畢業(yè)設(shè)計 -貨車機械平行臂式玻璃升降器的設(shè)計

1、各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計圖紙摘 要玻璃升降器的存在一是為了增加駕駛員的車視野，二是為了保證車內(nèi)的通風(fēng)，因此它是車門附件中重要的元件。雖然現(xiàn)今電動式玻璃升降器大行其道，但平行臂式升降器依然有它的市場，在貨車和面包車上因其可靠性、成本低、強度好、升降平穩(wěn)、運動阻力小等特點因而被廣泛應(yīng)用。本文所要設(shè)計的是貨車機械平行臂式玻璃升降器，在分析了所需玻璃行程的基礎(chǔ)上進行了運動分析和力學(xué)分析。在對機構(gòu)進行了性能與結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，主要涉及驅(qū)動總成（傳動軸），傳動總成（小齒輪、扇形齒板），執(zhí)行元件（一對平行傳動臂、T形架）及安裝固定裝置等的設(shè)計；為了實現(xiàn)玻璃在任意位置的制動，玻璃在受到向下的壓力時能保證不超

2、過5mm下移以及舉升輕便的要求分別設(shè)計了制動機構(gòu)和平衡機構(gòu)。隨后對各元件、總成與機構(gòu)采用幾何作圖法與理論計算的方法進行了載荷分析，對關(guān)鍵零件進行了強度校核，從而確定零件的斷面尺寸和形狀。接著對各部件進行實體建模和裝配。最后對主要元件進行二維出圖。關(guān)鍵詞：玻璃升降器，平行臂，行程，平衡彈簧，制動彈簧Vehicle Mechanical Parallel Arms Window RegulatorABSTRACTThe window regulator One is to increase the presence of the car driver vision, and the other i

3、s to ensure that the vehicle ventilation, Therefore it is important annex to the door components. Although modern electric window regulators are more popular, but the parallel arm window regulators are still on the market. In trucks and vans on the basis of their reliability, low cost, good strength

4、, a smooth landing, small resistance movement characteristics they have been widely used.This paper is to be briefed on the vehicle mechanical arm Glass parallel movements of the design process. In the performance of the institutions and structures on the basis of the analysis, involving mainly driv

5、en assembly (Shaft), drive assembly (small gear, fan-shaped tooth plate), the implementation of devices (one pair of parallel transmission arm, T-shaped frame); To achieve the glass at arbitrary position and the brake light of the lifting of a brake designed and balance mechanism. Subsequently the r

6、ight components, assembly and institutions using geometric mapping with the calculation methods of analysis and loads are calculated to determine the components of the cross-section size and shape. Proceeded to I do the components of solid modeling and assembly. Finally, I do the main components of

7、2D drawing to satisfy the requirement of the real situation. Key words: window regulator, parallel arm, trip, balance spring, spring brake貨車機械平行臂式玻璃升降器的設(shè)計韓 強 0 引言新頒布的汽車行業(yè)標(biāo)準QCT29027-91汽車用玻璃升降器技術(shù)條件中對于玻璃升降器是這樣定義的：“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(dǎo)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(如某些轎車可調(diào)開度的三角窗玻璃、太陽頂窗等)，似乎應(yīng)稱其

8、為玻璃調(diào)整器才更為確切。在國外汽車行業(yè)的有關(guān)技術(shù)資料中，玻璃升降器的用詞為Window Regulator其意即玻璃調(diào)整器，或許由于玻璃的位置調(diào)整多為上下運動，故通常稱之為玻璃升降器。各種玻璃升降器均需通過某種形式的驅(qū)動機構(gòu)以實現(xiàn)對玻璃運動位置的調(diào)整；對于玻璃為上下運動的玻璃升降器而言，當(dāng)玻璃上升時，通過該機構(gòu)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(gòu)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(導(dǎo)槽、封口膠條等)間的摩擦、及傳動機構(gòu)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)定移動。臂式玻璃升降器的傳動機構(gòu)為齒輪齒

