繩輪式電動玻璃升降器的設計含7張CAD圖帶開題報告-獨家.zip

繩輪式電動玻璃升降器的設計含7張CAD圖帶開題報告-獨家.zip,輪式,電動,玻璃,升降,設計,CAD,開題,報告,獨家 繩輪式電動玻璃升降器的設計 摘要 伴隨國內經濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)涌現(xiàn)出欣欣向榮的良好態(tài)勢。人們對汽車舒適性、安全性要求的提高，對玻璃升降機構的使用問題也越來越重視。針對不同類型的車身造型以及車門開縫線的不同，車門玻璃的升降要求也有所不同。如何高效、準確、智能化地進行玻璃升降器的設計工作，是目前汽車行業(yè)設計人員的一個重要課題。 本文設計的題目是繩輪式電動玻璃升降器的設計。首先簡要介紹了汽車玻璃升降器的發(fā)展狀況，升降器各種結構類型的工作原理以及它們各自的優(yōu)缺點。然后對升繩輪式電動玻璃升降器的設計方法及要求進行論述。從升降器在車門中的位置布置，升降器的零件結構設計，升降器材料選擇要求和設計后的校核優(yōu)化等各個設計環(huán)節(jié)，提出了較為完整的設計思路和方法。 本文的研究方法主要有：分析參考的升降器相關的理論資料；吸取設計工作中實踐經驗；借助計算機輔助軟件進行設計。最終達到本次畢業(yè)設計提高設計能力、為今后立足設計夯實基礎等目的。 關鍵詞：舒適性；安全性；繩輪式；玻璃升降器； ABSTRACT With the rapid development of the domestic economy, the emergence of a thriving industries a good trend. People automotive comfort, safety requirements increase, the problem of the use of glass lifting mechanism more and more attention. Open sutures for different types of body shapes and different doors, door glass lift requirements also vary. How efficient, accurate and intelligent manner lifter design work, is an automotive industry designers an important issue. This design is entitled sheave electric glass lifter design. Briefly introduces the development of automotive glass lifter, lifter various structural types of works and their advantages and disadvantages. Then l sheave electric glass lifter design methods and requirements are discussed. From lifter position disposed in the doors, the lifter part design, material selection lifter after checking requirements and design optimization of the various design aspects, presented a more complete design ideas and methods. Research methods are: analytical theory lifter reference information related to; draw design work experience; computer-aided design software. The graduation project ultimately improve design capability, based on the design of a solid foundation for future purposes. Key Words: Comfort; safety; sheave; lifter； 目 錄 摘要 III ABSTRACT IV 第1章 引言 1 1.1 汽車工業(yè)的發(fā)展概述 1 1.2 玻璃升降器的發(fā)展概述 2 1.3 電動玻璃升降器的發(fā)展概述 2 1.4 本文研究的價值及任務 3 1.4.1 本文研究的價值 3 1.4.2 本文研究的任務 4 第2章 玻璃升降器結構分析 5 2.1 玻璃升降器的分類 5 2.2 玻璃升降器的結構型式 5 2.2.1 繩輪式玻璃升降器 5 2.2.2 叉臂式電動升降器 8 2.2.3 軟軸式電動門窗升降器 8 2.3 電動玻璃升降器的電氣部分 9 2.4 電動升降器的電機結構 11 第3章 繩輪式電動玻璃升降器的方案設計 13 3.1 車門玻璃外形的確定 13 3.2 總撓度B及相應參數(shù)的確定 14 3.3 升降器厚度的確定 15 3.4 升降器導軌空間位置的確定 16 3.5 升降器導軌曲率的確定 16 3.6 