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                        汽車電動玻璃升降器設計開發

                        添加時間:2019/06/14 來源:長沙理工大學 作者:張慧
                        玻璃升降器中存在各種互相配合的零部件,受車門狹小空間的限制其工作環境非常復雜、粉塵等影響因素眾多,出現故障后維修非常困難。因此無論是司機、乘客還是企業都十分關注玻璃升降器的設計研宄。故對玻璃升降器的研宄和探討有著十分重要的現實意義。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘 要

                          玻璃升降器是保證車門玻璃能夠自由上下調整的關鍵部件,其作用是給司機提供良好的視野和舒適的駕乘環境,其操縱性能也是影響乘客駕乘體驗和評價汽車質量的重要

                          指標之一。玻璃升降器通常安裝在空間狹小的車門內,工作環境惡劣,平時很難對其進行保養,一旦發生故障維修很困難。由于其存在各種互相配合的零部件,使用次數頻繁,也是汽車中故障率較高的附件之一。因此對玻璃升降器進行研究和探討有著十分重要的現實意義。

                          論文首先分析現有產品類別、結構和性能,根據本課題的實際情況選擇設計叉臂式玻璃升降器,分析得出其常見的失效形式有玻璃升降異響和玻璃升降困難兩種。根據叉臂式玻璃升降器的結構特點建立運動簡圖,分析得出其運動過程中有三個重要位置:上止點、中位線和下止點,再分析其受力情況并建立受力模型。在此基礎上設計出玻璃升降器及各零部件尺寸,然后對玻璃升降器上升過程、下降過程和電機堵轉時的受力情況進行分析計算,結果表明驅動電機堵轉時大臂小臂會承受較大的力,是最危險的工況。

                          然后對玻璃升降器在電機堵轉、中位線和下止點的工況進行有限元分析,先將玻璃升降器三維模型進行合理簡化并導入有限元分析軟件Hypermesh中進行抽取中面處理,將抽取到的中面進行網格劃分、邊界條件建立、約束定義等操作。結果表明在電機堵轉的工況下玻璃升降器模型承受的應力值最大,這與之前受力分析結果一致。玻璃升降器的最大應力值為82.5Mpa小于材料的許用應力,_能夠滿足設計和使用要求。

                          在駕駛室前左右門總成上換裝最新設計的叉臂式玻璃升降器,對其進行20000次連續升降循環可靠性試驗,試驗結論表明該玻璃升降器試驗結束后結構變形不大仍能正常工作,能夠滿足可靠性要求。

                          關鍵詞:叉臂式玻璃升降器;結構設計;受力分析;仿真分析;可靠性試驗

                        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

                        汽車電動玻璃升降器設計開發:

                        交叉臂式玻璃升降器
                        交叉臂式玻璃升降器

                        單臂式玻璃升降器
                        單臂式玻璃升降器

                         平行臂式玻璃升降器
                        平行臂式玻璃升降器

                        單臂式繩式玻璃升降器
                        單臂式繩式玻璃升降器

                        雙臂式繩式玻璃升降器
                        雙臂式繩式玻璃升降器

                        某玻璃升降器結構示意圖
                        某玻璃升降器結構示意圖

                          我國經濟的高速發展帶動了汽車產業的快速發展,據公安部交管局統計,到2016年底,我國動車保有量己達到2.9億輛,其中汽車的保有量為1.94億輛;機動車駕駛人己超過3.6億人,其中汽車駕駛人已超過3.1億人。我國汽車工業協會在2016年3月份公布的《“十三五”汽車工業發展規劃意見》預計:2020年我國汽車產銷規模將有可能達到2900-3100萬輛、有能力建成5-10個具有國際影響力和競爭力的汽車企業和品牌;實現汽車產品向海外出口(包括生產)占總銷售規模的10%; 2020年中國自主品牌的新能源汽車銷量達到100萬輛;此外,還對汽車的油耗、本土開發車型銷量、智能網聯汽車等提出了一系列發展規劃。由此可見當前國內的汽車產業正處于高速發展中,同時也反映出了汽車己逐漸成為人民生活中的一種必需品。

                          當前人們不再簡單的把汽車看作為一種代步工具,對汽車的其他性能也有了更高的要求,尤其是在安全性、舒適性的方面W。汽車車門玻璃就是影響汽車安全性、舒適性的一個重要部件,其作用不僅僅體現在對司機在行駛中安全視角的保證,同時也能對當前駕駛環境中的噪音進行一定的隔離,以保證司機和乘客在行駛中的舒適性。玻璃升降器作為整車中經常使用的功能件,其對車門玻璃的行程范圍和自身的操作性能是評價其自身質量性能的重要指標。作為控制車門玻璃運動的機構,質量性能的好壞,直接影響著車門玻璃升降的平順性和密封性。

