汽车车门玻璃升降器结构研究与仿真

1、中文摘要随着人们对汽车的安全性、舒适性和可靠性的要求越来越高，作为车身主要附件车门附件设计又是车门设计的关键，如何高效、准确、智能化地进行车门附件设计工作，缩短设计周期，是目前汽车行业研究的一个重点。本文就汽车车门及车门附件的设计方法及要求进行了论述，结合实际设计研究，重点对车门玻璃升降器的结构形式，性能要求，设计布置要领等方面做了完整的阐述。针对玻璃升降器的设计及在车门结构中的布置，从结构仿真和优化设计的角度，提出较完整的改善结构设计功能及性能的设计方法。现代汽车车门附件设计是车门结构设计的重要组成部分。本文从车门附件玻璃升降器的结构设计入手，对影响振动噪音，车门密封，电机寿命，操纵轻便等因

2、素做系统分析和研究，提出合理的结构设计分析方法，有利于优化车门结构设计。国内外对车身结构力学分析及轻量化设计已有所研究及提出设计方法，但就国内车身结构设计中附件系统的寿命研究及力学分析的应用还不够普遍，由此为进一步提高车身附件结构设计性能提出相应设计方法，是车身附件设计发展趋势。研究方法：(1)利用互联网、图书馆、资料室等，搜集国内外相关的理论和技术，并仔细的学习研读，作为参考。(2)建立车门结构三维模型，对车门主要附件机构进行仿真分析，研究其运动及力学特性，提出结构设计优化的相关因素，建立性能分析模型。技术路线：三维设计一主要附件数模一结构装配分析，结构运动力学分析一计算机仿真一结构优化设计

3、主要因素提出一优化设计模型一实际设计案例比较一验证。关键词：车门附件，振动，寿命，玻璃升降器，仿真AbstractBe more and more high to the safety，comfort of the automobile and therequest of the credibility along with people，Be the carriage main enclosurecar doorenclosure design again is the car door the key of design，howefficiently，accurate，the intell

4、igence turn ground to carry on the car door theenclosure design work，shortenning the design period，is a point that theautomobile profession studies currentlyThis text the design method of theautomobile car door and the car door enclosure and requested to carry on todiscuss，combine an actual design r

5、esearch，point to the car door the glassascend and descend the structure form of the machine，the function request，design a decoration main theme etcdid an integrity of elaborateThe modern automobile car door enclosure design is the car door theimportance of structure design constitute partThis text i

6、s from the car doorthe enclosure glass ascend and descend machine of the structure designcommence，to influence vibration noise，the car door seal completely,theelectrical engineering life span，manipulate easy and convenient etethe factordo the system analysis and study,put forward reasonable of struc

7、ture designanalysis method，be advantageous to excellent turn the car door structure adesignStudy a method：(1)Make use of Internet，library,reference roometc，collect the relatedtheories and technique at home and abroad，and the careful study study,Be areference(2)Build up the car door model with 3D str

8、ucture，to the car door themain enclosure organization carry on imitating true analysis，studying itssport and the mechanics characteristic，putting forward the structure designexcellent turn of related factor，build up function analysis modelTechnique route：3D design-the main enclosure is few molds-the

9、structure assemble analysis，structure luck dynamics analysis-the calculatorimitate reallythe structure iS excellent to turn to design main factor to putforward-excellent turn design model_一actual design the case examplecomparison-*verificationKay Words：The ear door enclosure，vibration，life span，Wind

10、owRegulator,imitate really.第一章绪论本章首先介绍现代汽车车身设计思路，由此引出车门附件的布置与设计，并阐述振动与寿命的研究在车门布置的重要作用及意义，以玻璃升降器为突破口提出改善车门附件的研究方法。11现代汽车车身设计111概述随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通运输工具。作为汽车上四大总成之一的车身，已经后来居上并处于了主导地位。综观世界汽车工业沿革，可以看出，现代汽车是沿着“底盘”-“发动机”-“车身”逐步发展完善过来的。这个发展过程不但不以人们的主观意志为转移的，而在很大程度上取决于当时的科学技术水平和物质生话条件。由于汽车与人们的日常生活

11、息息相关，为了适应各种不同目的和用途乃至车辆的更新换代等，其关键在于车身。国内外汽车生产的实践证明：整车生产能力的发展取决于车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上也决定于车身。112汽车车身结构设计特点作为汽车的四大总成之一，车身设计事实上是工作量最大、最复杂、周期最长的工作。这是因为几乎每一个车型的更新换代都伴随着汽车车身的更替或变型。另外，为了满足国民经济各部门、各地区不同层次各种用途的需要，以及汽车公司本身生存竞争的需要，汽车种类型号需要多样化、系列化。而汽车整车生产能力的发展又取决于车身的生产能力，同时汽车的更新换代在很大程度上也直观地体现在车身上。大量的车身设计工作由此展开。而另

