汽车电动玻璃升降器设计开发

摘　要

　　玻璃升降器是保证车门玻璃能够自由上下调整的关键部件,其作用是给司机提供良好的视野和舒适的驾乘环境,其操纵性能也是影响乘客驾乘体验和评价汽车质量的重要

　　指标之一。玻璃升降器通常安装在空间狭小的车门内,工作环境恶劣,平时很难对其进行保养,一旦发生故障维修很困难。由于其存在各种互相配合的零部件,使用次数频繁,也是汽车中故障率较高的附件之一。因此对玻璃升降器进行研究和探讨有着十分重要的现实意义。

　　论文首先分析现有产品类别、结构和性能,根据本课题的实际情况选择设计叉臂式玻璃升降器,分析得出其常见的失效形式有玻璃升降异响和玻璃升降困难两种。根据叉臂式玻璃升降器的结构特点建立运动简图,分析得出其运动过程中有三个重要位置:上止点、中位线和下止点,再分析其受力情况并建立受力模型。在此基础上设计出玻璃升降器及各零部件尺寸,然后对玻璃升降器上升过程、下降过程和电机堵转时的受力情况进行分析计算,结果表明驱动电机堵转时大臂小臂会承受较大的力,是最危险的工况。

　　然后对玻璃升降器在电机堵转、中位线和下止点的工况进行有限元分析,先将玻璃升降器三维模型进行合理简化并导入有限元分析软件Hypermesh中进行抽取中面处理,将抽取到的中面进行网格划分、边界条件建立、约束定义等操作。结果表明在电机堵转的工况下玻璃升降器模型承受的应力值最大,这与之前受力分析结果一致。玻璃升降器的最大应力值为82.5Mpa小于材料的许用应力,_能够满足设计和使用要求。

　　在驾驶室前左右门总成上换装最新设计的叉臂式玻璃升降器,对其进行20000次连续升降循环可靠性试验,试验结论表明该玻璃升降器试验结束后结构变形不大仍能正常工作,能够满足可靠性要求。

　　关键词:叉臂式玻璃升降器;结构设计;受力分析;仿真分析;可靠性试验

ABSTRACT

　　Glass lifter is to ensure that the door glass can be freely adjusted up and down the key .components, tiie role is to provide a good vision and comfortable driving environment, the steering performance is also affecting the passenger experience and evaluation of vehicle quality one of the important indicators. Glass lifter is usually installed in a small space inside the door, the working environment is bad, usually difficult to maintain it, in the event of failure repair is very difficult. Because of its existence with a variety of complementary parts, the use of frequent frequency,but also a higher failure rate in the car one of the accessories.

　　Therefore, it is of great practical significance to study and explore the glass lifter. In this paper, the existing product categories, structure and performance are malyzed. According to the actual situation of this subject,the design of the forked glass lifter is analyzed, and the common failure modes are glass failure and glass lifting difficulties.

　　According to the structural characteristics of the fork arm type glass lifter, the movement diagram is established, and it is concluded that there are three important positions in the course of the movement: the top dead center, tiie middle line and the bottom dead center, and then analyze the force and establish the force model The On this basis,the design of the glass lifter and the size of the parts, and then the rise of the glass lifter process, the process of falling and the motor when the force is analyzed and calculated, the results show that the drive arm when the arm Bear the greater force, is the most dangerous eonditions.

　　Then,the finite element analysis of the glass lifter is carried out. The 3D model of the glass lifter is simplified and imported into the Hypermesh software. Extract the middle of the grid division, boundary conditions, the establishment of constraints and other operations. The results show that the stress value of the glass lifter model is the largest under the condition of motor stall, which is consistent with the previous analysis result. The maximum stress value of the glass lifter is 82_5Mpa less than the allowable stress of the material,which can meet the design and use requirements.

　　In the cab front and rear door assembly on the latest design of the fork arm glass lifter, 20000 continuous lift cycle reliability test, the test results show that the glass lifter after the end of the test structure is still no work, To meet the reliability requirements.

　　Key word: motor vehides-window regulators; arm-crossed window regulator; force model building; simulation analysis; reliability test

汽车电动玻璃升降器设计开发：

交叉臂式玻璃升降器

单臂式玻璃升降器

 
平行臂式玻璃升降器

单臂式绳式玻璃升降器

双臂式绳式玻璃升降器

某玻璃升降器结构示意图

　　我国经济的高速发展带动了汽车产业的快速发展,据公安部交管局统计,到2016年底,我国动车保有量己达到2.9亿辆,其中汽车的保有量为1.94亿辆;机动车驾驶人己超过3.6亿人,其中汽车驾驶人已超过3.1亿人。我国汽车工业协会在2016年3月份公布的《“十三五”汽车工业发展规划意见》预计:2020年我国汽车产销规模将有可能达到2900-3100万辆、有能力建成5-10个具有国际影响力和竞争力的汽车企业和品牌;实现汽车产品向海外出口(包括生产)占总销售规模的10%;　2020年中国自主品牌的新能源汽车销量达到100万辆;此外,还对汽车的油耗、本土开发车型销量、智能网联汽车等提出了一系列发展规划。由此可见当前国内的汽车产业正处于高速发展中,同时也反映出了汽车己逐渐成为人民生活中的一种必需品。

