CA1021U2汽車電動(dòng)玻璃升降器的設(shè)計(jì)【說明書+CAD】,說明書+CAD,CA1021U2汽車電動(dòng)玻璃升降器的設(shè)計(jì)【說明書+CAD】,ca1021u2,汽車,電動(dòng),玻璃,升降,設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad 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)汽車車門玻璃升降運(yùn)動(dòng)的車門附件。通過玻璃升降器帶動(dòng)玻璃托架作上下運(yùn)動(dòng)，從而使得車門玻璃沿著車門窗框的導(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。車門設(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。 作為車門系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件，升降器不僅僅和車身內(nèi)外板的空間布置相關(guān)，同時(shí)也和車門兩側(cè)導(dǎo)軌、玻璃內(nèi)外水切、密封條都有一定關(guān)聯(lián)。在車門系統(tǒng)特別是內(nèi)外門板和玻璃形狀初步確認(rèn)后，需要在基于車門系統(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)際過程中經(jīng)常遇到玻璃升降卡滯、抖動(dòng)偏離車門邊框?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)）失敗或使用過程中的零件失效，如交叉臂式升降器中的長臂、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題需要在車門內(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門系統(tǒng)中的位置需要在車門設(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 隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的舒適性不斷提高以滿足人們的要求。汽車車門是車上相對(duì)獨(dú)立的總成，車門設(shè)計(jì)不但關(guān)系到汽車的實(shí)用性，對(duì)汽車也有很大的裝飾作用。因此車門的設(shè)計(jì)也越來越講究，而且使用越來越多的網(wǎng)絡(luò)和電控技術(shù)。從1957年新中國的第一輛汽車正式生產(chǎn)下線，中國汽車在20世紀(jì)中期經(jīng)歷了漫長的緩慢發(fā)展階段，在經(jīng)過2003年和2006年的兩輪爆發(fā)式增長后，開始步入平穩(wěn)增長階段。2009年嚴(yán)峻的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，中國汽車行業(yè)的發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，同時(shí)也受到來自各個(gè)方面的沖擊。中國要想從汽車制造大國發(fā)展成為汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國，就必須在汽車產(chǎn)品的研發(fā)上取得突破。歐美日的汽車企業(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)積累是分不開的，翻開他們汽車產(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，但是汽車產(chǎn)業(yè)作為中國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來在技術(shù)研發(fā)上的投入力度明顯增加，從過去的汽車產(chǎn)品進(jìn)口到產(chǎn)品引進(jìn)生產(chǎn)再到技術(shù)轉(zhuǎn)化，近幾年來更是直接的技術(shù)引進(jìn)、并購國外先進(jìn)的汽車企業(yè)，中國的汽車技術(shù)如雨后春筍般迅猛發(fā)展。 電動(dòng)玻璃升降器在我國誕生于90年代初，是轎車作為生產(chǎn)資料向消費(fèi)資料變化的一個(gè)特征。最早開始應(yīng)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(dá)、富康等轎車上都開始選裝電動(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一種舒適感和安全感。汽車上裝有電動(dòng)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(jí)以上轎車都將電動(dòng)玻璃升降器作為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，用以提高汽車的裝配檔次。 現(xiàn)在，國內(nèi)生產(chǎn)的中高檔轎車，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，其他轎車和面包車也開始大量選裝電動(dòng)玻璃升降器。目前，大客車和卡車也有配置電動(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。 近年來隨著汽車舒適性要求的不斷提高，汽車電機(jī)在一輛汽車上安裝的數(shù)量也越來越多，配備門窗升降器電動(dòng)機(jī)(俗稱搖窗電機(jī))的電動(dòng)窗系統(tǒng)便是被國外大多數(shù)車型作為標(biāo)準(zhǔn)配件選用。國內(nèi)的很多汽車生產(chǎn)廠家也開始在很多轎車上將電動(dòng)窗作為標(biāo)準(zhǔn)配置，在其他轎車、客車等車型上作為可選配置，使搖窗電機(jī)的需求量不斷提高，1999年全國玻璃升降器產(chǎn)量為313．6萬門，其中電動(dòng)升降器約占25％。隨著轎車大規(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，客車與轎車的總產(chǎn)量將達(dá)180萬輛左右，搖窗電機(jī)的需求量將非常可觀。 電動(dòng)玻璃升降器在國外中高檔車上應(yīng)用已很普通，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、且國內(nèi)小型電機(jī)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，故目前在我國汽車產(chǎn)品中應(yīng)用尚少。可以預(yù)見，隨著我國汽車設(shè)計(jì)、制造水平的提高，電動(dòng)玻璃升降器將越來越多地應(yīng)用于汽車產(chǎn)品。 