12、外两大总成如发动机和底盘的设计由于技术本身很难出现大的飞跃，因此它们的设计往往是在原有基础上的改型设计。汽车车身设计涉及诸如空气动力学、人体工程学、制造工艺学、美学、计算机图形学、结构学、材料学等等学科，它是一种技术密集和劳动密集相结合的产品，它的制造成本约占汽车总成本的一半，其设计成本比重在整车总设计中已属最大部分，所以车身设计成为制约着汽车制造和新车型开发的关键lz J。围绕着车身设计产生了一系列的关于车身设计的设计理论和设计方法。如：并行工程(CE)、虚拟制造(VM)、计算机集成制造系统(CIMS)、敏捷制造(AM)、柔性制造系统(FMS)。不论这些设计方法的如何称谓，它们的目的只有一个

13、，就是最大限度地提高设计效率，节约设计时间。以最快的上市速度(T Time to Market)，最好的质量(Q Quality)，最低的成本(C Cost)，最优的服务(S Service)来满足不同顾客群体的需求。113现代车身结构设计方法过去传统的车身设计过程一般分为初步设计与详细设计两个主要设计阶段，车身开发周期长，同时存在开发成本高、产品通用化系列化程度低和累积误差大等缺点【3】。随着计算机技术的进步和广泛应用，在车身设计中现已大量使用功能强大的CADCAECAM软件，这些计算机软硬件的大量应用在一定程度上缩短了车身开发周期，节约了设计成本。图11所示为现代车身结构设计流程图。满意详

14、细设计分析返回相应的设计阶段产品定型满意样车试验样车制造计算机模拟实验结构设计汇总详细结构设计产品定型、总布置要求。内外模型的约束结构方案设计方案分析概念设计分析概念设计NYNY图1I现代车身设计流程图1.2现代轿车车门的硬点及主断面设计 概念车门，作为汽车车身的设计中的重要组成部分，它的设计过程直接影响着两侧前后翼字板、顶盖、车门框等相关结构的设计，同时，它又是一个相对独立的系统总成，内部附件数目繁多，结构复杂。车门系统包括4大部分：车门开闭系、玻璃升降系、门锁系、车门密封系。因此它的结构设计和附件布置就要考虑较多因素，既要保证与整车的一致协调性，还要满足自身的技术要求。这也使得车门的设计具

15、有一定的代表性。对于某些车门附件可以采用选装或承认图的方式，即设计部门根据需要提出车门附件总成的外廓尺寸、零件规格、性能要求、技术要求等，委托生产家进行具体的结构设计，并送原单位进行图纸承认(即设计认证)后，方可进行生产准备。例如门锁、密封条等。但是在概念设计阶段，由于车身主体结构的不确定性，由设计经验所提出的某些零件规格和参数受到其它相关零件尺寸变更及附件布置方案的影响，具有很大的不确定性。例如象玻璃升降器这样的系统总成，它的最终的合理方案直接由玻璃形状、车门形式、车门内外板形状、其他附件尺寸和位置所决定。不同款式的车身这些主要部件的参数差别很大。对于这样的零件或部件总成就无法采用选装的方式

16、，拿来成品的零件通过布置的方式找到合适或合理的位置安装。而玻璃升降器系统作为一个独立总成也有相当严格的技术标准和使用要求，这就导致了它的可移植性差的特性。汽车外形是消费者在购车时首先考虑的因素，对影响消费者的决策起着关键性的作用。同时车身还必须有足够的强度和静刚度、良好的动力学性能指标，达到保证成员安全和汽车寿命，抗振抗噪，节约能源等目标。车身CAD技术以三维造型为基础。在传统的设计中，由于缺乏有效的辅助工具，开发人员常常以二维为基础进行构思，然后扩张到三维。CAD技术在车身开发中的应用，使原来的旧模式有了彻底的改观。设计人员通过与CAD系统的交互，将自己脑中的概念模式转化为清晰的视觉模式一一

17、几何实体，易于优化和改进，提高了工作效率和设计质量。现代轿车车门附件设计是车门结构设计的重要组成部分。其玻璃升降器等寿命设计及振动特性研究对提高车门使用可靠性及乘坐舒适性至关重要，本课题从车门附件玻璃升降器的结构设计入手，对影响振动噪音，车门密封，电机寿命，操纵轻便等因素做系统分析和研究，提出合理的结构设计分析方法，有利于优化车门结构设计。国内外对车身结构力学分析及轻量化设计已有所研究及提出设计方法，但就国内车身结构设计中附件系统的结构研究及力学分析的应用还不够普遍，由此为进一步提高车身附件结构设计性能提出相应设计方法，是车身附件设计发展趋势。而设计硬点是车身附件设计过程中，为保证零部件之间的

18、协调和装配及造型风格要求所确定的控制点(或坐标)、控制线、控制面及控制结构的总称。这是汽车零部件设计和选型、附件及车身设计最重要的尺度和设计原则，能使项目组分而不乱，是并行设计的重要方法，一旦确定后不要轻易调整。开始粗定的硬点随着开发逐步深化，变得更加“硬”起来，越接近设计终结硬点越“硬”，不要轻易改动。设计硬点是所有设计的灵魂。车身结构主断面是对车身结构方案的具体描述，分布在车身各个位置以决定车身结构设计。车门设计总的设计原则是由外而内、先外板再内板、先断面再数模、先周边再内部的过程。主要设计硬点有外板曲面、分缝线、门锁结构、内板结构、密封间隙、铰链中心线长度姿态、玻璃升降器位置和玻璃曲面等