升降器導軌長度的確定 16 3.7 升降器導軌橫截面的確定 17 3.8 升降器導軌滑板的確定 17 3.9 升降器電機座板的確定 18 3.10 升降器鋼絲繩出線角度的確定 18 3.11 升降器鋼絲繩的確定 19 3.12 升降器繞線盒的確定 19 3.13 升降器導槽的確定 19 3.14 升降器電機參數(shù)的確定 20 第4章 重要運動部件的數(shù)據(jù)校核 21 4.1 升降器運動行程的校核 21 4.2 升降器電機傳動動力的校核 21 第5章 繩輪式電動玻璃升降器電子控制系統(tǒng) 23 5.1 前座電動升降器 23 5.2 后座右側電動升降器 23 5.3 后座左側電動升降器 23 5.4 駕駛員電動升降器 24 5.5 電動玻璃升降器過流保護 24 5.5.1電動玻璃升降器的控制 24 5.5.2電動玻璃升降器過流保護的分類 24 第6章 結論與展望 25 6.1 結論 25 6.2 進一步工作的方向 25 參考文獻 26 附錄 27 致謝 28 第1章 引言 1.1 汽車工業(yè)的發(fā)展概述 隨著汽車技術的發(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獨立的總成，車門設計不但關系到汽車的實用性，對汽車也有很大的裝飾作用。因此車門的設計也越來越講究，而且使用越來越多的網(wǎng)絡和電控技術。從1957年新中國的第一輛汽車正式生產下線，中國汽車在 20 世紀中期經歷了漫長的緩慢發(fā)展階段，在經過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年嚴峻 的宏觀經濟形勢下，中國汽車行業(yè)的發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機遇，同時也受到來自各個方面的沖擊。 中國要想從汽車制造大國發(fā)展成為汽車產業(yè)強國，就必須在汽 車產品的研發(fā)上取得突破。歐美日的汽車企業(yè)之所以能夠如此強勢，與他們幾十年甚至上百年的技術革新與經驗積累是分不開的，翻開他們汽車產業(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：明確的市場定位，堅定不移的技術研發(fā)，引領潮流的戰(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，但是汽車產業(yè)作為中國經濟的支柱產業(yè)之一，近年來在技術研發(fā)上的投入力度明顯增加，從過去的汽車產品進口到產品引進生產再到技術轉化，近幾年來更是直接的技術引進、并購國外先進的汽車企業(yè)，中國的汽車技術如雨后春筍般迅猛發(fā)展。 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，去年1至7月，汽車全行業(yè)完成工業(yè)總產值3723.32億元，同比增長29.44％；產品銷售收入3598.88億元，同比增長31.05％；利潤總額221.90億元，同比增長51.14％。主要經濟指標增長幅度都比較大，實現(xiàn)了增產增收。1至7月，16家重點汽車企業(yè)(集團)完成工業(yè)總產值2036.4億元，同比增長33.66％；產品銷售收入284.31億元，同比增長29.36％；利潤總額113.71億元，同比增長46.38％，利潤總額的增長超過產值和銷售收入的增長，均取得了良好的經濟效益。汽車產業(yè)作為國民經濟支柱產業(yè)的地位也越來越突出。據(jù)悉，去年8月份交通運輸設備制造行業(yè)對工業(yè)增長的貢獻率首次躍升至40個工業(yè)行業(yè)之首。以汽車制造為主的交通運輸設備制造業(yè)取代電子信息通信業(yè)，已成為名副其實的領頭羊。 目前，幾乎國內所有的大城市都有停車難的問題，因市區(qū)停車不便產生的臨時停車占道現(xiàn)象十分普遍，致使在行車輛遇阻或減速。在上海，由于主干道的交叉口開得太多，車輛運行時速經常會由40公里銳減至20公里左右。加之行人、自行車違章穿道、綠化景觀擠兌道路等因素，最終使得這個大型城市的道路使用效率只相當于世界平均水平的1／3到1／2。上海某報記者：“上海一大怪，汽車沒有行人快”—20世紀90年代初之上海“怪現(xiàn)狀”如今似有卷土重來之勢。今日大上海，又見行路難。扎堆的車流如蝸牛爬行。高峰期間，市中心區(qū)高架道路上蝸行的車輛密密匝匝，遠遠望去就像個大停車場。一日，記者乘上703路公交車，走走停停，從蓮花路到上海體育館，區(qū)區(qū)不足10公里，竟走了一個半小時。 總之，“入世”后，我們擁有的發(fā)展機遇和面臨的挑戰(zhàn)同時并存，我們必須看清現(xiàn)狀，把握時代的脈搏，采取切實可行的措施，去發(fā)展我國的汽車工業(yè)，追趕世界先進水平。 1.2 玻璃升降器的發(fā)展概述 玻璃升降器的發(fā)展，是跟隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。最開始，人們只是通過人力手動來操縱玻璃的開閉。后來，隨著電氣工業(yè)的發(fā)展，從高檔豪華車丌始，漸漸開始采用電子來操控玻璃的關閉。手動升降器是通過人力施加一個扭矩給升降器的手柄，從而帶動升降器工作，以達到玻璃升降的功能，這種升降器結構，因零件簡單，成本低，而被廣泛采用。