北汽BC301汽車后門電動玻璃升降器設計,北汽,bc301,汽車,后門,電動,玻璃,升降,設計 本 科 畢 業(yè) 設 計 題目 北汽 BC301 汽車后門電動玻璃升降器的設計 系 別 工程技術系 專 業(yè) 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 學 生 姓 名 學 號 指 導 教 師 職 稱 2009 年 5 月 1 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 學號 班 級 指導教師 職稱 單 位 畢業(yè)設計（論文） 題目 北汽 BC301 汽車后門電動玻璃升降器的設計 畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容和要求： 1.調(diào)研相關產(chǎn)品，搜集相關資料。 2.分析資料，擬定可行的設計方案。 3.對比方案，確定最終方案。 4.詳細設計，包括受力分析、運動狀況等。 5.繪制零件圖。 6.撰寫設計說明書。 設計出運動平穩(wěn)，低噪聲，制動良好的電動玻璃升降器。 畢業(yè)設計（論文）主要參考資料： 1.機械設計手冊 2.機械設計教材 3.汽車工程手冊 4.汽車車身結構與設計 5.汽車用玻璃升降器技術條件 6.汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算 畢業(yè)設計（論文）應完成的主要工作： 1.確定最終方案。 2.詳細設計。 3.用計算機繪制較完整的裝配圖及相關零件圖。不少于 3 張 0 號圖紙。 4.撰寫設計說明書一篇，不少于 6000 字，論文格式按照科技論文的寫作格式進行。 5.完成 3000 字英文文獻翻譯一份。 （與課題相關的內(nèi)容） 6.完成開題報告一份 7.完成文獻綜述一份 畢業(yè)設計（論文）進度安排： 序號 畢業(yè)設計（論文）各階段內(nèi)容 時間安排 備注 1 查閱資料，完成開題報告 2010.12.102010.12.20 2 結合課題進行外文資料閱讀，完成英文翻譯 2010.12.212010.12.31 3 學習相關的知識、熟悉有關的資料，完成文獻綜述 2011.1.12011.1.20 4 擬定總體方案 2011.1.212011.2.1 5 設計并繪制 BC301 電動玻璃升降器工作原理圖 2011.2.22011.3.20 6 設計并繪制升降器零部件的原理圖 2011.3.212011.4.20 7 整理資料，編寫設計說明書；準備答辯 2011.4.212011.5.5 課題信息： 課題性質(zhì)： 設計 論文 課題來源： 教學 科研 生產(chǎn) 其它 發(fā)出任務書日期： 2010.12 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 學生簽名： 畢業(yè)設計開題報告 學生姓名 學號 專業(yè)班級 指導教師 職稱 單 位 課題性質(zhì) 設計 論文 課題來源 科研 教學 生產(chǎn) 其它 畢業(yè)設計 （論文）題 目 北汽 BC301 汽車后門電動玻璃升降器的設計 一、選題的目的和意義 汽車電動玻璃升降器是車門系統(tǒng)中實現(xiàn)車門玻璃升降運動的車門附件，是調(diào)節(jié)車門 玻璃窗開度大小的專用部件，其功能是保證車門玻璃平穩(wěn)升降，并順利開啟和關閉。當 升降器的外加控制撤消時玻璃應能停止在任意位置上，即不能自動下滑，也不能由于汽 車運動中的顛簸而上下跳動。通過玻璃升降器帶動玻璃托架作上下運動從而使得車門玻 璃沿著車門窗框的導槽或?qū)к壸魃颠\動。 汽車門窗玻璃不但要保證駕駛員有足夠的視角，以安全駕駛和行車，同時，為滿足 乘坐舒適的需要，玻璃的位置經(jīng)常需要調(diào)整，因而玻璃的調(diào)整范圍與操作的靈活方便就 成為重要的性能指標。保證汽車玻璃靈活調(diào)整的機構就是玻璃升降器，所以汽車電動玻 璃升降器也是汽車安全和舒適性的一個重要部件。 隨著我國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)量將大大增加，電動玻璃升降器的需求量也 將大大增加，它正日益成為一種標準的汽車配件。 二研究發(fā)展及現(xiàn)狀 我國于 1981 年推行了 JB2882-81載重汽車用玻璃升降器技術條件標準，在此標 準的基礎上，根據(jù)我國汽車玻璃升降器的制造使用及檢測情況，并參照國際上有關的先 進技術指標和數(shù)據(jù)，修改制定了汽車行業(yè)標準 QC/T29026-91 汽車用玻璃升降器技術條 件 ，并于 1991 年頒布實施，該標準對于汽車玻璃升降器的基本技術性能及測試方法作 了明確的規(guī)定。 根據(jù)頒布的汽車行業(yè)標準 QC/T29027-91汽車用玻璃升降器技術條件對玻璃升降 器作了這樣的定義：“玻璃升降器是指按一定的驅(qū)動方式將汽車車窗玻璃沿玻璃導槽升 起或下降，并能停留在任意位置的裝置” ?？紤]到一些特殊的玻璃調(diào)整裝置（如某些轎車 克調(diào)開度的三角窗玻璃、太陽頂窗等） ，似乎應稱為玻璃調(diào)整器更確切。在國外汽車行業(yè) 的有關技術資料中，玻璃升降器的用詞為 Window Regulator 其意即玻璃調(diào)整器，由于我 們?nèi)粘Ｖ胁ＡУ奈恢谜{(diào)整多為上下運動，故通常稱為玻璃升降器。 各種玻璃升降器均需通過某種形式的驅(qū)動機構以實現(xiàn)對玻璃運動位置的調(diào)整。對于 玻璃以上下運動的玻璃升降器，當玻璃上升時，通過該機構將玻璃提升至需要的位置， 而玻璃下降時，則可依靠玻璃自身的重力作為動力，此時驅(qū)動機構主要起限位及減緩作 用。但由于實際上玻璃下降運動過程中需克服與密封件（呢槽、劈水條等）間的摩擦、 及傳動機構中的阻力等，因此玻璃升降器也起一部分驅(qū)動作用，以保證車窗玻璃的穩(wěn)定 運動。 電動玻璃升降器便于實現(xiàn)玻璃的運動，操作簡捷，而且有利于操作自動化，已越來 越多的應用在各種高中低檔轎車和重輕卡車上。 三研究內(nèi)容與方案 內(nèi)容： 理解：電動玻璃升降器的理論基礎 電動玻璃升降器的構造與工作原理 分析：BC301 電動玻璃升降器的構造與工作原理 電動玻璃升降器在車輛上的安裝 繪制：BC301 電動玻璃升降器的工作原理圖 繪制滑道、玻璃托架及電機圖 方案： 單滑道電動玻璃升降器的基本組成 BC301 電動玻璃升降器由電動機、鋼絲繩、導向滑道、玻璃托架等四部分組成。 