绳轮式电动玻璃升降器的设计（汽车玻璃升降器）（含7张CAD图纸）
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绳轮式电动玻璃升降器的设计（汽车玻璃升降器）（含7张CAD图纸）,轮式,电动,玻璃,升降,设计,汽车玻璃,CAD,图纸
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密级： 学号： 本科生毕业（设计）论文绳轮式电动玻璃升降器的设计系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（论文）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西蓝天学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘要摘要伴随国内经济的飞速发展，各行各业涌现出欣欣向荣的良好态势。人们对汽车舒适性、安全性要求的提高，对玻璃升降机构的使用问题也越来越重视。针对不同类型的车身造型以及车门开缝线的不同，车门玻璃的升降要求也有所不同。如何高效、准确、智能化地进行玻璃升降器的设计工作，是目前汽车行业设计人员的一个重要课题。本文设计的题目是绳轮式电动玻璃升降器的设计。首先简要介绍了汽车玻璃升降器的发展状况，升降器各种结构类型的工作原理以及它们各自的优缺点。然后对升绳轮式电动玻璃升降器的设计方法及要求进行论述。从升降器在车门中的位置布置，升降器的零件结构设计，升降器材料选择要求和设计后的校核优化等各个设计环节，提出了较为完整的设计思路和方法。本文的研究方法主要有：分析参考的升降器相关的理论资料；吸取设计工作中实践经验；借助计算机辅助软件进行设计。最终达到本次毕业设计提高设计能力、为今后立足设计夯实基础等目的。关键词：舒适性；安全性；绳轮式；玻璃升降器；ABSTRACTABSTRACTWith the rapid development of the domestic economy, the emergence of a thriving industries a good trend. People automotive comfort, safety requirements increase, the problem of the use of glass lifting mechanism more and more attention. Open sutures for different types of body shapes and different doors, door glass lift requirements also vary. How efficient, accurate and intelligent manner lifter design work, is an automotive industry designers an important issue. This design is entitled sheave electric glass lifter design. Briefly introduces the development of automotive glass lifter, lifter various structural types of works and their advantages and disadvantages. Then l sheave electric glass lifter design methods and requirements are discussed. From lifter position disposed in the doors, the lifter part design, material selection lifter after checking requirements and design optimization of the various design aspects, presented a more complete design ideas and methods. Research methods are: analytical theory lifter reference information related to; draw design work experience; computer-aided design software. The graduation project ultimately improve