9、板嚙合傳動除齒輪外其主要構(gòu)件均為板式結(jié)構(gòu)加工方便，成本低，在目前國內(nèi)車輛上使用較為普遍。但由于其采用懸臂式支承結(jié)構(gòu)及齒輪齒板機構(gòu)，故工作阻力較大。玻璃升降器的主要技術(shù)性能與其結(jié)構(gòu)型式、使用車型、安裝位置、玻璃的形狀（曲率）和重量等因素有關(guān)而有所不同。包括下列各項指標(biāo)：1）操作性 指玻璃在升降時所需操作力的大小。對于用選裝式手柄的升降器來說，平均操作力為19.624.5N（22.5kgf），最大不得超過29.4N（3kfg），升起與下降玻璃時所用力的差值應(yīng)不大于4.9N（0.5kgf）。操作力也可用力拒表示，如我國的JB2882規(guī)定為1.96Nm（20kgfcm），上海桑塔納轎車規(guī)定為2.5Nm

10、。2）耐久性 指玻璃升降器能正常工作的次數(shù)即玻璃從下止點升至上止點，再由上止點降到下止點為工作一次。3）可靠性 指玻璃在升降過程種，能準確的停留在任意位置的能力，如：JB2882規(guī)定玻璃下降不大于5mm。4）平穩(wěn)性 指玻璃在整個升降行程中，保持其水平位置不變的能力。常用每100mm長度上的不平行度表示。例如：JB2882規(guī)定玻璃的不平行度為0.4mm/100mm，而廣州別儒轎車規(guī)定為0.3mm/100mm。5）耐超載性 常用符合強度和操作強度表示?！胺蠌姸取北硎驹诖安Ａе醒胧┘宇~定的載荷時，玻璃不產(chǎn)生連續(xù)下降；“操作強度”表示在搖擺轉(zhuǎn)動軸上施加額定轉(zhuǎn)矩時，不允許構(gòu)件產(chǎn)生變形和出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。6

11、）耐振性 指汽車在行使中出現(xiàn)振動時，升降器能保持玻璃開度位置不變的能力。1 玻璃升降器的發(fā)展1.1 汽車玻璃升降器的種類按玻璃升降器的安裝位置分，有用于側(cè)門窗、三角窗、后門窗、駕駛員室與乘員室隔離窗等玻璃升降器。按傳動機構(gòu)的型式分，有臂式、鋼絲繩式、帶式、軟軸式等玻璃升降器。按操縱的方式分，有機械式和自動式等玻璃升降器。1.1.1 臂式玻璃升降器根據(jù)其結(jié)構(gòu)型式可分為單臂式（圖1.1）和雙臂式。而雙臂式又可分為交叉臂式（圖1.2）和平行雙臂式（圖1.3）兩種。圖1.1 單臂式玻璃升降器單臂式和平行雙臂式的特點式玻璃的重心與升降臂的重心不在一條鉛垂線上，在玻璃升降過程中兩重心之間的相對位置經(jīng)常變化

12、，故易產(chǎn)生歪斜、卡住現(xiàn)象；并且在玻璃升降運動時不夠平穩(wěn)，操作力也較大，只適用于玻璃導(dǎo)槽為平行式導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。而交叉雙臂式則無此缺點，玻璃在升降行程中的重心和傳動臂的重心始終在一條鉛垂線上，所以運動平穩(wěn)使用較為普遍。三種臂式玻璃升降器的共同特點是：強度好、重量較大、安裝位置的可調(diào)性差。臂式玻璃升降器的主要零件有：小齒輪，其模數(shù)為1.52，齒數(shù)69，材料可用粉末冶金壓鑄件，熱處理淬火HRC4248，也可用45號鋼切削加工，熱處理淬火HRC4852；扇形齒輪，其材料為25號鋼板，冷沖壓件，齒部熱處理淬火HRC3035；平衡彈簧可用2.5mm，寬10mm，材料65Mn的扁鋼卷成，熱處理，回火HB480。