19、。 车门外板设计车门外板设计是在光、顺、好的整体造型面和车门轮廓线的切割面片基础上加周边翻边和门锁等特征后的车身零件。分缝线和锁机构等是门外板的设计硬点。分缝线通过2种方法获得：(1)一般先将汽车内外观面整体造型面光顺到A级曲面(CLASS A)，同时将造型边界线投影到XZ铅垂平面后光顺到A级曲线，然后采用该投影的边界线投影到光顺好的A级大造型面与造型面相交，获得边界线，该交线理论上定为A级曲线。(2)另外也可以采用空间曲线光顺后与曲面相交，反复相交反复光顺的方法，相交后将交线进一步光顺，重新获得边界线，再将该线投影到光顺面上获得更新的边界线，重复这一过程直到边界线达到A级曲线要求，用最后获得

20、的边界线作为车门边界线，并与大的光顺面相切割得到车门外板面。外板面设计好后，将门锁机构等有关设计硬点特征加上去便完成了车门外板设计(见图1)，较大的门外板需与内板或车门侧向防撞梁，采用传力胶进行支承，不允许直接接触外板焊接，以防止热变形和几何干涉变形。门锁设计车门内板设计是先建立门锁。门锁与上下铰链共同构成车门的3个受力点，因此要求门锁高度的理想位置居于铰链轴线的中心垂直面；门锁的位置还应保证车门顺利开启和锁止，因此在后视图中锁舌的中心线必须与铰链轴线平行。锁扣到门内板鱼嘴口的距离设计有2种方案：(1)当锁扣超出车门内板表面时，直接留足锁开启和闭合的余量，超出锁体口边缘3 mm；(2)当锁扣不

21、超出车门内板表面时，锁扣到门内板鱼嘴口的距离在超出锁体口边缘的情况下为7 mm以上。这考虑到保证碰撞后车门仍能顺利打开。 车门内板设计车门内板设计首先依靠主断面来进行，预先考虑车门密封要求，确定好设计断面，断面便成为设计硬点。各汽车厂商为了缩短开发周期、节省设计成本，更多的是根据已有成熟车型的主断面加以调整修改，得到新车的设计主断面。主要方法有：(1)肥边调整法(见图2)。当新车的外造型面与原车在y方向相差3+5 mm，分缝线x方向相差不超过50 mm时，可直接调整原车内板断面肥边，其他部分不变，得到新的车门内板结构。(2)断面平移(见图3)。当新车外造型面相对于原车较大时，采用肥边调整法，将

22、造成肥边过短、车门刚度强度不足、车门过重等情况，采用断面平移法，使原车主断面平移至原车外造型面与新车外造型面重合，得到新车内板结构设计断面。肥边图2 肥边调整法图3 断面平移 车门密封系设计和检查车门密封系的设计主要是车门内板与周边零件如侧围等的间隙，密封条及其压缩量的设计。这两项车门设计硬点应在设计之初根据制造商制造精度确定，制造精度高、公差小，则间隙可设计得相对较小，密封条压缩量也可设计得较小；制造精度低、公差较大，则间隙必须设计得相对较大，密封条及其压缩量也要设计得相对较大。如果设计得较小，在公差较大的情况下，将出现关门力过大关不上或者密封条压缩量太小关不紧的情况。车门密封系的设计以断面

23、为主要手段。在车门内板和侧围建模完成后，取车门周边不同位置的断面，逐一检查修改，根据国内厂商的生产精度水平，车门周边密封间隙应取15 mm左右，日本车厂车身制造精度较高，密封间隙多取在1012 mm。密封条的断面应处于装配状态，这样可以根据密封条断面进行检查和修改。密封面密封条处于干涉状态，干涉不能太大或太少，一般为有效压缩尺寸的1/31/2，这样既保证了密封效果，又不至于运动件在运动过程中产生过大的噪声和关门力。另外在车门与侧围之间没有密封的部分要留912mm的腾空间隙，以防止干涉。 车门铰链布置和运动校核车门铰链的设计是车门设计的一项重要工作，直接关系到车门能否正常开启。在铰链设计中，铰链

24、中心线定位和铰链中心距是重要的设计硬点。铰链轴线一般设计成具有内倾角和后倾角。内倾角指铰链轴线在x=0平面上的投影与z轴之间的夹角，内倾角一般为04，见图4；后倾角指铰链轴线在y=0平面上的投影与z轴之间的夹角，一般为02，见图5。内倾角和后倾角都是为了使车门开启时获得自动关门力，也有个别汽车门铰链具有前倾角，但一般不会有外倾角。 车门铰链轴线的设计先确定铰链轴线沿车身方向的尺寸变化范围(X1，X2)，并在此范围内任选一值Xm，将轴线限制在与x轴垂直的平面x=Xm内，在x=Xm平面内确定铰链轴线的倾斜状态：先分别求出x=Xm平面与内外板曲面的交线C1和C2，并求出C1和C2对应的y方向的极限坐

