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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
玻璃升降器是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)車(chē)門(mén)玻璃升降運(yùn)動(dòng)的車(chē)門(mén)附件。通過(guò)玻璃升降器帶動(dòng)玻璃托架作上下運(yùn)動(dòng)，從而使得車(chē)門(mén)玻璃沿著車(chē)門(mén)窗框的導(dǎo)槽或?qū)к壸魃颠\(yùn)動(dòng)。目前常用的玻璃升降器主要有交叉臂式和繩輪式傳動(dòng)兩種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式。后者能夠適應(yīng)玻璃在大曲率弧形升降面上移動(dòng)。此外有手動(dòng)和電動(dòng)兩種操縱方式。車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)和布局中，正確布置和選擇升降器是保證玻璃升降操縱輕便、工作可靠的關(guān)鍵。
作為車(chē)門(mén)系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件，升降器不僅僅和車(chē)身內(nèi)外板的空間布置相關(guān)，同時(shí)也和車(chē)門(mén)兩側(cè)導(dǎo)軌、玻璃內(nèi)外水切、密封條都有一定關(guān)聯(lián)。在車(chē)門(mén)系統(tǒng)特別是內(nèi)外門(mén)板和玻璃形狀初步確認(rèn)后，需要在基于車(chē)門(mén)系統(tǒng)和玻璃升降器相關(guān)聯(lián)部件進(jìn)行布局和分析。
因?yàn)槿绻Ａ灯骺臻g布局不恰當(dāng)在實(shí)際過(guò)程中經(jīng)常遇到玻璃升降卡滯、抖動(dòng)偏離車(chē)門(mén)邊框?qū)Р鄣痊F(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)常常也意味著在整個(gè)運(yùn)動(dòng)行程或某個(gè)特定位置出現(xiàn)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)力學(xué)狀態(tài)惡劣的情況。反應(yīng)在實(shí)際中會(huì)出現(xiàn)形式實(shí)驗(yàn)（壽命試驗(yàn)）失敗或使用過(guò)程中的零件失效，如交叉臂式升降器中的長(zhǎng)臂、短臂的磨損，繩輪式升降器的鋼絲繩斷裂等。
為解決這些可能存在的問(wèn)題需要在車(chē)門(mén)內(nèi)外板上的附件布局及玻璃升降器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮其布局的合理性并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析。為合理布置升降器在車(chē)門(mén)系統(tǒng)中的位置需要在車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)和升降器產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)玻璃升降時(shí)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的零件進(jìn)行系統(tǒng)布局和考慮。
1.1行業(yè)概述
隨著汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)的舒適性不斷提高以滿足人們的要求。汽車(chē)車(chē)門(mén)是車(chē)上相對(duì)獨(dú)立的總成，車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)不但關(guān)系到汽車(chē)的實(shí)用性，對(duì)汽車(chē)也有很大的裝飾作用。因此車(chē)門(mén)的設(shè)計(jì)也越來(lái)越講究，而且使用越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)和電控技術(shù)。從1957年新中國(guó)的第一輛汽車(chē)正式生產(chǎn)下線，中國(guó)汽車(chē)在20世紀(jì)中期經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的緩慢發(fā)展階段，在經(jīng)過(guò)2003年和2006年的兩輪爆發(fā)式增長(zhǎng)后，開(kāi)始步入平穩(wěn)增長(zhǎng)階段。2009年嚴(yán)峻的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，同時(shí)也受到來(lái)自各個(gè)方面的沖擊。中國(guó)要想從汽車(chē)制造大國(guó)發(fā)展成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)，就必須在汽車(chē)產(chǎn)品的研發(fā)上取得突破。歐美日的汽車(chē)企業(yè)之所以能夠如此強(qiáng)勢(shì)，與他們幾十年甚至上百年的技術(shù)革新與經(jīng)驗(yàn)積累是分不開(kāi)的，翻開(kāi)他們汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史，我們都能夠清晰的感受到他們相同的企業(yè)發(fā)展脈絡(luò)：明確的市場(chǎng)定位，堅(jiān)定不移的技術(shù)研發(fā)，引領(lǐng)潮流的戰(zhàn)略方向，這一切，做足了他們的原始積累。我們的起步盡管有些晚，但是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)在技術(shù)研發(fā)上的投入力度明顯增加，從過(guò)去的汽車(chē)產(chǎn)品進(jìn)口到產(chǎn)品引進(jìn)生產(chǎn)再到技術(shù)轉(zhuǎn)化，近幾年來(lái)更是直接的技術(shù)引進(jìn)、并購(gòu)國(guó)外先進(jìn)的汽車(chē)企業(yè)，中國(guó)的汽車(chē)技術(shù)如雨后春筍般迅猛發(fā)展。
電動(dòng)玻璃升降器在我國(guó)誕生于90年代初，是轎車(chē)作為生產(chǎn)資料向消費(fèi)資料變化的一個(gè)特征。最早開(kāi)始應(yīng)用在桑塔納普通型的選裝車(chē)上，稱(chēng)為豪華型轎車(chē)，以后在奧迪、捷達(dá)、富康等轎車(chē)上都開(kāi)始選裝電動(dòng)玻璃升降器。由于電動(dòng)玻璃升降器比傳統(tǒng)的手動(dòng)玻璃升降器具有許多優(yōu)越性，他運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)節(jié)自如，不需要人力，給駕駛員和乘員帶來(lái)一種舒適感和安全感。汽車(chē)上裝有電動(dòng)玻璃升降器，給汽車(chē)帶來(lái)一種豪華的氣氛，受人喜愛(ài)。因此，目前在中級(jí)以上轎車(chē)都將電動(dòng)玻璃升降器作為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，用以提高汽車(chē)的裝配檔次。
現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的中高檔轎車(chē)，例如奧迪A6、別克君越、雅閣、帕薩特、東風(fēng)標(biāo)致307都配置了電動(dòng)玻璃升降器，其他轎車(chē)和面包車(chē)也開(kāi)始大量選裝電動(dòng)玻璃升降器。目前，大客車(chē)和卡車(chē)也有配置電動(dòng)玻璃升降器的需求。電動(dòng)玻璃升降器的發(fā)展前景廣闊。
近年來(lái)隨著汽車(chē)舒適性要求的不斷提高，汽車(chē)電機(jī)在一輛汽車(chē)上安裝的數(shù)量也越來(lái)越多，配備門(mén)窗升降器電動(dòng)機(jī)(俗稱(chēng)搖窗電機(jī))的電動(dòng)窗系統(tǒng)便是被國(guó)外大多數(shù)車(chē)型作為標(biāo)準(zhǔn)配件選用。國(guó)內(nèi)的很多汽車(chē)生產(chǎn)廠家也開(kāi)始在很多轎車(chē)上將電動(dòng)窗作為標(biāo)準(zhǔn)配置，在其他轎車(chē)、客車(chē)等車(chē)型上作為可選配置，使搖窗電機(jī)的需求量不斷提高，1999年全國(guó)玻璃升降器產(chǎn)量為313．6萬(wàn)門(mén)，其中電動(dòng)升降器約占25％。隨著轎車(chē)大規(guī)模進(jìn)入家庭的日益臨近，電動(dòng)升降器所占的比率會(huì)逐步上升，預(yù)計(jì)到2005年，客車(chē)與轎車(chē)的總產(chǎn)量將達(dá)180萬(wàn)輛左右，搖窗電機(jī)的需求量將非常可觀。
