汽车天窗的整体结构设计

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1、第 1 章 绪 论1.1 引言汽车天窗在国外有 100 多年的历史，已成为汽车文化的一部分。汽车在行 驶特别是长途行驶的过程中，人们经常会有疲劳或者困倦的感觉,这实际上是因为大脑缺氧 ,有时候通过侧窗进行换气，但是侧窗打开之后，吹到入们身上的是 漩涡状气流，会觉得风吹的很大 ,而且噪音、灰很大，同时有时会感觉到风吹的 肩膀者畴。通过天窗通风会克服上述缺点。开车的人都知道，一辆车里挤的人越多，车内的空气就越浑浊。如果在车 内吸烟，车里就更是烟雾缭绕，车里的气味更是难闻。为消除这些让人感觉不 舒服的味道，许多人选择购买车用香水，但这只能起到一定的除味效果。当然， 打开侧窗也可起到换气的作用，可车辆

2、在运行中打开窗户会产生很大的噪音， 而且风直接冲撞到司机降低舒适感，坐在后排座位的人也会被侧窗的风吹得睁 不开眼。汽车在行驶过程中若经常打开窗户，不仅影响车内温度，会带进大量灰尘 与传入车外噪声，而且由于高速行驶形成的风会直接冲撞到车内的乘员，降低 乘坐舒适度，因此现代汽车一般都关窗驾驶。对于车身密封性不良的汽车，虽 然也能带进部分新鲜空气， 但由于不能人为地控制进风， 进风量难以符合要求， 而且进风部位是随机的，往往带进大量灰尘、烟气（发动机废气） ，污染车内空 气。但若车内无新鲜空气补充，会使车内空气中二氧化碳含量增大、氧气含量 下降；车内还会因抽烟、人体呼吸、食物与物品等使空气气味不好，

3、影响乘员 身体健康；为了防止汽车前窗结霜凝雾，也需要引入新风，需要有通风装置。另外，通过天窗的玻璃可以自然采光， 车室内明亮并可以营造浪漫的气氛， 并给喜欢高档车的顾客带来了满足感。因此，加装天窗既为汽车改善通风状况 的有效方法。1.2 天窗定义天窗：是指安装于汽车顶部、主体材料为玻璃的车身部件，并且该部件有 一部分能够由电机驱动并通过传动机构将天窗玻璃沿滑槽前后移动、 倾斜启闭， 且能按要求停留在任意位置。天窗分为固定式天窗也叫全景式天窗和活动式天窗。活动天窗又分为手动 式玻璃天窗与电动式玻璃天窗。1.3 汽车天窗的发展状况汽车天窗起源于 20 世纪初，最早的出行时敞篷式布顶汽车，德国伟巴斯

4、特 公司在 1932 年生产出第一个功豪华汽车和公共汽车使用的折叠式的天窗，第一 次将后加装天窗推向舞台。汽车本身的空间相对狭小、密封性较强，随意，车 内空气容易变得浑浊，尽管汽车本身都配备通风系统，而且需要的时候还可以 打开车窗让空气流通。可是，行车时尤其是快速行驶时，开侧窗通风不禁噪音 大，而且灰尘多，因此，天窗这个时候就能显示出其右实行了，安装有天窗的 汽车在行进过程中开启天窗后，由于气流的流动原理，能过快速有效地使车厢 内的空气和车外的新鲜空气进行交换，从而使汽车内的含氧量大幅度增提高， 无论时间是这还是乘客都不容易疲劳。另外，跟打开侧窗相比，开启天窗时， 行驶中的造影相对比较小，也增

5、加了行车的舒适性。中国国内生产汽车天窗的厂家少之又少，而对天窗的研发设计对于我国汽 车零部件市场的发展有开图和推动作用。据不完全统计，在发达国家汽车天窗的普与率达 50% ，而在我国普与率仅为 1% ，差距较大。 世界上汽车天窗的著名生产厂家有德国尾巴斯特、德国奔驰、美国的ASC和荷兰皇家汽车天窗公司。出于成本与消费者习惯的考虑， 80的原装车都没有安装天窗，大多数的 消费者都是购买天窗后再加装以满足要求，在美国每年有数万辆的家用轿车进 行后安装天窗，在韩国也有数万辆以上，而中国现有原装天窗的汽车还不带汽 车生产总量的 1。现在各个城市的私家车拥有量每年还在快速递增，但带天窗的的轿车却少之又少