25、标位置Ymin(内板投影线最左端)、Ymax(外板投影线最右端)；在x=Xm平面内通过输入直线方程y=B，B(Ymin，Ymax)来生成一条与z轴平行的轴线Z1Z2；确定铰链轴线中心点的z坐标值：通过内板上下边框或外板上下边框求出平均位置坐标z=C，并根据它在y=B直线上求出一点O；根据铰链轴线内倾角范围(0，4)，将y=B直线绕O点逆时针旋转角度，得到轴线位置O1O2。根据铰链间距L(300 mm，500 mm)，以铰链中心O为初始点，沿直线y=B确定两点D和E，使两点间线段长度为L，调整L值以及轴线外板的距离，保证在铰链宽度方向不与外板干涉的情况下，轴线尽量靠近外板的极限位置(L值确定已知

26、时)。若L值可以改变，则可以考虑稍微减小L值，轴线更靠近外板(车门外板曲率较大时)。可以通过改变最初的B值重新生成轴线O3O4或作O1O2的平行线来改变轴线到外板的距离。当轴线位置最终确定后，根据D、E两点位置可将铰链模型正确地放入车门门腔内，待进一步运动校核及干涉检验。铰链中心距的确定可参考车门长度，一般铰链中心距/车门长度=33%，或者更长。需要说明的是在布置铰链时，应注意在结构允许的情况下，车门上下两铰链之间的距离应尽可能大。为了避免打开车门时与其它部分干涉，铰链的轴线应尽可能外移，使其靠近车身侧面。铰链中心线位置和中心距确定后，需要进行运动干涉校核，这也在主断面设计中完成，可能出现的干

27、涉位置有前后门干涉、前门与A柱翼子板干涉、门与铰链干涉等，在可能干涉的位置取主断面，将车门延中心线旋转，即可一目了然，如图6。 车门玻璃设计以及车门玻璃升降器的设计布置玻璃要设计为双圆环面，可以和外造型匹配，达到玻璃升降的平顺性，圆环面的数学方程如下，其思想简图与基本参数见图7、8:当R足够大且圆柱半径r远远小于R时，从圆环面上截取的玻璃曲面仍近似为柱面。玻璃的运动可以认为是一种绕圆环面中心引导线的旋转运动，其运动轨迹是与引导线成一定夹角的圆环截面线的一部分。R=1525km，r=12002000m；大客车为R=，r=40007000m。玻璃升降器是车门设计中很重要的一个环节，它的合格与否直接

28、影响到车窗的开闭。玻璃升降器在设计过程中，关键在于安装和玻璃导轨的曲线确定。有了玻璃的数据后，可求出玻璃的质心位置，根据以往设计经验和一些样车数据，一般单导轨的位置是在玻璃质心位置向B柱方向偏移1525mm，双导轨的间距应在不干涉内门板和其它附件的情况下尽可能大，但两个导轨的中线应该在玻璃质心位置向B柱方向偏移1525mm。导轨位置确定后，通过偏置玻璃面求出导轨的弧度，此导轨弧度为空间螺旋曲线。由于玻璃运动近似圆弧运动，但升降器的长导轨在自由状态下是平面运动，所以在玻璃升降过程中，升降臂和平衡臂会变形随长导轨一起运动。为了提高升降器的寿命，应使运动过程中升降臂和平衡臂的变形量尽可能小。图9表示

29、了玻璃运动轨迹和长导轨在自由状态下的运动轨迹，A、B、C分别表示了玻璃在上、中、下3个位置时升降臂和平衡臂的最大变形量，其中CA=B。A 长导轨在自由状态下的运动轨迹C玻璃运动轨迹B图9玻璃升降器安装位置的确定设计硬点控制在车门设计的灵魂，主断面是车门设计的重要手段，以此为思路，使车门设计有条不紊，效率得以提高，质量得以保证。车门设计是车身设计中最复杂、难度最大，实际过程中可能会遇到很多情况，有时甚至会出现控制硬点之间相互矛盾，需要具体问题具体分析，不断调整以达到最优结果第二章汽车电动玻璃升降器的结构汽车门窗玻璃不但要保证驾驶员有足够的视角，以安全驾驶和行车；同时，为满足乘坐舒适的需要，玻璃的

30、位置经常需要调整，因而玻璃调整的范围与操纵的灵活方便就成为重要的性能指标【181。保证汽车玻璃灵活调整的机构就是玻璃升降器，它亦是汽车安全和舒适性的一个重要部件。21汽车玻璃升降器结构及特点我国于1 981年推行了JB28828l载重汽车用玻璃升降器技术条件标准，在此标准的基础上，根据我国汽车玻璃升降器的制造使用及检测情况，并参照国际上有关的先进技术指标及数据，修改制定了汽车行业标准QCT29026-91汽车用玻璃升降器试验方法和QCT2902791汽车用玻璃升降器技术条件，并于1991年颁布实施，该标准对于汽车玻璃升降器的基本技术性能及测试方法作了明确的规定。由于目前我国大量使用的主要为臂式