電動(dòng)玻璃升降器在國(guó)外中高檔車(chē)上應(yīng)用已很普通，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、且國(guó)內(nèi)小型電機(jī)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，故目前在我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品中應(yīng)用尚少?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著我國(guó)汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造水平的提高，電動(dòng)玻璃升降器將越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車(chē)產(chǎn)品。
目前我國(guó)汽車(chē)玻璃升降器產(chǎn)品的主要發(fā)展方向：
1）改進(jìn)產(chǎn)品制造質(zhì)量，提高使用可靠性。
2）提高零件通用性。
3）減小零件質(zhì)量，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
1.2市場(chǎng)預(yù)測(cè)
國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)電動(dòng)玻璃升降器廠商及配套車(chē)型情況見(jiàn)表1.1
表1.1 國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)電動(dòng)玻璃升降器生產(chǎn)廠一覽表
產(chǎn)品名稱(chēng)
企業(yè)名稱(chēng)
主要車(chē)型
電動(dòng)玻璃升降器
上海實(shí)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(chē)部件有限公司
桑塔納、捷達(dá)、奧迪
貴州萬(wàn)江電機(jī)廠
捷達(dá)、小紅旗、馬自達(dá)
鎮(zhèn)江Rockwell
富康、切諾基
躍進(jìn)集團(tuán)隨車(chē)工廠
依維柯
重慶力士得繩索有限公司
雅閣
吉林省紅鈷汽車(chē)電器股份有限公司
捷達(dá)
溫州天球電器有限公司
浙江中歐汽車(chē)電器有限公司
目前電動(dòng)玻璃升降器產(chǎn)品市場(chǎng)主要由上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司、張家港博澤汽車(chē)部件有限公司、貴州萬(wàn)江電機(jī)廠占有。其市場(chǎng)占有率（手動(dòng)+電動(dòng)）見(jiàn)表1.2
表1.2 1999年玻璃升降器總產(chǎn)量即主要廠商比較
產(chǎn)品名稱(chēng)
全國(guó)總銷(xiāo)量
主要生產(chǎn)商
年銷(xiāo)量 (萬(wàn)只，電動(dòng))
市場(chǎng)占有率（%）
玻璃升降器
311.6萬(wàn)只
上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司
42.48
13.6
張家港博澤汽車(chē)部件有限公司
26.9
8.6
中國(guó)貴航集團(tuán)萬(wàn)江電機(jī)廠
2.18
0.7
“十五”期間轎車(chē)將由56.61萬(wàn)輛發(fā)展到110~121萬(wàn)量；客車(chē)由41.82萬(wàn)輛發(fā)展到55~68萬(wàn)量；卡車(chē)由58.19萬(wàn)輛發(fā)展到106.121萬(wàn)輛。
玻璃升降器的總產(chǎn)量從表1.2與表1.3比較看出，到“十五”末將增加2.4~2.75倍，可見(jiàn)其發(fā)展前景是很好的。其中電動(dòng)玻璃升降器的發(fā)展肯定要高于手動(dòng)玻璃升降器，其占玻璃升降器份額由99年22.8%到2007年達(dá)到30%。
表1.3 汽車(chē)需求量及玻璃升降器發(fā)展數(shù)量
車(chē)型
2005年需求量（萬(wàn)量）
玻璃升降器發(fā)展量（萬(wàn)只）
載貨汽車(chē)
106-121
216-242
客車(chē)
55-68
110-136
轎車(chē)
110-121
440-484
總量
271-310
766-862
1.3 主要技術(shù)指標(biāo)情況
我國(guó)于1981年推行了JB2882—8l《載重汽車(chē)用玻璃升降器技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)汽車(chē)玻璃升降器的制造使用及檢測(cè)情況，并參照國(guó)際上有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)及數(shù)據(jù)，修改制定了汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC／T29026--91《汽車(chē)用玻璃升降器試驗(yàn)方法》和QC／T29027—91《汽車(chē)用玻璃升降器技術(shù)條件》，并于1991年頒布實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于汽車(chē)玻璃升降器的基本技術(shù)性能及測(cè)試方法作了明確的規(guī)定。由于目前我國(guó)大量使用的主要為臂式玻璃升降器，其它類(lèi)型特別是柔式玻璃升降器尚缺乏有關(guān)的技術(shù)資料和技術(shù)數(shù)據(jù)，故上述標(biāo)準(zhǔn)僅適用于臂式玻璃升降器，其它類(lèi)型玻璃升降器亦可參照?qǐng)?zhí)行。
改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)依靠技術(shù)引進(jìn)及合資，使我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的技術(shù)水平迅速發(fā)展，相應(yīng)的汽車(chē)零部件制造技術(shù)也迅速發(fā)展。目前為上海大眾，一汽大眾配套的電動(dòng)玻璃升降器都采用了德國(guó)大眾的TL82083標(biāo)準(zhǔn)。為上海通用配套的電動(dòng)玻璃升降器采用了GM公司的1997Buick”W”-CAR門(mén)窗升降子系統(tǒng)的技術(shù)要求。為神龍富康配套的電動(dòng)玻璃升降器采用了B28 4250的雪鐵龍標(biāo)準(zhǔn)。由于電動(dòng)玻璃升降器在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)制定一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已提到議事日程，最近武漢汽車(chē)車(chē)身附件研究所和上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司起草制定了QC/T636-2008汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它綜合了國(guó)外先進(jìn)汽車(chē)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，集合我國(guó)電動(dòng)玻璃升降器的實(shí)際情況，在分析實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上而制定的。這將對(duì)規(guī)范我國(guó)電動(dòng)玻璃升降器的設(shè)計(jì)，制造，實(shí)驗(yàn)技術(shù)起到指導(dǎo)作用。
1.4汽車(chē)玻璃升降器的發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前我國(guó)電動(dòng)玻璃升降器的發(fā)展很快，它不但在轎車(chē)中大量配套，而且也開(kāi)始在輕型客車(chē)中大量配套。最近還有在卡車(chē)中配套的意向，其使用放表，安全，舒適的特點(diǎn)已被越來(lái)的越多的人接受配套市場(chǎng)的天地是廣闊的。隨著汽車(chē)工業(yè)的法杖，電動(dòng)玻
璃升降器呈現(xiàn)只能性，模塊化的發(fā)展趨勢(shì)。
為了使電動(dòng)玻璃升降器保持強(qiáng)勁的動(dòng)力，又防止在使用過(guò)程中出現(xiàn)不小心被夾住的不安全因素，目前的電動(dòng)玻璃升降器已具有一定的智能，他能使玻璃在上升中碰到一定的阻力時(shí)，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(jī)中的電子模塊來(lái)完成的，上海大眾新開(kāi)發(fā)的帕薩特轎車(chē)的電動(dòng)玻璃升降器具有這種放夾功能。
另一發(fā)展趨勢(shì)就是模塊化，在國(guó)際汽車(chē)工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，為了更好地迎合顧客的個(gè)性化要求，降低生產(chǎn)成本，提高汽車(chē)質(zhì)量，整車(chē)廠逐漸將自制件壓縮，并盡量減少整車(chē)廠的工作量，將整車(chē)廠的精力都放在新車(chē)型的開(kāi)發(fā)上，因此提車(chē)了模塊供貨的要求，將原來(lái)直接由各供應(yīng)商提供單個(gè)零件，由整車(chē)廠在生產(chǎn)線上組裝的生產(chǎn)模式逐步轉(zhuǎn)為由一級(jí)供應(yīng)商承擔(dān)模塊供貨，整車(chē)廠僅作模塊組裝，這樣可大大壓縮整車(chē)廠的工作時(shí)間，加速汽車(chē)的更新?lián)Q代。過(guò)去汽車(chē)廠是比誰(shuí)生產(chǎn)線長(zhǎng)，今后可能是生產(chǎn)線越長(zhǎng)，效率越低。
