車門玻璃升降器的設計及運動仿真（太原）

車門玻璃升降器的設計及運動仿真（太原）,車門,玻璃,升降,設計,運動,仿真,太原 畢 業(yè) 設 計 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 學生姓名 學號 系 部 專 業(yè) 指導教師 二 一四年 六 月 王若瓊 125011316 機械工程系 機械設計制造及其自動化 高麗紅 誠信聲明 本人鄭重聲明 本論文及其研究工作是本人在指導教師的指 導下獨立完成的 在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文 獻中列出 本人簽名 年 月 日 畢業(yè)設計任務書 設計題目 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 系部 機械工程系 專業(yè) 機械設計自造及其自動化 學號 125011316 學生 王若瓊 指導教師 含職稱 高麗紅 講師 專業(yè)負責人 田靜 1 設計的主要任務及目標 1 玻璃升降器設計部分 1 適合該車型的玻璃升降器方案選擇 2 逆向設計玻璃升降器的機械結構 2 玻璃升降器運動校核部分 1 運動行程校核 2 傳動動力校核 3 玻璃升降器的運動仿真 2 設計的基本要求和內容 cad 裝配圖和零件圖用 UG 軟件建立玻璃升降器的三維模型 并對其運動仿真 完成開題報告 中期檢查報告表 查閱文獻以及外文資料翻譯 至少完成 A0 圖紙 1 張和一份 1 萬字以上的設計說明 3 主要參考文獻 1 周光堯 汽車車身及附屬設備 M 北京 人民交通出版社 1997 2 吳君杰 電動玻璃升降器 J 汽車實用技術 2003 10 3 曹云翔 電動玻璃升降器及其發(fā)展概況 J 汽車電器 2001 04 4 Orlov Fundamentals of Machine Design M Moscow Mir Pub 1987 4 進度安排 設計各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱相關材料 撰寫開題報告 3 月 3 日 3 月 23 日 2 掌握機械產品的設計方法 了解玻璃升降器的有關 結構 3 月 24 日 4 月 10 日 3 完成玻璃升降器的設計 4 月 15 日 4 月 23 日 4 完成相應的工程圖設計說明書等整體設計 4 月 24 日 5 月 30 日 5 校訂論文 外文翻譯 論文裝訂 PPT 制作 6 月 3 日 6 月 9 日 車門玻璃升降器的設計及運動仿真 摘要 車門玻璃升降系統(tǒng)是汽車車門系統(tǒng)重要組成部分之一 其質量的好壞將直 接影響到整個車門系統(tǒng)乃至整車的安全性 該系統(tǒng)主要功能是保證車門玻璃平穩(wěn) 升降 能隨意停位 同時具備良好的密封性 本 文 討 論 了 在 汽 車 車 門 設 計 中 于 玻 璃 升 降 器 的 布 置 有 關 的 零 件 設 計 同 時 對 叉 臂 升 降 器 的 布 局 設 計 及 仿 真 實 現 進 行 了 分 析 和 介 紹 玻璃升降器在車門系統(tǒng)中的車門附件 玻璃升降是實現轎 車車門玻璃升降運動的車門附件 通過玻璃升降器帶動玻璃托架作上下運動 從 而使得車門玻璃框的導槽或導軌作升降運動 目前常用的玻璃升降器主要有叉臂 式傳動和繩輪式傳動兩種常見結構型式 后者能夠適應玻璃在大曲率的弧形升降 面上移動 此外有手操縱式卒電動兩種操縱方式 車門設計和布局中 正確選擇 和布置玻 璃升降器是保證玻璃升降操縱輕便 工作可靠的關鍵 關鍵詞 玻璃升降器 汽車車門系統(tǒng) 仿真 Design and Movement Simulation of Car Door Lifter Abstract The door glass lifting system is one of the important part of the car door system its quality will directly affect the whole door system and vehicle safety The system main function is to ensure that the doors can smooth glass elevator free parking and good sealing In car door design is discussed in this paper on the glass elevator layout related parts design at the same time to the layout of the fork arm with advanced design and