design capability, based on the design of a solid foundation for future purposes.Key Words: Comfort; safety; sheave; lifter；目录目 录摘要IIIABSTRACTIV第1章 引言11.1 汽车工业的发展概述11.2 玻璃升降器的发展概述21.3 电动玻璃升降器的发展概述21.4 本文研究的价值及任务31.4.1 本文研究的价值31.4.2 本文研究的任务4第2章 玻璃升降器结构分析52.1 玻璃升降器的分类52.2 玻璃升降器的结构型式52.2.1 绳轮式玻璃升降器52.2.2 叉臂式电动升降器82.2.3 软轴式电动门窗升降器82.3 电动玻璃升降器的电气部分92.4 电动升降器的电机结构11第3章 绳轮式电动玻璃升降器的方案设计133.1 车门玻璃外形的确定133.2 总挠度B及相应参数的确定143.3 升降器厚度的确定153.4 升降器导轨空间位置的确定163.5 升降器导轨曲率的确定163.6 升降器导轨长度的确定163.7 升降器导轨横截面的确定173.8 升降器导轨滑板的确定173.9 升降器电机座板的确定183.10 升降器钢丝绳出线角度的确定183.11 升降器钢丝绳的确定193.12 升降器绕线盒的确定193.13 升降器导槽的确定193.14 升降器电机参数的确定20第4章 重要运动部件的数据校核214.1 升降器运动行程的校核214.2 升降器电机传动动力的校核21第5章 绳轮式电动玻璃升降器电子控制系统235.1 前座电动升降器235.2 后座右侧电动升降器235.3 后座左侧电动升降器235.4 驾驶员电动升降器245.5 电动玻璃升降器过流保护245.5.1电动玻璃升降器的控制245.5.2电动玻璃升降器过流保护的分类24第6章 结论与展望256.1 结论256.2 进一步工作的方向25参考文献26附录27致谢28江西蓝天学院本科生毕业设计（论文）第1章 引言1.1 汽车工业的发展概述随着汽车技术的发展，汽车的舒适性不断提高以满足人们的要求。汽车车门是车上相对独立的总成，车门设计不但关系到汽车的实用性，对汽车也有很大的装饰作用。因此车门的设计也越来越讲究，而且使用越来越多的网络和电控技术。从1957年新中国的第一辆汽车正式生产下线，中国汽车在 20 世纪中期经历了漫长的缓慢发展阶段，在经过2003年和2006年的两轮爆发式增长后，开始步入平稳增长阶段。2009年严峻 的宏观经济形势下，中国汽车行业的发展面临着前所未有的挑战与机遇，同时也受到来自各个方面的冲击。中国要想从汽车制造大国发展成为汽车产业强国，就必须在汽 车产品的研发上取得突破。欧美日的汽车企业之所以能够如此强势，与他们几十年甚至上百年的技术革新与经验积累是分不开的，翻开他们汽车产业发展的历史，我们都能够清晰的感受到他们相同的企业发展脉络：明确的市场定位，坚定不移的技术研发，引领潮流的战略方向，这一切，做足了他们的原始积累。我们的起步尽管有些晚，但是汽车产业作为中国经济的支柱产业之一，近年来在技术研发上的投入力度明显增加，从过去的汽车产品进口到产品引进生产再到技术转化，近几年来更是直接的技术引进、并购国外先进的汽车企业，中国的汽车技术如雨后春笋般迅猛发展。据中国汽车工业协会统计，去年1至7月，汽车全行业完成工业总产值3723.32亿元，同比增长29.44；产品销售收入3598.88亿元，同比增长31.05；利润总额221.90亿元，同比增长51.14。主要经济指标增长幅度都比较大，实现了增产增收。1至7月，16家重点汽车企业(集团)完成工业总产值2036.4亿元，同比增长33.66；产品销售收入284.31亿元，同比增长29.36；利润总额113.71亿元，同比增长46.38，利润总额的增长超过产值和销售收入的增长，均取得了良好的经济效益。汽车产业作为国民经济支柱产业的地位也越来越突出。据悉，去年8月份交通运输设备制造行业对工业增长的贡献率首次跃升至40个工业行业之首。以汽车制造为主的交通运输设备制造业取代电子信息通信业，已成为名副其实的领头羊。目前，几乎国内所有的大城市都有停车难的问题，因市区停车不便产生的临时停车占道现象十分普遍，致使在行车辆遇阻或减速。在上海，由于主干道的交叉口开得太多，车辆运行时速经常会由40公里锐减至20公里左右。加之行人、自行车违章穿道、绿化景观挤兑道路等因素，最终使得这个大型城市的道路使用效率只相当于世界平均水平的13到12。上海某报记者：“上海一大怪，汽车没有行人快”20世纪90年代初之上海“怪现状”如今似有卷土重来之势。今日大上海，又见行路难。扎堆的车流如蜗牛爬行。高峰期间，市中心区高架道路上蜗行的车辆密密匝匝，远远望去就像个大停车场。