而電動升降器則不同，只要輕輕按住升降器的控制開關，接通電機的電流，電機就可以帶動升降器工作，從而自動實現(xiàn)玻璃升降的功能。這種結構增加一個電機，成本相應增加了很多。在汽車追求舒適便捷的今天，這種結構逐漸被推廣，漸漸的取代了手動升降器。 1.3 電動玻璃升降器的發(fā)展概述 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，他運行平穩(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 提高汽車的裝配檔次?，F(xiàn)在，國內生產的中高檔轎車，例如奧迪A6、別克君越、雅閣、帕薩特、東風標致307都配置了電動玻璃升降器，其他轎車和面包車也開始大量選裝電動玻璃升降器。 目前，大客車和卡車也有配置電動玻璃升降器的需求。電動玻璃升降器的發(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機(俗稱搖窗電機)的電動窗系統(tǒng)便是被國外大多數(shù)車型作為標準配件選用。國內的很多汽車生產廠家也開始在很多轎車上將電動窗作為標準配置，在其他轎車、客車等車型上作為可選配置，使搖窗電機的需求量不斷提高，1999年全國玻璃升降器產量為313．6萬門，其中電動升降器約占25％。 隨著轎車大規(guī)模進入家庭的日益臨近，電動升降器所占的比率會逐步上升，預計到2005年，客車與轎車 的總產量將達180萬輛左右，搖窗電機的需求量將非常可觀。電動玻璃升降器在國外中高檔車上應用已很普通，由于其結構復雜、成本高、且國內小型電機產品性能不穩(wěn)定，故目前在我國汽車產品中應用尚少?？梢灶A見，隨著 我國汽車設計、制造水平的提高，電動玻璃升降器將越來越多地應用于汽車產品。 目前我國汽車玻璃升降器產品的主要發(fā)展方向： 1）改進產品制造質量，提高使用可靠性。 2）提高零件通用性。 3）減小零件質量，使結構更加緊湊。 1.4 本文研究的價值及任務 ?1.4.1 本文研究的價值 當前車窗系統(tǒng)正沿著模塊化、智能化、人性化的方向發(fā)展。全自動車窗的研究將給人們帶來許多便捷的保護，將引領我們走在智能科學的前沿。車窗升降器是根據(jù)人們對車窗使用過程中經常重復又必不可少的動作 ,通過電子模塊加以組合,使落鎖、關窗動作一氣呵成 ,以實現(xiàn)人對車的控制更為方便和可靠。全自動車窗的研究將給人們帶來許多便捷的保護，將引領我們走在智能科學的前沿。隨著人們對汽車安全性、舒適性和可靠性的要求越來越高，作為車身主要附件車門附件設計又是車門設計的關鍵，如何高效、準確、智能化的進行車門附件設計工作，縮短設計周期，是目前汽車行業(yè)研究的一個重點。 ?1.4.2 本文研究的任務 1）查閱文獻，完成開題報告； 2）完成車門玻璃升降系統(tǒng)設計； 3）利用計算機輔助繪圖工具建立模型進行分析； 4）準備研究結果，撰寫畢業(yè)論文； 5）提交資料，準備答辯。 30 第2章 玻璃升降器結構分析 2.1 玻璃升降器的分類 如圖2.1所示，玻璃升降器按其傳動結構和操縱方式可進行以下分類： 圖2.1玻璃升降器的分類 2.2 玻璃升降器的結構型式 玻璃升降器結構的關鍵是電動機和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動機采用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，通過開關的控制可做正轉和反轉，也就是說可以控制門窗玻璃的上升或下降。按升降機構的不同將電動玻璃升降器分為三種型式：繩輪式結構、叉臂式結構、軟軸式結構。 ?2.2.1繩輪式玻璃升降器 繩輪式電動玻璃升降器在歐洲被廣泛采用。它主要由搖窗電機、繩索部件、卷絲筒、調整彈簧、支架機構、滑動支座等組成。當搖窗電機作順時針或逆時針旋轉時，電機輸出軸經蝸輪蝸桿減速帶動卷絲筒正反向旋轉。卷絲筒又帶動與鋼絲相聯(lián)的滑動支座，使滑動支座沿著支架機構中的導槽作上下運動，而滑動支座上固定著門窗玻璃，從而使玻璃上升或下降。為了提高該裝置的機械效率，減少摩擦損耗至關重要，因此，在鋼絲與導槽摩擦面上須涂上潤滑脂，在支架上下端鋼絲轉向處裝有工程塑料制的動滑輪，一方面減少了鋼絲運動時的摩擦，同時增加了鋼絲折彎的曲率半徑，延長了鋼絲使用壽命。調整彈簧的作用是消除鋼絲使用中被拉長而造成的松弛現(xiàn)象，保證了升降器的可靠工作。 如圖2.2，是單導軌玻璃升降器結構簡圖。它的工作特點是，通過小齒輪轉動繞有鋼絲繩的卷絲筒，從而帶動鋼絲繩，鋼絲繩通過導槽的兩個滑輪定位后，帶動滑塊上下滑動，而實現(xiàn)玻璃的升降運動。鋼絲繩的松緊度可用張緊輪進行調節(jié)。 圖2.2 單導軌繩輪式玻璃升降器 1、滑輪2、導槽3、鋼絲繩4、護套5、滑塊6、手柄軸7、卷絲筒8、底板 如圖2.3，是單導軌電動玻璃升降器結構簡圖。它主要由電機、鋼絲繩部件、卷絲筒、滑輪、導槽、滑塊、調整彈簧等組成。當升降器電機作順時針或逆時針旋轉時，電機輸出力矩并傳動給卷絲筒，卷絲簡作正向或反向轉動。繞在卷絲筒上的鋼絲繩也隨之轉動，與鋼絲繩相聯(lián)的滑塊，就沿著導槽上升或下降運動，最終達到，使裝配在滑塊上的玻璃作升降運動。在實在應用中，出于提高升降器傳動效率，減小運動摩擦力。在升降器所有運動面都涂有潤滑脂，在導槽兩端，設置有方便鋼絲繩轉動的滑輪，以減小運動的摩擦力，同時增加了鋼絲折彎的曲率半徑，延長了鋼絲使用壽命。