6、，这个天窗市场提供了广阔的空间。天窗发展时至今日，其类型也愈来愈多，按照操作方式一般分为手动旋转 式、手动上推式、电子按键式；按照开启状态又分为外掀式和内藏式。外掀式 的手动天窗多用于经济型轿车， 而内藏式的电动车窗则多用于商务车、 高档车。 我设计的汽车天窗是内藏式的天窗加上手动的挡光板，结果相对简单低价，而 且方便使用，可靠性稳定。1.4 汽车天窗的作用(1) 汽车活动天窗是汽车乘坐室与外界的空气直接交换通道，是改善汽车 内部温度和空气质量的一种方法，而汽车内部温度和空气质量对驾乘人员在长 时间驾驶车辆过程当中的舒适感以与驾驶安全性有着较大的影响。打开天窗， 使车内空气循环，使汽车内部可以

7、保持新鲜的空气，可以排出烟味、酒味、霉 味等，消除暖风空调的不适感，减小驾乘人员因空气混浊所引起的昏睡感，增 加汽车乘坐舒适度，减少司机的疲劳感并可以预防交通事故。(2) 在湿度高的天气和寒冷的季节可以防止玻璃上的湿气。(3) 闷热的夏天，长时间停车再启动时，打开天窗可尽快排出热空气，降 低车内温度。(4) 天窗本身配有的顶盖支架增加了车内的安全性，发生交通事故时天窗 也可以用作紧急出口。在野外摄影、打猎时天窗起着同样方便的作用。 61.5 Inventor 简介Inventor 美国 Autodesk 公司推出的一款三维可视化实体模拟软件 Autodesk; Inventor Profess

8、ional ( AIP )，目前已推出最新版本 AIP2011 。 Autodesk Inventor Professional包括 Autodesk Inventor; 三维设计软件； 还加入了用于缆线和束线设计、管道设计与 PCB IDF 文件输入的专业功能模块， 并加入了由业界领先的 ANSYS ;技术支持的 FEA 功能，可以直接在 Autodesk Inventor 软件中进行应力分析。在此基础上，集成的数据管理软件 ; Vault 用于 安全地管理进展中的设计数据。由于 Autodesk Inventor Professional集所有这些产品于一体，因此提供了一个无风险的二维到三

9、维转换路径。现在，您能 以自己的进度转换到三维，保护现在的二维图形和知识投资，并且清楚地知道 自己在使用目前市场上 DWG 兼容性最强的平台。Inventor 软件是一套全面的设计工具，用于创建和验证完整的数字样机； 帮助制造商减少物理样机投入，以更快的速度将更多的创新产品推向市场。Autodesk Inventor 产品系列正在改变传统的 CAD 工作流程： 因为简化 了复杂三维模型的创建，工程师即可专注于设计的功能实现。通过快速创建数 字样机，并利用数字样机来验证设计的功能，工程师即可在投产前更容易发现 设计中的错误。 Inventor 能够加速概念设计到产品制造的整个流程， 并凭借着 这

10、一创新方法， 连续 7 年销量居同类产品之首。 Inventor Professional 软件 支持设计人员在三维设计环境中重复使用其现有的 DWG 资源，体验数字样机 带来的便利。 Inventor 可以直接读写 DWG 文件，而无需转换文件格式；利 用宝贵的 DWG 资源来创建三维零件模型，这是一种前所未有的体验。Autodesk reg; Inventor Professional 软件中不仅包含丰富的工具， 可以轻松 完成三维设计，还可以与其他厂商的制造业软件实现良好的数据交互，从而简 化客户与其他公司的协作。Inventor Professional 提供了一套全面、 集成的设计工

11、具， 可用于创建完 整的数字样机，以验证设计的外型、结构和功能。 Inventor 创建的模型是一种 精确的三维数字样机，支持用户在工作过程中验证设计和工程数据，尽量减少 对于物理样机的依赖，这将减少进入制造环节后代价高昂的原型设计变更。Inventor Professional 软件融合了直观的三维建模环境与功能设计工具。 前者用于创建 零件和装配模型，后者支持工程师专注于设计中的功能实现， 并能创建智能零部件，如钢结构、传动机构、管路、电缆和线束等。在投产前为了验证设计的结果，往往需要花费高昂代价。而 Inventor 则具 有内嵌的、易于使用的运动仿真和应力分析功能，工程师可以在机器投产