一日，记者乘上703路公交车，走走停停，从莲花路到上海体育馆，区区不足10公里，竟走了一个半小时。总之，“入世”后，我们拥有的发展机遇和面临的挑战同时并存，我们必须看清现状，把握时代的脉搏，采取切实可行的措施，去发展我国的汽车工业，追赶世界先进水平。1.2 玻璃升降器的发展概述玻璃升降器的发展，是跟随着汽车工业的发展而发展。最开始，人们只是通过人力手动来操纵玻璃的开闭。后来，随着电气工业的发展，从高档豪华车丌始，渐渐开始采用电子来操控玻璃的关闭。手动升降器是通过人力施加一个扭矩给升降器的手柄，从而带动升降器工作，以达到玻璃升降的功能，这种升降器结构，因零件简单，成本低，而被广泛采用。而电动升降器则不同，只要轻轻按住升降器的控制开关，接通电机的电流，电机就可以带动升降器工作，从而自动实现玻璃升降的功能。这种结构增加一个电机，成本相应增加了很多。在汽车追求舒适便捷的今天，这种结构逐渐被推广，渐渐的取代了手动升降器。1.3 电动玻璃升降器的发展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，他运行平稳，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 提高汽车的装配档次。现在，国内生产的中高档轿车，例如奥迪A6、别克君越、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。电动玻璃升降器的发展前景广阔。近年来随着汽车舒适性要求的不断提高，汽车电机在一辆汽车上安装的数量也越来越多，配备门窗升降器电动机(俗称摇窗电机)的电动窗系统便是被国外大多数车型作为标准配件选用。国内的很多汽车生产厂家也开始在很多轿车上将电动窗作为标准配置，在其他轿车、客车等车型上作为可选配置，使摇窗电机的需求量不断提高，1999年全国玻璃升降器产量为3136万门，其中电动升降器约占25。随着轿车大规模进入家庭的日益临近，电动升降器所占的比率会逐步上升，预计到2005年，客车与轿车 的总产量将达180万辆左右，摇窗电机的需求量将非常可观。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器产品的主要发展方向：1）改进产品制造质量，提高使用可靠性。2）提高零件通用性。3）减小零件质量，使结构更加紧凑。1.4 本文研究的价值及任务1.4.1 本文研究的价值当前车窗系统正沿着模块化、智能化、人性化的方向发展。全自动车窗的研究将给人们带来许多便捷的保护，将引领我们走在智能科学的前沿。车窗升降器是根据人们对车窗使用过程中经常重复又必不可少的动作 ,通过电子模块加以组合,使落锁、关窗动作一气呵成 ,以实现人对车的控制更为方便和可靠。全自动车窗的研究将给人们带来许多便捷的保护，将引领我们走在智能科学的前沿。随着人们对汽车安全性、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、智能化的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。1.4.2 本文研究的任务1）查阅文献，完成开题报告；2）完成车门玻璃升降系统设计；3）利用计算机辅助绘图工具建立模型进行分析；4）准备研究结果，撰写毕业论文；5）提交资料，准备答辩。30江西蓝天学院本科生毕业设计（论文）第2章 玻璃升降器结构分析2.1 玻璃升降器的分类如图2.1所示，玻璃升降器按其传动结构和操纵方式可进行以下分类：图2.1玻璃升降器的分类2.2 玻璃升降器的结构型式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。按升降机构的不同将电动玻璃升降器分为三种型式：绳轮式结构、叉臂式结构、软轴式结构。2.2.1绳轮式玻璃升降器绳轮式电动玻璃升降器在欧洲被广泛采用。它主要由摇窗电机、绳索部件、卷丝筒、调整弹簧、支架机构、滑动支座等组成。当摇窗电机作顺时针或逆时针旋转时，电机输出轴经蜗轮蜗杆减速带动卷丝筒正反向旋转。卷丝筒又带动与钢丝相联的滑动支座，使滑动支座沿着支架机构中的导槽作上下运动，而滑动支座上固定着门窗玻璃，从而使玻璃上升或下降。为了提高该装置的机械效率，减少摩擦损耗至关重要，因此，在钢丝与导槽摩擦面上须涂上润滑脂，在支架上下端钢丝转向处装有工程塑料制的动滑轮，一方面减少了钢丝运动时的摩擦，同时增加了钢丝折弯的曲率半径，延长了钢丝使用寿命。调整弹簧的作用是消除钢丝使用中被拉长而造成的松弛现象，保证了升降器的可靠工作。如图2.2，是单导轨玻璃升降器结构简图。