調整彈簧的作用是消除鋼絲使用中被拉長而造成的松弛現(xiàn)象，保證了升降器的可靠工作。 圖2.3 單導軌繩輪式電動升降器 為了玻璃升降的穩(wěn)定，滑塊應與車窗玻璃的重心處相聯(lián)結。在車窗玻璃較寬且形狀不規(guī)則，或者車門中只有一邊玻璃導向槽時，單導軌結構就很難滿足玻璃升降穩(wěn)定性的要求。因此，又出現(xiàn)了雙導軌繩輪式電動升降器的結構。如圖2.4，是這種結構示意圖。與單導軌相比僅多了一套導槽機構和滑動，兩個滑塊與玻璃聯(lián)結點的距離拉開了，因此，玻璃升降時的穩(wěn)定性可以大大提高了。汽車前門窗，采用這種結構的較多。因為，前門玻璃的兩側邊，一般是相差很大，也就是玻璃不規(guī)則。這種不規(guī)則的玻璃，如果采用單導軌繩式升降器，其運動的平穩(wěn)性，就會比較差。在追求高品質的中高檔轎車的前門，一般都是采用雙導軌繩輪式電動升降器。比如，上海通用的君威、君越車型，上海大眾的朗逸車型等。這種雙導軌繩輪式升降器中的電機功率會相應增加一些。由于增加了一套導槽，玻璃的安裝較為方便。同時可取消玻璃托架、總裝導軌等零件。 圖2.4 雙導軌繩輪式電動升降器 2.2.2 叉臂式電動升降器 如圖2.5所示，該結構升降器主要由搖窗電機、扇形齒板、叉臂、玻璃托架、調整滑道和彈簧等構成。電機帶有蝸輪蝸桿減速裝置，并通過安裝支架固定在內門板上。蝸輪輸出軸部分是一個小模數(shù)齒輪，小齒輪與扇形齒板相嚙合，扇形齒板是與叉臂中的一條臂相鉚牢，從圖中可看到，叉臂的另外三個支點中二個支點嵌聯(lián)在玻璃托架滑槽內，另一支點嵌在調整滑道內。當電機轉動時，驅動小齒輪旋轉帶動扇形齒輪轉動，然后，通過叉臂結構帶動玻璃托架上下運動，從而達到玻璃升降的目的。該機構中，在小齒輪與齒形板嚙合時，為避免根切現(xiàn)象，常采用高度變位齒輪。螺旋彈簧的作用除了起到緩沖外，在玻璃下降時，彈簧旋緊而張力增大，使玻璃下降比較平穩(wěn)，而玻璃上升時，彈簧的彈力又可助一臂之力，這對手動門窗升降器來說是很有利的。對電動門窗升降器來說，搖窗電機的制動力矩可以選擇得小一些。 叉臂式結構中零件較少、多數(shù)是沖制件。工藝性好、生產效率高，使用可靠性高.特別適用于門窗玻璃大、負載重的車門中。這種結構安裝比較方便，與門窗玻璃聯(lián)結穩(wěn)定性好，調節(jié)玻璃的位置比較容易。不足的是，玻璃升降時噪聲要比繩輪式的大。 如圖2.5叉臂式電動升降器 ?2.2.3軟軸式電動門窗升降器 軟軸式結構的電動門窗升降器主要由搖窗電機、軟軸、成形軸套、滑動支座、支架機構以及護套等組成。搖窗電機的蝸輪輸出端裝有一鏈輪，軟軸一般是用一根鋼絲纏繞在由幾根細鋼絲繞成的軟鋼絲上，軟鋼絲的外層有一層植絨，植絨可以儲油，起潤滑作用，軟軸的外輪廓相當于一根鏈條，軟軸裝在成形軸套中并與滑動支座相聯(lián)結.當電機旋轉時，輸出端上的鏈輪與軟軸外輪廓嚙合，帶動軟軸在成形軸套內移動，從而使與門窗玻璃相聯(lián)結的滑動支座沿著支架機構中導軌上下運動，達到了升降玻璃的目的。軟軸式結構的電動門窗升降器，國內使用得很少，市場上僅有些進口配件，供客戶改裝用.軟軸式的特點是其傳動結構相當緊湊.所占空間小。目前，當作鏈條用的軟軸國內尚無成熟的工藝.國外也有用工程塑料注塑成帶形鏈條和塑料鏈輪，工藝比較簡單，只要選擇強度合適的工程塑料，這種結構的可靠性還是較高的，制造成本也較低。 電動玻璃升降器結構的關鍵是電動機和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動機采用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，通過開關的控制可做正轉和反轉，也就是說可以控制門窗玻璃的上升或下降。電動機是由雙聯(lián)開關按鈕控制，設有升、降、關等三個工作狀態(tài)，開關不操縱時自動停在“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(lián)?？傞_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。 2.3 電動玻璃升降器的電氣部分 如圖2.6所示，當接頭點火開關后，門窗繼電器觸電閉合，電動門電路與電源接通，將組合開關或分開關與“上”位接通，電流流經門窗電動機，電動機旋轉帶動升降器，使門窗玻璃上升；將組合開關或分開關與“下”位接通，流經門窗電動機的電流改變方向，電動機的旋轉方向因而改變，升降器帶動門窗玻璃下降。當門窗玻璃上升或下降到終點時，斷路開關切斷一段時間，然后再恢復到接通狀態(tài)。 圖2.6 電動玻璃升降器的電路原理 一輛行駛里程約160000km的03款別克君威轎車車的左前門玻璃停在中間位里，按開關沒有反應。首先檢查左前玻璃升降器的熔絲，正常。拆開左前門內飾板，拔下玻璃升降器的電動機兩端子式導線側連接器串聯(lián)一個試燈．按玻璃升降器開關，試燈能正常點亮，說明線路和升降器開關都正常，肯定是玻璃升降器電動機有問題。因車主嫌我公司的玻璃升降器電動機報價高，要求自己購買。車主自己采購來升降器電動機后立即換上，原以為上述故障一定可以排除，但試車又出現(xiàn)了一個新的故障：就是玻璃升降器下降到底后卻升不上來。再次拔下升降器電動機導線側連接器并在2端子間串聯(lián)試燈，按動升降器開關，試燈依舊能正常亮。為什么玻璃升降器電動機上升時電源和搭鐵均正常，而玻璃卻不能上升呢？