31、玻璃升降器，其它类型特别是柔式玻璃升降器尚缺乏有关的技术资料和技术数据，故上述标准仅适用于臂式玻璃升降器，其它类型玻璃升降器亦可参照执行191。由于臂式玻璃升降器制造工艺相对简单，成本低，目前我国80左右的汽车玻璃升降器采用臂式玻璃升降器。而柔式玻璃升降器从平稳性、运动阻力来说大大优于前者结构更紧凑，且安装和布置都较为方便，但目前我国关于柔式升降器尚无正式的国家标准。软轴式玻璃升降器在世界各种中高档车辆特别是轿车上已被大量采用，是一种比较先进的玻璃升降器。近年来国内的引进汽车产品，如重汽斯泰尔、北京切诺基和南京依维柯等均采用这种升降器。目前已在国内一些汽配厂如北京汽车玻璃升降器厂、南汽随车工具

32、厂、四川汽车厂附件厂等完成了有关软轴式玻璃升降器的生产工艺的技术开发(引进)，可提供国产化产品。随着其批量化生产水平的提高，亦可用于替代臂式玻璃升降器。由于汽车结构布局设计、制造成本、制造技术的要求，手动推拉式的车窗调整机构仍为许多车辆采用。目前臂式及手动(机械式)玻璃升降器为主要使用类型，柔式玻璃升降器的应用尚限于引进车型，而电动式玻璃升降器应用较少【201。电动玻璃升降器在国外中高档车上应用已很普通，由于其结构复杂、成本高、且国内小型电机产品性能不稳定，故目前在我国汽车产品中应用尚少。可以预见，随着我国汽车设计、制造水平的提高，电动玻璃升降器将越来越多地应用于汽车产品。目前我国汽车玻璃升降

33、器产品的主要发展方向：a改进产品制造质量，提高使用可靠性。b提高零件通用性。c减小零件质量，使结构更加紧凑。d提高软轴式玻璃升降器生产水平。211汽车玻璃升降器的定义和类型中华人民共和国汽车行业标准QCT6261999汽车用玻璃升降器技术条件中对于玻璃升降器是这样定义的：“玻璃升降器是指按一定的驱动方式将汽车车窗玻璃沿玻璃导槽升起或下降，并能停留在任意位置的装置。新颁布的汽车行业标准QCT29027m91汽车用玻璃升降器技术条件中对于玻璃升降器是这样定义的：“玻璃升降器是指按一定的驱动方式将汽车车窗玻璃沿玻璃导槽升起或下降，并能停留在任意位置的装置”【211。考虑到一些特殊的玻璃调整装置(如某

34、些轿车可调开度的三角窗玻璃、太阳顶窗等)，似乎应称其为玻璃调整器才更为确切。在国外汽车行业的有关技术资料中，玻璃升降器的用词为Window Regulator其意即玻璃调整器，或许由于玻璃的位置调整多为上下运动，故通常称之为玻璃升降器。各种玻璃升降器均需通过某种形式的驱动机构以实现对玻璃运动位置的调整。对于玻璃为上下运动的玻璃升降器而言，当玻璃上升时，通过该机构将玻璃提升至需要的位置；而玻璃下降时，则可依靠玻璃自身的重力作为动力，此时驱动机构主要起限位及减缓作用。但由于实际上玻璃下降运动过程中需克服与密封件(导槽、封口胶条等)间的摩擦、及传动机构中的阻力等，因此玻璃升降器也起一部分驱动作用，以

35、保证车窗玻璃的稳定移动12 2|。汽车玻璃升降器通常可有如下分类：单臂式升降器臂式玻璃升降器交叉臂式升降器双臂式升降器平行臂式升降器按传动结构分 绳轮式升降器柔式玻璃升降器 带式升降器 软轴式升降器丝杆式玻璃升降器手动式玻璃升降器按操纵方式分电动式玻璃升降器液动式玻璃升降器根据机械升降机构的工作原理不同，电动玻璃升降器分为3种形式：绳轮式、叉臂式、软轴式。一般而论，绳轮式电动玻璃升降器可用于各种圆弧玻璃的车型中，但由于安装空间要求较大，目前主要用于玻璃圆弧较小的中高档轿车和高档面包车中叉臂式电动玻璃升降器主要用于玻璃圆弧较大的载货汽车、面包车及中低档轿车中软轴式电动玻璃升降器可用于各种玻璃圆弧