the realization of the simulation are analyzed and introduced Glass elevator door system in the attachment Lift is the realization of the car door glass lifting movement of the door accessories Through the glass elevator drive the glass bracket for up and down making the door glass box guide or guide rail for lifting movement At present commonly used glass elevator mainly has the fork arm type transmission and rope wheel two common structure Who can adapt to the glass on the large curvature of the arc lifting movement In addition has hand manipulating type single electric two control ways Design and layout of the door The right choice and decorating glass elevator is to ensure that the glass lift manipulation of light the key to reliable work Keyword the glass elevator car door system simulation I 目 錄 1 緒論 1 1 1 概述 1 1 2 現狀分析 1 1 3 市場預測 2 1 4 電動玻璃升降器的性能 3 1 5 主要技術指標 4 1 6 汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢 5 2 汽車玻璃升降器的結構工作原理與技術參數 6 2 1 結構及工作原理 6 2 2 技術參數及分析 8 3 玻璃升降器的設計方案 10 3 1 車門玻璃參數的確定 10 3 2 玻璃在車門上的干涉校核 13 3 3 玻璃升降器類型的選擇 14 3 4 車窗玻璃運行弧度的確定 15 4 電動玻璃升降器的機械結構設計 16 4 1 驅動電機的選擇 16 4 2 導向槽的設計 17 4 3 叉臂組件的設計 19 4 4 玻璃導向與保護機構 20 4 5 扇形齒板的設計 21 5 電動玻璃升降器數學模型 CAD 的構建 22 6 有關運動部件的數據校核 23 6 1 運動行程校核 23 6 2 傳動動力校核 23 7 電動玻璃升降器的運動仿真 25 結論 26 參考文獻 27 致謝 28 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1 1 緒論 1 1 概述 電動玻璃升降器在我國誕生于 90 年代初 是轎車作為生產資料向消費資料變 化的一個特征 最早開始應用在桑塔納普通型的選裝車上 稱為豪華型轎車 以 后在奧迪 捷達 富康等轎車上都開始選裝電動玻璃升降器 由于電動玻璃升降 器比傳統(tǒng)的手動玻璃升降器具有許多優(yōu)越性 它運行平穩(wěn) 調節(jié)自如 不需要人 力 給駕駛員和乘員帶來一種舒適感和安全感 汽車上裝有電動玻璃升降器 給 汽車帶來一種豪華的氣氛 受人喜愛 因此 目前在中級以上轎車都將電動玻璃 升降器作為一種標準配置 用以提高汽車的配置檔次 1 2 現狀分析 目前 大客車和卡車也有配置電動玻璃升降器的需求 車門玻璃升降器作為車 門附件 其作用是保證車門玻璃平穩(wěn)升降 門窗能隨時并順利地開啟和關閉 并 能使玻璃停留在任意位置 不隨外力作用或汽車的顛簸而上下跳動 因此要求玻 璃升降器結構可靠 操縱輕便省力 并需有防止玻璃升降器倒轉的制動裝置 隨 著汽車的不斷改進和發(fā)展 玻璃升降器也由簡單的絲桿式 單臂式逐漸發(fā)展為今 天的電動式 電動玻璃升降器的發(fā)展前景是廣闊的 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 2 1 3 市場預測 國內主要生產電動玻璃升降器廠商及配套車型情況見表 1 1 表 1 1 國內主要生產電動玻璃升降器生產廠一覽表 產品名稱 企業(yè)名稱 主要車型 上海實業(yè)交通電器有限公司 桑塔納 別克 帕薩特 金杯 獵 豹 張家港博澤汽車部件有限公司 桑塔納 捷達 奧迪 貴州萬江電機廠 捷達 小紅旗 馬自達 鎮(zhèn)江 