難道是新?lián)Q上的玻璃升降器電動機有問題？ 拆下新?lián)Q上的玻璃升降器電動機，插上導線側連接器后按玻璃升降開關，試驗發(fā)現(xiàn)電動機升降都正常了。再次將玻璃升降器電動機安裝到位，故障依舊。在拔該電動機導線側連接器時偶然發(fā)現(xiàn)導線側連接器上的2根導線發(fā)熱，難道是玻璃升降器在上升時有卡滯的地方？借用另一塊蓄電池直接給玻璃升降器電動機通電（如果電動機運轉時阻力過大，則導線容易過熱．連接蓄電池時會有很大的火花產生），該電動機也能正常運轉。綜合以上兩點現(xiàn)象，分析認為有可能是電動機線圈對外殼短路了(電動機在拆下車和裝在車的區(qū)別就是一個電動機外殼是否搭鐵，而用另外蓄電池供電和原車的搭鐵線構不成回路，所以在將電動機拆下后試驗，用另外蓄電池供電時玻璃升降器都能正常工作)。 拆下玻璃升降器電動機的3個固定螺栓，讓電動機外殼不搭鐵，試驗發(fā)現(xiàn)．玻璃升降器電動機運轉正常了。當按升降器開關上升時用搭鐵輕輕劃過電動機外殼．會有火花產生，而當控制玻璃升降器下降時沒有火花產生，看來肯定是電動機線圈對外殼有短路之處。拆下電動機用萬能表測量電動機上的2根導線間的電阻為2.8Ω；其中一根導線對電動機外殼的電阻為2.8Ω；另外一根導線對外殼的電阻是2.3Ω?？磥硎菗Q新的玻璃升降器電動機質量有問題。 故障排除經詢問車主得知，該配件是網(wǎng)上購買的，而且不好退貨，請求幫忙給維修一下。經思考，用6個絕緣墊片．分別墊在電動機的3個固定螺栓上．使電動機外殼和搭鐵絕緣，試驗發(fā)現(xiàn)玻璃升降器工作恢復正常，上述故障排除。 電動玻璃升降器的組成：升降器支架，升降器滑臂和升降器電機三大部分組成。電動玻璃升降器的系統(tǒng)組成：升降器開關、電動玻璃升降器、玻璃、和玻璃導槽電動玻璃升降器工作原理：玻璃升降器開關→玻璃升降器電機→玻璃升降器→玻璃升降電源開關是控制玻璃升降器的關鍵部件。它有比較多的功能，控制上升和下降，我廠所配的玻璃升降器開關還有控制電流大小的作用，防止由于電流太大，燒壞電機。玻璃升降器電機是24V直流電機，電機內還有過流保護裝置，其特性也是保護電機，如果電機長時間工作或在大電流工作的情況下，保護電機不會燒壞。玻璃升降器是一組裝置，能使玻璃上下移動的支架，一般不易損壞。玻璃的升降是靠升降器向上下移動的。同時門上的橡膠導槽使玻璃的移動平滑。 2.4 電動升降器的電機結構 如圖2.7所示，為電動升降器電機的結構示意圖。汽車升降器電機的技術性能特征，電機的體體外觀，電機的結構組成，主要是汽車車窗的工作環(huán)境和空問位置來決定的。汽車的工作環(huán)境是在室外，有寒冷的冬季，有嚴熱的夏天，有風塵，有雨雪等惡劣的天氣環(huán)境。這些決定了電機必需要能耐高低溫，能防塵防水，防振動等。電機是安裝在車門內外板的狹小腔體內，這決定了電機體積要細小，還了占小空間，還要做成扁平狀。隨著人們對汽車舒適度的追究，電機工作時，運行平穩(wěn)，噪聲小，電磁對汽車其它電子干擾小等等。 電機是一種小型永磁兩極直流電動機，由定子、電樞、碳刷端蓋、減速箱體等幾個組件組成的。如果電機帶有防夾，遙控等自動化功能。電機還加加裝有電子集成模塊，由電機與電子模塊配合完成各種自動化指令。從示意圖可以知道，電機還很多組件都是金屬沖壓件或者是塑料注塑件，這些有利于零件的批量生產。不過，電機是一個精密配合件，對零部件的制造公差精度要求很高。而電機零部件模具制造精度要求更加嚴格。否則就沒法滿足電機體積小、重量輕、噪聲低、工作可靠等方面的要求。 加工零件件中，關鍵的是蝸輪、蝸桿及其箱體的加工保證；電驅及其細長轉軸的加工保證，絕緣結構及其處理的保證；密封系統(tǒng)的結構及安裝保證；碳刷系統(tǒng)的安裝保證，軸承系統(tǒng)的安裝保證；焊接處的可靠性保證；磁體性能的一致及粘結，充磁等性能的保證等等。 圖2.7 升降器電機結構示意圖 1、小齒輪2、齒輪蓋3、驅動輪4、阻尼塊5、蝸輪6、齒輪箱7、軸承8、碳刷9、白攻螺釘10、電驅11、磁環(huán)12、定子 第3章 繩輪式電動玻璃升降器的方案設計 本文設計的繩輪式電動玻璃升降器要求其電機旋轉時，輸出軸帶動繞線輪旋轉，繞線輪拉動繩索機構。從而帶動與繩索機構相連的滑動支座沿導軌上下運動，而滑動支座上固定有車門玻璃，因此實現(xiàn)玻璃的上升下降運動。同時在本文方案設計的過程中還應考慮各部分零件運動時不發(fā)生干涉等問題。 3.1 車門玻璃外形的確定 曲面玻璃在轎車上得到了廣泛的應用，曲面玻璃可以有效的利用車內空間，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；2、斜圓柱玻璃；3、圓環(huán)面玻璃；4、啤酒桶面玻璃；5、任意的A面。 車門玻璃的形狀、大小、位置的確定是順利實現(xiàn)玻璃升降布置的前提，也是車門布置的重要內容。玻璃形狀和窗口處造型形狀及窗框結構密切相關確定時應本著盡量逼近外形的原則，并保證玻璃沿導軌順利升降。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應逼近外表面線，其次是保證玻璃沿導軌順利升降，玻璃前后兩邊導軌平行且具有足夠的導向段，并要求導軌的曲率保持不變。 