36、的车型中，但运行噪声较大，目前主要用于玻璃圆弧适中的面包车及中低档轿车中。从技术成熟程度、工艺成热程度、运行噪声、可靠性、通用性和经济性来分析这几种结构，一般广为接受的结论如表21所示231。表2.1几种结构的玻璃升降器的综合比较比较项目绳轮式叉臂式软轴式技术成熟度工艺成熟度运行噪声可靠性通用性安装空间要求经济性注了表示该方面具有优势212常用的玻璃升降器的结构型式特点2121臂式玻璃升降器臂式玻璃升降器的传动机构为齿轮齿板啮合传动，除齿轮外其主要构件均为板式结构，加工方便，成本低，在目前国内车辆上使用较为普遍。但由于其采用悬臂式支承结构及齿轮齿板机构，故工作阻力较大【2 41。21211单臂

37、式玻璃升降器单臂式玻璃升降器(见图21)的结构特点是只有一个升降臂，结构最简单，但由于升降臂支承点与玻璃质心之间的相对位置经常变化，玻璃升降时会产生倾斜、卡滞，该结构只适用于玻璃两侧为平行直边的情况，使用不很普遍。电动玻璃升降器主要由电动机、机械升降机构和控制系统三大部分组成。电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器，这两者是组装成一体的，其中电动机采用可逆性永磁直流电动机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过开关的控制可做正转和反转，也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。电动玻璃升降器的构成，它等于同型手动玻璃升降器加上电机和减速器三部分的总成。故安装手动玻璃升降器的汽车，配装相应的电机和

38、减速器后，即可改造为电动玻璃升降器，国外汽车维修站早已开展此项业务。第三章汽车电动玻璃升降器的主要技术指标31范围本标准规定了汽车电动玻璃升降器的技术要求、试验方法和检验规则等。本标准适用于汽车电动玻璃升降器。(以下简称升降器)32规范性引用文件下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性【371。GBT2423171993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ka盐雾试验法GBT28282003 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查)GBT494221993 低压电

39、器外壳防护等级GBT6251999汽车用涂镀层和化学处理层QCT413-2003 汽车电气设备基本技术条件IS076371 道路车辆一一传导和耦合造成的电气干扰第一部分：标称电压为12V的客车和轻型商用车辆一一电源引入干扰。33定义本技术条件采用下列定义331电动玻璃升降器(以下简称升降器)是指由电机驱动，并通过传动机构将汽车车窗玻璃沿玻璃导向槽上升或下降，并能按要求停留在任意位置的装置。332上升时间是指升降器在试验电压下，玻璃从下止档到上止档的运行时间。333剩余力是指汽车车窗玻璃上升时，在运行的反方向施加力而使电机堵转，此时升降器对堵物的作用力。34技术要求341升降器应符合本技术条件的

40、要求，并按经规定程序批准的产品图样及技术文件制造。342外观3421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。3422升降器塑料件表面应平整、无气泡、无影响使用的变形。3423金属零件的涂镀层和化学处理层应均匀，不得有明显缺陷。343性能要求3431基本性能1)工作电压升降器在10V-15V电压下应运行平稳，不允许有异常噪声和卡滞现象。2)电流特性升降器的工作电流不大于6A，堵转电流不大于20A。注：启动电流应小于l 2A，通电l s后应小于6A。3)剩余力升降器的剩余力为160N-260N。4)上升时间升降器的上升时间：45s。3432自锁性升降器在车窗玻璃行程内任一点应能

41、自锁，在升降器玻璃托架上施加500N负载时，不应损坏，玻璃下降量不大于5mm。3433耐温度变化性升降器在不工作状态下应能承受一40C低温和+75高温的温度变化试验，恢复室温后应符合431的规定。3434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。3435耐过电压升降器应具有耐过电压能力，试验后应符合431的规定。3436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。3437抗干扰性升降器电机应具有抗干扰性能。当干扰时，升降器电机在运行中允许出现电流波动，但干扰取

42、消后应恢复正常。3438耐振性升降器应经QCT 413规定的扫频振动试验后应符合431的规定。3439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431的规定，且黑色金属零件主要表面无基体腐蚀物。34310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。34311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。a)前门升降器：b)后门升降器：35试验方法25000个工作循环；15000个工作循环351如无特殊规定，升降器在下列条件下进行试验：a)试验电源采用足够容量的直流稳压电源，其波纹电压(峰一峰)值不大于100mV，电压表精度

43、不低于05级，电流表精度不低于1级，测量长度器具最小刻度值不应大于005mml3 81。b)试验电压：(13 4-O2)V，接线电阻为(O25002)Q；c)环境温度：(540)；d)升降器的各项试验可以在实车车门上也可以在模拟状态下进行，模拟负荷80N。e)升降器的一个工作循环为：玻璃上升到上止档，堵转1 8，断电6s，然后通电使玻璃下降到下止档，堵转1s，断电6s。352外观检查按342目视检查和评定。353基本性能试验1)工作电压升降器分别接入1 0V、15V电压，各运行二个工作循环。2)电流测量升降器在试验电压下，用电流表测量运行工作电流，然后将玻璃上升到上止档使电机堵转，测量其堵转电