Rockwell 富康 切諾基 躍進集團隨車工廠 依維柯 重慶力士得繩索有限公司 雅閣 吉林省紅鉆汽車電器股份有限公司 捷達 溫州天球電器有限公司 電動玻璃升降器 浙江中歐汽車電器有限公司 目前電動玻璃升降器產品市場主要由上海實業(yè)交通電器有限公司 張家港博 澤汽車部件有限公司 貴州萬江電機廠占有 其市場占有率 手動 電動 見表 1 2 表 1 2 1999 年被玻璃升降器總產量即主要廠商比較表 產品名稱 全國總產量 主要生產廠商 年銷量 萬只 電動 市場占有率 311 6 萬只 手動 電動 上海實業(yè)交通電器有 限公司 42 48 13 6 張家港博澤汽車部件 有限公司 26 9 8 6 玻璃升降器 中國貴航集團萬江電 機廠 2 18 0 7 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 3 十五 期間轎車將由目前 56 6l 萬輛發(fā)展到 110 121 萬輛 客車由 41 82 萬輛發(fā)展到 55 68 萬輛 卡車由 58 19 萬輛發(fā)展到 106 121 萬輛 玻璃升降 器的發(fā)展預測見表 1 3 表示 表 1 3 汽車需求量及玻璃升降器發(fā)展數量 車型 2005 年需求量 萬輛 玻璃升降器發(fā)展量 萬只 載貨汽車 106 121 216 242 客車 55 68 110 136 轎車 110 121 440 484 總量 271 310 766 862 玻璃升降器的總產量從表 1 2 與表 1 3 比較可以看出 到 十五 末將增加 2 4 2 75 倍 可見其發(fā)展前景是很好的 其中電動玻璃升降器的發(fā)展肯定要高 于手動玻璃升降器 其占玻璃升降器份額由 99 年的 22 8 到 2007 年預計將達到 30 1 電動玻璃升降器的基本技術要求 升降器應符合 QC T 636 2000 標準的要求 并按經規(guī)定程序批準的產品圖樣 及技術文件制造 2 外觀 升降器金屬件必須經防腐蝕處理 或使用具有耐腐蝕性的材料制造 升降降器塑料件表面應平整 無氣泡 無影響使用的變形 金屬零件的涂鍍層和化學處理層應均勻 不得有明顯缺陷 1 4 電動玻璃升降器的性能 1 基本性能 工作電壓 升降器在 10 15V 電壓下應運行平穩(wěn) 不允許有異常噪聲和現象 電流特性 升降器的工作電流不大于 15A 堵轉電流不大于 28A 關閉力 升降器的關閉力應符合產品圖樣的技術要求 運行速度 升降器的上升運行速度應為 70 mm s 220 mm s 下降運行速度 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 4 應滿足產品圖樣技術要求 2 自鎖性 升降器在車窗玻璃行程內任一點應能自鎖 在升降器玻璃托架上施加 500N 負 載時 不應損壞 玻璃下降量不大于 5 mm 3 耐溫度變化性 升降器在不工作狀態(tài)下應能經受 40 低溫和 75 高溫的溫度變化試驗 恢復 室溫后應符合 1 4 的規(guī)定 4 絕緣介電強度 升降器電機內各互不連接的導體零部件對殼體之間應能耐實際正弦波形的高壓 試驗 絕緣不被擊穿 5 耐過電壓 升降器應具有耐過電壓能力 試驗后應符合 1 4 的規(guī)定 6 耐振性 升降器經 QC T 413 規(guī)定的掃頻振動試驗后應符合 1 4 的規(guī)定 7 耐腐蝕性 升降器應經受 96h 的鹽霧試驗 試驗后升降器應符合 1 4 的規(guī)定 且黑色金屬 零件主要表面無基體腐蝕物 1 5 主要技術指標 改革開放以來我國汽車行業(yè)依靠技術引進及合資 使我國汽車業(yè)的技術水平 迅速發(fā)展 相應的汽車零部件制造技術也迅速發(fā)展 目前為上海大眾 一汽大眾 配套的電動玻璃升降器都采用了德國大眾的 TL82083 標準 為上海通用配套的電 動玻璃升降器采用了 GM 公司的 1997Buick W car 門窗升降子系統(tǒng)的技術要求 為神龍富康配套的電動玻璃升降器采用了 B28 4250 的雪鐵龍標準 由于電動玻璃 升降器在國內發(fā)展很快 在國內制訂一個行業(yè)標準已提到議事日程 最近武漢汽 車車身附件研究所和上海實業(yè)交通電器有限公司起草制訂了 QC T636 2000 汽車 電動玻璃升降器的行業(yè)標準 它綜合了國外先進汽車企業(yè)標準 結合我國電動玻 璃升降器的實際情況 在分析試驗的基礎上而制訂的 這將對規(guī)范我國電動玻璃 升降器的設計 制造 試驗技術起到指導作用 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 5 1 6 汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢 當前我國電動玻璃升降器的發(fā)展很快 它不但在轎車中大量配套 而且也開 始在輕型客車中大量配套 最近還有在卡車中配套的意向 其使用方便 安全 舒適的特點已被越來越多的人接受 其配套市場的天地是廣闊的 隨著汽車工業(yè) 的發(fā)展 電動玻璃升降器呈現智能性 模塊化的發(fā)展趨勢 為了使電動玻璃升降器保持強勁的動力 又防止在使用過程中出現不小心被 夾住的不安全因素 目前的電動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時 即停止上升并下降 足以防止乘客肢體不小心被夾住的 小概率事件 這一功能是靠安裝在搖窗電機中的電子模塊來完成的 上海大眾新 開發(fā)的帕薩特轎車的電動玻璃升降器就具有這種防夾功能 另一發(fā)展趨勢就是模塊化 在國際汽車工業(yè)發(fā)展過程中 為了更好地迎合顧 客的個性化要求 降低產品成本 提高汽車質量 整車廠逐漸將自制件壓縮 并 盡量減少整車廠的工作量 將整車廠的精力都放在新車型的開發(fā)上 因此提出了 模塊供貨的要求 將原來直接由各供應商提供單個零件 由整車廠在生產線上組 裝的生產模式逐步轉為由一級供應商承擔模塊供貨 整車廠僅作模塊組裝 這樣 可大大壓縮整車廠的工作時間 加速汽車的更新換代 過去汽車廠是比誰生產線 長 今后可能是生產線越長 效率越低 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 6 2 汽車玻璃升降器的結構工作原理與技術參數 2 1 結構及工作原理 電動玻璃升降器從其結構特點上分 大致可分成三大類 繩輪式 叉臂式 軟軸式 其結構特點及配套車型如表 2 1 所示 表 2 1 電動玻璃升降器結構特點 結構形式 動力源 結構特點 國內配套車型 繩輪式 直流微電機由開關改變電機極性 作正 反向旋轉 帶動機構作上下運動 由電機傳動軸帶動卷絲筒旋轉 卷絲 筒帶動鋼絲繩在導軌上作上下運動 鋼絲 繩再帶動導軌上的傳動掣 用以固定窗玻 璃 作上下運動 起到升降玻璃的作用 結構運行平穩(wěn) 噪音小 車型 適用范圍廣 雅紳特 奧迪 捷 達 富康 別克 雅閣帕薩特 叉臂式 由電機傳動軸上的小齒輪帶動叉臂中的 長臂上的扇形齒輪在一定的角度內旋轉 改變長臂與短臂的夾角 起到玻璃升降器 的作用 該結構能負載 較大車門玻璃 結構加單 制 造成低 用于 車門玻璃弧度 較小的車門 金杯海獅 三菱 MPV 夏利等 軟軸式 由電機傳動軸上小齒輪帶動螺旋型鋼絲 軟軸在導向管內作上下運動 軟軸上傳動 掣帶動玻璃作上下運動 起到升降玻璃的 作用 該機構簡單 制造工藝比較 復雜 切諾基 依維柯等 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 7 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 8 圖 2 1 車門玻璃升降器的的型式 a 單臂式 b 交叉雙臂式 c 平行雙臂式 d 繩輪式 e f 軟軸式 1 扇形齒輪 2 玻璃導向槽 3 升降臂 4 小齒輪 5 彈簧 6 滑輪 7 托架 8 絲 9 齒條 10 鋼 絲卷 2 2 技術參數及分析 下面將電動玻璃升降器國內外主要技術指標如表 2 2 排列以供參考 表 2 2 國內外電動玻璃升降器主要技術指標 技術指標內容 行業(yè)標準 QC T636 2000 德國大眾 TL82083 美國 GM97Buick 雪鐵龍 B28 4250 額定電壓 12V 12V 12V 13 5V 工作電壓 11 15V 9 15V 9 16V 10 16V 最大消耗電流 28A 25A 28A 25A 額定負載 按圖紙規(guī)定 80N 120N 65N 80N 100N 上升速度或上升時 間 70 200mm s 120 180mm s 或 3 6s 3 0 1 0s 16cm s 剩余力 按圖紙規(guī)定 150 50N 178 355N 300N 自鎖性 500N 500N 450N 300N 絕緣強度 550V 1MIN 750V 2s 1000V 1min 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 9 續(xù)表 2 2 國內外電動玻璃升降器主要技術指標 絕緣電阻 0 3M 20 M 環(huán)境溫度 20 70 20 80 30 75 40 85 防水性 IPX4 IP53 PDW5033 B30 4410 2 型 耐久性 前門 15000 循環(huán) 后門 7500 循環(huán) 前門 12500 循環(huán) 后門 7500 循環(huán) 前門 14250 循環(huán) 后門 7500 循環(huán) 前門 10000 循環(huán) 