的最大扭矩 tmaxt1i8.1316.25132 nm； 主动臂在 c 点上的垂直作用力 ftmax/lce132/0.15880n； ffcos=880cos50.4561n； 剩余力 f2ff

46、561141420n。 传动动力满足升降器性能要求。 图 9.2 传动动力图 9.3 结构干涉校核结构干涉校核 图 9.3 上止点处总成干涉校核 value=0 z=827.567m m 扇形齿板与 小齿轮啮合， 未脱离小齿 轮 导向槽 a 和导向槽 b 趋近重合时刻，各 部件未发生干涉。 扇形齿板与小 齿轮啮合到达 止动机构，升 降器停止下降 下止点理论位置： z=434.1mm 图 9.4 结构干涉 由上图可知，在玻璃升降器总成中，干涉量 value=0，即各部件没有发生干涉。同时 运动部件的运动区域在玻璃所在空间圆内，因玻璃与车门及其它车门附件发生干涉，所 以升降器总成不会与车门及车门附

47、件发生干涉。 9.4 强度分析或疲劳分析强度分析或疲劳分析 对于运动部件的强度或疲劳分析，需要采用 cae 软件例如 analysis 来校核输出结果， 一般由汽车配件厂拿到数模后去分析并试制，若强度不足再由车身部优化结构尺寸。因 为项目还未交付给客户（主机厂） ，所以不深入分析。 10 电动玻璃升降器的基本技术要求电动玻璃升降器的基本技术要求 10.1 标准标准 升降器应符合 qc/t 636-2000 标准的要求，并按经规定程序批准的产品图样及技术文 件制造。 10.2 外观外观 a）升降器金属件必须经防腐蚀处理，或使用具有耐腐蚀性的材料制造。 b）升降降器塑料件表面应平整、无气泡，无影响

48、使用的变形。 c）金属零件的涂镀层和化学处理层应均匀，不得有明显缺陷。 11 电动玻璃升降器的性能电动玻璃升降器的性能 11.1 基本性能基本性能 a）工作电压 升降器在 1015v 电压下应运行平稳，不允许有异常噪声和卡滞现象。 b）电流特性 升降器的工作电流不大于 15a，堵转电流不大于 28a。 c）关闭力 升降器的关闭力应符合产品图样的技术要求。 d）运行速度 升降器的上升运行速度应为 70 mm/s220 mm/s，下降运行速度应满 足产品图样技术要求。 11.2 自锁性自锁性 升降器在车窗玻璃行程内任一点应能自锁，在升降器玻璃托架上施加 500n 负载时， 不应损坏，玻璃下降量不大

49、于 5 mm。 11.3 耐温度变化性耐温度变化性 升降器在不工作状态下应能经受-40低温和+75高温的温度变化试验，恢复室温后 应符合 11.1 的规定。 11.4 绝缘介电强度绝缘介电强度 升降器电机内各互不连接的导体零部件对壳体之间应能耐实际正弦波形的高压试验， 绝缘不被击穿。 11.5 耐过电压耐过电压 升降器应具有耐过电压能力，试验后应符合 12.1 的规定。 11.6 热保护性热保护性 升降器应具有热保护特性，其首次打开时间、恢复时间及开断次数应满足产品图样 技术要求。试验结束后热保护器仍能正常工作。 11.7 抗干扰性抗干扰性 升降器电机应具有抗干扰性能。当干扰时，升降器电机在运

50、行中允许出现电流波动， 但干扰取消后应恢复正常。 11.8 耐振性耐振性 升降器经 qc/t 413 规定的扫频振动试验后应符合 12.1 的规定。 11.9 耐腐蚀性耐腐蚀性 升降器应经受 96h 的盐雾试验，试验后升降器应符合 12.1 的规定，且黑色金属零件 主要表面无基体腐蚀物。 11.10 防水性防水性 升降器在不工作状态下，防水性能等级为 ipx4，试验后电机内部不应进水。 11.11 耐久性耐久性 升降器应能承受耐久性的试验，试验后的基本性能允许与试验前偏差 20。 滑门升降器：7500 个工作循环。 12 结论与展望结论与展望 12.1 结论结论 虽然每学期都安排了课程设计或者

51、实习，但是没有一次像这样的课程设计能与此次相 比，设计限定了时间长，而且是一人一个课题要求更为严格，任务更加繁多、细致、要 求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程的专业知 识理解、掌握和实际运用的灵活度。在对设计的态度上的态度上是认真的积极的。 通过近一学期毕业设计的学习，给我最深的感受就是我的设计思维得到了很大的锻 炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的 有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富了，才能 使我们的设计思路具有创造性。 为什么这样说呢？就拿我设计的车门玻璃升降器的设计及运动仿真来说吧

52、，最初老 师让我调研一些关于车门玻璃升降器的现状和存在的问题，设计一个方案出来，使结构 简单，并且造价低，通用性好等特点。我选择了车门玻璃升降器的设计及运动仿真这一 课题来作为我的毕业设计这是对我的四年知识能力考查，也是对我应用这些知识能力的 考查，我尽力使自己的设计减少错误，但我知道由于许多知识和能力的欠缺，肯定有一 定的错误。 通过本次设计我学到的不仅仅是车门玻璃升降器这单一方面的了解，让我熟悉了设 计的各个方面的流程，学会了把自己大学四年所学的知识运用到实际工作中的方法。从 以前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，给自己的 设计过程带来了很大的麻烦。车门玻璃升

53、降器是服务于汽车工程行业，涉及了与专业结 核性较强的课题，培养了自己的综合能力、自学能力，从而适应未来社会的需要与科学 技术的发展需要。培养了自己综合的、灵活的运用的发挥所学的知识。 特别感谢我的导师林承德老师给我的悉心指导，还有其他老师给我在设计方面给予 的帮助。我觉得通过这次设计，让我了解了设计的整个流程，在设计过程中发现了自己 的不足和不少的漏洞让我自己能够在以后加以改正在今后的工作中能够更好的发挥在大 学四年中的知识，在我能够在以后的分工作中做的更好。 12.2 不足之处及未来展望不足之处及未来展望 这次设计肯定有许多不足的地方，我希望未来有了更多的专业知识继续研究机械行 业为社会做出些力所能及的事。 致谢致谢 四年的大学生活即将结束，在准备毕业设计的过程中，我不仅进一步丰富和巩