44、流。用同样的方法测量玻璃下降第四章轿车车门玻璃升降器建模与仿真玻璃升降器是车门系统中的车门附件。玻璃升降器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，从而使得车门玻璃沿着车门窗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。作为车门系统中的运动部件，升降器不仅仅和车身内外板的空间布局相关，同时也和车门两侧导轨、玻璃内外水切、密封条、门锁甚至和扬声器都有一定关联。在

45、车门系统特别是内外门板和玻璃形状初步确认后，需要在基于车门系统和玻璃升降器相关联部件进行布局和分析。与此同时在升降器数学模型(CAD)构建之前也需要对车门系统和升降器之间相互关系进行运动校核及相关的力学分析。因为如果玻璃升降器空间布局不恰当在实际过程中经常会遇到玻璃升降卡滞、抖动、偏离车门边框导槽等现象。运动不平稳常常也意味着在整个运行行程或某个特定位置出现静态或动态力学状况恶劣的情况。反映在现实中会出现型式试验(寿命试验)失败或使用过程中的零件失效，如叉臂升降器中的长臂、短臂的磨损，绳轮式升降器的钢丝绳断裂笙【49】为解决这些可能存在的问题需要在车身布局及玻璃升降器结构设计时，充分考虑其布局

46、的合理性并应利用计算机辅助进行分析。本文就叉臂式升降器和车门相关之间的关系和布局进行分析。为合理布置升降器在车门系统中的位置需要在车门设计和升降器产品设计时对玻璃升降时产生关联的零件进行系统布局和考虑。在车身造型和布置时已经将车门外形线和开缝线进行了确定和定义，此时对随后升降器和其相关部件布置时主要需要考虑的是车窗玻璃、玻璃导轨等相关零件。如车窗玻璃的形状采用平面还是曲面需要统筹考虑车身造型的曲面形状玻璃升降器类型及玻璃运动时的位置关系等拟定适当的结构。在车门窗框结构确定后，即可对车门玻璃形状、大小和位置进行确定。因为车窗玻璃是升降器实现布置的前提基础。车窗玻璃需要尽可能的逼近车门外型，即要求

47、车门玻璃大小、形状和车身造型要求一致，同时为减小车门内外板距离尺寸要求玻璃尽可能的靠近车门外板。在玻璃外形确认后，即可通过计算获得玻璃中心线的空间位置(这对以后的升降器布局非常重要)。由于目前四门轿车，中支柱布置通常在后座通道的前面，并呈适当的倾斜布置，以改善后座乘员的上下车方便性。因此轿车车门玻璃(特别是前门)在后方有一倾斜角度，区别于面包车和卡车其玻璃重心在上升过程中也不是呈直线上升而是以一斜度上升(如图41所示)。在升降器布置，特别是叉臂式升降器布置中应充分考虑到这一地点。同时根据车身造型的美观和动感要求，轿车车窗玻璃的曲率也较面包车等车辆的曲率大。也使得车窗玻璃在运行时随车门门框以弧度

48、轨迹运行【501图4-1 四门轿车车门布置在玻璃运行方向的中心线、外框确认之后即可对玻璃升降运行轨迹进行运动仿真分析以校核车窗玻璃在上下运行中是否会其他部件出现干涉现象，同时也可以对两侧车窗导轨的布置情况进行校核。通常可以在玻璃中心线方向确认运行曲线轨迹，随后将车窗玻璃沿该圆弧在车窗玻璃上下行程范围内进行旋转运动分析。在整个运行过程中要求车窗玻璃不会和相关部件(如门锁、门内外板、门锁拉杆等发生干涉)。在确定运行轨迹的同时去要考虑左右两边车门门框和玻璃的相对关系，因为有些车门(特别是前门)的左右窗框并非平行布局，如果运行轨迹的寻找不合理可能会得出不正确的结构。同时考虑到车窗密封条及车窗内外水切本

49、身就可能和车窗玻璃相互接触，在运行过程中会出现干涉现象，此时需要对干涉量进行分析。只要该变形量在密封条允许变形范围内即可以对该运动分析给予认可。41齿条式电动玻璃升降器建模与仿真汽车电动玻璃升降器是调节车门玻璃窗开度大小的专用部件，其功能是保证车门窗玻璃平稳升降，并顺利地开启和关闭。当升降器的外加控制撤消时，玻璃应能停在任意位置上，既不能自动下滑，也不能由于汽车的颠簸而上下跳动。锁上车门后，能防止外人将玻璃降下而进入车内，甚至当汽车熄火后，驾驶员离开汽车忘记关闭车窗时，车窗能自动关闭，实现防盗安全。升降器在关闭车窗玻璃时，碰到异物或手等能自动停止以防夹伤人体。性能上要求升降平稳、可靠、无冲击、