后門 5000 循環(huán) 從表 2 2 的主要技術指標對比來看 我國汽車電動玻璃升降器行業(yè)標準基本 上采用了國外先進企業(yè)的標準 如按此標準制造汽車電動玻璃升降器 其產品可 達到國際先進水平 從表中可看出 目前別克轎車對電動玻璃升降器的技術要求 是最高的 其技術指標中額定負載大 要達 120N 剩余力最大要達 355N 其耐 久性試驗中一個循環(huán)的運動次數也是最多的 玻璃在一個循環(huán)中需運動 8 次 要 達到這指 標 對電機 傳動機構都提出了更高的要求 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 10 3 玻璃升降器的設計方案 3 1 車門玻璃參數的確定 根據車門外板窗框的結構 玻璃面 兩玻璃關于 XZ 平面對稱 在整車坐標中 的空間位置 單位 mm 定義為 G1 G2 G3 玻璃曲線 圖 3 1 在整車坐標系中的坐標如表 3 1 表 3 1 G1 G2 G3 曲線坐標 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 1486 6 1050 0 750 0 1484 0 1033 4 755 7 1482 6 1000 0 763 6 1480 6 950 0 770 6 1487 7 900 0 774 1 1477 7 873 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 11 G2 X Y Z 671 7 1499 3 1370 2 671 7 1500 0 1370 2 671 7 1600 0 1372 5 670 6 1700 0 1374 1 670 2 1800 0 1375 3 670 0 1900 0 1376 1 699 9 2000 0 1376 5 699 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 3 704 1 2284 2 1250 0 716 1 2283 6 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 0 700 6 2299 4 900 0 722 6 2300 1 885 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 12 圖 3 1 未倒圓的車窗玻璃外形 構建一個圓柱曲面無限逼近 G1 G3 曲線 測得曲面的半徑 R 3200mm 取整 數 玻璃的四點坐標如下 點 a X 1424 Y 655 Z 1426 點 b X 2400 Y 655 Z 1426 點 c X 2400 Y 788 5 Z 226 點 d X 1424 Y 788 5 Z 226 圖 3 2 玻璃面 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 13 3 2 玻璃在車門上的干涉校核 玻璃與周邊件的配合情況 玻璃左右側卡在玻璃導槽中 如圖 3 3 所示 圖 3 3 玻璃與周邊件的配合 1 玻璃是嵌在滑門內外板的縫隙中的 玻璃表面與滑門腰部外加強板的間隙為 10 8mm 玻璃內表面與滑門腰部內加強板的間隙為 24 5mm 圖 3 4 圖 3 4 玻璃與周邊件的配合 2 由圖 3 4 可知 玻璃與車門周邊件沒有發(fā)生干涉 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 14 3 3 玻璃升降器類型的選擇 在玻璃升降器的形式選擇類型選擇上也常以車窗弧度半徑和車窗導軌布局位 置來作為依據進行選型 當車窗弧度半徑越小其弦高也越大 如圖 4 5 所示 此 時布置繩輪式升降器更符合這種類型的車門 圖 3 5 玻璃弧度對弦高 Y 向竄動量 1 2 3 4 的影響 當車窗玻璃較大時可以選擇雙導軌形式繩輪升降器 以減少運行過程中可能 產生的不正常的抖動和側偏等現象 當玻璃弧度曲率較小且玻璃較大而形狀不規(guī)整時 雖然從理論上而言繩輪式 升降器由于其導軌弧度和車窗玻璃理論運行弧度軌跡更逼近 和叉臂式相比不存 在弦高現象 運行噪音低等優(yōu)勢 但是叉臂式升降器零件數少 多為金屬鈑金件 加工裝配方便 使用壽命長等因素目前仍舊被廣泛采用 由于該車型后門玻璃半徑R 3200mm 曲率較小 面積較大且形狀不規(guī)整 根據 表3 1 選擇叉臂式玻璃升降器 同時結合客戶的要求 選擇電機驅動 確定結構 類型為叉臂式電動玻璃升降器 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 15 3 4車窗玻璃運行弧度的確定 圖 3 6 車窗玻璃運行弧度 如圖 3 6 