目前我國汽車玻璃升降器產(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) 國內(nèi)主要生產(chǎn)電動(dòng)玻璃升降器廠商及配套車型情況見表1.1 表1.1 國內(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 企業(yè)名稱 主要車型 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 張家港博澤汽車部件有限公司 桑塔納、捷達(dá)、奧迪 貴州萬江電機(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、張家港博澤汽車部件有限公司、貴州萬江電機(jī)廠占有。其市場(chǎng)占有率（手動(dòng)+電動(dòng)）見表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 全國總銷量 主要生產(chǎn)商 年銷量 (萬只，電動(dòng)) 市場(chǎng)占有率（%） 玻璃升降器 311.6萬只 上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司 42.48 13.6 張家港博澤汽車部件有限公司 26.9 8.6 中國貴航集團(tuán)萬江電機(jī)廠 2.18 0.7 “十五”期間轎車將由56.61萬輛發(fā)展到110~121萬量；客車由41.82萬輛發(fā)展到55~68萬量；卡車由58.19萬輛發(fā)展到106.121萬輛。 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 汽車需求量及玻璃升降器發(fā)展數(shù)量 車型 2005年需求量（萬量） 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 1.3 主要技術(shù)指標(biāo)情況 我國于1981年推行了JB2882—8l《載重汽車用玻璃升降器技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國汽車玻璃升降器的制造使用及檢測(cè)情況，并參照國際上有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)及數(shù)據(jù)，修改制定了汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC／T29026--91《汽車用玻璃升降器試驗(yàn)方法》和QC／T29027—91《汽車用玻璃升降器技術(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。由于目前我國大量使用的主要為臂式玻璃升降器，其它類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，其它類型玻璃升降器亦可參照?qǐng)?zhí)行。 改革開放以來我國汽車行業(yè)依靠技術(shù)引進(jìn)及合資，使我國汽車行業(yè)的技術(shù)水平迅速發(fā)展，相應(yīng)的汽車零部件制造技術(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)玻璃升降器在國內(nèi)發(fā)展很快，在國內(nèi)制定一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已提到議事日程，最近武漢汽車車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汽車電動(dòng)玻璃升降器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它綜合了國外先進(jìn)汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，集合我國電動(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汽車玻璃升降器的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前我國電動(dòng)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，其使用放表，安全，舒適的特點(diǎn)已被越來的越多的人接受配套市場(chǎng)的天地是廣闊的。隨著汽車工業(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)中的電子模塊來完成的，上海大眾新開發(fā)的帕薩特轎車的電動(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，在國際汽車工業(yè)發(fā)展過程中，為了更好地迎合顧客的個(gè)性化要求，降低生產(chǎn)成本，提高汽車質(zhì)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，因此提車了模塊供貨的要求，將原來直接由各供應(yīng)商提供單個(gè)零件，由整車廠在生產(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，整車廠僅作模塊組裝，這樣可大大壓縮整車廠的工作時(shí)間，加速汽車的更新?lián)Q代。過去汽車廠是比誰生產(chǎn)線長，今后可能是生產(chǎn)線越長，效率越低。 第2章 汽車玻璃升降器的結(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) 國內(nèi)配套車型 繩輪式 直流微電機(jī) 由開關(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)叉臂中的長臂上的扇形齒輪在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，改變長臂與短臂的夾角，起到升降玻璃的作用 該結(jié)構(gòu)能適用負(fù)載較大車門玻璃，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，用于車門玻璃弧度較小的車門。 一汽：金杯海獅面包車 柳汽：三菱MPV面包車 天津：夏利 軟軸式 直流微電機(jī) 由開關(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)簡單，制造工藝比較復(fù)雜。 北京：切諾基 南京：依維柯 圖2.2 車門玻璃升降器的型式 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 德國大眾 TL82083 美國 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) 從表2.3的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比來看，我國汽車電動(dòng)玻璃升降器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本上采用了國外先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，如按此標(biāo)準(zhǔn)制造汽車電動(dòng)玻璃升降器，其產(chǎn)品可達(dá)到國際先進(jìn)水平。