50、无卡滞、操作轻便、省时省力、制动性能良好、耐久性强。汽车玻璃升降器从结构上可分为：绳轮式、齿条式、软轴式等。绳轮式玻璃升降器主要应用在中、高档轿车；齿条式玻璃升降器主要应用在货车、客货两用车：软轴式玻璃升降器主要应用在面包车、越野车。从操纵方式上玻璃升降器可分为：电动式、手摇式两种。电动式的电机主要有M01、M02等系列，用于绳轮式和齿条式电动玻璃升降器上。本章节针对一种齿条式电动玻璃升降器进行讨论。411工作原理电动式玻璃升降器用可逆直流电动机和减速器取代手摇式升降器的摇手柄，可通过控制按钮实现集中控制。其电机采用永磁铁可逆直流电动机，如图42所示。电压方向可正反向切换，以保证电机轴的正反向

51、旋转。电机轴端设有蜗轮蜗杆机构作为一级减速，进而在蜗轮轴上的小齿轮驱动升降器扇形齿轮进行二级减速，从而带动升降臂升降。一般在车门的内侧装有动力车窗控制开关，以便靠近车窗的乘员根据各自的需要来开启车窗的大小。在驾驶员车门内侧还设有集中控制开关和主开关。驾驶员可以通过集中控制开关随时对所有车窗分别实现升降。特别是当主开关置于off时，其它控制开关将会失效，只有驾驶员侧的集中控制开关可以实现各车窗的升降。图4-2 电动式玻璃升降器用电机驾驶员侧的车门玻璃升降控制开关具有两档，第一档为手工控制，第二档为自动开闭。所谓手工控制是指在按动车窗开关的时间内车窗上下动作，一旦松手，车窗的运动就会停止，这样可以

52、实现车窗根据需要而停留在任何位置的目的；所谓自动开闭，就是一旦按下开关，车窗便全开或全闭不需要一直按着开关，便于驾驶员在诸如通过收费站交费时等特殊需要操作。412产品建模图44 电动玻璃升降器装配图413运动分析本文设计的交叉双臂式玻璃升降器是由两臂端部滚轮的两个支承点支承玻璃升降，如图45所示。在玻璃上下移动过程中，支承中心始终接近或重合于玻璃质心，载荷变动小，因此，运动平稳，升程较大升降速度快。该结构适用于尺寸大而形状不规整的车门玻璃。在交叉的双臂中，一根是可动的升降臂另一根是与之相对应的平衡臂。两个交叉臂以回转中心为支点，像钳子一样动作，两臂的端部在玻璃托槽中移动，使玻璃托槽产生平行的升

53、降运动，推动玻璃的升降。这种交叉双臂式玻璃升降器的动力传递路线为：电机一蜗杆一蜗轮一小齿轮一扇形齿轮一升降臂(主动臂或从动臂)一玻璃托槽一玻璃升降运动。利用图45所示的装配图，可以更方便地对玻璃升降器的工作过程及玻璃的升降过程进行检查，从而校验玻璃升降器的布置及造型是否合理，工作是否可靠。利用此方法，我们对某车型进行了电动玻璃升降器的CAD和运动分析。取得了满意的效果。图45 电动玻璃升降器的安装示意图将计算机辅助设计方法应用于电动玻的结构设计和运动校核，可以大大提高设产品的可靠性，提高产品本身的科技含量。42叉臂式升降器建模与仿真在确定玻璃升降器相关车门附件基本确立后即可对升降器的形式和位置

54、加以布局和确认。由于车门外观审美要求的提高，现今的车窗玻璃的曲率半径越来越大，平板玻璃在轿车窗玻璃中已经基本不在应用，其车窗弧度半径也从R2000以上逐步降低到R1100左右。 画图图46玻璃弧度对弦高(Y向窜动量)的影响36Pdf第五章电动玻璃升降器优化设计根据我国汽车行业QCT290069l汽车用玻璃升降器试验方法标准的规定，必须对汽车用玻璃升降器进行受柄力矩、玻璃下降量、运动平行度、操作强度、静强度、耐振性与耐久性等7项试验。前5项是在性能试验台上完成。这种试验台是一种模拟实车安装状态下的性能试验设备，其玻璃的自重与玻璃导向槽的摩擦阻力之和，是以模拟负荷代替，而用光滑导槽代替导向槽，或可

55、用实车的车窗玻璃进行试验。振动性试验项目是在耐振性试验台进行，也是一种模拟实车的安装状态，但是用毛毡呢槽粘在金属导向槽内，耐久性试验项目在专用试验台进行，还要附加驱动机构，使玻璃升降器以1012次分的速度往复升降，以考验其使用寿命。 汽车用玻璃升降器的关键是导向槽问题。导向槽的功能是使车窗玻璃上下运动时，能在垂直、前后及左右方向上保证导向作用；一般用金属、毛毡或橡胶制成。上述试验方法虽然考虑了导轨摩擦等多种因素，但与各种汽车用玻璃升降器的实际运动轨迹仍有差异，也缺少相应的换算方法。如夏利、华利车用玻璃升降器，其升降运动轨迹均为大半径圆弧(R1250mm2500mm)。夏利车的车窗玻璃安装在举升臂托架上，车窗玻璃在升降运动中，是利用托架内的凹槽与滚轮轴轴向间隙，来不断调整托架