電動機：采用可逆性永磁直流電動機，電動機內(nèi)有兩組繞向不同的磁場線圈，通過 開關的控制可做正傳和反轉(zhuǎn)，也就是說可以控制車門玻璃的上升或下降。 電動玻璃升降器的工作原理 開啟電動機，由電動機輸出動力，拉動鋼絲繩移動玻璃托架，迫使門窗玻璃作上升 或下降的直線運動。 1. 拉索組件 2. 升降器電機 3. 滑輪罩 4.玻璃托架 圖 1. 繩輪式升降器（電動） 四、進度安排 2010.12.102010.12.20 查閱資料，完成開題報告 2010.12.212010.12.31 結合課題進行外文資料閱讀，完成英文翻譯； 2011.1.12011.1.20 學習相關的知識、熟悉有關的資料，完成文獻綜述 2011.1.212011.2.1 擬定總體方案 2011.2.22011.3.20 設計并繪制 BC301 電動玻璃升降器工作原理圖 2011.3.212011.4.20 設計并繪制升降器零部件的原理圖 2011.4.212011.5.5 整理資料，編寫設計說明書；準備答辯。 玻璃 升降 運動 1 4 2 3 五、預期結果 1、在電動玻璃升降器的工作過程中要保持玻璃升降平穩(wěn)性良好； 2、電動玻璃升降器總成在運行時噪聲應小于 60dB(環(huán)境噪聲小于 40dB)； 3、在升降器玻璃托架上施加 600N 負載時，不應損壞，玻璃下降量不大于 7mm； 4、在雨雪風塵等自然天氣條件下，電動玻璃升降器要具備良好的密封性。 六、參考文獻 1 QC/T636-2000J.中華人民共和國汽車行業(yè)標準-汽車電動玻璃升降器 2 黃天澤，汽車車身結構與設計M.機械工業(yè)出版社，1992.10 3 蔣文斌，淺論汽車玻璃升降器的結構與發(fā)展 汽車技術J.1996 年第 10 期 4 汽車工程手冊編輯委員會，汽車工程手冊M.人民交通出版社，2001 5 曹建國.汽車維修實用技術M.重慶：重慶大學出版社.2003 6 肖永清.現(xiàn)代家用車輛使用與維修實例M.北京：人民郵電出版社.2003 7 劉惟信.汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算M.北京：清華大學出版社.2004 8 QC/T626-1999. J.汽車電動玻璃升降器 9 PF-60007A. J.電動玻璃升降器總成技術條件 10 玻璃升降器總成產(chǎn)品描述報告J. SORC31-XBD001-A 11 李建功機械設計（第四版）M北京：機械工業(yè)出版社，2007 12 西北工業(yè)大學機械原理及機械教研室機械原理（第七版） M北京：高等教育出版社，2006 13 于永泗、齊民.機械工程材料(第七版) M.北京：大連理工大學出版社，2007 14 劉鴻文材料力學（第四版）M北京：高等教育出版社，2003 15 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室理論力學M北京：高等教育出版社，2002 16 王先逵機械制造工藝學（第二版）M北京：機械工業(yè)出版社，1995 17 Gere J M, Timoshenko S P Mechanics of materials Second SI Edition M New York： Van Nostrand Reinhold,1984 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 審 查 結 果： 同 意 不 同 意 教研室主任簽名： 年 月 日 本 科 畢 業(yè) 設 計 文 獻 綜 述 系 別： 工程技術系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 2011 年 1 月 15 日 引 言 為了按時完成畢業(yè)設計（北汽 BC301 汽車后門電動玻璃升降器的設計） ，設計出穩(wěn)定、 可靠、安全、高效率的升降器，根據(jù)畢業(yè)設計的需要，我在圖書館和網(wǎng)上搜尋可許多關 于汽車機械和汽車車身設計的文獻資料。從參考文獻中解決自己在設計和計算中遇到的 問題。 正 文 1.發(fā)展現(xiàn)狀 我國于 1981 年推行了 JB2882-81載重汽車用玻璃升降器技術條件標準，在此標 準的基礎上，根據(jù)我國汽車玻璃升降器的制造使用及檢測情況，并參照國際上有關的先 進技術指標和數(shù)據(jù)，修改制定了汽車行業(yè)標準 QC/T29026-91汽車用玻璃升降器技術條 件 ，并于 1991 年頒布實施，該標準對于汽車玻璃升降器的基本技術性能及測試方法作 了明確的規(guī)定。 根據(jù)頒布的汽車行業(yè)標準 QC/T29027-91汽車用玻璃升降器技術條件對玻璃升降 器作了這樣的定義：“玻璃升降器是指按一定的驅(qū)動方式將汽車車窗玻璃沿玻璃導槽升 起或下降，并能停留在任意位置的裝置” ?？紤]到一些特殊的玻璃調(diào)整裝置（如某些轎車 克調(diào)開度的三角窗玻璃、太陽頂窗等） ，似乎應稱為玻璃調(diào)整器更確切。在國外汽車行業(yè) 的有關技術資料中，玻璃升降器的用詞為“Window Regulator”其意即玻璃調(diào)整器，由 于我們?nèi)粘Ｖ胁ＡУ奈恢谜{(diào)整多為上下運動，故通常稱為玻璃升降器。 玻璃升降器是玻璃升降系統(tǒng)中最主要的組成部分，目前按照玻璃升降器的結構形式， 主要分為臂式傳動和繩輪式傳動兩種結構形式。按照驅(qū)動形式分為電動和手動兩種形式。 各種玻璃升降器均需通過某種形式的驅(qū)動機構以實現(xiàn)對玻璃運動位置的調(diào)整。對于 玻璃以上下運動的玻璃升降器，當玻璃上升時，通過該機構將玻璃提升至需要的位置， 而玻璃下降時，則可依靠玻璃自身的重力作為動力，此時驅(qū)動機構主要起限位及減緩作 用。但由于實際上玻璃下降運動過程中需克服與密封件（呢槽、劈水條等）間的摩擦、 及傳動機構中的阻力等，因此玻璃升降器也起一部分驅(qū)動作用，以保證車窗玻璃的穩(wěn)定 運動。 電動玻璃升降器便于實現(xiàn)玻璃的運動，操作簡捷，而且有利于操作自動化，已越來 越多的應用在各種高中低檔轎車和重輕卡車上。 隨著我國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車數(shù)量的快速增加，電動玻璃升降器將有廣闊的 發(fā)展前景。 2.研究目的 汽車電動玻璃升降器是車門系統(tǒng)中實現(xiàn)車門玻璃升降運動的車門附件，是調(diào)節(jié)車門 玻璃窗開度大小的專用部件，其功能是保證車門玻璃平穩(wěn)升降，并順利開啟和關閉。