從表中可看出，目前別克轎車對(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)國內(nèi)主要技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比，了解國內(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 車門玻璃的確定 目前幾乎所有車門玻璃都采用鋼化曲面玻璃。曲面玻璃在轎車上得到了廣泛的應(yīng)用，曲面玻璃可以有效的利用車內(nèi)空間，減少車門厚度，并且外形美觀，使車身更趨于流線型，車室內(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。 轎車車門玻璃面主要分為五種類型： 1、圓柱面玻璃——這種玻璃生產(chǎn)的工藝比較簡單，但是對(duì)整車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)比較簡單一些，因?yàn)榍谐鰜淼那那首兓鄬?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，并且在降過程中容易發(fā)生卡住現(xiàn)象。 車門玻璃的形狀、大小、位置的確定是順利實(shí)現(xiàn)玻璃升降布置的前提，也是車門布置的重要內(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。逼近外形是指車門玻璃的大小、形狀與車身造型所要求的窗口一致，并盡量使玻璃外表面與車身外表面貼近。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 車門玻璃 車門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)整車造型要求也越來越高，為了與整車造型風(fēng)格相匹配，車門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，微型客車在2000~3000mm之間，轎車一般在1500~2300mm之間，一些跑車、造型特別的概念車可能會(huì)小于1500mm，門框高H一般說來貨車＞微型＞于轎車，在350~600mm之間。選取R=2000，門框高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門的密封需要，日值根據(jù)車型大小一般在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型的升降器。因此，應(yīng)盡量避免將車窗玻璃軌跡線的圓弧半徑設(shè)計(jì)的過小，導(dǎo)致日值過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)值來判斷，但不是絕對(duì)的，最終的參數(shù)確定需要經(jīng)過校核，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門內(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長而導(dǎo)致升降器所受扭矩過大，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鎖、門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)沒有特殊布置要求的車門，X1與X2大致相同，相差最大不能超過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度，主臂長度小，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；主臂長度越大,J1、J2 越大，支撐玻璃的穩(wěn)定性越好。但主臂長度還受到以下因素的限制，主臂頂端滾輪運(yùn)動(dòng)圓弧軌跡不能過于靠近門鎖布置區(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，以加大車門鉸鏈的負(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 升降器主臂過下 圖3.9 升降器主臂過大 3.5 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(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 玻璃是嵌在滑門內(nèi)外板的縫隙中的，玻璃表面與滑門腰部外加強(qiáng)板得間隙為10.8mm:玻璃內(nèi)表面與滑門腰部內(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，選擇萬寶至（MABUCHI）JF/LF-578VA-452玻璃升降器專用電機(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，通過雙聯(lián)開關(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)開關(guān)自動(dòng)停在“關(guān)”的位置上。操縱電路設(shè)有總開關(guān)和分開關(guān)，兩者線路并聯(lián)。總開關(guān)由駕車者，控制全部門窗的開閉。 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，并通過電子模塊控制對(duì)電動(dòng)機(jī)的過流，過壓及過熱保護(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)。車門玻璃導(dǎo)軌用鋼板沖壓或滾壓成型焊接或用螺釘連接于車門上。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，行車和關(guān)閉車門時(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。減小玻璃與車門外板的高度差、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 車門玻璃導(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830mm，玻璃導(dǎo)向槽長度在350mm到550mm之間，取玻璃長導(dǎo)向槽長度為430mm，短導(dǎo)向槽230mm，寬度20mm,厚1mm，滑塊高18mm，長17mm，厚6mm。 