13、圖1.2 交叉臂式玻璃升降器圖1.3 平行臂式玻璃升降器臂式玻璃升降器的操作力，影響手柄操作的阻力因素如表1.1所示，其中玻璃與導(dǎo)槽之間的摩擦力最大。故安裝時，應(yīng)保證玻璃與導(dǎo)軌之間的配合間隙，各運動部件應(yīng)涂潤滑脂，以減少摩擦阻力。 表1.1臂式玻璃升降器各部分的阻力實測值比率主要因素阻力玻璃升降運動30.2玻璃重量28.2齒輪部分27.6玻璃支承部分11.5升降臂的重量和齒輪的摩擦6.4平衡彈簧的作用-3.9合計1001.1.2 鋼絲繩式玻璃升降器圖1.4 鋼絲繩式如圖1.4所示為桑塔納轎車上使用的鋼絲繩式玻璃升降器。傳動路線為搖把小齒輪扇形齒輪卷筒鋼絲繩運動托架玻璃升降。鋼絲繩式的搖動手柄位

14、置可自由布置，安裝方便，鋼絲繩的松緊度可利用張緊輪進行調(diào)節(jié)，由于門窗玻璃裝在運動托架上，玻璃上下移動時，玻璃質(zhì)量的重力作用線，始終與鋼絲繩平行，故玻璃上下運動平穩(wěn)；它所用的零件少，質(zhì)量少，加工容易，常用于轎車。1.1.3 帶式玻璃升降器其為美國的一種塑料穿孔帶式玻璃升降器，零件多數(shù)采用塑料件，故質(zhì)量少。它與臂式玻璃升降器比較：對于雙門汽車，可減少質(zhì)量3.2kg，對于四門汽車，可減少5kg。由于傳動機構(gòu)中均涂以潤滑脂，故使用過程中部需維護保養(yǎng)，運動平穩(wěn)。這種玻璃升降器的耐久性實驗達25000次。傳動路線為：搖把小齒輪塑料穿孔帶運動托架玻璃升降。1.1.4 齒輪彈簧式玻璃升降器圖1.5 齒輪彈簧式

15、玻璃升降器如圖1.5所示為奧地利斯太爾載貨汽車上使用的齒輪彈簧式玻璃升降器。彈簧鋼絲直徑。彈簧外徑，螺距3.2mm。彈簧的內(nèi)圈中穿有直徑為的多股鋼絲繩，在多股鋼絲繩的表面纏繞高2mm的羊毛，在羊毛上涂以潤滑脂，以降低齒輪與彈簧嚙合時的摩擦力。在彈簧的外圓上套有厚0.8mm的鋼板卷成的導(dǎo)向管，以保證彈簧軸向運動無阻礙。傳動路線為：手柄小齒輪彈簧玻璃托架玻璃升降。齒輪彈簧式與臂式玻璃升降器比較：零件少，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，無噪聲、以及手柄位置可調(diào)性好、玻璃重心始終通過彈簧中心等優(yōu)點。但在多股鋼絲繩上夾植絨毛比較困難，成為其難以推廣的軟肋。1.1.5 電動式玻璃升降器電動玻璃升降器的操縱機構(gòu)

16、是由電流機代替手動搖把。配裝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縱按鍵控制，可同時調(diào)控，也可分組調(diào)整或單獨調(diào)整，操作非常方便準確，大大提高了操縱的可靠性和駕駛員工作的舒適性而且有利于操作自動化(例如有些高級轎車變速桿換至“P”駐車位置時，全部玻璃會自動關(guān)閉。圖1.6 電動式玻璃升降器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承部分、可逆式直流電機和減速器、控制開關(guān)等組成。如日本PAJERO越野車的前車門玻璃升降器，可選裝手動式或電動式玻璃升降器。電動玻璃升降器一般采用可逆式直流電機，工作電壓12V，工作電流5A，約束電流可達20A30A。1.2 我國汽車玻璃

17、升降器的發(fā)展我國于1981年推行了JB2882-81載重汽車用玻璃升降器技術(shù)條件標(biāo)準，在此標(biāo)準的基礎(chǔ)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(guān)的先進技術(shù)指標(biāo)及數(shù)據(jù)，修改制定了汽車行業(yè)標(biāo)準QC/T29026-91汽車用玻璃升降器技術(shù)條件，并于1991年頒布實施，該標(biāo)準對于汽車玻璃升降器的基本技術(shù)性能及測試方法作了明確的規(guī)定。由于目前我國大量使用的主要為臂式玻璃升降器，其它類型特別是柔式玻璃升降器尚缺乏有關(guān)的技術(shù)資料和技術(shù)數(shù)據(jù)，故上述標(biāo)準僅適用于臂式玻璃升降器，其它類型玻璃升降器亦可參照執(zhí)行。80 年代末期，一些南洋和日本商人看好中國的汽車市場，提供了一些電動玻璃升降器于汽車