它的工作特点是，通过小齿轮转动绕有钢丝绳的卷丝筒，从而带动钢丝绳，钢丝绳通过导槽的两个滑轮定位后，带动滑块上下滑动，而实现玻璃的升降运动。钢丝绳的松紧度可用张紧轮进行调节。图2.2 单导轨绳轮式玻璃升降器1、滑轮2、导槽3、钢丝绳4、护套5、滑块6、手柄轴7、卷丝筒8、底板如图2.3，是单导轨电动玻璃升降器结构简图。它主要由电机、钢丝绳部件、卷丝筒、滑轮、导槽、滑块、调整弹簧等组成。当升降器电机作顺时针或逆时针旋转时，电机输出力矩并传动给卷丝筒，卷丝简作正向或反向转动。绕在卷丝筒上的钢丝绳也随之转动，与钢丝绳相联的滑块，就沿着导槽上升或下降运动，最终达到，使装配在滑块上的玻璃作升降运动。在实在应用中，出于提高升降器传动效率，减小运动摩擦力。在升降器所有运动面都涂有润滑脂，在导槽两端，设置有方便钢丝绳转动的滑轮，以减小运动的摩擦力，同时增加了钢丝折弯的曲率半径，延长了钢丝使用寿命。调整弹簧的作用是消除钢丝使用中被拉长而造成的松弛现象，保证了升降器的可靠工作。图2.3 单导轨绳轮式电动升降器为了玻璃升降的稳定，滑块应与车窗玻璃的重心处相联结。在车窗玻璃较宽且形状不规则，或者车门中只有一边玻璃导向槽时，单导轨结构就很难满足玻璃升降稳定性的要求。因此，又出现了双导轨绳轮式电动升降器的结构。如图2.4，是这种结构示意图。与单导轨相比仅多了一套导槽机构和滑动，两个滑块与玻璃联结点的距离拉开了，因此，玻璃升降时的稳定性可以大大提高了。汽车前门窗，采用这种结构的较多。因为，前门玻璃的两侧边，一般是相差很大，也就是玻璃不规则。这种不规则的玻璃，如果采用单导轨绳式升降器，其运动的平稳性，就会比较差。在追求高品质的中高档轿车的前门，一般都是采用双导轨绳轮式电动升降器。比如，上海通用的君威、君越车型，上海大众的朗逸车型等。这种双导轨绳轮式升降器中的电机功率会相应增加一些。由于增加了一套导槽，玻璃的安装较为方便。同时可取消玻璃托架、总装导轨等零件。图2.4 双导轨绳轮式电动升降器2.2.2 叉臂式电动升降器如图2.5所示，该结构升降器主要由摇窗电机、扇形齿板、叉臂、玻璃托架、调整滑道和弹簧等构成。电机带有蜗轮蜗杆减速装置，并通过安装支架固定在内门板上。蜗轮输出轴部分是一个小模数齿轮，小齿轮与扇形齿板相啮合，扇形齿板是与叉臂中的一条臂相铆牢，从图中可看到，叉臂的另外三个支点中二个支点嵌联在玻璃托架滑槽内，另一支点嵌在调整滑道内。当电机转动时，驱动小齿轮旋转带动扇形齿轮转动，然后，通过叉臂结构带动玻璃托架上下运动，从而达到玻璃升降的目的。该机构中，在小齿轮与齿形板啮合时，为避免根切现象，常采用高度变位齿轮。螺旋弹簧的作用除了起到缓冲外，在玻璃下降时，弹簧旋紧而张力增大，使玻璃下降比较平稳，而玻璃上升时，弹簧的弹力又可助一臂之力，这对手动门窗升降器来说是很有利的。对电动门窗升降器来说，摇窗电机的制动力矩可以选择得小一些。叉臂式结构中零件较少、多数是冲制件。工艺性好、生产效率高，使用可靠性高.特别适用于门窗玻璃大、负载重的车门中。这种结构安装比较方便，与门窗玻璃联结稳定性好，调节玻璃的位置比较容易。不足的是，玻璃升降时噪声要比绳轮式的大。如图2.5叉臂式电动升降器2.2.3软轴式电动门窗升降器软轴式结构的电动门窗升降器主要由摇窗电机、软轴、成形轴套、滑动支座、支架机构以及护套等组成。摇窗电机的蜗轮输出端装有一链轮，软轴一般是用一根钢丝缠绕在由几根细钢丝绕成的软钢丝上，软钢丝的外层有一层植绒，植绒可以储油，起润滑作用，软轴的外轮廓相当于一根链条，软轴装在成形轴套中并与滑动支座相联结.当电机旋转时，输出端上的链轮与软轴外轮廓啮合，带动软轴在成形轴套内移动，从而使与门窗玻璃相联结的滑动支座沿着支架机构中导轨上下运动，达到了升降玻璃的目的。软轴式结构的电动门窗升降器，国内使用得很少，市场上仅有些进口配件，供客户改装用.软轴式的特点是其传动结构相当紧凑.所占空间小。目前，当作链条用的软轴国内尚无成熟的工艺.国外也有用工程塑料注塑成带形链条和塑料链轮，工艺比较简单，只要选择强度合适的工程塑料，这种结构的可靠性还是较高的，制造成本也较低。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。电动机是由双联开关按钮控制，设有升、降、关等三个工作状态，开关不操纵时自动停在“关”的位置上。操纵电路设有总开关（中央控制）和分开关，两者线路并联。总开关由驾车者，控制全部门窗玻璃的开闭，而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开闭，操作十分便利。2.3 电动玻璃升降器的电气部分如图2.6所示，当接头点火开关后，门窗继电器触电闭合，电动门电路与电源接通，将组合开关或分开关与“上”位接通，电流流经门窗电动机，电动机旋转带动升降器，使门窗玻璃上升；将组合开关或分开关与“下”位接通，流经门窗电动机的电流改变方向，电动机的旋转方向因而改变，升降器带动门窗玻璃下降。