第2章 汽車(chē)玻璃升降器的結(jié)構(gòu)工作原理與技術(shù)參數(shù)
2.1結(jié)構(gòu)及工作原理
電動(dòng)玻璃升降器從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上分，大致可分為；繩輪式、叉臂式、軟軸式。
其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及配套車(chē)型如表2.1所示。
表2.1電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
結(jié)構(gòu)形式
動(dòng)力源
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
國(guó)內(nèi)配套車(chē)型
繩輪式
直流微電機(jī)
由開(kāi)關(guān)改變電機(jī)極性，作正反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)構(gòu)作上下運(yùn)動(dòng)。
由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸帶動(dòng)卷絲筒旋轉(zhuǎn)，卷絲筒帶動(dòng)鋼絲繩在導(dǎo)軌上作上下運(yùn)動(dòng)，鋼絲繩在帶動(dòng)導(dǎo)軌上的傳動(dòng)作上下運(yùn)動(dòng)，起到升降玻璃的作用。
結(jié)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，車(chē)型適用范圍廣。
上海：桑塔納
一汽：奧迪
一汽：捷達(dá)
二汽：富康
上海：別克
廣州：雅閣
上海:帕薩特
叉臂式
直流微電機(jī)
由開(kāi)關(guān)改變電機(jī)極性，作正反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)構(gòu)作上下運(yùn)動(dòng)。
由電機(jī)傳動(dòng)軸上的小齒輪帶動(dòng)叉臂中的長(zhǎng)臂上的扇形齒輪在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，改變長(zhǎng)臂與短臂的夾角，起到升降玻璃的作用
該結(jié)構(gòu)能適用負(fù)載較大車(chē)門(mén)玻璃，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，用于車(chē)門(mén)玻璃弧度較小的車(chē)門(mén)。
一汽：金杯海獅面包車(chē)
柳汽：三菱MPV面包車(chē)
天津：夏利
軟軸式
直流微電機(jī)
由開(kāi)關(guān)改變電機(jī)極性，作正反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)構(gòu)作上下運(yùn)動(dòng)。
由電機(jī)傳動(dòng)軸上小齒輪帶動(dòng)螺旋型鋼絲軟軸在導(dǎo)向管內(nèi)作上下運(yùn)動(dòng)，軟軸上傳動(dòng)帶動(dòng)玻璃上下運(yùn)動(dòng)，起到玻璃升降的作用。
該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝比較復(fù)雜。
北京：切諾基
南京：依維柯
圖2.2 車(chē)門(mén)玻璃升降器的型式
a）單臂式；b）交叉臂式；c）平行雙臂式；d）繩輪式；e f）軟軸式
1．扇形齒輪；2.玻璃導(dǎo)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(shù)參數(shù)及分析
下面將電動(dòng)玻璃升降器國(guó)內(nèi)外主要技術(shù)指標(biāo)如表2.3排列以供參考
表2.3 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)玻璃升降器主要技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)指標(biāo)內(nèi)容
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
QC/T636-2000
德國(guó)大眾
TL82083
美國(guó)
GM978Buick
雪鐵龍
B28 4250
穩(wěn)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(fù)載
按圖紙規(guī)定
80N
120N
65N,80N,100N
上升速度或上升時(shí)間
70-200mm/s
120-180mm/s或3-6秒
3.0±0.1s
＞16cm/s
剩余力
按圖紙規(guī)定
100N-200N
178N-355N
＞300N
自鎖性
500N
500N
450N
300N
絕緣強(qiáng)度
550V.1min
750V.2s
1000V.1min
絕緣電阻
0.3MΩ
20MΩ
環(huán)境溫度
-20- +70℃
-20- +80℃
-30- +75℃
-40- +85℃
防水性
IPX4
IPX5
PDW5033
B30 4410(2型)
耐久性
前門(mén)15000循環(huán)
后門(mén)7500循環(huán)
前門(mén)12500循環(huán)
后門(mén)7500循環(huán)
前門(mén)14250循環(huán)
后門(mén)7500循環(huán)
從表2.3的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比來(lái)看，我國(guó)汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本上采用了國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，如按此標(biāo)準(zhǔn)制造汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器，其產(chǎn)品可達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。從表中可看出，目前別克轎車(chē)對(duì)電動(dòng)玻璃升降器的技術(shù)要求是最高的，其技術(shù)指標(biāo)中額定負(fù)載大，要達(dá)120N，剩余力最大要求達(dá)355N，其耐久性試驗(yàn)中一個(gè)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)次數(shù)也是最多的，玻璃在一個(gè)循環(huán)中需運(yùn)動(dòng)8次。要達(dá)到這些指標(biāo)，對(duì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都提出了更高的要求。
2.3本章小結(jié)
本章主要介紹了電動(dòng)玻璃升降器的結(jié)構(gòu)工作原理，結(jié)構(gòu)形式和對(duì)國(guó)內(nèi)主要技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比，了解國(guó)內(nèi)外電動(dòng)玻璃升降器的差距。
第3章 玻璃升降器的設(shè)計(jì)方案
3.1 車(chē)門(mén)玻璃的確定
目前幾乎所有車(chē)門(mén)玻璃都采用鋼化曲面玻璃。曲面玻璃在轎車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用，曲面玻璃可以有效的利用車(chē)內(nèi)空間，減少車(chē)門(mén)厚度，并且外形美觀，使車(chē)身更趨于流線型，車(chē)室內(nèi)的寬度也有所增大。但曲面玻璃在制造上有一定的難度，并且在升過(guò)程中容易發(fā)生卡滯，一般將曲面玻璃的球面弦高控制在4mm以下。
轎車(chē)車(chē)門(mén)玻璃面主要分為五種類(lèi)型：
1、圓柱面玻璃——這種玻璃生產(chǎn)的工藝比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)整車(chē)的造型美觀方面影響；
2、斜圓柱玻璃——在布置玻璃圓斷面方向時(shí)盡可能與玻璃導(dǎo)槽的方向一致，這導(dǎo)槽的模擬就是一個(gè)圓，玻璃的升降布置比較順暢；
3、圓環(huán)面玻璃——這種玻璃的滑槽的設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單一些，因?yàn)榍谐鰜?lái)的曲的曲率變化相對(duì)較小；
4、啤酒桶面玻璃——很多玻璃均采用這種形式，玻璃的生產(chǎn)藝相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)，但是更能保證車(chē)身整體的美觀；
5、任意的A面——對(duì)于這種曲面的玻璃，主要就是去近似擬合一下滑槽，只要滿足相應(yīng)的要求就好了，但是自由曲面玻璃在制造上有一定的難度，并且在降過(guò)程中容易發(fā)生卡住現(xiàn)象。
車(chē)門(mén)玻璃的形狀、大小、位置的確定是順利實(shí)現(xiàn)玻璃升降布置的前提，也是車(chē)門(mén)布置的重要內(nèi)容。玻璃形狀和窗口處造型形狀及窗框結(jié)構(gòu)密切相關(guān)確定時(shí)應(yīng)本著盡量逼近外形的原則，并保證玻璃沿導(dǎo)軌順利升降。逼近外形是指車(chē)門(mén)玻璃的大小、形狀與車(chē)身造型所要求的窗口一致，并盡量使玻璃外表面與車(chē)身外表面貼近。首先玻璃中心線的曲率和趨勢(shì)應(yīng)逼近外表面線，其次是保證玻璃沿導(dǎo)軌順利升降，玻璃前后兩邊導(dǎo)軌平行且具有足夠的導(dǎo)向段，并要求導(dǎo)軌的曲率保持不變。
