汽车天窗的整体结构设计说明

..页脚页脚.第1章 绪 论引言100多年的历史，已成为汽车文化的一局部。汽车在行驶特别是长途行驶的过程中，人们常常会有疲乏或者困倦的感觉,这实际上是由于大脑缺氧,有时候通过侧窗进展换气，但是侧窗翻开之后，吹到入们身上的是漩涡状气流，会觉会抑制上述缺点。适感，坐在后排座位的人也会被侧窗的风吹得睁不开眼。汽车在行驶过程中假设常常翻开窗户，不仅影响车温度，会带进大量灰尘及传入车外噪声，而且由于高速行驶形成的风会直接冲撞到车的乘员，降低乘坐舒适度，因此但由于不能人为地掌握进风，进风量难以符合要求，而且进风部位是随机的，往往带进大量灰尘、烟气〔发动机废气，污染车空气。但假设车无颖空气补充，会使车空气中二氧化碳含量增大、氧气含量下降；车还会因抽烟、人体呼吸、食物及物品等使空气气味不好，影响乘员身体安康；为了防止汽车前窗结霜凝雾，也需要引入风，需要有通风装置。天窗定义停留在任意位置。天窗及电动式玻璃天窗。汽车天窗的进展状况汽车天窗起源于20世纪初，最早的出行时敞篷式布顶汽车，德国伟巴斯特公司在1932年生产出第一个功豪华汽车和公共汽车使用的折叠式的天窗，第一次将后加装天窗推向舞台。汽车本身的空间相对狭小、密封性较强，随便，车空气简洁变得浑浊，尽管汽车本身都配备通风系统，而且需要的时候还可以翻开车窗让空气流通。可是，行车时尤其是快速行驶时，开侧窗通风不禁噪音大，而且灰尘多，因此，天窗这个时候就能显示出其右实行了，安装有天窗的汽车在行进过程中开启天窗后，由于气流的流淌原理，能过快速有效地使车厢的空气和车外的颖空气进展交换，从而使汽车的开启天窗时，行驶中的造影相比照较小，也增加了行车的舒适性。中国国生产汽车天窗的厂家少之又少，而对天窗的研发设计对于我国汽车零部件50%，而在我国普及率仅为1%特、德国奔驰、美国的ASC和荷兰皇家汽车天窗公司。出于本钱及消费者习惯的考虑，80％的原装车都没有安装天窗，大多数的消费者1个城市的私家车拥有量每年还在快速递增，但带天窗的的轿车却少之又少，这个天窗市场供给了宽阔的空间。式的天窗加上手动的挡光板，结果相对简洁低价，而且便利使用，牢靠性稳定。汽车天窗的作用汽车活动天窗是汽车乘坐室与外界的空气直接交换通道，是改善汽车部温度以预防交通事故。在湿度高的天气和严寒的季节可以防止玻璃上的湿气。度。作紧急出口。在野外摄影、打猎时天窗起着同样便利的作用。[6]Inventor简介Inventor美国Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件 Autodesk;InventorProfessional〔AIP目前已推出最版本AIP2023。Autodesk Inventor包括AutodeskInventor;三维设计软件；还参加了用于缆线和束线设计、管道设计及PCBIDF文件输入的专业功能模块，并参加了由业界领先的ANSYS ;技术Inventor软件中进展应力分析。在此根底上，集成的数据治理软件;Vault用于安全地治理进展中的设计数据由于AutodeskInventorProfessional集全部这些产品于一体，因此供给了一个无风险的二维到三维转换路径。现在，您能以自己的进度转换到三维，保护现在的二维图形和学问投资，并且清楚地知道自己在使用目前市场上DWG兼容性最强的平台。Inventor软件是一套全面的设计工具，用于创立和验证完整的数字样机；帮助制造商削减物理样机投入，以更快的速度将更多的创产品推向市场。AutodeskInventor产品系列正在转变传统的CAD工作流程：由于简化了简单三维模型的创立，工程师即可专注于设计的功能实现。通过快速创立数字样机，并利用Inventor7年销量居同类产品之首。InventorProfessional软件支持设计人员在三维设计环境中重复使用其DWG资源，体验数字样机带来的便利。InventorDWG文件，DWG资源来创立三维零件模型，这是一种前所未有的体验。Autodeskreg;InventorProfessional软件中不仅包含丰富的工具，可以轻松完成三维设计，还可以与其他厂商的制造业软件实现良好的数据交互，从而简化客户与其他公司的协作。InventorProfessional供给了一套全面、集成的设计工具，可用于创立完整的数字样机，以验证设计的外型、构造和功能。Inventor创立的模型是一种准确的三维数字样机，支持用户在工作过程中验证设计和工程数据，尽量削减对于物理样机的依靠，这将削减进入制造环节后代价昂扬的原型设计变更。