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，對整車造型要求也越來越高，為了與整車造型風格相匹配，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，設計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致的制造成本增加、產品合格率降低。 一般大貨車玻璃玻璃實際運動軌跡圓弧半徑R在3000~4000之間，微型客車在2000~3000mm之間，小轎車在1500~2300mm之間。門框高H貨車＞微型＞小轎車，在350~600mm之間。 本論文中選取R=2000mm，門框高H=400mm（即玻璃行程為400mm）。 3.2 總撓度B及相應參數(shù)的確定 當玻璃托槽跟隨玻璃由上止點運行到下止點時，在X方向上發(fā)生的最大總變形量稱為總撓度B，值對升降器的運行阻力、彈性變形以及耐久性有重要影響，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。考慮到升降器本身允許的最大彈性變形以及車門的密封需要，根據(jù)車型大小一般在8-18mm之間。根據(jù)相關資料顯示，B值在8-14mm之間選用適應能力一般的交叉臂式，在14-18mm之間選用線繩式。當B值大于18mm時，線繩式升降器鋼絲布置與導軌圓弧發(fā)生的干涉量過大，鋼絲繩容易與導軌圓弧發(fā)生強力摩擦而損壞，需要選擇其他不常用類型的升降器。 鑒于本文研究的課題是線繩式升降器的設計。故本文中得B值取15mm 圖3.2 升降器壓縮、引張量 1)上止點壓縮量：a≤12mm；2)最大引張量：b≤9.3mm；3)下止點壓縮量：c≤25mm 升降器布置以經驗值來判斷，但不是絕對的，最終的參數(shù)確定需要經過校核，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 變量 內容 推薦值 1 a 玻璃托架與玻璃導槽夾角 ≤104° 2 b 上止點滾輪間距 ≥200mm 3 c 下止點滾輪間距 ≥190mm 4 d 馬達到內手柄間隙 ≥5.6mm 5 e 玻璃殘余量 3mm≤e≤5mm 3.3 升降器厚度的確定 升降器器厚度是指升降器理想運動平面到升降器安裝基準面之間的平行距離；升降器安裝基準面是指固定升降器的車門內板平面，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、測量方便等原因把這2處設計在同一平面內。升降器厚度的取值主要依據(jù)2個原則:確保升降器支撐玻璃的距離不因過長而導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驗值是30-45mm之間，不推薦取太大值，否則升降器機構強度會降低。 本文選取升降器厚度35mm 圖3.3 升降器厚度選取示意圖 3.4 升降器導軌空間位置的確定 確定升降器導軌的空間位置，其實就是確定導軌中心線的空間位置。主要包括2個方面：1、確定導軌中心線在玻璃面上的投影位置；2、確定導軌中心線距離玻璃面的高度。根據(jù)經驗，通常設計導軌上、下兩面分別到車門內板和玻璃下表面的垂直距離是10-15mm。在本文中經過分析發(fā)現(xiàn)導軌如安裝在導軌支架的下方，導軌將發(fā)生干涉。 為實現(xiàn)導軌安裝要求，本文中將安裝基準面確定在導軌支架的上方。 3.5 升降器導軌曲率的確定 升降器導軌的曲率取決于車門玻璃的曲率。前面我們已經對車門玻璃進行的研究。下面我們將用公式來確定升降器導軌的曲率： 其中r為假設圓環(huán)面的一個小圓；R為r繞著的2半徑；n為螺旋線繞環(huán)面的圈數(shù)，t為0-1之間的自變量。 經計算本文中升降器導軌的曲率為：X=250；Y=428；Z=125。 3.6 升降器導軌長度的確定 升降器導軌的長度必須大于玻璃的運動行程；其次為保證玻璃的升降運動，導軌上需要安裝其他零部件，這些零部件包括滑板、轉向架、滑輪架和滑繩架。導軌的長度還需要留出一定的安全余量，這個余量沒有確定的值，根據(jù)經驗，一般導軌的上端面超出轉向架外邊緣的1-2mm，導軌的下端面超出滑繩架外邊緣的1-2mm。 由于本文中玻璃的運動行程為400mm。綜合考慮后導軌的長度設計為500mm。 3.7 升降器導軌橫截面的確定 導軌作為線繩式玻璃升降器的主要核心部件，其橫截面的形狀影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運行的平穩(wěn)性。在設計方面，還影響著與之配合的其他零部件的設計，尤其是滑板的設計，經過這些年的發(fā)展，導軌橫截面的設計已相當?shù)某墒臁? 在本次設計中，我們將廣泛采用一個橫截面。具體結構詳見圖3.4 導軌橫截面。 圖3.4 導軌橫截面 3.8 升降器導軌滑板的確定 升降器導軌滑板直接與升降器導軌相配合，在繩索機構的作用下，滑板帶動車門玻璃，使其沿導軌上下運動。 對于滑板而言，首先要保證其足夠的強度，強度不夠，在玻璃重力、摩擦力等外力的作用下滑板很可能放生破壞。因此本文中滑板的采用選用A3材料。 本次設計中，在保證滑板足夠強度的基礎上，為減少摩擦。我們將滑板主體設計為以金屬件為主體，配以塑料件的結構，滑板中得塑料件即為與導軌相配合的部分。具體結構詳見圖3.5滑板結構圖。 圖3.5滑板結構圖 3.9 升降器電機座板的確定 在本次設計中，車門內板上已經給出電機座板的安裝孔，同時還給出電機的安裝位置。因而無須過多的設計。具體結構詳見圖3.6電機安裝方位圖。 