圖3.1 車(chē)門(mén)玻璃
車(chē)門(mén)玻璃普遍采用安全鋼化玻璃，厚度多為3.2mm、3.5mm。隨著人們審美觀的不斷提高，對(duì)整車(chē)造型要求也越來(lái)越高，為了與整車(chē)造型風(fēng)格相匹配，車(chē)門(mén)玻璃由以往的單曲率漸變?yōu)殡p曲率。但為了滿足工藝要求，設(shè)計(jì)階段玻璃最小曲率半徑R最好能大于1500mm，避免因工藝難度太大而導(dǎo)致的制造成本增加、產(chǎn)品合格率降低。
一般大型貨車(chē)玻璃玻璃實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的圓弧半徑或曲率半徑R在3000~4000之間，微型客車(chē)在2000~3000mm之間，轎車(chē)一般在1500~2300mm之間，一些跑車(chē)、造型特別的概念車(chē)可能會(huì)小于1500mm，門(mén)框高H一般說(shuō)來(lái)貨車(chē)＞微型＞于轎車(chē)，在350~600mm之間。選取R=2000，門(mén)框高H=400,總撓度B=10.02mm。
3.2玻璃升降器的選擇和布置
圖 3.2 電動(dòng)升降器
1．玻璃安裝槽板 2.扇形齒輪 3.電機(jī)組 4.渦輪 蝸桿 小齒輪 5.升降臂
當(dāng)玻璃托槽跟隨玻璃由上止點(diǎn)運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，在 方向上發(fā)生的最大總變形量稱(chēng)為總撓度B，值對(duì)升降器的運(yùn)行阻力、彈性變形以及耐久性有重要影響，日值太小玻璃與腰線密封膠條的壓力值小，密封不好； 值太大升降器變形大，玻璃與膠條摩擦力大，容易發(fā)生永久性變形?？紤]到升降器本身允許的最大彈性變形以及車(chē)門(mén)的密封需要，日值根據(jù)車(chē)型大小一般在8-18 mm之間。大尺寸的升降器 值可以取大一些，小尺寸的升降器B值可以取小一些。 值在8-14 mm之間時(shí)選用適應(yīng)變形能力一般的交叉臂式升降器；而 值在l4—18 mm之間時(shí)選擇適合變更大的繩輪式升降器；當(dāng) 值大于18mm時(shí)，繩輪式升降器鋼絲布置與導(dǎo)軌圓弧發(fā)生的干涉量過(guò)大，鋼絲繩容易與導(dǎo)軌圓弧發(fā)生強(qiáng)力摩擦而損壞，需要選擇其他不常用類(lèi)型的升降器。因此，應(yīng)盡量避免將車(chē)窗玻璃軌跡線的圓弧半徑設(shè)計(jì)的過(guò)小，導(dǎo)致日值過(guò)大而給升降器布置設(shè)計(jì)造成困難。
B值在8-14mm之間選用適應(yīng)能力一般的交叉臂式，在14-18mm之間選用繩輪式。
圖3.3 齒輪交叉臂式
圖3.4 升降器壓縮、引張量
1)上止點(diǎn)壓縮量：a≤12mm
2)最大引張量： b≤9.3mm
3)下止點(diǎn)壓縮量：c≤25mm
升降器布置以經(jīng)驗(yàn)值來(lái)判斷，但不是絕對(duì)的，最終的參數(shù)確定需要經(jīng)過(guò)校核，其推薦值如表3.1所示。
表3.1 升降器布置尺寸推薦值
序號(hào)
變量
內(nèi)容
推薦值
1
a
玻璃托架與玻璃導(dǎo)槽夾角
≤104°
2
b
上止點(diǎn)滾輪間距
≥200mm
3
c
下止點(diǎn)滾輪間距
≥190mm
4
d
滾輪中心到止點(diǎn)余量
≥10mm
5
e
舉升臂滾輪的余量
≥10mm
6
f
平衡臂滾輪中心的余量
≥10mm
7
g
馬達(dá)到內(nèi)手柄間隙
≥5.6mm
8
h
玻璃殘余量
3mm≤h≤5mm
升降器與玻璃中心的關(guān)系
玻璃升降器在H方向的配置：以玻璃下邊緣為基準(zhǔn)，放置在中間，在L方向，以玻璃中心為基準(zhǔn)，玻璃中心與臂交叉點(diǎn)距離為S，S≤60mm，如圖3.5所示。
圖3.5叉臂交點(diǎn)與玻璃重心的關(guān)系
3.3 升降器厚度、安裝進(jìn)準(zhǔn)面的確定
升降器器厚度是指升降器理想運(yùn)動(dòng)平面到升降器安裝基準(zhǔn)面之間的平行距離；升降器安裝基準(zhǔn)面是指固定升降器的車(chē)門(mén)內(nèi)板平面，一般包括固定板座和固定滾輪滑槽的2處平面，通常為了模具制造、測(cè)量方便等原因把這2處設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)。升降器厚度的取值主要依據(jù)2個(gè)原則:確保升降器支撐玻璃的距離不因過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致升降器所受扭矩過(guò)大，發(fā)生大的變形；升降器安裝平面不影響其他功能件比如門(mén)鎖、門(mén)限位器等零件的布置。因此給出升降器厚度的一般經(jīng)驗(yàn)值是30-45㎜之間，不推薦取太大值，否則升降器機(jī)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)降低。
圖3.6 升降器厚度選取示意圖
3.4 升降器中位線、主臂旋轉(zhuǎn)中心的布置
中位線、主臂旋轉(zhuǎn)中心布置如圖4所示。升降器中位線是指升降器的小導(dǎo)軌中心線，小導(dǎo)軌將副臂一端的滾輪圓心與主臂旋轉(zhuǎn)中心保持在中位線上，副臂另外一端的滾輪中心與主臂滾輪中心連線(玻璃導(dǎo)槽中心線)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也始終與中位線保持平行，從而實(shí)現(xiàn)玻璃的水平升降。當(dāng)升降器的玻璃導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)到中位線時(shí)，主臂中心線、2個(gè)副臂中心線與玻璃導(dǎo)槽中心線完全運(yùn)動(dòng)到同一水平面上。中位線將升降器總行程分為上行程 X1與下行程 X2對(duì)沒(méi)有特殊布置要求的車(chē)門(mén)，X1與X2大致相同，相差最大不能超過(guò)40 mm，以保證主臂不會(huì)彎曲，從而保證主臂強(qiáng)度以及材料利用率。
圖3.7 中位線、主臂旋轉(zhuǎn)中心布置
升降器大小主要指主臂長(zhǎng)度，主臂長(zhǎng)度小，則升降器交叉支撐臂的寬度 J1、J2 小，支撐玻璃的穩(wěn)定性差，如圖所示；主臂長(zhǎng)度越大,J1、J2 越大，支撐玻璃的穩(wěn)定性越好。但主臂長(zhǎng)度還受到以下因素的限制，主臂頂端滾輪運(yùn)動(dòng)圓弧軌跡不能過(guò)于靠近門(mén)鎖布置區(qū)，否則容易造成干涉；為保持升降器總傳動(dòng)比不會(huì)減少太多，主臂長(zhǎng)度增大需要相應(yīng)增大扇形齒板半徑 ，增加升降器質(zhì)量，以加大車(chē)門(mén)鉸鏈的負(fù)擔(dān)；主臂工作轉(zhuǎn)角取60。~95。，以便選取較合適的平衡彈簧；扇形齒板半徑R2增大后，手柄旋轉(zhuǎn)半徑尺半徑R3軌跡也會(huì)相應(yīng)靠近儀表板，容易造成干涉。
圖3.8 升降器主臂過(guò)下 圖3.9 升降器主臂過(guò)大
3.5 玻璃在車(chē)門(mén)上的干涉校核
玻璃與周邊件的配合情況：
玻璃左右側(cè)卡在玻璃導(dǎo)槽中，如圖3.6所示：
圖3.10 玻璃與周邊件的配合1
玻璃是嵌在滑門(mén)內(nèi)外板的縫隙中的，玻璃表面與滑門(mén)腰部外加強(qiáng)板得間隙為10.8mm:玻璃內(nèi)表面與滑門(mén)腰部?jī)?nèi)加強(qiáng)板得間隙為24.5mm（圖3.11）
圖3.11 玻璃與周邊的配合2
3.6 電機(jī)的選擇
電動(dòng)玻璃升降器的電機(jī)參數(shù)要求:
上升載荷為80N 下降載荷為20N
減速器工作效率為50% 減速機(jī)構(gòu)工作率95% 門(mén)框高H=400mm
玻璃摩擦力為20N 5秒內(nèi)完全升起 玻璃重80N
P={（80N+20N）ⅹ0.4m}/50%
=16w
P實(shí)=P/95%=16.84W
電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量直接關(guān)系到電動(dòng)玻璃升降器的正常工作，根據(jù)玻璃升降器的技術(shù)指標(biāo)及客戶要求，選擇萬(wàn)寶至（MABUCHI）JF/LF-578VA-452玻璃升降器專(zhuān)用電機(jī)，他具有體積小，重量輕、防護(hù)等級(jí)高、噪聲低、電磁干擾小、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。
該電機(jī)為可逆性永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)有兩組繞向不同的磁場(chǎng)線圈，通過(guò)雙聯(lián)開(kāi)關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，設(shè)有升、降、關(guān)等三個(gè)工作狀態(tài)，不操控時(shí)開(kāi)關(guān)自動(dòng)停在“關(guān)”的位置上。操縱電路設(shè)有總開(kāi)關(guān)和分開(kāi)關(guān)，兩者線路并聯(lián)?？傞_(kāi)關(guān)由駕車(chē)者，控制全部門(mén)窗的開(kāi)閉。