當 升降器的外加控制撤消時玻璃應能停止在任意位置上，即不能自動下滑，也不能由于汽 車運動中的顛簸而上下跳動。通過玻璃升降器帶動玻璃托架作上下運動從而使得車門玻 璃沿著車門窗框的導槽或?qū)к壸魃颠\動。 汽車門窗玻璃不但要保證駕駛員有足夠的視角，以安全駕駛和行車，同時，為滿足 乘坐舒適的需要，玻璃的位置經(jīng)常需要調(diào)整，因而玻璃的調(diào)整范圍與操作的靈活方便就 成為重要的性能指標。保證汽車玻璃靈活調(diào)整的機構就是玻璃升降器，所以汽車電動玻 璃升降器也是汽車安全和舒適性的一個重要部件。 隨著我國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)量將大大增加，電動玻璃升降器的需求量也 將大大增加，它正日益成為一種標準的汽車配件。 本設計在現(xiàn)有的基礎上對其加以改進，完善。研究的意義在于了解玻璃升降器的特 點，使其操作更加安全，便于拆裝維護，減少人力勞動，提高效率。 適用、經(jīng)濟、高效、 可靠是本設計的追求目標。 3設計思路 通過對相關資料的整理、學習和研究，確定了下述思路。 1）選材，選用的材料必需滿足電動玻璃升降器正常工作的條件，比如力學性能、耐 腐蝕性能、電機特性等； 2）確定尺寸結構，根據(jù)相關的設計公式和經(jīng)驗確定升降器各組成零部件的結構和尺 寸； 3）校核設計的零部件，校核設計的零部件是否滿足工作所需的強度、剛度等條件， 若不滿足必須從新設計； 4）可行性，設計的升降器必須滿足操作方便，良好的密封性和安全性； 5）經(jīng)濟性，在滿足工作要求的條件下，須考慮節(jié)約資金、人力等； 4.方案確定 通過對現(xiàn)有的電動升降器的學習與分析，確定了下述方案。 第一步，設計滑道的結構尺寸，主要包括滑道的曲率、長度和壁厚，寬度； 第二步，選用滑動架的類型并確定相關尺寸； 第三步，選用傳動裝置，主要包括電動機，采用外購； 第四步，設計滑輪罩相關尺寸； 第五步，設計上/下拉索組件； 第六步，設計升降器的附件，主要包括支架、電機輪、導向架組件和螺栓等。 5選材要求 材料力學和機械工程材料中介紹了常用材料的力學分析和種類，主要有金 屬材料，非金屬材料和復合材料。汽車生產(chǎn)條件十分復雜，不同的生產(chǎn)條件對材料有不 同的要求。因此，為了保證設備的安全運行及經(jīng)濟性要求，必須根據(jù)設備的具體操作條 件及制造等方面的要求，合理地選擇材料。 金屬材料是化工設備最常用的一種材料。選用的金屬材料必須滿足一些基本性能， 主要有機械性能、耐腐蝕性能、物理性能和制造工藝性能等。 合理地選擇材料，可以減緩甚至避免某些腐蝕的發(fā)生。但有不少場合，用單一材料 往往不可能很好滿足生產(chǎn)上的要求，因此出現(xiàn)了各種各樣的防腐蝕方法。常用的防腐方 法有設置保護層，設置電化學保護，對介質(zhì)進行緩蝕處理三種。 6.電動升降器組成和工作原理 電動玻璃升降器由電動機、鋼絲繩、導向滑道、玻璃托架等四部分組成。 1.電動機：采用可逆性永磁直流電動機，電動機內(nèi)有兩組繞向不同的磁場線圈，通 過開關的控制可做正傳和反轉(zhuǎn)，也就是說可以控制車門玻璃的上升或下降。 2.電動玻璃升降器的工作原理 開啟電動機，由電動機輸出動力，拉動鋼絲繩移動玻璃托架，迫使門窗玻璃作上升 或下降的直線運動。 7制圖 畫 CAD 圖是畢業(yè)設計中很重要的一部分，制圖中各線型、線寬、標注類型、標題欄 的標注、及有關說明具有相關的標準。 機械制圖 （高等出版社） ， AutoCAD 2008恰 當?shù)靥幚砹擞嬎銠C繪圖基礎知識，介紹了計算機繪圖基礎和基本技能，全面的論述了繪 圖過程中的各個標準，增加了組合體構形設計內(nèi)容，使學習者在學習制圖的同時，學習 構思和設計的初步知識，利于培養(yǎng)學生空間想象力、幾何體和機件表達能力以及創(chuàng)造性 思維和創(chuàng)新意識。圖形和文字、聲音、圖像一樣，是承載信息進行交流的重要媒體。以 圖形為主的圖樣是工程設計、制造和施工過程中用來表達設計思想的主要工具，被稱為 “工程界的語言” 。工程圖又是解決工程中的定位、度量、計算等問題及進行設計和構思 的重要工具之一。此書的主要內(nèi)容有：用投影法在二維平面上表達三維空間幾何元素和 形體以及在二維平面上圖解空間幾何問題的基本理論和方法；繪制和閱讀一般機械零件 圖和部件裝配圖的理論、方法和國家標準的有關規(guī)定；計算機繪圖基礎知識；使用儀器 繪圖、徒手繪圖和使用計算機繪圖的基本方法和技能；初步的一般零件和部件的結構知 識、技術要求和構型設計方法。 總 結 從設計文獻中我查到了相關設計的內(nèi)容，從文獻中吸取自己有用的知識，借鑒老師 的經(jīng)驗，彌補自己的不足，規(guī)范、正確的設計出自己的課題。在設計中，選用的零件應 按相關的標準， 機械設計手冊中全面的介紹了機械設計中各個零件的規(guī)格及型號。 材料力學詳細介紹了機械材料的受力分析。設計中對滑道強度進行了分析。設計中 設計到零件有螺栓、螺母、通蓋、自攻釘?shù)攘慵倪x擇，各零件應嚴格按照零件的選用 標準。 參考文獻 1 QC/T636-2000J.中華人民共和國汽車行業(yè)標準-汽車電動玻璃升降器 2 黃天澤，汽車車身結構與設計. M機械工業(yè)出版社，1992.10 3 蔣文斌，淺論汽車玻璃升降器的結構與發(fā)展.J.汽車技術.1996 年第 10 期 4 汽車工程手冊編輯委員會，汽車工程手冊. M人民交通出版社，2001 5 曹建國.汽車維修實用技術. M重慶：重慶大學出版社.2003 6 肖永清.現(xiàn)代家用車輛使用與維修實例. M北京：人民郵電出版社.2003 7 劉惟信.汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算. M北京：清華大學出版社.2004 8 QC/T626-1999.J.汽車電動玻璃升降器 9 PF-60007A.J.電動玻璃升降器總成技術條件 10 玻璃升降器總成產(chǎn)品描述報告.J. SORC31-XBD001-A 11 李建功機械設計（第四版）M北京：機械工業(yè)出版社，2007 12 西北工業(yè)大學機械原理及機械教研室機械原理（第七版）M北京：高等教育出版社，2006 13 于永泗、齊民.機械工程材料(第七版) M.