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1、车门玻璃升降器设计及运动仿真前言玻璃升降器是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架作上下运动，从而使得车门玻璃沿着车门窗框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式传动和绳轮式传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动。此外有手动和电动两种操纵方式。车门设计和布局中正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。作为车门系统中的运动部件，升降器不仅仅和车身内外板的空间布局相关，同时也和车门两侧导轨、玻璃内外水切、密封条都有一定关联。在车门系统特别是内外门板和玻璃形状初步确认后，需要在基于车门系统和玻璃升降器相关联部件进
2、行布局和分析。因为如果玻璃升降器空间布局不恰当在实际过程中经常会遇到玻璃升降卡滞、抖动、偏离车门边框导槽等现象。运动不平稳常常也意味着在整个运行行程或某个特定位置出现静态或动态力学状况恶劣的情况。反映在现实中会出现型式试验（寿命试验）失败或使用过程中的零件失效，如叉臂升降器中的长臂、短臂的磨损，绳轮式升降器的钢丝绳断裂等。为解决这些可能存在的问题需要在车门内外板上的附件布局及玻璃升降器结构设计时，充分考虑其布局的合理性并应利用计算机辅助进行分析。为合理布置升降器在车门系统中的位置需要在车门设计和升降器产品设计时对玻璃升降时产生关联的零件进行系统布局和考虑。、 1汽车玻璃升降器1.1概述电动玻璃
3、升降器在我国诞生于90年代初，是轿车作为生产资料向消费资料变化的一个特征。最早开始应用在桑塔纳普通型的选装车上，称为豪华型轿车，以后在奥迪、捷达、富康等轿车上都开始选装电动玻璃升降器。由于电动玻璃升降器比传统的手动玻璃升降器具有许多优越性，它运行平稳，调节自如，不需要人力，给驾驶员和乘员带来一种舒适感和安全感。汽车上装有电动玻璃升降器，给汽车带来一种豪华的气氛，受人喜爱。因此，目前在中级以上轿车都将电动玻璃升降器作为一种标准配置，用以提高汽车的配置档次。现在，国内生产的中高档轿车，例如奥迪A6、别克君威、雅阁、帕萨特、东风标致307都配置了电动玻璃升降器，其他轿车和面包车也开始大量选装电动玻璃
4、升降器。目前，大客车和卡车也有配置电动玻璃升降器的需求。电动玻璃升降器的发展前景是广阔的。1.2市场预测国内主要生产电动玻璃升降器厂商及配套车型情况见表1-3-1。表1-3-1 国内主要生产电动玻璃升降器生产厂一览表产品名称企业名称主要车型电动玻璃升降器上海实业交通电器有限公司桑塔纳、别克、帕萨特、金杯、猎豹张家港博泽汽车部件有限公司桑塔纳、捷达、奥迪贵州万江电机厂捷达、小红旗、马自达镇江Rockwell富康、切诺基跃进集团随车工厂依维柯重庆力士得绳索有限公司雅阁吉林省红钻汽车电器股份有限公司捷达温州天球电器有限公司浙江中欧汽车电器有限公司目前电动玻璃升降器产品市场主要由上海实业交通电器有限公
5、司、张家港博泽汽车部件有限公司、贵州万江电机厂占有。其市场占有率(手动+电动)见表1-3-2。表1-3-2 1999年被玻璃升降器总产量即主要厂商比较表产品名称全国总产量主要生产厂商年销量（万只，电动）市场占有率（%）玻璃升降器311.6万只（手动+电动）上海实业交通电器有限公司42.4813.6张家港博泽汽车部件有限公司26.98.6中国贵航集团万江电机厂2.180.7“十五”期间轿车将由目前566l万辆发展到110121万辆；客车由4182万辆发展到 5568万辆；卡车由5819万辆发展到106121万辆，玻璃升降器的发展预测见表1-3-3表示。表1-3-3 汽车需求量及玻璃升降器发展数量
6、车型2005年需求量（万辆）玻璃升降器发展量（万只）载货汽车106-121216-242客车55-68110-136轿车110-121440-484总量271-310766-862玻璃升降器的总产量从表1-3-2与表1-3-3比较可以看出，到“十五”末将增加24275倍，可见其发展前景是很好的。其中电动玻璃升降器的发展肯定要高于手动玻璃升降器，其占玻璃升降器份额由99年的228到2007年预计将达到30。1.3主要技术指标情况改革开放以来我国汽车行业依靠技术引进及合资，使我国汽车业的技术水平迅速发展，相应的汽车零部件制造技术也迅速发展。目前为上海大众，一汽大众配套的电动玻璃升降器都采用了德国大
7、众的TL82083标准。为上海通用配套的电动玻璃升降器采用了GM公司的1997Buick“W” -car门窗升降子系统的技术要求。为神龙富康配套的电动玻璃升降器采用了B28 4250的雪铁龙标准。由于电动玻璃升降器在国内发展很快，在国内制订一个行业标准已提到议事日程，最近武汉汽车车身附件研究所和上海实业交通电器有限公司起草制订了QCT636-2000汽车电动玻璃升降器的行业标准，它综合了国外先进汽车企业标准，结合我国电动玻璃升降器的实际情况，在分析试验的基础上而制订的。这将对规范我国电动玻璃升降器的设计，制造，试验技术起到指导作用。1.4汽车玻璃升降器的发展趋势当前我国电动玻璃升降器的发展很快