根據滑門車窗的結構可知及客戶提供的數據 可知 玻璃在 Z 向的行程 LAB 383 4mm 玻璃的半徑 R 3200mm 由勾股定理 得 sin 2 191 7 3200 玻璃的運行弧度 2arcsin191 7 3200 2 0 06 0 12 弧 lAB R 0 12 3200 384mm 3 5 叉臂組件所在平面位置的初步確定 為盡量減少補償弦高的差值以減少叉臂的變形量 叉臂組件所在平面布局在 和車窗玻璃運行軌跡空間圓所在平面垂直位置上 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 16 4 電動玻璃升降器的機械結構設計 4 1驅動電機的選擇 電動機的質量直接關系到電動玻璃升降器的正常工作 根據玻璃升降器的技 術指標及客戶要求 選擇萬寶至 MABUCHI JF LF 578VA 452 玻璃升降器專用電 機 它具有體積小 重量輕 防護等級高 噪聲低 電磁干擾小 運行可靠等特 點 該電動機為可逆性永磁直流電動機 電動機內有兩組繞向不同的磁場線圈 通過雙聯開關的控制可做正轉和反轉 設有升 降 關等三個工作狀態(tài) 不操縱 時開關自動停在 關 的位置上 操縱電路設有總開關 中央控制 和分開關 兩者線路并聯 總開關由駕車者 控制全部門窗玻璃的開閉 而各車門內把手上 的分開關由乘員分別控制各個門窗玻璃的開閉 操作十分便利 在該電動機中埋植磁環(huán) 感應電機轉速 在電子模塊中埋植霍爾元件 感應 電流 并通過電子模塊控制對電動機的過流 過壓及過熱保護 表 4 1 電機特性 項目 規(guī)格 時間 短時間 電壓 13 5V 0 2 電流 6A 以下 轉速 62 10 r min 額定 扭矩 2 16N m 22kgfcm 電流 2A無負荷 轉速 90 r min 電流 17 5A 以下有負荷 扭矩 6 9 1 23N m 70 12 6kgfcm 絕緣電阻 1M 以上 DC 500V 歐姆表測定 電機直齒圓柱齒輪特性 模數 m 2 壓力角 20 齒數 z1 8 枚 分度圓直徑 d 15 4mm 齒頂高 ha ha m 1 2 2mm 齒根高 hf ha c m 1 0 25 2 2 5mm 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 17 齒距 p m 2 mm 齒厚 s m 2 3mm 4 2 導向槽的設計 根據玻璃的外形尺寸及在整車坐標系中的位置 兩個玻璃托架定位孔圓心在 整車坐標系的坐標為 A X 1749 Y 783 8 Z 817 5 B X 2112 Y 783 8 Z 817 5 經 CATIA 測定 玻璃的重心坐標 X 1875 7 Y 751 3 Z 1001 2 在 Z 方向重心坐標在點 A B 之間 能保證玻璃在升降運動時兩個玻璃托架在 X 方向給 玻璃相等的作用力 保證玻璃運行平穩(wěn) 點 A B 之間的距離為 363mm 則導向槽 A 的兩個定位孔之間距離也為 363mm 為了不與車門內板上的其他部件產生干涉 導向槽 A 的長度為 384mm 圖 4 1 玻璃支撐部分斷面圖 為方便導向塊裝入導向槽 分別在導向槽兩端設置槽口 圖 4 2 玻璃支撐 臂 導向塊 球頭型鉚釘 長滑槽 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 18 左端 右端 圖 4 2 長導槽局部視圖 1 長圓孔的設置是為了在裝配時方便調整兩孔實際定位長度 防止因制造誤差 造成無法裝配 同時 為防止滑塊在導向槽滑動時滑出導向槽 在導向槽上設置 止動結構 圖 4 3 圖 4 3 長導向槽局部視圖 2 擋板 裝配 后加工 小凸臺 裝配后 加工 長圓孔 凸臺 裝配 后加工 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 19 導向槽 B 的長度定為 228mm 左端面在 XZ 平面的坐標為 X 1907mm 導向槽 B 的對稱軸在 XZ 平面的坐標為 Z 585 3mm 4 3 叉臂組件的設計 安裝蓋板e和短導向槽MN固定在車門內板上 因為該車型要配置使用手動和電 動升降器兩種 電機安裝支架的電機出軸位置通常也是搖手柄所在位置 需要將 車內用戶所在位置和手柄位置綜合考慮 根據人機工程學原理 確定主動臂與安裝蓋板連接的旋轉副中心點e的在整車 坐標系中XZ平面的坐標為 e X 1791mm Z 585 3 已知導向槽A上止點X方向對稱軸所在坐標為X 817 5mm 下止點坐標為 X 434 1mm 通過對常規(guī)叉臂式升降器直流電機性能 玻璃升降器基本性能 玻璃的行程 要求等因素進行綜合考慮 確定從動臂 上擺臂和下擺臂 兩端定位孔的距離 ac gc 150mm 主動臂兩端定位孔的距離be 300mm bc ec 150mm 