北京：大連理工大學出版社，2007 14 劉鴻文材料力學（第四版）M北京：高等教育出版社，2003 15 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室理論力學M北京：高等教育出版社，2002 16 王先逵機械制造工藝學（第二版）M北京：機械工業(yè)出版社，1995 17 Gere J M, Timoshenko S P Mechanics of materials Second SI Edition New York： Van Nostrand Reinhold,1984 目 錄 前 言 .1 1 研究的課題及方案擬定 .2 1.1 設計的課題及要求 .2 1.1.1 設計題目 .2 1.1.2 題目要求 .2 1.2 設計思路及方案 .2 1.2.1 設計思路 .2 1.2.2 方案確定 .2 1.3 汽車零部件選材要求 .3 1.3.1 基本性能 .3 1.3.2 金屬材料的腐蝕與防護 .3 2 汽車后門電動玻璃升降器的設計 .5 2.1 滑道的設計 .5 2.1.1 滑道的曲率、長度 .5 2.1.2 滑道的壁厚、寬度 .8 2.2 玻璃托架（滑動架） .8 2.3 動力裝置 .8 2.3.1 電動機 .8 2.4 滑輪罩的設計 .11 2.4.1 滑輪罩的材料及結構 .11 2.5 上/下拉索組件設計 .12 2.5.1 上拉索組件 .12 2.5.2 下拉索組件 .13 2.6 升降器附件 .14 2.6.1 支架組件 .14 2.6.2 導向滑輪架、導向滑輪及滑輪 鉚釘 .14 2.6.3 電機輪 .15 2.6.4 自攻釘、螺母 .15 總 結 .16 參考文獻 .17 致 謝 .18 1 前 言 我國于 1981 年推行了 JB2882-81載重汽車用玻璃升降器技術條件標準，在此標 準的基礎上，根據(jù)我國汽車玻璃升降器的制造使用及檢測情況，并參照國際上有關的先 進技術指標和數(shù)據(jù)，修改制定了汽車行業(yè)標準 QC/T29026-91汽車用玻璃升降器技術條 件 ，并于 1991 年頒布實施，該標準對于汽車玻璃升降器的基本技術性能及測試方法作 了明確的規(guī)定。 玻璃升降器是玻璃升降系統(tǒng)中最主要的組成部分，目前按照玻璃升降器的結構形式， 主要分為臂式傳動和繩輪式傳動兩種結構形式。按照驅(qū)動形式分為電動和手動兩種形式。 電動玻璃升降器便于實現(xiàn)玻璃的運動，操作簡捷，而且有利于操作自動化，已越來越多 的應用在各種高中低檔轎車和重輕卡車上。 本課題的目的是通過對 BC301 轎車玻璃升降器的設計，了解其結構特點和工作方式 及使用方法，并在現(xiàn)有的基礎上對其加以改進，完善。研究的意義在于了解電動玻璃升 降器的特點，使其操作更加安全，便于拆裝和維護。 適用、經(jīng)濟、高效、可靠是本設計 的追求目標。 本設計均參照國家的相關標準進行設計制造，按照操作安全，可行性和經(jīng)濟性等原則 設計。主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下： 工作電壓：9-15 V，應無異?，F(xiàn)象，無干擾性噪音，不允許有震顫或沖動，試驗電壓 為：12.50.1 V。工作電流為：15 A,堵轉(zhuǎn)電流為：25 A。 工作行程：440 mm, BC301 標準的上升時間： t5.5 s。 2 1 研究的課題及方案擬定 1.1 設計的課題及要求 1.1.1 設計題目 北汽 BC301 汽車后門電動玻璃升降器的設計 1.1.2 題目要求 電動玻璃升降器總成在運行時噪聲應小于 60dB(環(huán)境噪聲小于 40dB)，在電動玻璃升 降器的工作過程中要保持玻璃升降平穩(wěn)性良好。 調(diào)研相關產(chǎn)品，搜集相關資料。 分析資料，擬定可行的設計方案。 對比方案，確定最終方案。 詳細設計，包括零部件總體結構、動力傳動等。 繪制零件圖。 撰寫設計說明書。 1.2 設計思路及方案 1.2.1 設計思路 通過對相關資料的整理、學習和研究，確定了下述思路。 選材，選用的材料必需滿足玻璃升降器正常工作的條件，比如力學性能、耐腐蝕 性能等； 確定尺寸結構，根據(jù)相關的設計公式和經(jīng)驗確定升降器各組成零部件的結構和尺 寸； 校核設計的零部件，校核設計的零部件是否滿足工作所需的強度、剛度等條件， 若不滿足必須從新設計； 可行性，設計的升降器必須滿足操作方便； 經(jīng)濟性，在滿足工作要求的條件下，須考慮節(jié)約資金、人力等； 1.2.2 方案確定 通過對現(xiàn)有的玻璃升降器模型的學習與分析，確定了下述方案。 第一步，設計滑道的結構尺寸，主要包括滑道的曲率、寬度、長度和壁厚； 第二步，選用玻璃托架的類型并確定相關尺寸，主要包括玻璃托架有關金屬部分的 3 材料及厚度、注塑部分的寬度和高度； 第三步，選用傳動裝置，主要包括電動機，采用外購； 第四步，設計上下拉索，主要包括鋼絲繩的直徑和長度； 第五步，設計滑輪罩； 第六步，設計升降器的附件，主要包括支架、電機輪、導向滑輪、導向架和螺栓等。 下面詳述選擇材料的一般事項，其它方面及具體的設計數(shù)據(jù)詳見下一章。 1.3 汽車零部件選材要求 汽車零部件常用材料種類很多，主要有金屬材料，非金屬材料和復合材料。各個零 部件用途不一樣，不同的用途對材料有不同的要求。因此，為了保證設備的安全運行及 經(jīng)濟性要求，必須根據(jù)設備的具體操作條件及制造等方面的要求，合理地選擇材料。 金屬材料是汽車零部件最常用的一種材料。選用的金屬材料必須滿足一些基本性能， 主要有機械性能、耐腐蝕性能、物理性能和制造工藝性能等。 1.3.1 基本性能 機械性能 機械性能是指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，主要包括材料強度、硬度、 塑性及韌性等。選用的材料必須綜合考慮，既要滿足的強度和硬度，又要有一定的塑性 和韌性。 耐蝕性能 汽車零部件中所處理的物料，大多是有腐蝕性的。介質(zhì)的耐腐蝕性能通常是選材的 主要依據(jù)。根據(jù)介質(zhì)的腐蝕特點，合理選擇材料，關系到設備是否能安全運行、使用壽 命、產(chǎn)品質(zhì)量及環(huán)境污染等問題。因此選用的材料具有一定的腐蝕性能或?qū)Σ牧线M行防 腐措施處理。 物理性能 金屬材料的物理性能指導熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)、密度、熔點及導電性等。材料在不 同的使用場合，對其物理性能要求不同。例如，用作傳熱表面的材料，必須考慮材料的 導熱性能。 加工工藝性 材料的加工工藝性有可焊性、可鍛性、可鑄性、切削加工和熱處理性能等。對汽車 設備用材的加工工藝陸要求，取決于設備的結構和加工方式。例如，用板材制造零部件 時，要求材料具有良好的塑性、良好的切削加工性能和焊接性能，同時保證達到一定的 強度等。 