18、配件市場，供中國汽車用戶改裝汽車之用。90年代初是轎車作為生產(chǎn)討論向消費討論變化的一個特征。最早開始應(yīng)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，它運行平穩(wěn)，調(diào)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(biāo)準配置，用以提高汽車的配置檔次。1991 年，上海大眾汽車有限公司開發(fā)桑塔納豪華型選裝車時，決定將電動玻璃升降器作為其標(biāo)準配件。同年，上海實業(yè)交通電器有限公

19、司和張家港星港電子有限公司開始開發(fā)電動玻璃升降器。1992年，一汽大眾決定將電動玻璃升降器作為AUDI 100轎車的標(biāo)準配件。1993 年，上海實業(yè)交通電器有限公司和張家港星港電子有限公司開發(fā)的SANTANA電動玻璃升降器，按照德國大眾的TL - 82083 電動玻璃升降器供貨技術(shù)條件，經(jīng)過嚴格的型式試驗、材料試驗和6 萬km 夏季及冬季道路試驗，都通過了上海大眾的認可并批量供貨。該電動玻璃升降器為繩輪式結(jié)構(gòu)，采用了密封電動機拖動，基本達到了國外80 年代中期水平。1999 年，上海博澤汽車部件有限公司開發(fā)的PASSAT B5 轎車門板系統(tǒng)經(jīng)過嚴格的認可程序，通過了上海大眾的國產(chǎn)化認可并批量供

20、貨。該門板系統(tǒng)不但接受了國際流行的系統(tǒng)供貨觀念，而且具有電動玻璃升降器驅(qū)動安全控制電子模塊。2000 年，上海實業(yè)交通電器有限公司自行開發(fā)的BUICK CENTURY 和REGAL 的電動玻璃升降器，按國外90 年代末期的技術(shù)標(biāo)準，經(jīng)過嚴格的認可程序，通過了美國GM 公司的認可并批量供貨。當(dāng)前我國電動玻璃升降器的發(fā)展很快，它不但在轎車中大量配套，而且也開始在輕型客車中大量配套。最近還有在卡車中配套的意向，其使用方便，安全，舒適的特點已被越來越多的人接受。其配套市場的天地是廣闊的。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，電動玻璃升降器呈現(xiàn)智能性、模塊化的發(fā)展趨勢。為了使電動玻璃升降器保持強勁的動力，又防止在使用過程

21、中出現(xiàn)不小心被夾住的不安全因素，目前的電動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時，即停止上升并下降，足以防止乘客肢體不小心被夾住的小概率事件。這一功能是靠安裝在搖窗電機中的電子模塊來完成的，上海大眾新開發(fā)的帕薩特轎車的電動玻璃升降器就具有這種防夾功能。與國際潮流相同，電動玻璃升降器在中國也不僅限于為豪華轎車的選裝件，如今大部分的國產(chǎn)中、高檔轎車，高檔載貨汽車，中、高檔面包車都已將電動玻璃升降器作為一種標(biāo)準配件。國內(nèi)電動玻璃升降器供應(yīng)商最大問題在于其生產(chǎn)規(guī)模還太小，如上海實業(yè)交通電器有限公司，其生產(chǎn)量大致是國外同類規(guī)模廠商年產(chǎn)量的15% 20%。這樣的生產(chǎn)規(guī)模無法參與國際