因為玻璃安裝 點之間的距離hj 363mm eN 228 1907 1791 344mm 當AB經過e點時 acb 180 ac bc 300mm hj 363mm ac bc 300mmi 360nt 60 6nt 6 62 3 5 80 7 16 13 齒數 z2 iz1 16 13 8 129 取 z2 130 分度圓 d2 mz2 2 130 260mm 齒頂高 ha ha m 1 2 2mm 齒根高 hf ha c m 1 0 25 2 2 5mm 齒距 p m 2 mm 齒厚 s m 2 3mm 圖 4 6 齒數和分度圓直徑 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 22 5 電動玻璃升降器數學模型 CAD 的構建 安裝蓋板 6 和短導軌 2 分別是固定在車門內板上的固定零件 而它們 的建模方式為 電機 7 固定在安裝蓋板 6 上 但其輸出軸為旋轉副同時也 是驅動部件 主動臂 5 和安裝蓋板 6 利用鉚釘鉚接并繞該鉚釘設定為旋轉 副 電機輸出軸旋轉副和主動臂旋轉副形成齒輪副 從動臂 4 與墊片采用焊接 連接 然后墊片和主動臂 5 形成旋轉副 主動臂和從動臂上都采用球頭形鉚釘 鉚接并和三個導向塊 3 采用球面副連接 從動臂 4 下端的導向塊 3 和短 導軌 2 采用滑動副連接 主動臂 5 的上端兩個導向塊和長導軌 1 采用滑 動副連接 長導軌 1 和玻璃采用固定連接 扇形齒板 8 和主動臂 5 采用 鉚接固定 圖 圖5 1 電動玻璃升降器總成圖 1 長導向槽 2 短導向槽 3 導向塊 4 從動臂 短臂 5 主動臂 長臂 6 安裝蓋板 7 電機 8 扇形齒板 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 23 6 有關運動部件的數據校核 6 1 運動行程校核 為提高車窗的密閉性 需在原來的行程上加上 10mm 的上升量 即在沒有導 軌約束的情況下當玻璃到達上止點后仍能上升 10mm 則 Lbg 232 2 10 242 2mm 由勾股定理 得 Leg2 3002 242 2 2 31339 Leg 177mm eM 116mm 從動臂 B 不與導向槽 B 干 涉 說明叉臂在上止點 ab 下止點 a b 升降時滿足行程要求 圖 6 1 叉臂行程 6 2 傳動動力校核 表 6 1 臂式玻璃升降器各部分的阻力實測值比率 主要因素 阻力 玻璃升降運動 30 2 玻璃質量 28 2 齒輪部分 27 6 玻璃支承部分 11 5 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 24 升降臂的質量和齒輪的摩擦 6 4 平衡彈簧的作用 3 9 合計 100 0 因為目前設計的是電動式升降器 升降器在車窗玻璃行程內任一點通過電機 的自鎖力都能自鎖 不需要平衡彈簧進行自鎖 所以將表 6 1 修改為表 6 2 表 6 2 臂式電動玻璃升降器各部分的阻力實測值比率 主要因素 阻力 玻璃升降運動 29 1 玻璃質量 27 1 齒輪部分 26 6 玻璃支承部分 11 1 升降臂的質量和齒輪的摩擦 6 1 合計 100 0 由運動行程可知 當升降器由下向上運動到上止點時 主動臂在 Z 方向上的 驅動力最小 升降器總成在 Z 方向的阻力最大 小齒輪與扇形齒板的傳動比 i 130 8 16 25 玻璃的質量 m 3 9kg 客戶已 提供數據 根據表 6 2 可知 在升降器上升至上止點時 電動玻璃升降器的在 Z 方向的總阻力 f 3 9 9 8 100 27 1 141N 電機小齒輪傳遞給扇形齒板的扭矩 T1 6 9 1 23 8 13N m 最大負荷 扇形 齒板與主動臂固定連接 則主動臂的最大扭矩 Tmax T 1 i 8 13 16 25 132 N m 主動臂在 C 點上的垂直作用力 F T max lce 132 0 15 880N F F cos 880 cos50 4 561N 剩余力 F2 F f 561 141 420N 傳動動力滿足升降器性能要求 如下 6 2 傳動圖 圖 6 2 傳 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 25 7 電動玻璃升降器的運動仿真 電動玻璃升降器的運動仿真參考 ppt 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 26 結論 通過近一學期畢業(yè)設計的學習 給我最深的感受就是我的設計思維得到了很 大的鍛煉與提高 作為一名設計人員要設計出有創(chuàng)意而功能齊全的產品 就必須 做一個生活的有心人 多留心觀察思考我們身邊的每一個機械產品 只有這樣感 性認識豐富了 才能使我們的設計思路具有創(chuàng)造性 為什么這樣說呢 