4 1.3.2 金屬材料的腐蝕與防護 金屬的腐蝕給人類造成的危害是十分驚人的，它幾乎涉及到國民經(jīng)濟的一切領域。 據(jù)估計，全世界每年因腐蝕報廢的鋼鐵約占其年產(chǎn)量的 30。由于腐蝕引起工廠的停產(chǎn)， 更換設備，產(chǎn)品和原料流失等間接損失遠比直接的金屬材料損耗價值大。更為嚴重的是 因腐蝕造成零部件損壞失靈，給生活帶來 極大麻煩，甚至發(fā)生嚴重的交通事故，給人們 的生命財產(chǎn)帶來巨大危害。 金屬腐蝕的原理 腐蝕是金屬及其合金與周同介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞。顯然，腐蝕 是金屬材料與環(huán)境介質(zhì)的相界面反應作用的結果，二者發(fā)生作用所形成的化合物稱為腐 蝕產(chǎn)物。按腐蝕的原理可將金屬的腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩類。 防腐方法 合理地選擇設備材料，并對結構進行合理的設計，可以減緩甚至避免某些腐蝕的發(fā) 生。但有不少場合，用單一材料往往不可能很好滿足牛產(chǎn)上的要求，因此出現(xiàn)了各種各 樣的防腐蝕方法。常用的防腐方法有設置保護層，設置電化學保護，對介質(zhì)進行緩蝕處 理三種。本設計采用設置保護層防腐蝕方法。 設置保護層的實質(zhì)是將介質(zhì)與金屬隔絕而避免介質(zhì)與金屬直接接觸。保護層一般采 用耐蝕的金屬或非金屬材料制成，常用耐蝕金屬、陶瓷、玻璃錒、酚醛塑料、聚氯乙烯 等作襯里，或在金屬表面涂漆、鍍鎳、鉻、噴鋁等。 5 2 汽車后門電動玻璃升降器的設計 電動玻璃升降器主要由上下拉索組件、電動機、滑輪罩、玻璃托架、滑道和一些附 件組成。其結構如圖 2-1 所示。 1. 上下拉索組件 2. 電動機 3. 滑輪罩 4.玻璃托架 5.滑道 圖 2-1 繩輪式升降器（電動） 2.1 滑道的設計 滑道的幾何尺寸包括曲率 R、長度 L、寬度 B 及壁厚 ，如圖 2-2 所示。 2.1.1 滑道的曲率、長度 玻璃滑道設計要求 玻璃滑道多為滾壓件，主要包括本體與安裝支架兩部分，如圖所示。設計一定要確 保安裝支架的強度，現(xiàn)多采用 1.52 mm 料厚的支架。本體結構必須具備加強筋、翻邊等 特征以確保其強度。以下是 BC301 轎車滑道安裝本體設計優(yōu)化后有效地解決了玻璃運動 過程中抖動問題。通過增加安裝本體翻邊、增加料厚的方法進行了設計優(yōu)化，提高了滑 道強度。避免了因滑道強度較弱而產(chǎn)生的玻璃運動平穩(wěn)性差的問題。 玻璃 升降 運動 1 4 2 3 5 6 圖 2-2 滑道 系統(tǒng)各零部件之間的尺寸匹配要求 玻璃升降器各附件之間的尺寸匹配將直接影響到玻璃升降的平穩(wěn)性、可靠性及速度。 是車門玻璃升降器設計的關鍵。因車門玻璃大多數(shù)是靠自重成型的，根據(jù)該工藝特點， 玻璃制造精度不是很高，國內(nèi)目前玻璃輪廓尺寸公差一般能達到表 1 的要求。同時考慮 到玻璃導軌、呢槽的制造偏差，設計時要重點關注系統(tǒng)各零部件間的尺寸匹配。表 2 是 對不同車型參數(shù)進行總結歸納而形成的設計參考值。只有系統(tǒng)合理的尺寸匹配，才能設 計出既滿足玻璃升降阻力，又能滿足密封性能要求的車門玻璃升器。盡管不同車型，呢 槽，其壓縮量基本在表 2 所示范圍之內(nèi)。表 2 中各參數(shù)如下所示。 表 1 玻璃輪廓尺寸公差 項目 基準輪廓邊 一般輪廓邊 公差（mm） 0.75 1 表 2 升降器系統(tǒng)匹配尺寸設計參考值 序號 設計要點 設計參考數(shù)值 備注 1 呢槽與玻璃根部間隙 a（mm） 22.5 2 呢槽與玻璃壓縮量 b（mm） 1.22.2 3 玻璃在呢槽中插入量 c（mm） 46 4 劈水條與玻璃壓縮量 d（mm） 1.22.2 5 玻璃與玻璃導軌弧度相匹配 確保車門玻璃密封性能，避 免玻璃升降阻力過大 玻璃升降器滑道長度和曲率的設計 由于滑道的設計依據(jù)主機廠提供的車門及玻璃，滑道的總長度支架間距依據(jù)車門空 間和孔位要求設計，曲率 R 則依據(jù)玻璃的曲率。在產(chǎn)品設計中，可以借助計算機軟件對 7 運動物體軌跡進行分析，可以初步判斷設計的運動機構是否滿足要求，有時還可以判斷 干涉問題。下面是以 BC301 汽車后門玻璃升降器為例，具體介紹如何使用計算機軟件 （ CATIA）進行玻璃升降系統(tǒng)的運動分析。如圖 2-3。 步驟 1：進行玻璃、玻璃導軌的裝配設計； 步驟 2：求解玻璃大面與玻璃導軌的相交線 L； 步驟 3：在交線 L 上 取 2 點，在玻璃大面上取 1 點； 步驟 4：通過 CATIA 軟件中的點-曲線鉸、點-面鉸進行運動分析； 步驟 5：檢查不同運動狀態(tài)下的玻璃面與原始玻璃大造型面的偏差，對于單曲率玻璃，偏 差值應為 0，對于雙曲率玻璃，偏差值應1 mm。 圖 2-3 運動校核分析 假設玻璃升降過程是兩個運動的合成，即繞著基圓 O3和繞著小圓 O2的旋轉(zhuǎn)運動；則 可將玻璃運動軌跡假想為環(huán)面上的閉合螺旋線。所確定的螺旋線要近似平行于玻璃前后 兩條邊界線，并以其校正玻璃前后兩條邊界線。 螺旋線方程為 3360cos60cos3ininOxttrRxOztz yy 式中 n 為螺旋線繞環(huán)面的圈數(shù)， 為（，）的自變量。 若是螺旋線一部分，過其上兩點 、 ，分別作垂直于基圓 O2的平面交基 圓 O3于 、 兩點，直線 、 之間夾角為 ，弧 ab 對應的基圓圓心角為 ，則 n= / 。 n 決定于玻璃前后邊界線的傾角 經(jīng)計算得出，滑道長度為 L=440mm,曲率 R=1585mm。 8 2.1.2 滑道的壁厚、寬度 滑道的壁厚和寬度參照 B70 滑道的設計，寬度 B=44mm 及壁厚 =1.2mm，經(jīng)有限 元仿真模擬運動分析，其強度能夠滿足設計要求。 2.2 玻璃托架（滑動架） 玻璃托架（滑動架）由兩部分組成，即沖壓件部分和注塑件部分，注塑部分扣合在 沖壓件部分上。裝配升降器時，將玻璃托架安裝上上下拉索的兩端，然后滑入滑道內(nèi)， 沖壓部分材料為 20 鋼，注塑部分為聚甲醛（白色） 。具體尺寸詳見圖紙。 圖 2-4 玻璃托架（滑動架） 2.3 動力裝置 2.3.1 電動機 電動玻璃升降器的驅(qū)動裝置采用了可逆直流串繞西門子電動機。該電機的動力經(jīng)由 電機輪帶動鋼絲繩轉(zhuǎn)動，使玻璃滑動架沿滑道運動，實現(xiàn)車門玻璃的升降。 BC301 電機采用西門子電機（外購） 。如下圖所示。 