圖3.6 電機安裝方位圖 3.10 升降器鋼絲繩出線角度的確定 升降器鋼絲繩右2條，扣裝在滑板塑料件中，分別沿導軌方向，向上和向下拉直，在經過導軌上部的滑輪架和下部的滑繩架后。角度發(fā)生變化，要求以柔性的曲線過渡到座板處。升降器運行的過程中，電機帶動繞絲輪轉動，從而道東鋼絲繩運動，滑板在鋼絲繩的拉力作用下完成上升和下降運動。鋼絲繩的出線角度就是導軌上部滑輪架和下部滑繩架的安裝角度。該角度的確定，需要在導軌和電機底座的安裝位置以及主要輪廓基本確定的條件下完成，最終還要保證鋼絲繩不容易和其他零部件方式干涉。 本文中鋼絲繩出線角度在經過裝配及相應的分析后，確定其角度為149°。 3.11 升降器鋼絲繩的確定 升降器鋼絲繩是本機構的重要零件之一。也是升降器在牽引過程提供牽引力的重要保障。本文選用的鋼絲繩采用DS106-40-025-2標準，鋼絲繩是麻芯鋼絲繩，鋼絲繩總長度為800mm。 鋼絲繩在工作中起傳力作用，通過滑塊帶動玻璃上升下降。因此，要求鋼絲繩柔性好并具有足夠強度和良好的耐磨性、耐腐蝕性。鋼絲繩及夾頭抗拉強度應大于2000N，并經過25000次循環(huán)無損壞。根據(jù)這些要求，可以在鋼絲繩的標準中，找到相應的型號。目前，升降器常用的鋼絲繩直徑是1．5mm。 3.12 升降器繞線盒的確定 升降器繞線盒安裝在電機底板上，起到固定繞線輪的作用。他的外形設計需要滿足以下3點要求：1、保證繞線輪的安裝；2、保證繞線盒與電機座板的安裝配合與其他零部件不發(fā)生干涉；3、保證繞線盒的側面開口角度與滑繩架和滑輪架的安裝角度向適應，最終將其安裝在3者之間。 本文中設計的繞線盒的具體結構詳見附件裝配圖。 3.13 升降器導槽的確定 導槽在玻璃升降器中是比較重要的零件，其制造質量和精度都將影響玻璃上升的平穩(wěn)性?，F(xiàn)代汽車側圍采用大曲率弧面造型，這就給升降器導軌的制造帶來一定難度。在選擇導軌材料時要考慮較容易成形的材料；又因導軌要承受玻璃的質量以及玻璃運行時的阻力，因此又要求導軌要有足夠的強度和剛度。此外，因玻璃升降器安裝在車門內，容易受潮氣、水以及灰塵的侵蝕，容易腐蝕生銹。一旦導槽腐蝕生銹，就會影響玻璃升降的平穩(wěn)性，還會造成升降異響問題。因此要求導軌具有較高的抗耐腐蝕性能。考慮到這些因素，玻璃升降器導槽可以選擇了低合金的高強度鍍鋅鋼板。制造工藝可以，采用滾壓成形方法，來解決了成形和剛度問題，同時還能保證了導軌表面光潔無劃傷現(xiàn)象。 玻璃導向槽長度在350mm到550mm之間，取玻璃長導向槽長度為430mm，短導向槽230mm，寬度20mm,厚1mm，滑塊高18mm，長17mm，厚6mm。本文中設計的導槽的具體結構詳見附件裝配圖。 導槽的材料，用得較多的是SPCC材料，或者是鍍鋅板材料如DC51。近些年來，為了提高導槽的性能，也開始采用高強鋼做導槽的材料。 3.14 升降器電機參數(shù)的確定 升降器電機的結構在前面已經座了詳細的講述。由上面的講述可知，升降器電機是升降器的動力之源。在本次設計中，我們選用JC/LC-578VA電機。其重要參數(shù)，如表3.2 升降器電機參數(shù)所述。 表3.2 升降器電機參數(shù) 額定電壓 額定轉矩 電壓范圍 溫度范圍 脫扣轉矩（額定電壓下） 空載電流（額定電壓下） 12V（DC） 3Nm 9V-15V 　-30℃~+80℃ 8.83Nm 2.5A以下 第4章 重要運動部件的數(shù)據(jù)校核 4.1 升降器運動行程的校核 為保證玻璃升降器的運動行程、零件運動終端的干涉問題。必須要對其運動行程進行校核。玻璃升降器的行程在第三章已經確定為400mm。 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Leg=203mm＞eM=167mm＞從動臂不與導向槽干涉。說明交叉臂在上止點ab到下止點a`b`升降時滿足行程要求。 4.2 升降器電機傳動動力的校核 前面已對電機的型號及參數(shù)進行了確定。由前面的參數(shù)可以知道，電機的額定扭矩為3Nm。 電機軸在工作時，橫截面上只有切應力，其方向垂直于半徑并與截面上扭矩轉向一致，大小沿半徑呈線性分布，圓心處為零，外圓周邊緣各點處最大。切應力的計算公式為： 式中，Ip為橫截面的極慣性距，Wp為橫截面的抗扭截面系數(shù)。他們是只與截面形狀和尺寸有關的幾何量。其中： 式中，Ip為橫截面的極慣性距，Wp為橫截面的抗扭截面系數(shù)。他們是只與截面形狀和尺寸有關的幾何量。其中： 將Ip和Wp的計算結果帶入上式計算得到扭矩為2.65Nm＜3Nm。 所以電機傳動動力足夠。 第5章 繩輪式電動玻璃升降器電子控制系統(tǒng) 5.1 前座電動升降器 1、 當開關關閉時，駕駛室開關4-3、5-3相接，前座電機開關12-4、13-5相接，即前座電動機兩端搭鐵，不工作； 2、 當駕駛室開關關閉，如前座電動機開關作上升運動，則開關2-12、5-13相接，電流流向為：電源→2→12→前座電動機→13→5→3→搭鐵，前座電動機運轉，玻璃上升。 3、 若前座電動機開關作下降運動，即開關4-12、2-13相接，電流流向為:電源→2→13→前座電動機→12→4→3→搭鐵，前座電動機運轉，玻璃下降； 5.2 后座右側電動升降器 1、 當開關關閉時，駕駛室開關6-3、7-3相接，后座右側電機開關6-14、7-15相接，即后座右側電動機兩端搭鐵，不工作； 2、 當駕駛室開關關閉，如后座右側電動機開關作上升運動，則開關2-14、7-15相接，電流流向為：電源→2→14→后座右側電動機→15→7→3→搭鐵，后座右側電動機運轉，玻璃上升。 