当门窗玻璃上升或下降到终点时，断路开关切断一段时间，然后再恢复到接通状态。图2.6 电动玻璃升降器的电路原理一辆行驶里程约160000km的03款别克君威轿车车的左前门玻璃停在中间位里，按开关没有反应。首先检查左前玻璃升降器的熔丝，正常。拆开左前门内饰板，拔下玻璃升降器的电动机两端子式导线侧连接器串联一个试灯按玻璃升降器开关，试灯能正常点亮，说明线路和升降器开关都正常，肯定是玻璃升降器电动机有问题。因车主嫌我公司的玻璃升降器电动机报价高，要求自己购买。车主自己采购来升降器电动机后立即换上，原以为上述故障一定可以排除，但试车又出现了一个新的故障：就是玻璃升降器下降到底后却升不上来。再次拔下升降器电动机导线侧连接器并在2端子间串联试灯，按动升降器开关，试灯依旧能正常亮。为什么玻璃升降器电动机上升时电源和搭铁均正常，而玻璃却不能上升呢？难道是新换上的玻璃升降器电动机有问题？拆下新换上的玻璃升降器电动机，插上导线侧连接器后按玻璃升降开关，试验发现电动机升降都正常了。再次将玻璃升降器电动机安装到位，故障依旧。在拔该电动机导线侧连接器时偶然发现导线侧连接器上的2根导线发热，难道是玻璃升降器在上升时有卡滞的地方？借用另一块蓄电池直接给玻璃升降器电动机通电（如果电动机运转时阻力过大，则导线容易过热连接蓄电池时会有很大的火花产生），该电动机也能正常运转。综合以上两点现象，分析认为有可能是电动机线圈对外壳短路了(电动机在拆下车和装在车的区别就是一个电动机外壳是否搭铁，而用另外蓄电池供电和原车的搭铁线构不成回路，所以在将电动机拆下后试验，用另外蓄电池供电时玻璃升降器都能正常工作)。拆下玻璃升降器电动机的3个固定螺栓，让电动机外壳不搭铁，试验发现玻璃升降器电动机运转正常了。当按升降器开关上升时用搭铁轻轻划过电动机外壳会有火花产生，而当控制玻璃升降器下降时没有火花产生，看来肯定是电动机线圈对外壳有短路之处。拆下电动机用万能表测量电动机上的2根导线间的电阻为2.8；其中一根导线对电动机外壳的电阻为2.8；另外一根导线对外壳的电阻是2.3。看来是换新的玻璃升降器电动机质量有问题。故障排除经询问车主得知，该配件是网上购买的，而且不好退货，请求帮忙给维修一下。经思考，用6个绝缘垫片分别垫在电动机的3个固定螺栓上使电动机外壳和搭铁绝缘，试验发现玻璃升降器工作恢复正常，上述故障排除。电动玻璃升降器的组成：升降器支架，升降器滑臂和升降器电机三大部分组成。电动玻璃升降器的系统组成：升降器开关、电动玻璃升降器、玻璃、和玻璃导槽电动玻璃升降器工作原理：玻璃升降器开关玻璃升降器电机玻璃升降器玻璃升降电源开关是控制玻璃升降器的关键部件。它有比较多的功能，控制上升和下降，我厂所配的玻璃升降器开关还有控制电流大小的作用，防止由于电流太大，烧坏电机。玻璃升降器电机是24V直流电机，电机内还有过流保护装置，其特性也是保护电机，如果电机长时间工作或在大电流工作的情况下，保护电机不会烧坏。玻璃升降器是一组装置，能使玻璃上下移动的支架，一般不易损坏。玻璃的升降是靠升降器向上下移动的。同时门上的橡胶导槽使玻璃的移动平滑。2.4 电动升降器的电机结构如图2.7所示，为电动升降器电机的结构示意图。汽车升降器电机的技术性能特征，电机的体体外观，电机的结构组成，主要是汽车车窗的工作环境和空问位置来决定的。汽车的工作环境是在室外，有寒冷的冬季，有严热的夏天，有风尘，有雨雪等恶劣的天气环境。这些决定了电机必需要能耐高低温，能防尘防水，防振动等。电机是安装在车门内外板的狭小腔体内，这决定了电机体积要细小，还了占小空间，还要做成扁平状。随着人们对汽车舒适度的追究，电机工作时，运行平稳，噪声小，电磁对汽车其它电子干扰小等等。电机是一种小型永磁两极直流电动机，由定子、电枢、碳刷端盖、减速箱体等几个组件组成的。如果电机带有防夹，遥控等自动化功能。电机还加加装有电子集成模块，由电机与电子模块配合完成各种自动化指令。从示意图可以知道，电机还很多组件都是金属冲压件或者是塑料注塑件，这些有利于零件的批量生产。不过，电机是一个精密配合件，对零部件的制造公差精度要求很高。而电机零部件模具制造精度要求更加严格。否则就没法满足电机体积小、重量轻、噪声低、工作可靠等方面的要求。加工零件件中，关键的是蜗轮、蜗杆及其箱体的加工保证；电驱及其细长转轴的加工保证，绝缘结构及其处理的保证；密封系统的结构及安装保证；碳刷系统的安装保证，轴承系统的安装保证；焊接处的可靠性保证；磁体性能的一致及粘结，充磁等性能的保证等等。