                          目前車門玻璃升降器的研宄開發技術僅僅掌握在少數技術人員手中,尚未形成一個統一的設計流程。因此當前太部分汽車廠家在設計玻璃升降器時,只能憑借著以前的開發經驗來進行新品的開發.這樣就使得在開發中對有經驗的T稈師過度依賴.導致#品開發效率較低。由于缺少相應的設計規范,這也使得企業無法對當前設計的新產品進行好壞的評判,進而只能向專業的設計公司或者高校求助,這也就間接的增加了產品開發的成本。隨著當前主機廠和消費者對產品的質量和性能要求越來越高,這也就使得供應商必須擁有更強的分析能力,而目前我國國內的汽車玻璃升降器的供應商分析問題和解決問題的能力普遍偏弱,不能滿足當前對玻璃升降器的設計和分析能力的高要求。

                          因此迫切需要形成一個完善的產品開發流程,以縮短產品開發周期,提高產品質量,提升企業產品核心競爭力。

                          隨著汽車工業的不斷發展和進步,玻璃升降器的技術也得到長足的發展。從最初的手動式玻璃升降器逐步演化到目前的電動式玻璃升降器。與初期的手動式玻璃升降器相比,電動式玻璃升降器的操作性更簡單,方便和舒適。雖然使用電動式玻璃升降器會增加整車的制造成本,但是它提升了整車的舒適性和便捷性,當前手動式玻璃升降器基本上已經被取代。目前國內外學者針對玻璃升降器各項性能指標的提升和優化進行了多方面的研究。

                        目錄

                          摘要
                          ABSTRACT
                          第一章 緒論
                            1.1 引言
                            1.2 電動玻璃升降器研究現狀
                              1.2.1 國外研究現狀
                              1.2.2 國內研宄現狀
                            1.3 電動玻璃升降器發展現狀
                              1.3.1 國內電動玻璃升降器的發展現狀
                              1.3.2 國外電動玻璃升降器的發展現狀
                            1.4 玻璃升降器設計技術要求
                            1.5 課題研宄目的及意義
                            1.6 課題研宄內容
                            1.7 本章小結
                          第二章 汽車玻璃升降器結構和失效分析
                            2.1 玻璃升降器分類及性能特點
                              2.1.1 臂式玻璃升降器
                              2.1.2 柔式玻璃升降器
                              2.1.3 電動玻璃升降器的選型
                            2.2 叉臂式玻璃升降器結構及工作原理
                            2.3 叉臂式玻璃升降器常見的失效模式及原因
                              2.3.1 玻璃升降器工作時異響
                              2.3.2 玻璃升降困難
                              2.3.3 玻璃升降器故障的原因
                            2.4 本章小結
                          第三章 叉臂式玻璃升降器受力分析及部件選型
                            3.1 叉臂式玻璃升降器結構運動簡圖
                            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 玻璃升降器部件選型
                              3.3.1 驅動電機的選型
                              3.3.2 平衡彈黃的選型
                            3.4 本章小結
                          第四章 叉臂式玻璃升降器的結構設計
                            4.1 玻璃升降器設計流程圖
                            4.2 玻璃運動軌跡分析
                            4.3 玻璃升降器結構設計
                              4.3.1 玻璃升降器安裝位置確定
                              4.3.2 玻璃升降器厚度的確定
                              4.3.3 玻璃升降器大臂旋轉中心的確定
                              4.3.4 玻璃升降器滑槽尺寸的確定
                              4.3.5 玻璃升降器大臂、小臂尺寸的確定
                              4.3.6 齒板齒數的確定
                              4.3.7 驅動電機的選型計算
                            4.4 玻璃升降器受力計算
                              4.4.1 上升過程中受力計算
                              4.4.2 下降過程中受力計算
                            4.3 電機堵轉時受力計算
                            4.4 本章小結
                          第五章 叉臂式玻璃升降器有限元仿真
                            5.1 有限元仿真技術簡介
                            5.2 建立玻璃升降器幾何模型
                            5.3 劃分模型網格
                            5.4 邊界條件設置
                            5.5 有限元結果分析
                            5.6 本章小結
                          第六章 叉臂式玻璃升降器試驗與結果分析
                            6.1 試驗對象
                            6.2 試驗目的
                            6.3 試驗條件
                            6.4 試驗記錄及結果分析
                            6.5 本章小結
                          結論與展望
                            展望
                            參考文獻
                          致謝

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