InventorProfessional软件融合了直观的三维建模环境与功能设计工具。前者用于创立零件和装配模型，后者支持工程师专注于设计中的功能实现，并能创立智能零部件，如钢构造、传动机构、管路、电缆和线束等。Inventor则具有嵌的、易于使用的运动仿真和应力分析功能，工程师可以在机器投产前，利用这些功能和数字样机来优化、推测机器在将来的实际工作状况。利用已验证的三维数字样机来生成制造文档，有助于在加工前削减错误和相关的ECO〔工程变更单。Inventor可快速、准确地从三维模型中生成工程图。Inventor软件，这是工程师从事高效二维机械绘图的最正确选择。InventorProfessionalAutodesk设计数据，便于设计团队与制造团队及早开展协作。各个团队都可以利用免费的DesignReview软件〔评审、测量、标记和跟踪设计〕来治理和跟踪数字样机中的全部零部件，从而更好地重复利用关键的设计数据、治理物料清单〔BOM表，加强与其他团队及合作伙伴之间的协作。Autodesk快地投入市场AutodeskInventor中包含从数字样机中生成工程设计和制造文档的全套工具。这些工具可削减设计错误，缩短设计交付时间。Inventor中的自动创立视图功能和绘图工具将工程图的绘制效率提高到了的水平。此外，Inventor还支持全部主流的绘图标准，与三维模型的完全关联〔在消灭设计变更时，工程图将同步更DWGDWG程图的抱负选择。帮助用户：剖视图和关心视图等，可以通过选项掌握视图中隐蔽线的显示方式。〔包括等轴测视图尺寸维模型发生变更时尺寸自动更。使用一套全面的尺寸、标注和工程图符号，快速敏捷地完成工程图的创立。创立位置视图，以说明装配的不同工作状态。支持的工程图标准有：ANSI、BSI、DIN、ESKD、GB、ISO和JIS等。[12]课题争论的目的和意义缺少的重要做成局部，多年来，汽车生产制造也始终在快速的进展，当全球围的经济一体化的趋势有加速了这一进展速度，而传统的手工设计和制造方式早已满足不了生InventorInventor著的提高汽车产品的设计制造效率，提高设计制造的质量，削减产品修改时间，从而大大速度按了从产品设计、产品试制、试验到产品生产的整个周期。WTO后，国汽车工业面临着很大的冲击，同时也给汽车进展供给了很好的机遇。所以我国今后汽车工业的进展重点将逐步转向主要是独立自主的汽车和汽车零部件随着国汽车厂家越来越看重市场需求，很多中档轿车甚至经济型家用轿车也纷纷将天窗总以为表追设备，在保证安全白的前提下，它成为越来越多车主的能过享受的便利设备。汽车天窗转变了传统的换气形式，风吹进变为空气抽出去。汽车高速行驶时，空气分别从车的四周快速流过，再翻开的天窗的外面形成负压区，将车污浊的空气抽出，到达换气的目的。使用天窗除雾更快捷。夏天雨季雨水勤、湿度大、车外温差大。前挡风玻璃简洁形成雾气。翻开车顶天窗至通风位置，可以轻易消退前挡风玻璃的雾气，保证行车安全。使用天窗换气，既不必担忧车外恶劣脏污的环境，1小时，车的2—3同时还做到了削减二氧化碳以及有害气体的排放。八十年月中后期开头，我国局部大型汽车企业争论中心为提高汽车设计水平，提CAD软件等。该软件的使用是设计人员开头摆脱了沿袭了几十年的图版绘图的习惯，该软件基于LINUX操作系统，运行速度快，图形处理力量强，但同时由于早期的CAD系统都是建立在大型工作站根底上，因此价格昂贵，数量不多，应用的场合少，而且该软件的使用简单，对技术人员要求较高，所以不适合大量推广。而就是年月初，随着美国软件的引进，由于该软件界面友好，简洁易学，功能强大，渐渐成为现今汽车行业设计软件的主流。Inventor软件是美国Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。它的引进给汽车设计带来了颖血液，和现有的大多数三Inventor软件功能更加的强大、使用更加的便利。设计者可依据设计构思和设计要求直接进展产品的三维几何造型。及概念设计，并可以对模型进展平移、旋转、缩放以及从不同的视角观看三维设计效果，这完全可以避开因空间想象错误而造成产品设计错误。3000—50003000—5000万元的市场份额，因此利用Inventor对天窗进展设计对于开拓我国汽车零部件生产市场有着重要意义。在现有的技术根底上，选择有力的运行机制，标准化的汽车零部件，对我国汽车工业进展有着重要的借鉴意义。[12]2章天窗构造及性能要求天窗工作原理天窗装置是利用流体力学的原理，将车的混浊气体“抽”出，使空气得到充分的交换。车，这样，车空气得到循环，汽车部就可以保持颖的空气。[1]天窗的种类及特点汽车天窗种类