3.10 交叉臂的設(shè)計(jì) 如圖3.18所示，通過對(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)簡圖 3.11車門玻璃密封條 車門玻璃密封條是安裝在車門窗框上的密封條，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 車門玻璃密封條 3.12車門玻璃內(nèi)外擋水條 車門玻璃內(nèi)外擋水條位于車門窗框下方的車窗內(nèi)外側(cè)植絨密封條，一般由單種膠料構(gòu)成，可提高整車外形的美觀水平，如圖3.16所示。 圖3.20 車門玻璃外擋水條 3.13車門設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 車門設(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 汽車電動(dòng)玻璃升降器-繩輪式 QC／T 626-1999 汽車玻璃升降器-齒輪臂式 GB 9656-1996 汽車用安全玻璃 QC/T 265-2004 汽車零部件編號(hào)規(guī)則 TB 1964-87 《客車門窗用密封條檢驗(yàn)方法》 HG/T 3088-1987 《車輛門窗橡膠密封條》 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，車門玻璃的確定，升降器的選擇和布置以及玻璃在車門上的干涉校核，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(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，升降器在玻璃車窗行程內(nèi)任一點(diǎn)通過電機(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)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，駕駛室開關(guān)4-3、5-3相接，前座電機(jī)開關(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)駕駛室開關(guān)關(guān)閉，如前座電動(dòng)機(jī)開關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，則開關(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)開關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，即開關(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)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，駕駛室開關(guān)6-3、7-3相接，后座右側(cè)電機(jī)開關(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)駕駛室開關(guān)關(guān)閉，如后座右側(cè)電動(dòng)機(jī)開關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，則開關(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)開關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，即開關(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)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，駕駛室開關(guān)8-3、9-3相接，后座左側(cè)電機(jī)開關(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)駕駛室開關(guān)關(guān)閉，如后座左側(cè)電動(dòng)機(jī)開關(guān)作上升運(yùn)動(dòng)，則開關(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)開關(guān)作下降運(yùn)動(dòng)，即開關(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，許多汽車上都裝有電動(dòng)車窗，主要以一觸式升降車窗為主。隨著汽車人性化設(shè)計(jì)時(shí)代的到來，具有防夾功能的電動(dòng)車窗也隨之問世。但是，目前一些轎車上配備的防夾電動(dòng)車窗技術(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、滑槽之類的的組合，通過正反電流把電動(dòng)馬達(dá)順時(shí)針、逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，轉(zhuǎn)變成車窗上下移動(dòng)的動(dòng)作。即當(dāng)按下電動(dòng)窗開關(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)車窗垂直上下運(yùn)動(dòng)。 研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)窗關(guān)閉過程中，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)，即使是成年人也沒有足夠的力量制止，更不用說是小孩或老人，所以電動(dòng)車窗夾人的事故就時(shí)有發(fā)生。 為滿足汽車人性化設(shè)計(jì)的需求，就要求電動(dòng)車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，通過開關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)餓反轉(zhuǎn)來實(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，開關(guān)控制部分中添加處理元件來實(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，并通過電子控制模塊對(duì)電動(dòng)機(jī)的過流、過壓及過熱保護(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^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)的限位開關(guān)斷開；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)采集及輸出是通過固化到電機(jī)內(nèi)部的傳感器來實(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、玻璃裝入車門內(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上后使用專用的檢測(cè)線路及開關(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，無異音。 