图2.7 升降器电机结构示意图1、小齿轮2、齿轮盖3、驱动轮4、阻尼块5、蜗轮6、齿轮箱7、轴承8、碳刷9、白攻螺钉10、电驱11、磁环12、定子江西蓝天学院本科生毕业设计（论文）第3章 绳轮式电动玻璃升降器的方案设计本文设计的绳轮式电动玻璃升降器要求其电机旋转时，输出轴带动绕线轮旋转，绕线轮拉动绳索机构。从而带动与绳索机构相连的滑动支座沿导轨上下运动，而滑动支座上固定有车门玻璃，因此实现玻璃的上升下降运动。同时在本文方案设计的过程中还应考虑各部分零件运动时不发生干涉等问题。3.1 车门玻璃外形的确定曲面玻璃在轿车上得到了广泛的应用，曲面玻璃可以有效的利用车内空间，减少车门厚度，并且外形美观，使车身更趋于流线型，车室内的宽度也有所增大。但曲面玻璃在制造上有一定的难度，并且在升过程中容易发生卡滞，一般将曲面玻璃的球面弦高控制在4mm以下。轿车车门玻璃面主要分为五种类型：1、圆柱面玻璃；2、斜圆柱玻璃；3、圆环面玻璃；4、啤酒桶面玻璃；5、任意的A面。车门玻璃的形状、大小、位置的确定是顺利实现玻璃升降布置的前提，也是车门布置的重要内容。玻璃形状和窗口处造型形状及窗框结构密切相关确定时应本着尽量逼近外形的原则，并保证玻璃沿导轨顺利升降。逼近外形是指车门玻璃的大小、形状与车身造型所要求的窗口一致，并尽量使玻璃外表面与车身外表面贴近。首先玻璃中心线的曲率和趋势应逼近外表面线，其次是保证玻璃沿导轨顺利升降，玻璃前后两边导轨平行且具有足够的导向段，并要求导轨的曲率保持不变。图3.1 车门玻璃车门玻璃普遍采用安全钢化玻璃，厚度多为3.2mm、3.5mm。随着人们审美观的不断提高，对整车造型要求也越来越高，为了与整车造型风格相匹配，车门玻璃由以往的单曲率渐变为双曲率。但为了满足工艺要求，设计阶段玻璃最小曲率半径R最好能大于1500mm，避免因工艺难度太大而导致的制造成本增加、产品合格率降低。一般大货车玻璃玻璃实际运动轨迹圆弧半径R在30004000之间，微型客车在20003000mm之间，小轿车在15002300mm之间。门框高H货车微型小轿车，在350600mm之间。本论文中选取R=2000mm，门框高H=400mm（即玻璃行程为400mm）。3.2 总挠度B及相应参数的确定当玻璃托槽跟随玻璃由上止点运行到下止点时，在X方向上发生的最大总变形量称为总挠度B，值对升降器的运行阻力、弹性变形以及耐久性有重要影响，值太小玻璃与腰线密封胶条的压力值小，密封不好；值太大升降器变形大，玻璃与胶条摩擦力大，容易发生永久性变形。考虑到升降器本身允许的最大弹性变形以及车门的密封需要，根据车型大小一般在8-18mm之间。根据相关资料显示，B值在8-14mm之间选用适应能力一般的交叉臂式，在14-18mm之间选用线绳式。当B值大于18mm时，线绳式升降器钢丝布置与导轨圆弧发生的干涉量过大，钢丝绳容易与导轨圆弧发生强力摩擦而损坏，需要选择其他不常用类型的升降器。鉴于本文研究的课题是线绳式升降器的设计。故本文中得B值取15mm图3.2 升降器压缩、引张量1)上止点压缩量：a12mm；2)最大引张量：b9.3mm；3)下止点压缩量：c25mm 升降器布置以经验值来判断，但不是绝对的，最终的参数确定需要经过校核，其推荐值如表3.1所示。表3.1 升降器布置尺寸推荐值序号变量内容推荐值1a玻璃托架与玻璃导槽夹角1042b上止点滚轮间距200mm3c下止点滚轮间距190mm4d马达到内手柄间隙5.6mm5e玻璃残余量3mme5mm3.3 升降器厚度的确定升降器器厚度是指升降器理想运动平面到升降器安装基准面之间的平行距离；升降器安装基准面是指固定升降器的车门内板平面，一般包括固定板座和固定滚轮滑槽的2处平面，通常为了模具制造、测量方便等原因把这2处设计在同一平面内。升降器厚度的取值主要依据2个原则:确保升降器支撑玻璃的距离不因过长而导致升降器所受扭矩过大，发生大的变形；升降器安装平面不影响其他功能件比如门锁、门限位器等零件的布置。因此给出升降器厚度的一般经验值是30-45mm之间，不推荐取太大值，否则升降器机构强度会降低。本文选取升降器厚度35mm图3.3 升降器厚度选取示意图3.4 升降器导轨空间位置的确定确定升降器导轨的空间位置，其实就是确定导轨中心线的空间位置。主要包括2个方面：1、确定导轨中心线在玻璃面上的投影位置；2、确定导轨中心线距离玻璃面的高度。根据经验，通常设计导轨上、下两面分别到车门内板和玻璃下表面的垂直距离是10-15mm。在本文中经过分析发现导轨如安装在导轨支架的下方，导轨将发生干涉。为实现导轨安装要求，本文中将安装基准面确定在导轨支架的上方。3.5 升降器导轨曲率的确定升降器导轨的曲率取决于车门玻璃的曲率。前面我们已经对车门玻璃进行的研究。下面我们将用公式来确定升降器导轨的曲率：其中r为假设圆环面的一个小圆；R为r绕着的2半径；n为螺旋线绕环面的圈数，t为0-1之间的自变量。