8、，它不但在轿车中大量配套，而且也开始在轻型客车中大量配套。最近还有在卡车中配套的意向，其使用方便，安全，舒适的特点已被越来越多的人接受。其配套市场的天地是广阔的。随着汽车工业的发展，电动玻璃升降器呈现智能性、模块化的发展趋势。为了使电动玻璃升降器保持强劲的动力，又防止在使用过程中出现不小心被夹住的不安全因素，目前的电动玻璃升降器已具有一定的智能，它能使玻璃在上升中碰到一定的阻力时，即停止上升并下降，足以防止乘客肢体不小心被夹住的小概率事件。这一功能是靠安装在摇窗电机中的电子模块来完成的，上海大众新开发的帕萨特轿车的电动玻璃升降器就具有这种防夹功能。另一发展趋势就是模块化，在国际汽车工业发展过程
9、中，为了更好地迎合顾客的个性化要求，降低产品成本，提高汽车质量，整车厂逐渐将自制件压缩，并尽量减少整车厂的工作量，将整车厂的精力都放在新车型的开发上，因此提出了模块供货的要求，将原来直接由各供应商提供单个零件，由整车厂在生产线上组装的生产模式逐步转为由一级供应商承担模块供货，整车厂仅作模块组装，这样可大大压缩整车厂的工作时间，加速汽车的更新换代。过去汽车厂是比谁生产线长，今后可能是生产线越长，效率越低。2汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数2.1结构及工作原理电动玻璃升降器从其结构特点上分，大致可分成三大类；绳轮式、叉臂式、软轴式。其结构特点及配套车型如表2-1-1所示。表2-1-1电动玻璃
10、升降器结构特点结构形式动力源结构特点国内配套车型绳轮式直流微电机由开关改变电机极性，作正反向旋转，带动机构作上下运动。由电机传动轴带动卷丝筒旋转，卷丝筒带动钢丝绳在导轨上作上下运动，钢丝绳再带动导轨上的传动掣（用以固定窗玻璃）作上下运动，起到升降玻璃的作用。结构运行平稳，噪音小，车型适用范围广上海：桑塔纳一汽：奥迪一汽：捷达二汽：富康上海：别克广州：雅阁上海：帕萨特叉臂式直流微电机由开关改变电机极性，作正反向旋转，带动机构作上下运动。由电机传动轴上的小齿轮带动叉臂中的长臂上的扇形齿轮在一定角度内旋转，改变长臂与短臂的夹角，起到升降玻璃的作用。该结构能适用负载较大车门玻璃，结构简单，制造成本低，
11、用于车门玻璃弧度较小的车门。一汽：金杯海狮面包车柳汽：三菱MPV面包车天津：夏利软轴式直流微电机由开关改变电机极性，作正反向旋转，带动机构作上下运动。由电机传动轴上小齿轮带动螺旋型钢丝软轴在导向管内作上下运动，软轴上传动掣带动玻璃作上下运动，起到升降玻璃的作用。该机构简单，制造工艺比较复杂。北京：切诺基南京：依维柯图2.1.1 车门玻璃升降器的的型式a）单臂式；b）交叉双臂式；c）平行双臂式；d）绳轮式；e、f）软轴式1.扇形齿轮；2.玻璃导向槽；3.升降臂；4.小齿轮；5.弹簧；6.滑轮；7.托架；8.丝；9.齿条；10.钢丝卷2.2技术参数及分析下面将电动玻璃升降器国内外主要技术指标如表2
12、-2-1排列以供参考。表2-2-1 国内外电动玻璃升降器主要技术指标技术指标内容行业标准QC/T636-2000德国大众TL82083美国GM97Buick雪铁龙B28 4250额定电压12V12V12V13.5V工作电压11-15V9-15V9-16V1016V最大消耗电流28A25A28A25A额定负载按图纸规定80N120N65N,80N,100N上升速度或上升时间70-200mm/s120-180mm/s或3-6s3.01.0s16cm/s剩余力按图纸规定15050N178355N300N自锁性500N500N450N300N绝缘强度550V.1MIN750V.2s1000V.1min
13、 表2-2-1 国内外电动玻璃升降器主要技术指标 续表绝缘电阻0.3M20 M环境温度-20-+70-20-+80-30-+75-40-+85防水性IPX4IP53PDW5033B30 4410(2型)耐久性前门15000循环后门7500循环前门12500循环后门7500循环前门14250循环后门7500循环从表2-2-1的主要技术指标对比来看，我国汽车电动玻璃升降器行业标准基本上采用了国外先进企业的标准，如按此标准制造汽车电动玻璃升降器，其产品可达到国际先进水平。从表中可看出，目前别克轿车对电动玻璃升降器的技术要求是最高的，其技术指标中额定负载大，要达 120N，剩余力最大要达355N，其耐
14、久性试验中一个循环的运动次数也是最多的，玻璃在一个循环中需运动8次。要达到这些指标，对电机、传动机构都提出了更高的要求。3 玻璃升降器的设计方案3.1 车门玻璃参数的确定根据车门外板窗框的结构，玻璃面（两玻璃关于XZ平面对称）在整车坐标中的空间位置（单位：mm）定义为：G1、G2、G3玻璃曲线（图3.1.1）在整车坐标系中的坐标如表3-1-1。表3-1-1 G1、G2、G3曲线坐标G1XYZ671.71499.31370.2677.51498.31350.0691.21495.81300.0700.01494.21266.3704.11493.51250.0716.11491.21200.0727.21488.91150.0737.51486.71100.0747.01484.61050.075