玻璃安裝孔 工藝孔 9 圖 2-5 西門子電機 西門子電機的選擇 確定參數(shù) （1）玻璃質(zhì)量：2.309 kg（主機廠提供的數(shù)據(jù)） 。 （2）滑道摩擦阻力： G =3.92N/100mm（經(jīng)驗值） 。2 （3）繩輪工作半徑：19.95 mm（依據(jù)電機軸和滑輪罩槽徑得出） 。 （4）工作行程： S=440mm（由滑道長度確定，上面已給出） 。 （5）BC301 標準的上升時間： t5.5 s（依據(jù) QC/T636-2000 的數(shù)據(jù)） 。 （6）電機扭矩計算： M=（ FX r）/60%。 根據(jù)基本參數(shù)得系統(tǒng)總載荷為玻璃重量及滑道阻力之合： F=（ F1+F2） 。 （2-1） 玻璃重量 F1、滑道最大阻力 F2=G2S S 為玻璃行程 。 （2-2） BC301 標準的電機參數(shù)： 表 3 項目 參數(shù)值 轉(zhuǎn)數(shù)(rpm) 6090 無負載 電流(A) 5.5 轉(zhuǎn)數(shù)(rpm) 635 額定負載 3N.m 電流(A) 8.5(max) 基本 性能 堵轉(zhuǎn) 扭矩(N m) 8.013.0 10 電流(A) 18(max) （1） BC301 標準規(guī)定玻璃運行速度 v=70170 mm/s。 依據(jù) BC301 標準計算 （1） BC301 現(xiàn)行產(chǎn)品檢測的速度（ mm/s）： 表 4 升降器 編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 速度 上升平均 速度 118.687 127.717 129.834 131.653 120.513 133.903 140.299 135.838 124.011 145.062 130.751 從電機性能圖中查出電機的驅(qū)動力矩 T=4.036NM； 車門系統(tǒng)組力與玻璃重量之合 F=P 實際+ W=170.3N； 玻璃運行速度： v=S/t ； (2-3) v440/5.5=80 mm/s； 行業(yè)標準規(guī)定運行速度 v：70170 mm/s； 從這兩種情況考慮，設計運行速度可設定為 80170 mm/s，取中值為運行設計速度 v=125mm/s； 系統(tǒng)阻力： P= T 實/( D/2)- F1 （2- 4） 代入公式（2-4）得： P= T 實/( D/2)-23N=93.6135.8 N； 考慮使用時因泥槽老化及灰塵等許多因素的影響，考慮系統(tǒng)阻力應增加一定的比例， 由于沒有相關的依據(jù)，暫時考慮增加 20%富余量，此時的系統(tǒng)阻力 P 理=（93.6135.8） N1.2=113163 N。 作為計算取中間值 P=138N，加上玻璃的重量則升降器需要提供的驅(qū)動力 F=171N 11 圖 2-6 電機特性參數(shù)曲線圖 1) 從圖上分析保證電機轉(zhuǎn)速時，電機的電流9.24 A，驅(qū)動力矩 2.601NM； 要提供 171N 的驅(qū)動力時，電機輪的纏繞鋼絲繩直徑： D=2T/F (2-5) 代入公式（2-5）得： D=22.601/171=30.4mm 運行速度： v=D r （2- 6） 代入公式（2-6）得： v=D r=3.1430.463/60=100.22mm/s 運行時間： 代入公式（2-3）得： t=440/91.98=4.39s 2) 從圖上分析保證電機轉(zhuǎn)速時，電機的電流11.33 A，驅(qū)動力矩 3.5NM； 要提供 171N 的驅(qū)動力時，電機輪的纏繞鋼絲繩直徑： 代入公式（2-5）得： D=23.5/171=40.9mm; 運行速度： 代入公式（2-6）得： v=Dr =3.1440.956.35/60=120.61mm/s 運行時間： 代入公式（2-3）得： t=440/91.98=3.65s。 2.4 滑輪罩的設計 2.4.1 滑輪罩的材料及結構 滑輪罩是連接上下拉索，安放電機輪和電機的部件，同時也是保護電機的部件?；?輪罩的材料是黑色的聚甲醛，經(jīng)濟實用，能夠滿足使用要求?；喺钟辛鶄€孔，其中三 個孔用自攻釘連接電機，使電機固定在滑輪罩上，另三個孔安裝在車門上?；喺值耐?形依據(jù)電機的外形設計，同時也借鑒了其它升降器滑輪罩的設計，并在此基礎上進行了 設計優(yōu)化，既起到連接安裝的作用，又能保護電機?；喺值木唧w尺寸詳見圖紙。 12 圖 2-7 滑輪罩 2.5 上/下拉索組件設計 2.5.1 上拉索組件 上拉索組件是連接電機輪和玻璃托架，傳送動力的重要部件。上拉索組件由七部分 組成，分別為鉚接頭、鋼絲繩、緩沖彈簧、導向管、上/下敷管、圓形海綿套、敷管護套。 各部分尺寸詳見圖紙 鋼絲繩用鋼絲的選擇 拉線用鋼絲繩為航空用鋼絲繩,外徑為 1.5 mm, 67+IWS(中間股),既為 77 股。 鋼絲公稱直徑為 0.17mm, 允許偏差0.01，不圓度不大于 0.01。 鋼絲用材料應符合 GB699 的規(guī)定，其硫磷含量各不大于 0.03%。 鋼絲公稱抗拉強度不小于 1960Mpa。 打一個結的鋼絲應能承受不小于公稱抗拉強度 60%載荷的拉力。 鋼絲表面的鋅層重量不小于 15g/m2。 鋼絲表面的鍍鋅層均勻、連續(xù)、無裂紋和剝落現(xiàn)象。 鋼絲繩的表面質(zhì)量及力學性能 鋼絲繩表面涂敷適量的潤滑劑。 鋼絲經(jīng) 30000 次疲勞實驗后，不得有折裂、拉毛、起刺等現(xiàn)象。 鋼絲繩的最小破斷拉力為 1.99KN。 鋼繩在受力為最小破斷拉力的 60%之后，其彈性伸長率不大于 0.9%，永久伸長率不 大于 0.2%。 電機安裝孔 車門安裝孔 13 經(jīng) 50000 次模擬車門升降循環(huán)后，永久伸長率不大于 0.1%。 緩沖彈簧 彈簧用鋼絲材料為 65Mn。 彈簧經(jīng) 50000 次壓縮和放松試驗，其變形量不大于 2%。基本性能不降低 10%。 上下敷管 上下敷管用料 EVPVC 改性密封材料。 外觀：表面光滑，無裂紋及其他缺陷，顏色為黑色。 導向管 管用料尼龍: , 30.4 管。 拉伸屈服服強度 : 42 Mpa。 斷裂伸長率: 64%。 密度: 1.38 g/cm3。 本設計采用的鋼絲繩為 1.5mm*913mm。上述參數(shù)同樣適用下拉索相關組件。 圖 2-8 上拉索組件 2.5.2 下拉索組件 下拉索組件是連接電機輪和玻璃托架，傳送動力的重要部件。上拉索組件由八部分 組成，分別為鉚接頭、鋼絲繩、緩沖彈簧、導向管、下敷管、圓形海綿套、敷管護套和 左下導向架。各部分材料及性能參數(shù)詳見上拉索組件對應部分。尺寸詳見圖紙。 