经计算本文中升降器导轨的曲率为：X=250；Y=428；Z=125。3.6 升降器导轨长度的确定升降器导轨的长度必须大于玻璃的运动行程；其次为保证玻璃的升降运动，导轨上需要安装其他零部件，这些零部件包括滑板、转向架、滑轮架和滑绳架。导轨的长度还需要留出一定的安全余量，这个余量没有确定的值，根据经验，一般导轨的上端面超出转向架外边缘的1-2mm，导轨的下端面超出滑绳架外边缘的1-2mm。由于本文中玻璃的运动行程为400mm。综合考虑后导轨的长度设计为500mm。3.7 升降器导轨横截面的确定导轨作为线绳式玻璃升降器的主要核心部件，其横截面的形状影响着整个系统的稳定性和运行的平稳性。在设计方面，还影响着与之配合的其他零部件的设计，尤其是滑板的设计，经过这些年的发展，导轨横截面的设计已相当的成熟。在本次设计中，我们将广泛采用一个横截面。具体结构详见图3.4 导轨横截面。图3.4 导轨横截面3.8 升降器导轨滑板的确定升降器导轨滑板直接与升降器导轨相配合，在绳索机构的作用下，滑板带动车门玻璃，使其沿导轨上下运动。对于滑板而言，首先要保证其足够的强度，强度不够，在玻璃重力、摩擦力等外力的作用下滑板很可能放生破坏。因此本文中滑板的采用选用A3材料。本次设计中，在保证滑板足够强度的基础上，为减少摩擦。我们将滑板主体设计为以金属件为主体，配以塑料件的结构，滑板中得塑料件即为与导轨相配合的部分。具体结构详见图3.5滑板结构图。图3.5滑板结构图3.9 升降器电机座板的确定在本次设计中，车门内板上已经给出电机座板的安装孔，同时还给出电机的安装位置。因而无须过多的设计。具体结构详见图3.6电机安装方位图。图3.6 电机安装方位图3.10 升降器钢丝绳出线角度的确定升降器钢丝绳右2条，扣装在滑板塑料件中，分别沿导轨方向，向上和向下拉直，在经过导轨上部的滑轮架和下部的滑绳架后。角度发生变化，要求以柔性的曲线过渡到座板处。升降器运行的过程中，电机带动绕丝轮转动，从而道东钢丝绳运动，滑板在钢丝绳的拉力作用下完成上升和下降运动。钢丝绳的出线角度就是导轨上部滑轮架和下部滑绳架的安装角度。该角度的确定，需要在导轨和电机底座的安装位置以及主要轮廓基本确定的条件下完成，最终还要保证钢丝绳不容易和其他零部件方式干涉。本文中钢丝绳出线角度在经过装配及相应的分析后，确定其角度为149。3.11 升降器钢丝绳的确定升降器钢丝绳是本机构的重要零件之一。也是升降器在牵引过程提供牵引力的重要保障。本文选用的钢丝绳采用DS106-40-025-2标准，钢丝绳是麻芯钢丝绳，钢丝绳总长度为800mm。钢丝绳在工作中起传力作用，通过滑块带动玻璃上升下降。因此，要求钢丝绳柔性好并具有足够强度和良好的耐磨性、耐腐蚀性。钢丝绳及夹头抗拉强度应大于2000N，并经过25000次循环无损坏。根据这些要求，可以在钢丝绳的标准中，找到相应的型号。目前，升降器常用的钢丝绳直径是15mm。3.12 升降器绕线盒的确定升降器绕线盒安装在电机底板上，起到固定绕线轮的作用。他的外形设计需要满足以下3点要求：1、保证绕线轮的安装；2、保证绕线盒与电机座板的安装配合与其他零部件不发生干涉；3、保证绕线盒的侧面开口角度与滑绳架和滑轮架的安装角度向适应，最终将其安装在3者之间。本文中设计的绕线盒的具体结构详见附件装配图。3.13 升降器导槽的确定导槽在玻璃升降器中是比较重要的零件，其制造质量和精度都将影响玻璃上升的平稳性。现代汽车侧围采用大曲率弧面造型，这就给升降器导轨的制造带来一定难度。在选择导轨材料时要考虑较容易成形的材料；又因导轨要承受玻璃的质量以及玻璃运行时的阻力，因此又要求导轨要有足够的强度和刚度。此外，因玻璃升降器安装在车门内，容易受潮气、水以及灰尘的侵蚀，容易腐蚀生锈。一旦导槽腐蚀生锈，就会影响玻璃升降的平稳性，还会造成升降异响问题。因此要求导轨具有较高的抗耐腐蚀性能。考虑到这些因素，玻璃升降器导槽可以选择了低合金的高强度镀锌钢板。制造工艺可以，采用滚压成形方法，来解决了成形和刚度问题，同时还能保证了导轨表面光洁无划伤现象。玻璃导向槽长度在350mm到550mm之间，取玻璃长导向槽长度为430mm，短导向槽230mm，宽度20mm,厚1mm，滑块高18mm，长17mm，厚6mm。本文中设计的导槽的具体结构详见附件装配图。导槽的材料，用得较多的是SPCC材料，或者是镀锌板材料如DC51。近些年来，为了提高导槽的性能，也开始采用高强钢做导槽的材料。3.14 升降器电机参数的确定升降器电机的结构在前面已经座了详细的讲述。由上面的讲述可知，升降器电机是升降器的动力之源。在本次设计中，我们选用JC/LC-578VA电机。其重要参数，如表3.2 升降器电机参数所述。