就拿我設計的車門玻璃升降器的設計及運動仿真來說吧 最初老師讓我調研一些關于車門玻璃升降器的現狀和存在的問題 設計一個方案 出來 使結構簡單 并且造價低 通用性好等特點 我選擇了車門玻璃升降器的 設計及運動仿真這一課題來作為我的畢業(yè)設計這是對我的四年知識能力考查 也 是對我應用這些知識能力的考查 我盡力使自己的設計減少錯誤 但我知道由于 許多知識和能力的欠缺 肯定有一定的錯誤 通過本次設計我學到的不僅僅是車門玻璃升降器這單一方面的了解 讓我熟 悉了設計的各個方面的流程 學會了把自己大學四年所學的知識運用到實際工作 中的方法 從以前感覺學的許多科目沒有實際意義 到現在覺得以前的專業(yè)知識 不夠扎實 給自己的設計過程帶來了很大的麻煩 車門玻璃升降器是服務于汽車 工程行業(yè) 涉及了與專業(yè)結核性較強的課題 培養(yǎng)了自己的綜合能力 自學能力 從而適應未來社會的需要與科學技術的發(fā)展需要 培養(yǎng)了自己綜合的 靈活的運 用的發(fā)揮所學的知識 我覺得通過這次設計 讓我了解了設計的整個流程 在設計過程中發(fā)現了自 己的不足和不少的漏洞讓我自己能夠在以后加以改正在今后的工作中能夠更好的 發(fā)揮在大學四年中的知識 在我能夠在以后的分工作中做的更好 這次設計肯定有許多不足的地方 我希望未來有了更多的專業(yè)知識繼續(xù)研究 機械行業(yè)為社會做出些力所能及的事 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 27 參考文獻 1 周光堯 汽車車身及附屬設備 M 北京 人民交通出版社 1997 2 尤春風 CATIA V5 曲面造型 M 北京 清華大學出版社 2002 3 許菊若 陳偉明 機械設計 M 北京 化學工業(yè)出版社 2005 5 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 M 北京 高等教育出版社 2003 6 汽車工程手冊 基礎篇 人民交通出版社 2001 5 7 汽車工程手冊 設計篇 人民交通出版社 2001 5 8 李輝平 欒貽國 管延錦 趙國群 汽車電動軟軸式玻璃升降器系統(tǒng)及其運動仿 真 J 汽車工藝與材料 2002 01 9 蔣斌 淺論汽車玻璃升降器的結構與發(fā)展 J 汽車技術 1996 10 10 邱結平 現代轎車電動玻璃升降器研究與探討 J 汽車技術 2002 04 11 柳為 電動車窗 J 汽車實用技術 2003 09 12 吳君杰 電動玻璃升降器 J 汽車實用技術 2003 10 13 曹云翔 電動玻璃升降器及其發(fā)展概況 J 汽車電器 2001 04 14 陳華初 伍德榮 車門玻璃升降器制動力矩德分析與計算 J 湖北汽車工業(yè) 學院學報 1993 02 15 周增華 朱志林 電動玻璃升降器失效原因分析及改進措施 J 中國科技信 息 2005 12 16 周增華 玻璃升降器沉重的改進措施 J 汽車雜志 1993 08 17 洪兵 胡小仙 玻璃升降升降運動數學模型的建立與分析 J 長安科技 2006 03 18 Kuehnle M R Toroidal DRIve Combines Concepts Product Engineering Aug 1979 19 Feller W An introduction to probabilistic theory and its applications J vol 2 3rd ed Wiley 1970 20 Orlov Fundamentals of Machine Design M Moscow Mir Pub 1987 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 28 21 Kopnov VA Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures 1993 16 1041 22 Piskunov V i Finite elements analysis of cranes metalwork Moscow Mashinostroyenie 1991 in Russian 致謝 四年的大學生活即將結束 在準備畢業(yè)設計的過程中 我不僅進一步豐富和 鞏固了機械方面的專業(yè)知識 思考更加縝密 工作更加細心嚴謹 更重要的是我 的人格特征亦從中得到了不斷的加強和完善 讓我更加的穩(wěn)重和堅毅 此次課題在高老師的指導下完成 感謝她在課題研究期間給予了我很多意見 和建議 幫助我解決了許多技術性難題 在論文的進行過程中 從開題 設計以 及數據校核都給了我很大的支持和鼓勵 并提出了很多合理的建議 讓我從中學 會了很多的知識 感謝給予許多關心與幫助的同學們