14 圖 2-9 下拉索組件 2.6 升降器附件 2.6.1 支架組件 支架組件由鉚接螺釘和支架組成，起支撐和連接作用。鉚接螺釘焊接在支架上，支 架兩端焊接在滑道指定位置上。車門安裝升降器時，滑道上的兩個焊接支架組件穿過車 門指定的孔位，然后固定。依據(jù)主機廠車門安裝孔徑，焊接螺釘選用 M6X12,支架參考 B70 的大小，長寬厚=60242，單位 mm。因支架組件對升降器起著重要的連接作 用，所以必須保證焊接強度。 焊接要求（如下圖）： 要求焊接螺釘能承受 30NM 扭力不斷裂，不滑絲。 要求焊接位置準確、平整，無過燒，螺釘無歪斜。 圖 2-10 支架組件 2.6.2 導向滑輪架、導向滑輪及滑輪鉚釘 導向滑輪架和導向滑輪通過滑輪鉚釘鉚接到滑道上，拉索中的鋼絲繩穿過滑輪架繩 槽，纏繞在導向滑輪上。 15 具體操作： 1，開機床（ YM-28 滾碾式壓鉚機） ，將鉚合模安裝好，鎖定碾鉚機油壓 1.6MPa；調(diào) 試并確定碾鉚時間，導向滑輪碾鉚時間為 0.15S。 要求鉚接后滑輪應轉(zhuǎn)動靈活，軸向不竄動；鉚后鉚釘直徑在 80.2 mm 范圍內(nèi)。 圖 2-11 滑輪架、滑輪及鉚釘 2.6.3 電機輪 電機輪首先安裝在滑輪罩內(nèi)，輪上纏繞鋼絲繩，在安裝電機時，將其與滑輪罩一并 安裝在電機上。電機輪的直徑 =39.9mm，材料為聚甲醛。該電機輪借用了 N350 的電機 輪，具體尺寸詳見圖紙。 圖 2-11 電機輪 2.6.4 自攻釘、螺母 自攻螺釘與螺母均參照國家相關的規(guī)定進行選用和設計。自攻螺釘標準 GB845-1985, 螺母標準 GB/T41-2000。 具體尺寸詳見圖紙。 左 上 導 向 滑 輪 架 導 向 滑 輪 導 向 滑 輪 鉚 釘 上 敷 管 (灰 色 )鉚 接 頭 下 敷 管 (黑 色 )鉚 接 頭 16 總 結 短短的三個月已經(jīng)過去，我的設計也已接近了尾聲。畢業(yè)設計，這個對于機械專業(yè) 的學生來說是一個不可或缺的重要環(huán)節(jié)，回想自己在三個月時間內(nèi)的所作所為可謂是有 苦有甜，收益頗豐。通過這次設計，我把大學里所學的專業(yè)知識又重新學習了一遍，使 得專業(yè)知識在我頭腦中更加清晰、更加牢固，還培養(yǎng)了我快速查閱有用信息和動手的能 力。 該玻璃升降器采用的是現(xiàn)代普遍使用的繩輪式電動玻璃升降器。電動玻璃升降器的 操作機構是以電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)手動搖把。裝配電動玻璃升降器的車輛，車門玻璃的升降或 調(diào)整可由駕駛員方便地操作按鍵控制，操作非常方便準確，大大提高了操作的可靠性和 駕駛員工作的舒適性，而且有利于操作自動化。電動玻璃升降器主要由普通機械式玻璃 升降器的傳動及提升支撐部分、可逆式直流電機和控制開關組成。本設計在原有的基礎 上加以改進，使其運動更加平穩(wěn)，使用更加安全，密封更加優(yōu)良。當然，由于學識有限， 設計中也存在著許多的缺點和不足有待改正。 總之，通過這次畢業(yè)設計使我懂得了作為一名機械技術工作者必須具備的良好專業(yè) 素質(zhì)、品德和修養(yǎng)，通過這次設計為我今后步入社會進行工作打下了堅實的基礎。 17 參考文獻 1 QC/T636-2000J.中華人民共和國汽車行業(yè)標準-汽車電動玻璃升降器 2 黃天澤，汽車車身結構與設計. M.機械工業(yè)出版社，1992.10 3 蔣文斌，淺論汽車玻璃升降器的結構與發(fā)展. J.汽車技術.1996 年第 10 期 4 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊. M.人民交通出版社，2001 5 曹建國.汽車維修實用技術. M.重慶：重慶大學出版社.2003 6 肖永清.現(xiàn)代家用車輛使用與維修實例. M.北京：人民郵電出版社.2003 7 劉惟信.汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算. M.北京：清華大學出版社.2004 8 QC/T626-1999. J.汽車電動玻璃升降器 9 PF-60007A. J.電動玻璃升降器總成技術條件 10 SORC31-XBD001-A. J.玻璃升降器總成產(chǎn)品描述報告 11 李建功機械設計（第四版）M北京：機械工業(yè)出版社，2007 12 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室機械原理（第七版） M.北京：高等教育出版社，2006 13 于永泗、齊民.機械工程材料(第七版) M.北京：大連理工大學出版社，2007 14 劉鴻文材料力學（第四版）M北京：高等教育出版社，2003 15 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室理論力學M北京：高等教育出版社，2002 16 王先逵機械制造工藝學（第二版）M北京：機械工業(yè)出版社，1995 17 Gere J M, Timoshenko S P Mechanics of materials Second SI Edition New York： Van Nostrand Reinhold,1984 18 致 謝 在本文即將完成之際，謹向所有給予我關心、支持和幫助的老師和同學們致以深深的謝意。 首先，感謝我的指導老師 老師，深深感謝王老師在課題設計進行過程中給予的關心和大力幫助! 他嚴謹務實的學術作風和孜孜不倦的求學精神激勵并培養(yǎng)了我實事求是認真踏實的學習態(tài)度，使我懂 得了作為機械技術工作者應具備的品德和修養(yǎng)，并將成為我今后努力工作，不斷進取的動力源泉。 其次，感謝我的同學們，當我遇到問題時幫我查找資料，我們經(jīng)常會一起討論問題，分享知識。 感謝他們對我的幫助和鼓勵，他們勤奮好學、樂于助人的精神，使我難以忘懷。 最后，感謝我的家人，是他們一直給予我支持和無微不至的關心與愛護，使我能夠如期完成學業(yè)。 19 本 科 畢 業(yè) 設 計 外 文 資 料 翻 譯 系 別： 工程技術系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 2010 年 12 月 25 日 外文資料翻譯譯文 電動玻璃升降器設計方法研究 格爾吉姆 摘要：介紹了玻璃升降器的設計原則與設計流程，以及設計步驟和注意事項 關鍵詞：玻璃升降器；呢槽；環(huán)面玻璃 前言 玻璃升降器俗稱搖窗機，其種類很多，按照傳動機構的型式主要有繩輪式和齒輪齒 板式。