在該電動(dòng)機(jī)中埋植磁環(huán)，感應(yīng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，在電子模塊中埋霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過(guò)電子模塊控制對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流，過(guò)壓及過(guò)熱保護(hù)。
表3.2 電機(jī)特性
項(xiàng)目
規(guī)格
額定
時(shí)間
短時(shí)間
電壓
13.5V,0.2Ω
電流
6A以下
轉(zhuǎn)速
62±10 r/min
扭矩
2.16N.m
無(wú)負(fù)荷
電流
2A
轉(zhuǎn)速
90 r/min
有負(fù)荷
電流
17.5A
扭轉(zhuǎn)
6.9±1.23N.m
絕緣電阻
1MΩ以上
電機(jī)直齒圓柱齒輪特性：
模數(shù) m=2;
壓力角 a=20°;
齒數(shù) z1=8;
分度圓直徑 d=15.4;
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=3.14m=6.28mm；
齒厚 s=3.14m/2=3.14mm;
圖 3.12 電機(jī)圖
3.7 扇形齒板的設(shè)計(jì)
3.7.1確定模數(shù)和壓力角
因?yàn)樯刃锡X板上的齒與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的小齒輪嚙合，所以他的特性為：模數(shù)m=2，壓力角 a=20°
3.7.2確定主動(dòng)臂的角行程
由勾股定理，得：
sinβ=220/300=47.2°
sinγ=184/300=37.8°
θ=γ+β=37.8°+47.2°=85°
主動(dòng)臂角行程θ=85°
3.7.3確定齒數(shù)和分度圓直徑
玻璃從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)的時(shí)間初定為3.5s，θ=360nt/60i；
i=360nt/60θ=6×62×3.5/85=15.37
齒數(shù) z2=iz1=15.37ⅹ8=122.2mm;
分度圓 d2=mz2=2×123=246mm;
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=3.14m=6.28mm;
齒厚 s=3.14mm；
3.8 玻璃導(dǎo)向與保護(hù)機(jī)構(gòu)
玻璃導(dǎo)軌和窗框共同組成玻璃導(dǎo)向與保護(hù)機(jī)構(gòu)。車(chē)門(mén)玻璃導(dǎo)軌用鋼板沖壓或滾壓成型焊接或用螺釘連接于車(chē)門(mén)上。導(dǎo)軌內(nèi)與玻璃接觸的部位裝有導(dǎo)槽，導(dǎo)槽用橡膠制成。導(dǎo)槽起導(dǎo)向、密封功能，行車(chē)和關(guān)閉車(chē)門(mén)時(shí)吸收玻璃的震動(dòng)，避免玻璃直接與金屬件接觸，且起到美化。減小玻璃與車(chē)門(mén)外板的高度差、降低空氣阻力的作用。
導(dǎo)槽與玻璃接觸的表面是聚氯乙烯，為了減小玻璃摩擦部位產(chǎn)生的摩擦阻力，增加玻璃的密封性，防止在寒冷地帶的凍結(jié)，有密封條的特性。
圖3.13 車(chē)門(mén)玻璃導(dǎo)軌
玻璃導(dǎo)軌多為滾壓件，主要包括本體與安裝支架兩個(gè)部分，如圖3.15所示。設(shè)計(jì)一定要確保安裝支架的強(qiáng)度，現(xiàn)在多采用1.5mm到2mm料厚的支架。支架結(jié)構(gòu)必須具備加強(qiáng)筋、翻遍等特征以確保其強(qiáng)度。如圖3.16所示。
圖3.14 玻璃導(dǎo)軌斷面圖
圖3.15 玻璃導(dǎo)軌構(gòu)成 圖3.16 導(dǎo)軌支架
3.9 導(dǎo)向槽的設(shè)計(jì)
圖3.17 玻璃支撐部分?jǐn)嗝鎴D
玻璃長(zhǎng)830mm，玻璃導(dǎo)向槽長(zhǎng)度在350mm到550mm之間，取玻璃長(zhǎng)導(dǎo)向槽長(zhǎng)度為430mm，短導(dǎo)向槽230mm，寬度20mm,厚1mm，滑塊高18mm，長(zhǎng)17mm，厚6mm。
3.10 交叉臂的設(shè)計(jì)
如圖3.18所示，通過(guò)對(duì)常規(guī)交叉臂式升降器直流電機(jī)性能、玻璃升降器基本性能、玻璃行程要求等因素進(jìn)行綜合考慮，確定從動(dòng)臂兩端定位孔的距離ac=gc=150mm,主動(dòng)臂兩端定位孔的距離be=ec=300。因?yàn)椴Ａ?dǎo)槽的固定點(diǎn)之間的距離hj=400mm,eN=382mm，當(dāng)AB經(jīng)過(guò)e點(diǎn)時(shí)，∠acb=180°,ac+bc=300mm﹤hj=400mm,ac+bc=300mm﹤eN=382mm,所以導(dǎo)向槽不會(huì)對(duì)交叉臂產(chǎn)生干涉。
圖3.18 升降器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
3.11車(chē)門(mén)玻璃密封條
車(chē)門(mén)玻璃密封條是安裝在車(chē)門(mén)窗框上的密封條，一般由軟硬兩種密實(shí)膠組成，并可嵌入金屬骨架，在不同方向唇邊上植絨可降低玻璃升降時(shí)同玻璃間的摩擦阻力，還有減少噪音的作用，如圖3.15所示。
圖3.19 車(chē)門(mén)玻璃密封條
3.12車(chē)門(mén)玻璃內(nèi)外擋水條
車(chē)門(mén)玻璃內(nèi)外擋水條位于車(chē)門(mén)窗框下方的車(chē)窗內(nèi)外側(cè)植絨密封條，一般由單種膠料構(gòu)成，可提高整車(chē)外形的美觀水平，如圖3.16所示。
圖3.20 車(chē)門(mén)玻璃外擋水條
3.13車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的幾個(gè)設(shè)計(jì)或試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
QC/T 636-2000 汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器-繩輪式
QC／T 626-1999 汽車(chē)玻璃升降器-齒輪臂式
GB 9656-1996 汽車(chē)用安全玻璃
QC/T 265-2004 汽車(chē)零部件編號(hào)規(guī)則
TB 1964-87 《客車(chē)門(mén)窗用密封條檢驗(yàn)方法》
HG/T 3088-1987 《車(chē)輛門(mén)窗橡膠密封條》
3.14本章小結(jié)
本章主要確定了電動(dòng)玻璃升降器的設(shè)計(jì)方案，車(chē)門(mén)玻璃的確定，升降器的選擇和布置以及玻璃在車(chē)門(mén)上的干涉校核，確定升降器電機(jī)及其它零部件的尺寸和設(shè)計(jì)。
第4章 有關(guān)運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)據(jù)校核
4.1運(yùn)動(dòng)行程的校核
為提高車(chē)窗的密閉性，需在原來(lái)的行程上加上10mm的上升量，即在沒(méi)有導(dǎo)軌約束的情況下當(dāng)玻璃到達(dá)上止點(diǎn)后仍能上升10mm。
則Leg=203mm＞eM=167mm=＞從動(dòng)臂不與導(dǎo)向槽干涉。說(shuō)明交叉臂在上止點(diǎn)ab到下止點(diǎn)a`b`升降時(shí)滿足行程要求。
4.2傳動(dòng)動(dòng)力校核
表4.1 臂式玻璃升降器各部分的阻力實(shí)測(cè)值比率
主要因素
阻力（%）
平衡彈簧的作用
-3.9
升降臂的質(zhì)量和齒輪的摩擦
6.4
玻璃支撐部分
11.5
齒輪部分
27.6
玻璃質(zhì)量
28.2
玻璃升降運(yùn)動(dòng)
30.2
合計(jì)
100.0
以為目前設(shè)計(jì)的是電動(dòng)玻璃升降器，升降器在玻璃車(chē)窗行程內(nèi)任一點(diǎn)通過(guò)電機(jī)的自鎖力都能自鎖，不需要平衡彈簧進(jìn)行自鎖所以將表4.1修改為表4.2
表4.2 臂式玻璃升降器各部分的阻力實(shí)測(cè)值比率
主要因素
阻力（%）
玻璃升降運(yùn)動(dòng)
29.1
玻璃質(zhì)量
27.1
齒輪部分
26.6
玻璃支撐部分
11.1
升降臂的質(zhì)量和齒輪的摩擦
6.1
合計(jì)
100.0
由運(yùn)動(dòng)行程可知，當(dāng)升降器由下向上運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，主動(dòng)臂在Z方向上的驅(qū)動(dòng)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(dòng)臂i=15.37，玻璃的質(zhì)量m=4㎏，根據(jù)表4.2可知：
在升降器上升至上止點(diǎn)時(shí)：
電動(dòng)玻璃升降器在Z方向上的總阻力 f=4.0×9.8×100/27.1=144.6N；
小齒輪給扇形齒板的扭矩T1=6.9+1.23=8.13Nm(最大負(fù)荷),扇形齒板與主動(dòng)臂固定；
則主動(dòng)臂的最大扭矩： Tm ax=T1×i=8.13×15.37=124.96Nm;
主動(dòng)臂在C點(diǎn)上的垂直作用力：F= Tmax/0.15m=833.07N；