22、競爭。造成低效率生產(chǎn)的根本原因還是技術(shù)能力不強，如各車型配套的電動玻璃升降器結(jié)構(gòu)相差巨大，各廠家基本按原車型的電動玻璃升降器的結(jié)構(gòu)進行某種仿造開發(fā)和生產(chǎn)，無法形成自己的系列產(chǎn)品以降低成本，因此，根據(jù)國內(nèi)外車型開發(fā)自己的系列產(chǎn)品，是我國電動玻璃升降器生產(chǎn)廠家的一個重要課題。另一發(fā)展趨勢就是模塊化，在國際汽車工業(yè)發(fā)展過程中，為了更好地迎合顧客的個性化要求，降低產(chǎn)品成本，提高汽車質(zhì)量，整車廠逐漸將自制件壓縮，并盡量減少整車廠的工作量，將整車廠的精力都放在新車型的開發(fā)上，因此提出了模塊供貨的要求，將原來直接由各供應(yīng)商提供單個零件，由整車廠在生產(chǎn)線上組裝的生產(chǎn)模式逐步轉(zhuǎn)為由一級供應(yīng)商承擔(dān)模塊供貨，整車廠

23、僅作模塊組裝，這樣可大大壓縮整車廠的工作時間，加速汽車的更新?lián)Q代。過去汽車廠是比誰生產(chǎn)線長，今后可能是生產(chǎn)線越長，效率越低。 1.3 國外汽車玻璃升降器的發(fā)展國外電動玻璃升降器的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了一種漠塊化供貨，它不再是單一的升降器的供貨方式，而是一種多個汽車部件集成為一個模塊一起供貨的方式，現(xiàn)稱為車門內(nèi)板模塊。在車門內(nèi)板上安裝有電動玻璃升降器、機電一體化門鎖、電子模塊、揚聲器、線束，組成車內(nèi)門板模塊系統(tǒng)。國外一些轎車中就采用這種車門內(nèi)板模塊。采用車門內(nèi)板模塊后其優(yōu)點如下： 1.模塊化供貨可降低主機廠的成本，減少零件裝配時間，主機廠總裝流程可縮短；2.有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。原來由各個零部件廠負責(zé)的零

24、件，現(xiàn)在由一個模塊總成廠對質(zhì)量負責(zé)，由總成廠來控制質(zhì)量，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量；3.模塊化后可減少門板系統(tǒng)的零件，減輕重量；4.模塊門板系統(tǒng)的內(nèi)門板將車門分成2個腔，1個濕腔，1個干腔。它將機械部分放在濕腔，電機、線束、電子模塊等放在干腔，減少了電氣零件受濕的故障；5.車門內(nèi)安裝模塊門板系統(tǒng)后，增加車門的強度，提高了車門的安全性；6.電子模塊具有多種功能?？刂粕灯?，并具有升降器的防夾保護；控制后視鏡；控制門鎖；采用電子模塊后還可減少很多線束。2 玻璃升降器的總布置2.1 玻璃布置車門玻璃的形狀、大小、位置的確定是順利實現(xiàn)玻璃升降器布置的前提基礎(chǔ)，也是車門布置設(shè)計的重要內(nèi)容。玻璃形狀和窗口處造型形

25、狀及窗框結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。確定時應(yīng)本著盡量逼近外型的原則，并保證玻璃沿導(dǎo)軌順利升降。逼近外型是指車門玻璃大小、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。如圖2-1 所示，其中A-A 剖面表示了玻璃中心線和車門外表面線的相對位置。車門外表面線為車身外形的截面曲線，玻璃中心線為圓柱面玻璃的截面線。首先玻璃中心線的曲率和趨勢應(yīng)逼近外表面線。其次是保證玻璃沿導(dǎo)軌順利升降。然后通過前（A-A 斷面）后（B-B 斷面）兩處斷面的y 方向坐標(biāo)確定出玻璃圓柱面中心線在俯視圖上的傾斜角度，這樣就確定了玻璃中心面的位置。2.2 玻璃升降器的布置過程玻璃升降器是車門上主要附件之一，它帶動玻璃上