2.1汽车天窗种类天窗固定式玻璃固定式玻璃活动式玻璃天窗天窗滑帘式天窗手动式玻璃天窗电动式玻璃天窗上推式天窗推拉式天窗外滑式天窗滑式天窗注：1.固定式玻璃天窗也就是玻璃顶棚，不行活动，不减弱甚至会加强整车强度及刚度。2.滑帘式天窗主体材料为可折叠的软帘，软帘沿滑槽前后移动、启闭，且能按要求停留在任意位置。汽车天窗特点种类特点上推式天窗天窗不能移动，可绕前端转动轴转动翘起肯定角度，安装便利，操作简洁，天窗玻璃可拆卸，车头顶空间损失小种类特点上推式天窗天窗不能移动，可绕前端转动轴转动翘起肯定角度，安装便利，操作简洁，天窗玻璃可拆卸，车头顶空间损失小推拉式天窗天窗能向后移动，操作简洁便利，开度大，车头顶空间损失小2.3天窗特点型式型式外滑式滑式特点1.天窗玻璃受到空气阻力帮助开启更为便1.车辆在高速行驶中不会受到外界风流捷。冲击的影响。2.天窗安装更为简洁。2.天窗在关闭状态下，其后侧仍旧能够抬起肯定间隙，同样自然循环车空气。3.在天窗玻璃关闭时仍旧可以通过遮阳板来遮避太的照耀。运动及位置

天窗玻璃从关闭位置倾斜开启一个角度，然后在顶盖上部〔外侧〕保持倾斜状态向后滑动翻开。

天窗玻璃从关闭位置倾斜开启一个角度，然后回到关闭位置，并在顶盖下部〔侧〕向后滑动翻开。开度倾斜≈40～60mm高度

≈40～50mm向后滑

≈60﹪的玻璃宽度

≈100﹪的玻璃宽度电机位置前置车体构造顶盖外板开孔

前置或后置顶盖外板开孔、折边焊加强框构造与安装车头顶空间损失

天窗上的螺钉应紧固，无松动现象；滑槽的运动件应移动顺畅，无卡滞现象和特别噪声；遮阳帘在天窗上应安装到位，且操作敏捷，便于拆卸。≈35～45mm ≈50～60mm安装布置

安装布置围小，用于车身顶盖长度尺寸

安装布置要求空间较大，用于车身尺寸空间要求设计制造投资少，开发制造周期短1年左右品有肯定的通用性〔在后加装中可用于多种相近的车型〕费用状况投入少，产量小，单价相对高应用围1.在后加装天窗时使用，可用于车身顶盖曲面及构造相接近的多种车型上；经过适当的工艺改进，也可以在车身尺寸较小的原厂车型上使用汽车天窗各组成零部件执行标准