F`=Fcosβ=833.07×cos47.2°=566.02N;
剩余力： F2=F`-f=566.02-144.6=421N;
傳動(dòng)動(dòng)力滿足升降器性能要求。
4.3本章小結(jié)
本章主要介紹了電動(dòng)玻璃升降器運(yùn)動(dòng)行程和傳動(dòng)動(dòng)力的校核，為了確保升降器不存在設(shè)計(jì)上的缺陷，對(duì)以設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析和改善。
第五章 升降器電子控制系統(tǒng)和防夾設(shè)計(jì)
5.1駕駛員電動(dòng)升降器
1、 當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，3-10、3-11相接，電動(dòng)機(jī)兩端搭鐵，不工作；
2、 開(kāi)關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，升-10、3-11相接，電流流向?yàn)椋弘娫础?0→駕駛室電動(dòng)機(jī)→11→3→搭鐵，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，駕駛室玻璃上升；
3、 開(kāi)關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，降-11、10-3相接，電流流向?yàn)椋弘娫础怠?1→駕駛室電動(dòng)機(jī)→10→3→搭鐵，駕駛室電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，駕駛室玻璃下降。
5.2前座電動(dòng)升降器
1、 當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，駕駛室開(kāi)關(guān)4-3、5-3相接，前座電機(jī)開(kāi)關(guān)12-4、13-5相接，即前座電動(dòng)機(jī)兩端搭鐵，不工作；
2、 當(dāng)駕駛室開(kāi)關(guān)關(guān)閉，如前座電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，則開(kāi)關(guān)2-12、5-13相接，電流流向?yàn)椋弘娫础?→12→前座電動(dòng)機(jī)→13→5→3→搭鐵，前座電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，玻璃上升。
3、 若前座電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，即開(kāi)關(guān)4-12、2-13相接，電流流向?yàn)?電源→2→13→前座電動(dòng)機(jī)→12→4→3→搭鐵，前座電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，玻璃下降；
5.3后座右側(cè)電動(dòng)升降器
1、 當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，駕駛室開(kāi)關(guān)6-3、7-3相接，后座右側(cè)電機(jī)開(kāi)關(guān)6-14、7-15相接，即后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)兩端搭鐵，不工作；
2、 當(dāng)駕駛室開(kāi)關(guān)關(guān)閉，如后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，則開(kāi)關(guān)2-14、7-15相接，電流流向?yàn)椋弘娫础?→14→后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)→15→7→3→搭鐵，后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，玻璃上升。
3、 若后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，即開(kāi)關(guān)6-14、2-15相接，電流流向?yàn)?電源→2→15→后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)→14→6→3→搭鐵，后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，玻璃下降；
5.4后座左側(cè)電動(dòng)升降器
1、 當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，駕駛室開(kāi)關(guān)8-3、9-3相接，后座左側(cè)電機(jī)開(kāi)關(guān)8-16、9-17相接，即后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)兩端搭鐵，不工作；
2、 當(dāng)駕駛室開(kāi)關(guān)關(guān)閉，如后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，則開(kāi)關(guān)2-16、17-9
相接，電流流向?yàn)椋弘娫础?→16→后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)→17→9→3→搭鐵，后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，玻璃上升。
3、 若后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，即開(kāi)關(guān)16-8、17-2相接，電流流向?yàn)?電源→2→17→后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)→16→8→3→搭鐵，后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，玻璃下降；
5.5防夾處理
目前，許多汽車(chē)上都裝有電動(dòng)車(chē)窗，主要以一觸式升降車(chē)窗為主。隨著汽車(chē)人性化設(shè)計(jì)時(shí)代的到來(lái)，具有防夾功能的電動(dòng)車(chē)窗也隨之問(wèn)世。但是，目前一些轎車(chē)上配備的防夾電動(dòng)車(chē)窗技術(shù)是不是已經(jīng)很成熟、完善，還是值得研究的。
所謂防夾玻璃升降器，是指玻璃上升時(shí)，如果在上升區(qū)域內(nèi)有人體某部位或物件時(shí)會(huì)立即反轉(zhuǎn)一段距離后停止，以防止夾傷乘客。
電動(dòng)車(chē)窗的原動(dòng)力就是一個(gè)電機(jī)，利用一些齒輪、連桿、滑槽之類(lèi)的的組合，通過(guò)正反電流把電動(dòng)馬達(dá)順時(shí)針、逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，轉(zhuǎn)變成車(chē)窗上下移動(dòng)的動(dòng)作。即當(dāng)按下電動(dòng)窗開(kāi)關(guān)，首先啟動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)一支蝸桿，蝸桿和一個(gè)正齒輪咬合，驅(qū)動(dòng)一個(gè)傘形的正齒輪旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)一組連桿運(yùn)動(dòng)，而車(chē)窗便固定在連桿搖臂另一端的滑槽上，隨著連桿搖臂末端的滑塊在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，帶動(dòng)車(chē)窗垂直上下運(yùn)動(dòng)。
研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)窗關(guān)閉過(guò)程中，向上推動(dòng)的力量最強(qiáng)可達(dá)526㎏，最弱的力量亦可達(dá)到166㎏，尤其是具有窗框的電動(dòng)門(mén)窗，力量同窗較大，約在322-526㎏之間。當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)，即使是成年人也沒(méi)有足夠的力量制止，更不用說(shuō)是小孩或老人，所以電動(dòng)車(chē)窗夾人的事故就時(shí)有發(fā)生。
為滿足汽車(chē)人性化設(shè)計(jì)的需求，就要求電動(dòng)車(chē)窗具有一定的防夾功能。所謂防夾電動(dòng)窗，就是加裝一組電流感應(yīng)器，由霍爾傳感器時(shí)刻檢測(cè)著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)電動(dòng)車(chē)窗升起時(shí)，一旦電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速減緩，當(dāng)霍爾傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)速有變化時(shí)就會(huì)向ECU報(bào)告信息，ECU向繼電器發(fā)出指令，電路會(huì)讓電流反向，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，于是車(chē)窗也就停止移動(dòng)或下降，因此具有一定的防夾功能。防夾電動(dòng)車(chē)窗的原理，如圖所示。
圖5.1 防夾電動(dòng)窗原理圖