　　当前人们不再简单的把汽车看作为一种代步工具,对汽车的其他性能也有了更高的要求,尤其是在安全性、舒适性的方面W。汽车车门玻璃就是影响汽车安全性、舒适性的一个重要部件,其作用不仅仅体现在对司机在行驶中安全视角的保证,同时也能对当前驾驶环境中的噪音进行一定的隔离,以保证司机和乘客在行驶中的舒适性。玻璃升降器作为整车中经常使用的功能件,其对车门玻璃的行程范围和自身的操作性能是评价其自身质量性能的重要指标。作为控制车门玻璃运动的机构,质量性能的好坏,直接影响着车门玻璃升降的平顺性和密封性。

　　目前车门玻璃升降器的研宄开发技术仅仅掌握在少数技术人员手中,尚未形成一个统一的设计流程。因此当前太部分汽车厂家在设计玻璃升降器时,只能凭借着以前的开发经验来进行新品的开发.这样就使得在开发中对有经验的T秆师过度依赖.导致#品开发效率较低。由于缺少相应的设计规范,这也使得企业无法对当前设计的新产品进行好坏的评判,进而只能向专业的设计公司或者高校求助,这也就间接的增加了产品开发的成本。随着当前主机厂和消费者对产品的质量和性能要求越来越高,这也就使得供应商必须拥有更强的分析能力,而目前我国国内的汽车玻璃升降器的供应商分析问题和解决问题的能力普遍偏弱,不能满足当前对玻璃升降器的设计和分析能力的高要求。

　　因此迫切需要形成一个完善的产品开发流程,以缩短产品开发周期,提高产品质量,提升企业产品核心竞争力。

　　随着汽车工业的不断发展和进步,玻璃升降器的技术也得到长足的发展。从最初的手动式玻璃升降器逐步演化到目前的电动式玻璃升降器。与初期的手动式玻璃升降器相比,电动式玻璃升降器的操作性更简单,方便和舒适。虽然使用电动式玻璃升降器会增加整车的制造成本,但是它提升了整车的舒适性和便捷性,当前手动式玻璃升降器基本上已经被取代。目前国内外学者针对玻璃升降器各项性能指标的提升和优化进行了多方面的研究。

目录

　　摘要
　　ABSTRACT
　　第一章 绪论
　　　　1.1 引言
　　　　1.2 电动玻璃升降器研究现状
　　　　　　1.2.1 国外研究现状
　　　　　　1.2.2 国内研宄现状
　　　　1.3 电动玻璃升降器发展现状
　　　　　　1.3.1 国内电动玻璃升降器的发展现状
　　　　　　1.3.2 国外电动玻璃升降器的发展现状
　　　　1.4 玻璃升降器设计技术要求
　　　　1.5 课题研宄目的及意义
　　　　1.6 课题研宄内容
　　　　1.7 本章小结
　　第二章 汽车玻璃升降器结构和失效分析
　　　　2.1 玻璃升降器分类及性能特点
　　　　　　2.1.1 臂式玻璃升降器
　　　　　　2.1.2 柔式玻璃升降器
　　　　　　2.1.3 电动玻璃升降器的选型
　　　　2.2 叉臂式玻璃升降器结构及工作原理
　　　　2.3 叉臂式玻璃升降器常见的失效模式及原因
　　　　　　2.3.1 玻璃升降器工作时异响
　　　　　　2.3.2 玻璃升降困难
　　　　　　2.3.3 玻璃升降器故障的原因
　　　　2.4 本章小结
　　第三章 叉臂式玻璃升降器受力分析及部件选型
　　　　3.1 叉臂式玻璃升降器结构运动简图
　　　　3.2 叉臂式玻璃升降器受力分析
　　　　　　3.2.1 玻璃受力分析
　　　　　　3.2.2 玻璃升降器托架受力分析
　　　　　　3.2.3 玻璃升降器小臂受力分析
　　　　　　3.2.4 玻璃升降器大臂受力分析
　　　　3.3 玻璃升降器部件选型
　　　　　　3.3.1 驱动电机的选型
　　　　　　3.3.2 平衡弹黄的选型
　　　　3.4 本章小结
　　第四章 叉臂式玻璃升降器的结构设计
　　　　4.1 玻璃升降器设计流程图
　　　　4.2 玻璃运动轨迹分析
　　　　4.3 玻璃升降器结构设计
　　　　　　4.3.1 玻璃升降器安装位置确定
　　　　　　4.3.2 玻璃升降器厚度的确定
　　　　　　4.3.3 玻璃升降器大臂旋转中心的确定
　　　　　　4.3.4 玻璃升降器滑槽尺寸的确定
　　　　　　4.3.5 玻璃升降器大臂、小臂尺寸的确定
　　　　　　4.3.6 齿板齿数的确定
　　　　　　4.3.7 驱动电机的选型计算
　　　　4.4 玻璃升降器受力计算
　　　　　　4.4.1 上升过程中受力计算
　　　　　　4.4.2 下降过程中受力计算
　　　　4.3　电机堵转时受力计算
　　　　4.4 本章小结
　　第五章 叉臂式玻璃升降器有限元仿真
　　　　5.1 有限元仿真技术简介
　　　　5.2 建立玻璃升降器几何模型
　　　　5.3 划分模型网格
　　　　5.4 边界条件设置
　　　　5.5 有限元结果分析
　　　　5.6 本章小结
　　第六章 叉臂式玻璃升降器试验与结果分析
　　　　6.1 试验对象
　　　　6.2 试验目的
　　　　6.3 试验条件
　　　　6.4 试验记录及结果分析
　　　　6.5 本章小结
　　结论与展望
　　　　展望
　　　　参考文献
　　致谢

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