相对较大的车型2～3年的开发制造周期投入大，产量高，单价相对低应用于原厂生产的车型，单独为该原厂车型设计和制造，不能与其他车型匹配GB/T2828 逐批检查技术抽样程序及抽样表QC/T625 汽车用涂镀层和化学处理层GB/T17340 汽车安全玻璃的尺寸、外形、外观GB9656 汽车用安全玻璃GB/T12421 客车门窗用橡胶密封条QC/T413 汽车电器设备根本技术条件[6]天窗的构造型式天窗的构造夹紧式构造过紧固件使这两局部闭合并同时夹住车身顶盖的安装固定方式为夹紧式构造。悬挂式构造这种构造的天窗需要为其特地设计车身顶盖，顶盖要有一个翻边孔；同时另需设〔冲压件整体，通过紧固件悬挂固定在加强件上。2.4天窗夹紧式与悬挂式构造的比较型式 夹紧式外观 天窗玻璃高于车身顶盖安装1.天窗总成在上部；方式 2.安装固定框在下部；车身顶盖在中间。密封 天窗与车顶间由密封条强制密封天窗玻璃与开口框架处由密封条强制密封排水不需要天窗与车身强制密封雨水无法系统 进入车身顶盖需要加强件的结构设计

悬挂式与车身顶盖保持平坦从顶盖下部〔车〕向上安装；紧固件螺母焊接在顶盖加强件上，通过螺栓从下部将天窗与加强件固定在一起玻璃周边密封条与车顶翻边协作，密封条有肯定的压缩量，起到密封作用。需要。天窗及车身构造中需要一套排水系统将渗入天窗部的雨水排到车身外部需要在车身顶盖上设计一个翻边孔，另外需要设计一个加强件，并与顶盖孔的翻边焊接在一起车身仅需另外制造一副顶盖冲孔模；制造精度的制要求相对低造

在顶盖制造上另外需要多副模具，如顶盖冲孔落料、翻边、整形等；需要一套模具制造加强框；需要定位及焊接工装将加强框与顶盖焊接。制造过程简单，精度要求较高〔天窗的接。制造过程简单，精度要求较高〔天窗的密封性能以及与顶盖的外观协作受尺寸精度的影响较大〔如定位夹具、检具等〕车身车身制造周期较短，费用相对较低车身制造周期较长，费用相对较高制造周期及费用天窗的密封〔排水〕方式〔1)主动式密封方式尘及雨水等进入天窗及车身部。〔2)被动式密封〔排水〕方式处渗入的雨水排到车身外部。AC柱D柱，将雨水导出车身。[6]天窗的性能要求耐久性以及舒适性等，还要有自身的一些特点，因此，天窗应满足以下方面要求：安全性2.5天窗系统应满足下表所列的各项要求要求系统的强〔关闭位置〕

500N向上冲击力1800N向上冲击力>1800N向上冲击力

型式外滑式 滑式天窗保持正常的功能天窗玻璃不能裂开，并与天窗总成框架连接结实天窗玻璃在与窗总成框架连接失效前，首先粉碎在开启位置玻璃受

220N的垂直载荷〔上或

<10mm <25mm垂直载荷的位移系统牢靠性

下〕关闭位置承受890N向下均匀载荷1h后

保持原有各项性能电机保持原有各项性能，并且不能有过热、冒烟或产生异味的现象在玻璃角度完全开启位450N的侧向力在玻璃角度完全开启位置，承受450N垂直载荷〔上或下〕25mm时，在前部承受680N的向后推力性能要求