5.5.1電機(jī)部分
一般電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是電機(jī)，其中電機(jī)采用可逆性永磁直流電機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)有兩組繞向不同的磁場(chǎng)線圈，通過(guò)開(kāi)關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)餓反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)升降。
而防夾電機(jī)是在一般電機(jī)的基礎(chǔ)上，點(diǎn)集中增加傳感器，開(kāi)關(guān)控制部分中添加處理元件來(lái)實(shí)現(xiàn)防夾功能。通常是在電機(jī)中埋植磁環(huán)，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在電子模塊匯總埋植霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過(guò)電子控制模塊對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)壓及過(guò)熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別而反向運(yùn)動(dòng)，防止乘員夾傷。
防夾電機(jī)部分主要包含直流電機(jī)（內(nèi)置減速器）和感應(yīng)器兩部分。
5.5.2感應(yīng)器
為了保證玻璃升降器具備防夾功能，要求ECU必須包含兩種功能。
（1）判定玻璃是在防夾區(qū)還是非防夾區(qū);
（2）判定玻璃是否遇到障礙物。
如果ECU判定玻璃處在防夾區(qū)，并且玻璃遇到障礙物，則ECU將發(fā)出指令，給電機(jī)兩端輸出反向的電源，促使電機(jī)反轉(zhuǎn)，并在反轉(zhuǎn)一段時(shí)間內(nèi)停止。
為了能實(shí)現(xiàn)ECU的這兩種功能，則電機(jī)的感應(yīng)器必須具備以下功能，
（1）采集并輸出玻璃所處區(qū)域的信號(hào)；
（2）采集并輸出電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)。
因此一般感應(yīng)器包含兩部分，位置感應(yīng)器和轉(zhuǎn)速感應(yīng)器。
5.6防夾功能原理
5.6.1玻璃所處區(qū)域的信號(hào)采集
關(guān)閉玻璃的過(guò)程中，可能遇到障礙物，同時(shí)玻璃關(guān)閉時(shí)最終必然會(huì)接觸到上側(cè)門(mén)框上的玻璃導(dǎo)軌膠條。為了既能實(shí)現(xiàn)防夾功能，又可以最終關(guān)閉玻璃。一般的在玻璃上升的區(qū)間內(nèi)即從玻璃的上止點(diǎn)到下止點(diǎn)范圍內(nèi)劃分為兩個(gè)區(qū)間：
（1）非防夾區(qū)：從玻璃上止點(diǎn)到以下某一范圍（一般玻璃升降器的非防夾區(qū)為玻璃上止點(diǎn)以下10㎜左右）。該區(qū)域內(nèi)即便玻璃上升時(shí)遇到障礙物電機(jī)也不會(huì)反轉(zhuǎn)，以保證玻璃遇到上側(cè)門(mén)框上的玻璃導(dǎo)軌膠條會(huì)停止而不是反轉(zhuǎn)。
（2）防夾區(qū)：非防夾區(qū)以外的區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)，玻璃上升時(shí)遇到障礙物，電機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)一段距離后停止。以確定不會(huì)夾傷人體的某部位如手、手臂等。同時(shí)也起到自保護(hù)作用，不會(huì)因?yàn)檫^(guò)載而損傷電機(jī)。
（3）防夾區(qū)和非防夾區(qū)得識(shí)別及玻璃所處區(qū)域信號(hào)采集：
如圖5.2電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)1-撥叉齒輪，又通過(guò)3-從動(dòng)齒輪帶動(dòng)2-內(nèi)齒圈；其傳
動(dòng)比為36:19，起到減速的作用。5-調(diào)整鋼圈為開(kāi)口的鋼絲環(huán)，兩端伸出3㎜左右的一段鋼絲。調(diào)整鋼圈套在2-內(nèi)齒圈外側(cè)，內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)是靠與調(diào)整鋼圈間的摩擦力帶動(dòng)調(diào)整鋼圈同步轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整鋼圈兩端伸出鋼絲又帶動(dòng)定位環(huán)套同步旋轉(zhuǎn)；定位換套上部有止動(dòng)塊，下部有突出結(jié)構(gòu)，其作用在于當(dāng)止動(dòng)塊在接觸6-基板限位塊前得一段距離內(nèi)（11.5±2.5）觸發(fā)常閉狀態(tài)的限位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；這樣就可以采集并輸出玻璃已經(jīng)上升
到非防夾區(qū)域內(nèi)的信號(hào)。
圖5.2玻璃所處位置的信號(hào)采集機(jī)構(gòu)
（1-撥叉齒輪；2-內(nèi)齒圈；3-從動(dòng)齒輪；4-定位環(huán)套；5-調(diào)整鋼圈；6-基板限位塊；7-限位開(kāi)關(guān)）
5.6.2障礙物的信號(hào)采集
障礙物及信號(hào)采集及輸出是通過(guò)固化到電機(jī)內(nèi)部的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，玻璃上升，此時(shí)會(huì)在感應(yīng)器的輸出端產(chǎn)生脈沖信號(hào)，當(dāng)玻璃上升過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)變慢，從而改變了感應(yīng)器輸出的脈沖信號(hào)，ECU對(duì)脈沖信號(hào)判斷，如果脈沖信號(hào)的頻率f滿足以下條件：
F≥f閥值
則ECU判定玻璃遇到障礙物。
圖5.3 玻璃受到異常阻力前后的脈沖信號(hào)示意圖
5.7防夾玻璃升降器對(duì)安裝的要求
1、確保玻璃處于導(dǎo)軌膠條的合理位置：
先把防夾玻璃升降器、玻璃裝入車(chē)門(mén)內(nèi)，緊固螺釘不要旋緊，接通電源，反復(fù)動(dòng)作幾次，以保證玻璃處于導(dǎo)軌膠條較均勻的位置上，然后玻璃升到頂端，依次旋緊螺釘。
2、防止上止點(diǎn)上偏：
在防夾玻璃升降器安裝到門(mén)上后使用專(zhuān)用的檢測(cè)線路及開(kāi)關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行作動(dòng)檢查。不可以直接使用蓄電池檢測(cè)。
3、檢查項(xiàng)目包含：
1）通過(guò)控制按鈕測(cè)試向上寸動(dòng)，向下寸動(dòng)，向上連續(xù)作動(dòng)，向下連續(xù)作動(dòng)是否能正常進(jìn)行。要求作動(dòng)平穩(wěn)、流暢，無(wú)異音。
2）用專(zhuān)用工具對(duì)防夾區(qū)檢查：把專(zhuān)用工具放到門(mén)框下并與門(mén)框接觸，使升降器向上連續(xù)作動(dòng)，接觸后，要求玻璃反轉(zhuǎn)規(guī)定距離。
3）如果發(fā)現(xiàn)玻璃上升接觸到門(mén)框后又發(fā)生反轉(zhuǎn)等問(wèn)題，可以嘗試是否可以通過(guò)調(diào)節(jié)復(fù)位開(kāi)關(guān)來(lái)修正。
圖5.4 防夾功能檢驗(yàn)位置
5.8防夾電動(dòng)車(chē)窗的改進(jìn)
5.8.1基于“觸覺(jué)”的防夾
由于車(chē)窗玻璃到達(dá)終端的阻力比移動(dòng)過(guò)程中的阻力大得多，因此他們控制方式是不一樣的。
當(dāng)車(chē)窗玻璃到達(dá)關(guān)閉的終端時(shí)，因阻力變大，電動(dòng)機(jī)過(guò)載，電流也變大。此時(shí)繼電器有過(guò)載保護(hù)功能，會(huì)自動(dòng)切斷電流。有的汽車(chē)在玻璃升降的終點(diǎn)設(shè)有終點(diǎn)裝置限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)玻璃到達(dá)終端時(shí)壓住限位開(kāi)關(guān)，電流被切斷，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
在搖臂末端的滑塊上加裝一個(gè)靈敏壓力傳感器代替電流感應(yīng)器（圖5.4）。當(dāng)車(chē)窗上升時(shí)，靈敏壓力傳感器感應(yīng)到輕微壓力信號(hào)后立刻向ECU發(fā)出信號(hào)，ECU將會(huì)通過(guò)繼電器讓電流變向或斷開(kāi)，以達(dá)到保護(hù)的目的。
圖5.4基于“觸覺(jué)”的防夾電動(dòng)車(chē)窗的改進(jìn)
5.8.2基于“視覺(jué)”的防夾