2）用專用工具對(duì)防夾區(qū)檢查：把專用工具放到門框下并與門框接觸，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)玻璃上升接觸到門框后又發(fā)生反轉(zhuǎn)等問題，可以嘗試是否可以通過調(diào)節(jié)復(fù)位開關(guān)來修正。 圖5.4 防夾功能檢驗(yàn)位置 5.8防夾電動(dòng)車窗的改進(jìn) 5.8.1基于“觸覺”的防夾 由于車窗玻璃到達(dá)終端的阻力比移動(dòng)過程中的阻力大得多，因此他們控制方式是不一樣的。 當(dāng)車窗玻璃到達(dá)關(guān)閉的終端時(shí)，因阻力變大，電動(dòng)機(jī)過載，電流也變大。此時(shí)繼電器有過載保護(hù)功能，會(huì)自動(dòng)切斷電流。有的汽車在玻璃升降的終點(diǎn)設(shè)有終點(diǎn)裝置限位開關(guān)，當(dāng)玻璃到達(dá)終端時(shí)壓住限位開關(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)通過繼電器讓電流變向或斷開，以達(dá)到保護(hù)的目的。 圖5.4基于“觸覺”的防夾電動(dòng)車窗的改進(jìn) 5.8.2基于“視覺”的防夾 所謂“視覺”，是一套光學(xué)控制系統(tǒng)。它檢測(cè)有無異物在電動(dòng)車窗移動(dòng)范圍內(nèi)，從而控制玻璃移動(dòng)，無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，安裝在車窗的上下邊框上。在車窗上升時(shí)，開始啟動(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)車窗的安全性，真正實(shí)現(xiàn)無接觸防夾，在汽車人性化設(shè)計(jì)的時(shí)代更能滿足人們對(duì)汽車安全性的要求?；凇耙曈X”的防夾電動(dòng)車窗原理如圖5.5所示； 圖5.5 基于“視覺”的防夾電動(dòng)車窗的改進(jìn) 5.9電動(dòng)玻璃升降器過流保護(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，即通過一個(gè)中央控制器接受各個(gè)玻璃升降的開關(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)玻璃升降器過流保護(hù)的分類 根據(jù)過流保護(hù)裝置的不同可分為：內(nèi)部過流保護(hù)和外部過流保護(hù)。內(nèi)部過流保護(hù)就是將過流保護(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)玻璃升降器位于車門內(nèi)部，其環(huán)境較為苛刻，受震動(dòng)影響較大，內(nèi)部過哦劉保護(hù)電路的可靠性會(huì)有所下降。正因如此，現(xiàn)代轎車的電動(dòng)玻璃升降器過流保護(hù)很少采用內(nèi)部過流保護(hù)。外部過流保護(hù)是將電動(dòng)玻璃升降器的過流保護(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)代轎車中。 圖5.7電動(dòng)玻璃升降器內(nèi)部過流保護(hù) 圖5.8 電動(dòng)玻璃升降器外部過流保護(hù) 5.9.3 PPTC在電動(dòng)玻璃升降器中應(yīng)用 汽車電動(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)玻璃升降器過流保護(hù)過程中，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、簡單，操縱方便等特點(diǎn)，有效提高了汽車的乘坐舒適性。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，通過開關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是說可以控制門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，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和電子技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，最近國外以開發(fā)多種新型玻璃升降器以達(dá)到減振、減噪、延長其壽命的目的。 參考文獻(xiàn) [1]馬憲民 ，人工智能的原理與方法[M]，西安；西安工業(yè)大學(xué)出版社，2002 [2]郭竹亭，汽車車身設(shè)計(jì)[M]，長春；吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1992 [3]郭竹亭．汽車車身設(shè)計(jì)[M]．吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1994． [4]2國家發(fā)展和改革委員會(huì)．QCFF 626--2008汽車玻璃升降器[S]．2008． [5]3全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．Qcrr636--2000汽車電動(dòng)玻璃升降器[S]．2000． [6]姜華．基于KBE的交叉臂式車門玻璃升降器參數(shù)化建模技術(shù)及軟件開發(fā)．吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文[D]，2005年：24．32． [7]蔣斌．淺論汽車玻璃升降器的結(jié)構(gòu)與發(fā)展[J]．汽車技術(shù)，1996.2年第10期 [8]黃金葭．汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]．長春：吉林工業(yè)大學(xué)出版社．1989(3) [9]龔徽寒．汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造[M]．北京：人民交通出版社．1995(8) [10]潘旭峰．現(xiàn)代汽車電子技術(shù)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版杜． [11]曹云翔 郭瑞文 季強(qiáng) 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