系统不能有物理损坏及功能失效系统不能有物理损坏及功能失效系统不能损坏，玻璃后移量<10mm2.6性能要求外观要求 1天窗的金属件必需经过防腐蚀处理，或使用具有防腐蚀性的材料制造。天窗的塑料件外表应光滑平坦、无气泡，无影响使用的变形。天窗金属零件的涂镀层和化学处理层应符合QC/T625中相关条款的有关规定。天窗的玻璃外表应符合GB/T173406合《GB9656汽车用安全玻璃》的规定。天窗密封条的外表质量和性能要求应符合GB/T12421规定。性能要求 1根本性能工作电压天窗在11V～15V电压下应运行平稳，不允许有特别噪声和卡滞现象。电流特性3.2A15A5A。2密封性在肯定的试验条件下，天窗的玻璃与框架之间的防水密封性好，不允许有渗漏现象。耐振性天窗经QC/T4131耐久性150001定。耐温性天窗应能在-30℃～85℃的环境温度围工作，经凹凸温试验后应符合第1条的规定。耐湿热性天窗应能经受耐湿热试验，试验后应符合第1条的规定。7安全性天窗应具有防夹保护功能，当关闭天窗时，如遇到障碍物，天窗能自动运行开启至极限位置。8防盗性天窗应具有自动关闭功能。当车钥匙打到OFF位时，假设此时天窗不在关闭的位置，10试验方法 1试验条件及设备〔1〕试验电源承受足够容量的直流稳压电源。〔2〕试验电压为〔12±0.3〕V，接线电阻为〔0.25±0.02〕Ω。〔3〕环境温度为〔5～40〕℃。天窗的各项试验可在模拟状态下进展。耐久性试验的一个工作循环为30秒。天窗玻璃开启至极限位置，断电10秒，然后再通电使玻璃关闭至最终位置，断电10秒。外观检查根本性能试验工作电压的试验将天窗分别接入11V～15V的两个电压，各运行两个工作循环。运行效果应符合根本性能要求中的规定。电流测量当天窗在试验电压下，用电流表测量天窗运行的工作电流，然后将玻璃开启到极限位置时，使电机堵转，测量其堵转电流；用同样的方法测量天窗玻璃关闭时的工作电流及堵转电流。检验结果应符合根本性能要求中相应的规定。密封性试验〔，喷头出水口离天窗距离约为700mm，喷嘴的喷射压力为69~147kpa，降雨强度为4～6mm/min试验条件下，喷嘴的轴线与车辆基准Z平面垂直，喷嘴朝向车体，15min。观看试验效果，不允许有渗漏现象。耐振性试验在QC/T413性能要求中的规定。耐久性试验天窗在试验电压下，按如下规定的试验温度在试验装置上进展耐久性试验，试验后按根本性能要求检验天窗的根本性能，按密封性要求检查天窗的密封性。环境温度：5000个工作循环；–20℃：2023个工作循环；+70℃：3000个工作循环；环境温度：5000个工作循环；7天窗放入室温开头的低温箱中，到达〔–30±3〕℃的低温并保持2h后，自低10min完成产品性能测试，试验后应符合根本性能要求中的规定。天窗放入室温开头的高温箱中，到达〔85±1〕℃温度后再保持2h，自高温箱2min完成产品性能测试，试验后应符合根本性能要求中的规定。恒定湿热试验〔40290～95〔先调整温度，当到达温度后再加湿，连续保持24h1～2h，应符合根本性能要求中规定。安全性试验将天窗按实际使用状态安装，并使天窗按自开工作方式开启至极限位置，然后在其关闭的过程中，设置一障碍物，以阻挡玻璃连续运行。此时测得最大电流值不得大于根本性能要求中的相关工程所规定的值〔此项仅适用于防夹方式防盗性将天窗按实际使用状态安装，并使天窗按自开工作方式开启肯定位置，然后将车钥匙打倒OFF10秒后，天窗自动运行至关闭位置。1120dB，测试天窗运行一个周期的噪声应≤70dB。天窗玻璃的光学性能天窗玻璃光学性能的考核主要有以下几个指标：透光率光反射率总能量传导率总能量反射率紫外线传导率密封性系统自身密封，或是能完全阻挡灰尘及雨水等进入车身部，或是在密封的同时还能利用天窗的排水系统将少量从玻璃密封条与车顶接合处渗入的雨水排到车身外部，确定不允许在汽车部有水迹。[7]天窗系统对风噪的影响25～110km/h9db。2db以。3db以。[7]本章小结过后选定电动汽车天窗做为设计方向，天窗样式多种化表达了世界汽车天窗生产工业的成熟，我国的天窗生产量有很大的市场。.3天窗构造和工作原理设计滑动机构〔前〕枕座等构成。工作时，驱动电机所产生的转矩由驱动齿轮传送给滑动螺杆，直至后枕座。依据驱动电连接机构向柱向槽前后移动并协作电机传动软轴带动，实现天窗的实现闭合和开启。汽车天窗连接机构由电动机供给动力，电动机带动驱动齿轮转动〔如图3.3a，驱动齿轮选装带动涡轮式软轴转动，软轴再穿过后枕座时和后枕座的蜗杆槽〔如图通过推拉作用带动汽车天窗，电动机的正〔反〕向转动后枕座向前或向后运动。3.5天窗支架抬起，之前始终推动汽车天窗支架闭合运动的后枕座上的推动柱也和天窗支架之间脱离，当两个部件之间脱离时，汽车天窗后枕座也脱离了整体天窗连续在滑轨上独立向前运动，同时，固定在汽车天窗后枕座上的后导向柱脱离了推动部件的束缚，开头在天窗后枕座的带动下向前运动，和前导向柱的作用相像后导向柱向前运动，同时后导向柱在后导向轨道里向前运动，从而再次向上推动汽车天窗支35mm的高度差，使天窗玻璃上的密封胶条和车顶相接，从而实现天窗的完全关闭。〔a〕页脚..〔2〕汽车天窗向后运动开启