其主要功能為； （）支撐和保護玻璃； （）實現(xiàn)玻璃的升降并能在任意位置停位。 本設計指南主要介紹繩輪式的玻璃升降器系統(tǒng)的設計，主要包括玻璃升降器、側窗 玻璃以及玻璃導軌。而玻璃升降器的機構主要包括：電機、機械升降機構和控制系統(tǒng)三 大部分組成。 設計原則與設計流程 .設計原則 設計玻璃升降器時，要求升降平順，工作可靠，無沖擊和阻滯現(xiàn)象，無輾軋聲；操 縱輕便省力；具有防止手壓玻璃時玻璃升降器發(fā)生逆轉(zhuǎn)的制動機構。同時要求整個玻璃 升降器系統(tǒng)中，玻璃、玻璃導軌以及玻璃升降器導軌的匹配合理。 .設計流程 （）根據(jù)車身外造型面，用環(huán)面玻璃車門設計理論，構造玻璃所在環(huán)，并根據(jù)門 窗密封條斷面尺寸等，確定玻璃外表面或中面。 （）用環(huán)面玻璃車門設計理論，確定玻璃升降導軌的基準線。根據(jù)車身外表面造 型的玻璃邊界線，確定玻璃初始位置各邊界線。其中，玻璃初始位置前后邊界線可作為 玻璃導槽的中心線。分析玻璃沿升降壁導軌運動過程中同玻璃密封條的干涉情況。 （）依據(jù)玻璃導槽中心線及其結構斷面，確定玻璃導槽結構。 設計參數(shù)確定 （）由油泥模型點云數(shù)據(jù)擬合獲得的車身外造型面。包括前后門區(qū)域； （）車門玻璃各邊界線、車身腰線等； （）窗玻璃密封條和窗框各結構斷面、玻璃升降器升降臂導軌斷面。 環(huán)境條件 （）玻璃升降器必須滿足在一之間的溫度下運行良好； （）玻璃升降器必須具備防振性、耐腐蝕性以及防水性能； （）抗干擾性能；由于電機可能收到其他電器電磁的影響，所以玻璃升降器的電 機必須具備防干擾性能。 設計要求 （）設計擬合的玻璃面同外造型面偏差盡量??； （）確定的玻璃導槽以及玻璃升降臂導軌的軌跡線，要能保證玻璃沿著設計的升 降臂導軌升降過程中，玻璃前后端運動軌跡同玻璃導槽的各向間隙變化控制在一定的工 程范圍之內(nèi)； （）玻璃從上止點下降到下止點過程中，在窗臺處不發(fā)生干涉； （）玻璃下降過程中同車門內(nèi)外板間安裝的其他部件不干涉。 零部件裝配要求 在前期設計階段就必須考慮到整個玻璃升降器系統(tǒng)的裝配順序以及宜人性，特別是 玻璃的安裝必須方便簡易。 零部件試驗要求 （1）制動界限 要求：在電機上接通（士）電壓，滑塊頂在擋塊上，直到熱保護裝置 脫開。要求熱保護裝置重新接通后，整個總成在無自感的反方向電壓（ ： ）下松開。在試驗結束后，不允許升降器有任何機械和電損壞。 （2）絕緣強度 要求：升降器電機內(nèi)互不連接的導體零部件之間應能耐實際正弦的高壓試驗。電機 殼體的電連接全部脫開，在過程中不允許有任何擊穿，結束后，升降器不得有任何機械 和電損壞。 （3）絕緣電阻 要求：在 直流電壓下，電機接線柱和升降器固定件之間的絕緣電阻應大于 。 （4）熱保護特性 要求：升降器應具有熱保護特性，其首次打開時間、恢復時間及開斷次數(shù)應滿足產(chǎn) 品圖樣技術要求。試驗后熱保護器仍能正常工作。 產(chǎn)品圖樣技術要求：電機熱保護器在： 土首次打開時間為秒，最大閉會時間為秒； 士首次打開時間為秒，最大閉會時間為秒； 首次打開時間為秒，最大閉會時間為秒。 （5）防水密封性 要求：升降器在不工作狀態(tài)下，按 的要求，防水性能等級 為，試驗后電機內(nèi)部不應進水。 （6）耐過電壓性能 要求：升降器應能在（）電壓下，運行個工作循環(huán)。在運行過程 中和過程后不允許有任何機械和電損壞。 （7）耐溫度變化性能 要求：升降器在不工作狀態(tài)下應能承受一低溫和高溫的溫度變化試 驗。 （8）抗沖擊性能 要求：升降器應能經(jīng)受加速度為、加速時間為，脈沖波形 為半正弦的一次沖擊，沖擊試驗后，升降器內(nèi)的各機械零件應無任何損傷。 （9）耐灰塵性能 要求：升降器經(jīng)過加塵試驗，再進行個循環(huán)工作后應符合，允許性 能的最大偏差為。 （10）耐振動性能 要求：升降器在不工作狀態(tài)下應能經(jīng)受三個方向的掃頻振動試驗，試驗后零部件應 無損壞，緊固件應無松脫現(xiàn)象。 （11）耐腐蝕性能 要求：升降器應能承受 的鹽霧試驗，且黑色金屬主要零件表面無基體腐蝕 物。 （12）耐久性能 要求：升降器應能承受前門：個工作循環(huán)；后門：個工作循環(huán) 的耐久的試驗，試驗后的基本性能允許比試驗前偏差。樣品經(jīng)型式試驗后，能符 合。 其他 繩輪式升降器的 零部件設計 設計步驟以及設計計算 （）環(huán)面玻璃 繼承傳統(tǒng)柱面車門玻璃的設計思想，很自然地將車身外造型面假想為環(huán)面，即玻璃 近似為環(huán)面上的一部分。在 軟件中，環(huán)可以由一半徑為， 的小圓繞著半徑為的 大圓旋轉(zhuǎn)而得，如圖下所示，其中，環(huán)的標系不同于車身坐標系。不失一般性，假設環(huán) 大圓所在平面平行于車身坐標系的面，環(huán)面滿足下列曲面公式。 20rzRxy小 圓 其中，。 小圓繞軸旋轉(zhuǎn)可得環(huán)面的方程 22222 4yxRrzyx 和是決定于車身造型設計、門厚等結構設計、升降器等附件類型選擇的工程數(shù)據(jù)。 一般可在車身外表面水平較寬的腰線附近用水平面截造型點云，以其擬合得圓 O， ；在車 身外表面鉛垂較寬的后車門區(qū)域用垂直于圓 的平面截造型點云，以其擬合得到小圓 ，1O2 就可以確定圓環(huán)面，其基圓為 ，且有。一：式中為，和 之間的3 距離，為，和 間的垂直距離。由所定玻璃密封條截面尺寸就可以等距出玻璃O 外表面或中面。 （）玻璃升降器升降臂導軌 參考以往柱面玻璃車門設計經(jīng)驗，提出了環(huán)面玻璃車門玻璃升降導軌的兩種設計方 法，并進行了比較，以供產(chǎn)品開發(fā)選擇。 一般情況下，車身表面幾何造型時就要保證玻璃前、后邊界線為兩條相互平行的平面 曲線，設計時需對其進一步進行擬合處理。過玻璃質(zhì)心，用平行于玻璃前及后邊界線所 在平面的面切環(huán)面得到玻璃升降臂導軌的基準線。 假設玻璃升降過程是兩個運動的合成，即繞著基圓 和繞著小圓 的旋轉(zhuǎn)運動；則3O2 可將玻璃運動軌跡假想為環(huán)面上的閉合螺旋線。所確定的螺旋線要近似平行于玻璃前后 兩條邊界線，并以其校正玻璃前后兩條邊界線。 螺旋線方程 為 3360cos60cos3ininOxttrRxOztz yy 式中 n 為螺旋線繞環(huán)面的圈數(shù)，為（，）的自變量。 若是螺旋線一部分，過其上兩點、，分別作垂直于基圓 的平面交基圓2O 于、兩點，直線、之間夾角為 ，弧 ab 對