12、前， 利用这些功能和数字样机来优化、预测机器在未来的实际工作情况。利用已验证的三维数字样机来生成制造文档，有助于在加工前减少错误和相关的ECO （工程变更单）。Inven tor可快速、精确地从三维模型中生成工程 图。 Inventor Professional 包含了 Mechanical 软件，这是工程师从事高效 二维机械绘图的最佳选择。Inventor Professional 与 Autodesk 数据管理软件的密切集成， 有利于高 效安全地交流设计数据，便于设计团队与制造团队与早开展协作。各个团队都 可以利用免费的 Design Review 软件（评审、测量、标记和跟踪设计）来管理

13、 和跟踪数字样机中的所有零部件，从而更好地重复利用关键的设计数据、管理 物料清单（ BOM 表），加强与其他团队与合作伙伴之间的协作。Autodesk 推出了不同的产品配置，以满足客户具体的功能要求。没有一 家公司能够比 Autodesk 更竭尽全力地帮助设计师们进行创新，并以更低的成 本将更好的产品更快地投入市场Autodesk Inventor 中包含从数字样机中生成工程设计和制造文档的全 套工具。这些工具可减少设计错误，缩短设计交付时间。Inventor 中的自动创建视图功能和绘图工具将工程图的绘制效率提高到 了新的水平。此外， Inventor 还支持所有主流的绘图标准，与三维模型的完

14、全关联（在 出现设计变更时，工程图将同步更新） ，以与 DWG 输出格式，因此是创建和 共享 DWG 工程图的理想选择。与传统的二维制图方法相比，可大幅减少工程图的创建时间。自动制图功 能可以帮助用户：在工程图中创建所需各种视图，包括前视图、侧视图、等轴测视图、局部 视图、剖视图和辅助视图等，可以通过选项控制视图中隐藏线的显示方式。通过从三维模型中检索尺寸，放置到工程图中（包括等轴测视图尺寸） ，同 时在三维模型发生变更时尺寸自动更新。使用一套全面的尺寸、标注和工程图 符号，快速灵活地完成工程图的创建。创建位置视图，以说明装配的不同工作 状态。支持的工程图标准有： ANSI 、BSI、 DIN

15、 、 ESKD、GB、ISO 和 JIS 等。 121.6 课题研究的目的和意义作为机械、电子等多种科学发展的重要成果，汽车早已成为人类现代生活 中 不可缺少的重要做成部分，多年来，汽车生产制造也一直在迅速的发展，当 全球范围内的经济一体化的趋势有加速了这一发展速度，而传统的手工设计和 制造方式早已满足不了生产发展的需要， Inventor 技术的发展正是应了这种客 观实际的要求 Inventor 技术可以显著的提高汽车产品的设计制造效率， 提高设 计制造的质量，减少产品修改时间，从而大大速度按了从产品设计、产品试制、 试验到产品生产的整个周期。在我国加入 WTO 后，国内汽车工业面临着很大的

16、冲击，同时也给汽车发 展提供了很好的机遇。所以我国今后汽车工业的发展重点将逐步转向主要是独 立自主的汽车和汽车零部件随着国内汽车厂家越来越看重市场需求，许多中档 轿车甚至经济型家用轿车也纷纷将天窗总以为表追设备，在保证安全白的前提 下，它成为越来越多车主的能过享受的便利设备。汽车天窗改变了传统的换气 形式，风吹进变为空气抽出去。汽车高速行驶时，空气分别从车的四周快速流 过，再打开的天窗的外面形成负压区，将车内污浊的空气抽出，达到换气的目 的。使用天窗除雾更快捷。夏天雨季雨水勤、湿度大、车内外温差大。前挡风 玻璃容易形成雾气。打开车顶天窗至通风位置，可以轻易消除前挡风玻璃的雾 气，保证行车安全。使用天窗换气，既不必担心车外恶劣脏污的环境，也不必 担心与雨水吹进车内。使用天窗还有节能的功效，在太阳的暴晒下 1 小时，车 内的温度就可以轻易的达到 70 C。打幵天窗。利用负压抽出燥热的空气换气