3、 若后座右側電動機開關作下降運動，即開關6-14、2-15相接，電流流向為:電源→2→15→后座右側電動機→14→6→3→搭鐵，后座右側電動機運轉，玻璃下降； 5.3 后座左側電動升降器 1、 當開關關閉時，駕駛室開關8-3、9-3相接，后座左側電機開關8-16、9-17相接，即后座左側電動機兩端搭鐵，不工作； 2、 當駕駛室開關關閉，如后座左側電動機開關作上升運動，則開關2-16、17-9 相接，電流流向為：電源→2→16→后座左側電動機→17→9→3→搭鐵，后座左側電動機運轉，玻璃上升。 3、 若后座左側電動機開關作下降運動，即開關16-8、17-2相接，電流流向為:電源→2→17→后座左側電動機→16→8→3→搭鐵，后座左側電動機運轉，玻璃下降； 5.4 駕駛員電動升降器 1、 當開關關閉時，3-10、3-11相接，電動機兩端搭鐵，不工作； 2、 開關作上升運動，升-10、3-11相接，電流流向為：電源→升→10→駕駛室電動機→11→3→搭鐵，電動機運轉，駕駛室玻璃上升； 3、 開關作下降運動，降-11、10-3相接，電流流向為：電源→降→11→駕駛室電動機→10→3→搭鐵，駕駛室電動機運轉，駕駛室玻璃下降。 5.5 電動玻璃升降器過流保護 5.5.1電動玻璃升降器的控制 對電動玻璃升降器的控制及保護主要源自于對電動玻璃升降器電機的控制?，F(xiàn)代電動玻璃升降器主要采用集中控制，即通過一個中央控制器接受各個玻璃升降的開關信號，然后由中央控制器去控制相應電動玻璃升降器的升降。 5.5.2電動玻璃升降器過流保護的分類 根據(jù)過流保護裝置的不同可分為：內部過流保護和外部過流保護。內部過流保護就是將過流保護電路集成到電動玻璃升降器總成中。由于內部過流保護增加了電動玻璃升降器總成整體的占用空間，同時由于電動玻璃升降器位于車門內部，其環(huán)境較為苛刻，受震動影響較大，內部過哦劉保護電路的可靠性會有所下降。正因如此，現(xiàn)代轎車的電動玻璃升降器過流保護很少采用內部過流保護。外部過流保護是將電動玻璃升降器的過流保護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。由于外部過流保護可減少電機玻璃升降器總成的整體占用空間，所以被廣泛應用于現(xiàn)代轎車中。 第6章 結論與展望 6.1 結論 與傳統(tǒng)玻璃升降器相比，線繩式電動玻璃升降器具有可靠性高，結構合理、簡單，操縱方便等特點，有效提高了汽車的乘坐舒適性。線繩式電動玻璃升降器由電動機、機械升降機構和控制系統(tǒng)三大部分組成。電動玻璃升降器結構的關鍵是電動機，其中電動機采用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，通過開關的控制可做正轉和反轉，也就是說可以控制門窗玻璃的上升或下降。線繩式電動玻璃升降器的構成，它等于同型手動玻璃升降器加上電機和減速器三部分的總成。本次設計對電動玻璃升降器進行了詳細的分析和闡述： 1、整個電動升降器的發(fā)展，對未來市場前景的預測; 2、闡述了線繩式電動玻璃升降器的結構和工作原理，形式和主要技術指標; 3、確定升降器的設計方案； 4、對主要部件進行校核分析，避免出現(xiàn)運動干涉； 5、設計電動玻璃升降器的電子控制系統(tǒng)； 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)展和電子技術在汽車上的廣泛應用，最近國外以開發(fā)多種新型玻璃升降器以達到減振、減噪、延長其壽命的目的。 6.2 進一步工作的方向 本文的研究雖然取得了初步的成功，但依然任重道遠，尚有許多有待進一步深入進行的研究工作，這里擇其要者簡要討論如下： 1、因線繩式自動升降器零部件部件復雜，未能對所有零部件進行有限元的受力分析，在本文完成以后應該完善這方面的工作。 2、對相應零部件未能夠進行受力分析，也沒有提出相應的優(yōu)化方法及優(yōu)化方案。這一點在今后也應該加強。 參考文獻 [1] 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theTri ogical Behavior of PoJymers．Wear，1992，158(1_2) 附錄 1、開題報告一份（共4頁） 2、外文資料翻譯一份（共12頁） 3、繩輪式電動玻璃升降器裝配圖一份（共1張） 4、繩輪式電動玻璃升降器零件圖一份（共3張） 致謝 設計的過程中得到了老師耐心的指導，感謝老師給我這樣的鍛煉機會。在整個畢業(yè)設計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。老師非常關注我的設計進程，為我細心的講解，幫助我理順設計的思路，熱忱鼓勵和精心點撥，老師學識淵博、治學嚴謹、高度的責任感使我受益非淺。雖然本次設計還不是很完善，但在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。請允許我對您表達我最衷心的感謝！這次畢業(yè)設計還得到了其他老師和同學的熱心幫助，他們的建議使我的論文更加嚴謹。在此也一并表示感謝！ 最后再次感謝我的老師、同伴及所有幫助我的人。祝你們萬事如意！同時也祝愿我的母校越來越好。 年 月 日