所謂“視覺(jué)”，是一套光學(xué)控制系統(tǒng)。它檢測(cè)有無(wú)異物在電動(dòng)車(chē)窗移動(dòng)范圍內(nèi)，從而控制玻璃移動(dòng)，無(wú)需異物直接接觸到玻璃。這個(gè)光學(xué)控制系統(tǒng)主要元件是光學(xué)傳感器，它由紅外線發(fā)射器和感應(yīng)接收器組成，安裝在車(chē)窗的上下邊框上。在車(chē)窗上升時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)紅外線掃描裝置，能連續(xù)精確地掃描制定的區(qū)域，具體就是車(chē)窗上下邊緣的平面，一旦檢測(cè)到有異物，傳感器會(huì)極迅速地把信息反饋至ECU，ECU發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后能夠在很大程度上增強(qiáng)電動(dòng)車(chē)窗的安全性，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸防夾，在汽車(chē)人性化設(shè)計(jì)的時(shí)代更能滿足人們對(duì)汽車(chē)安全性的要求?；凇耙曈X(jué)”的防夾電動(dòng)車(chē)窗原理如圖5.5所示；
圖5.5 基于“視覺(jué)”的防夾電動(dòng)車(chē)窗的改進(jìn)
5.9電動(dòng)玻璃升降器過(guò)流保護(hù)
5.9.1電動(dòng)玻璃升降器的控制
對(duì)電動(dòng)玻璃升降器的控制及保護(hù)主要源自于對(duì)電動(dòng)玻璃升降器電機(jī)的控制?，F(xiàn)代電動(dòng)玻璃升降器主要采用集中控制，即通過(guò)一個(gè)中央控制器接受各個(gè)玻璃升降的開(kāi)關(guān)信號(hào)，然后由中央控制器去控制相應(yīng)電動(dòng)玻璃升降器的升降如圖所示。
圖5.6 電動(dòng)玻璃升降器的集中控制框圖
5.9.2電動(dòng)玻璃升降器過(guò)流保護(hù)的分類(lèi)
根據(jù)過(guò)流保護(hù)裝置的不同可分為：內(nèi)部過(guò)流保護(hù)和外部過(guò)流保護(hù)。內(nèi)部過(guò)流保護(hù)就是將過(guò)流保護(hù)電路集成到電動(dòng)玻璃升降器總成中。由于內(nèi)部過(guò)流保護(hù)增加了電動(dòng)玻璃升降器總成整體的占用空間，同時(shí)由于電動(dòng)玻璃升降器位于車(chē)門(mén)內(nèi)部，其環(huán)境較為苛刻，受震動(dòng)影響較大，內(nèi)部過(guò)哦劉保護(hù)電路的可靠性會(huì)有所下降。正因如此，現(xiàn)代轎車(chē)的電動(dòng)玻璃升降器過(guò)流保護(hù)很少采用內(nèi)部過(guò)流保護(hù)。外部過(guò)流保護(hù)是將電動(dòng)玻璃升降器的過(guò)流保護(hù)電路集成到升降器總成的外部裝置中，如中央集控器、熔斷絲及繼電器總成。由于外部過(guò)流保護(hù)可減少電機(jī)玻璃升降器總成的整體占用空間，所以被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代轎車(chē)中。
圖5.7電動(dòng)玻璃升降器內(nèi)部過(guò)流保護(hù)
圖5.8 電動(dòng)玻璃升降器外部過(guò)流保護(hù)
5.9.3 PPTC在電動(dòng)玻璃升降器中應(yīng)用
汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器的電動(dòng)機(jī)屬于微型電動(dòng)機(jī)，微型電動(dòng)機(jī)得繞組通常是由很細(xì)的銅絲繞成，耐電流的能力差。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載較重時(shí)，流過(guò)繞組的電流會(huì)很快速增加，同時(shí)電動(dòng)機(jī)溫度急劇升高，銅絲繞組極易燒毀。在傳統(tǒng)電動(dòng)玻璃升降器過(guò)流保護(hù)過(guò)程中，由于反復(fù)關(guān)斷，造成電
流發(fā)生震蕩，電動(dòng)機(jī)整體溫度不能下降，，電動(dòng)機(jī)被燒壞問(wèn)題不能有效解決。在電機(jī)內(nèi)加裝PPTC，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)提供及時(shí)的保護(hù)功能，避免電動(dòng)機(jī)被燒毀。
5.10本章小結(jié)
本章主要介紹了電動(dòng)玻璃升降器的電子控制系統(tǒng)和防夾系統(tǒng)，對(duì)防夾系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和對(duì)升降器的過(guò)流保護(hù)。
結(jié) 論
與傳統(tǒng)玻璃升降器相比，電動(dòng)玻璃升降器具有可靠性高，結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，操縱方便等特點(diǎn)，有效提高了汽車(chē)的乘坐舒適性。電動(dòng)玻璃升降器由電動(dòng)機(jī)、機(jī)械升降機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是電動(dòng)機(jī)和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動(dòng)機(jī)采用可逆性永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)有兩組繞向不同的磁場(chǎng)線圈，通過(guò)開(kāi)關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)可以控制門(mén)窗玻璃的上升或下降。電動(dòng)玻璃升降器的構(gòu)成，它等于同型手動(dòng)玻璃升降器加上電機(jī)和減速器三部分的總成。本次設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)玻璃升降器進(jìn)行了詳細(xì)的分析和闡述：
1、整個(gè)電動(dòng)升降器的發(fā)展，對(duì)未來(lái)市場(chǎng)前景的預(yù)測(cè);
2、闡述了電動(dòng)玻璃升降器的結(jié)構(gòu)和工作原理，形式和主要技術(shù)指標(biāo);
3、確定升降器的設(shè)計(jì)方案；
4、對(duì)主要部件進(jìn)行校核分析，避免出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉；
5、設(shè)計(jì)電動(dòng)玻璃升降器的電子控制系統(tǒng)和防夾設(shè)計(jì)；
現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本理論與技術(shù)是基于知識(shí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)研究的理論基礎(chǔ)。除本文所提到的一些傳統(tǒng)的玻璃升降器的，隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展和電子技術(shù)在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用，最近國(guó)外以開(kāi)發(fā)多種新型玻璃升降器以達(dá)到減振、減噪、延長(zhǎng)其壽命的目的。
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致 謝
在此要感謝我的指導(dǎo)老師紀(jì)峻嶺對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我這樣的鍛煉機(jī)會(huì)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益！
附錄A
Lifts optimization design
Cars with glass lifts is key to guide gibs problem. Guide gibs function is to make window glass up and down movement, can in vertical, front and back, the or so direction assurance guidance; General use metal, leather, felt or rubber is made. The above test method although considered the guide friction factors, but DuoZhong and all kinds of automobile glass lifts the actual trajectory there are still differences, a lack of corresponding conversion method. Such as xiali, mai hing industrial vehicle glass lifts, its lifting movement track are big radius arc (R1250mm. 2500 mm). Xiali car window of installed in lifting arm brackets, the window in lifting movement, is to use the groove and roll in the bracket the axial clearance, to constantly adjust Angle brackets, in order to ada