表3.2 升降器电机参数额定电压额定转矩电压范围温度范围脱扣转矩（额定电压下）空载电流（额定电压下）12V（DC）3Nm9V-15V-30+808.83Nm2.5A以下第4章 重要运动部件的数据校核4.1 升降器运动行程的校核为保证玻璃升降器的运动行程、零件运动终端的干涉问题。必须要对其运动行程进行校核。玻璃升降器的行程在第三章已经确定为400mm。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Leg=203mmeM=167mm从动臂不与导向槽干涉。说明交叉臂在上止点ab到下止点ab升降时满足行程要求。4.2 升降器电机传动动力的校核前面已对电机的型号及参数进行了确定。由前面的参数可以知道，电机的额定扭矩为3Nm。电机轴在工作时，横截面上只有切应力，其方向垂直于半径并与截面上扭矩转向一致，大小沿半径呈线性分布，圆心处为零，外圆周边缘各点处最大。切应力的计算公式为：式中，Ip为横截面的极惯性距，Wp为横截面的抗扭截面系数。他们是只与截面形状和尺寸有关的几何量。其中：式中，Ip为横截面的极惯性距，Wp为横截面的抗扭截面系数。他们是只与截面形状和尺寸有关的几何量。其中：将Ip和Wp的计算结果带入上式计算得到扭矩为2.65Nm3Nm。所以电机传动动力足够。第5章 绳轮式电动玻璃升降器电子控制系统5.1 前座电动升降器1、 当开关关闭时，驾驶室开关4-3、5-3相接，前座电机开关12-4、13-5相接，即前座电动机两端搭铁，不工作；2、 当驾驶室开关关闭，如前座电动机开关作上升运动，则开关2-12、5-13相接，电流流向为：电源212前座电动机1353搭铁，前座电动机运转，玻璃上升。3、 若前座电动机开关作下降运动，即开关4-12、2-13相接，电流流向为:电源213前座电动机1243搭铁，前座电动机运转，玻璃下降；5.2 后座右侧电动升降器1、 当开关关闭时，驾驶室开关6-3、7-3相接，后座右侧电机开关6-14、7-15相接，即后座右侧电动机两端搭铁，不工作；2、 当驾驶室开关关闭，如后座右侧电动机开关作上升运动，则开关2-14、7-15相接，电流流向为：电源214后座右侧电动机1573搭铁，后座右侧电动机运转，玻璃上升。3、 若后座右侧电动机开关作下降运动，即开关6-14、2-15相接，电流流向为:电源215后座右侧电动机1463搭铁，后座右侧电动机运转，玻璃下降；5.3 后座左侧电动升降器1、 当开关关闭时，驾驶室开关8-3、9-3相接，后座左侧电机开关8-16、9-17相接，即后座左侧电动机两端搭铁，不工作；2、 当驾驶室开关关闭，如后座左侧电动机开关作上升运动，则开关2-16、17-9相接，电流流向为：电源216后座左侧电动机1793搭铁，后座左侧电动机运转，玻璃上升。3、 若后座左侧电动机开关作下降运动，即开关16-8、17-2相接，电流流向为:电源217后座左侧电动机1683搭铁，后座左侧电动机运转，玻璃下降；5.4 驾驶员电动升降器1、 当开关关闭时，3-10、3-11相接，电动机两端搭铁，不工作；2、 开关作上升运动，升-10、3-11相接，电流流向为：电源升10驾驶室电动机113搭铁，电动机运转，驾驶室玻璃上升；3、 开关作下降运动，降-11、10-3相接，电流流向为：电源降11驾驶室电动机103搭铁，驾驶室电动机运转，驾驶室玻璃下降。5.5 电动玻璃升降器过流保护5.5.1电动玻璃升降器的控制对电动玻璃升降器的控制及保护主要源自于对电动玻璃升降器电机的控制。现代电动玻璃升降器主要采用集中控制，即通过一个中央控制器接受各个玻璃升降的开关信号，然后由中央控制器去控制相应电动玻璃升降器的升降。5.5.2电动玻璃升降器过流保护的分类根据过流保护装置的不同可分为：内部过流保护和外部过流保护。内部过流保护就是将过流保护电路集成到电动玻璃升降器总成中。由于内部过流保护增加了电动玻璃升降器总成整体的占用空间，同时由于电动玻璃升降器位于车门内部，其环境较为苛刻，受震动影响较大，内部过哦刘保护电路的可靠性会有所下降。正因如此，现代轿车的电动玻璃升降器过流保护很少采用内部过流保护。外部过流保护是将电动玻璃升降器的过流保护电路集成到升降器总成的外部装置中，如中央集控器、熔断丝及继电器总成。由于外部过流保护可减少电机玻璃升降器总成的整体占用空间，所以被广泛应用于现代轿车中。第6章 结论与展望6.1 结论与传统玻璃升降器相比，线绳式电动玻璃升降器具有可靠性高，结构合理、简单，操纵方便等特点，有效提高了汽车的乘坐舒适性。线绳式电动玻璃升降器由电动机、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，其中电
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