〔b〕3.2汽车天窗连接机构座通过蜗杆槽的作用力在滑轨上向后运动，在天窗后枕座运动过程，后枕座上的后导向柱也在天窗支架上的后导向滑轨上向后运动，在这一运动过程中后枕座上的推动柱再次和天窗支架结合，后枕座向后运动。在闭合过程中回位部件上的回位磁铁的磁力作用使得前导向柱回位。天窗支架向下使天窗再次回到开启前的状态，得到一个到多落差使天窗能过行进到车顶部。实现天窗的翻开。翻开过程中斜降形成高度差为天窗顺当藏供给先决条件。(a)页脚..汽车天窗动力机构

〔b〕3.3根本驱动局部驱动机构中间齿轮1和中间齿轮2轮再作一次减速,将动力传送给凸轮。限位开关1和限位开关2二个限位开关,它们的闭合与断开靠凸轮来检测车顶玻璃ECU1检测车顶玻璃停顿的位置,即在全关闭位置前约200mm处和在斜降过程中的全关闭位置;限位开关检测车顶玻璃在滑动过程中的全关闭位置。车顶开关3.7,工作中它们将开关信号送至电子掌握(ECU)。滑动开关推向翻开一侧,车顶玻璃便滑动翻开;推向关闭一侧时它就作滑动关闭。在滑动关闭，即使滑动开关处于关闭一侧,但一旦运行至全。关闭位置前约200mm时,UP)一侧时,车顶玻璃便会斜升;推向斜降(DOWN)一侧时,车顶玻璃就会斜降。车顶玻璃是不会在同时既作倾斜又作滑动运动的。页脚..(a)〔b〕〔c〕3.4闭合天窗前段(a)页脚..〔b〕3.5天窗闭合后段电子掌握系统及其工作过程斜),限位开关(限位开关1和限位开关2)、电子掌握器(ECU)、执行器(驱动电动机)9200闭位置时的停顿。滑动翻开此时限位开关1和限位开关2,限位开关2就保持闭合。,0信号就由与门A的a、b两端输入,其输出为0,与非门A的输出则为1。由于滑动开关置于翻开位置,故有0信号输入到与非门B的b端,从而使该门输出1信号;或门B的输出为1,使三极管T2有基极电流,T2导通。,继电器2线圈通电,其触点闭合,驱动电动机电路接通,电流方向由下至上,驱动电动机正转,使车顶玻璃滑动翻开。页脚..〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕3.6天窗开启运动页脚...页脚页脚.图图3.7车顶开关滑动关闭

图3.8电子掌握系统的工作原理图由于限位开关1和限位开关2闭合,或门C的两端输入均为0信号,其输出为0当此信号输送给触发器时,触发器的输出亦为0,与此同时,0信号也送至与非门C的a端。,由1到0的信号输送至双稳态触发器的S端,触发器输出的0信号送至其R端,故使双稳态触发器输出为1。与非门D的输入端a端为0,b端为1,其输出为1;与此相类似,与非门C的输入端a为0,b为1,其输出亦为1。此时,与门B的两输入端a、b均为1,