26、下運動，占據(jù)門內(nèi)大量空間。在選擇玻璃升降器時，應(yīng)考慮以下因素：車門造型特點、車窗開口大小、玻璃形狀和安裝方式。此外，一般要求選擇的玻璃升降器最大行程比實際行程大些。 圖2.1 車門玻璃位置確定2.2.1 車門窗玻璃升降器操縱手柄位置在確定操縱手柄時應(yīng)從人機工程學(xué)的角度來考慮。為了使手柄布置在方便的位置，就要把手柄的位置和駕駛員的位置聯(lián)系起來。如圖2-2 所示，為載貨汽車的手柄位置確定。圖示的陰影區(qū)域，是在有關(guān)標(biāo)準中對載貨汽車駕駛室車門玻璃升降器手柄、三角窗框及車門扶手所限定的區(qū)域。 圖2.2 汽車手柄位置確定圖2.3 車門升降機構(gòu)平面布置圖1主動臂擺動中心；2 鉸鏈中心線； 3前導(dǎo)軌； 4滑槽

27、上止點5門鎖；6后導(dǎo)軌；7滑槽下止點；8限位塊2.2.2 平面圖布置（即沿車身的側(cè)面看過去）如圖2.3所示，為玻璃升降器的平面布置圖。1）為了使升降平穩(wěn)，玻璃升降器的支撐中心應(yīng)與玻璃質(zhì)心相一致。如圖2.4所示，虛線nn是玻璃的運動軌跡；在玻璃行程中，玻璃重心一直隨著主動臂的擺動在T形架中心左右移動，但在下至點和上至點處，為了使玻璃重心對T形架中心產(chǎn)生的力矩大小相同，兩個極點位置重心的偏移量要求一樣，都為133.6mm。在C點處，此時主動臂與水平位置成夾角，玻璃重心與T形架中心在同一條垂直線上，故玻璃重心對T形架中心的力矩為零。2）從動臂與主動臂在行程中始終保持定距的平行，從動臂一端連接在底板上

28、，另一端連接在T形架上，用于T形架的平穩(wěn)。3）升降器底板在門內(nèi)板平面上的固定位置和角度，則決定于按人機工程學(xué)的校核區(qū)域內(nèi)手柄位置和主動臂的擺動中心，還要考慮齒板齒輪的嚙合范圍。4）主動臂與從動臂的長度是設(shè)計升降器時應(yīng)該考慮的因素，一般由玻璃升程和玻璃小決定。5）玻璃的限位在上止點靠的是窗框的最上端，而在下止點靠的是玻璃限位塊8，它一般焊在蓋板上，當(dāng)蓋板拆下后，玻璃還可沿導(dǎo)軌下滑，直到滾子可以從滑槽中脫開為止，以便拆裝和更換玻璃。圖2.4 玻璃重心位置圖2.2.3 側(cè)面圖布置（厚度方向）圖2.5為車門的側(cè)向布置圖，它可用來觀察升降器在門厚度方向上的位置。注意在繪制該圖時，應(yīng)該先畫玻璃中心線，然后

29、以它為基準去確定其它部件的位置。在確定中心線時，主要依據(jù)外表面曲線、側(cè)面曲線及附件布置等。以玻璃中心線為基準，依照所選的玻璃升降器（一般會給出底板安裝平面到滾輪或滑槽的尺寸），可定出安裝平面到玻璃中心線的距離A（如上圖所示）。距離A是非常重要的，它關(guān)系到升降器是否升降自如，因為玻璃導(dǎo)槽按玻璃中心線的形狀和運動軌跡位置安裝固定。 圖2.5 測向布置圖1傳動臂 2球頭滾輪軸 3滑槽 4滾輪 5彈簧片圖2.6 玻璃升降器工作示意圖此外，玻璃升降在側(cè)視圖上還存在著一個矛盾，即玻璃的圓弧運動和升降器臂及托桿的直線運動之間存在矛盾，如下圖2.6 所示。當(dāng)玻璃為平面時，其上下運動的軌跡是直線，A 值不變；當(dāng)

30、玻璃為曲面時，則A 值是變化的，可通過傳動臂與玻璃連接部分的彈性進行補償，若補償量不夠，則要重新選擇玻璃升降器。A 值通過在內(nèi)板上所沖壓的D 平面來保證，若無法使用恰當(dāng)?shù)牟Ａ灯鳎瑒t要全新設(shè)計。為解決以上問題，在設(shè)計上可采取以下措施：（1）玻璃夾框或托架與升降器臂連接采用球面接觸，靠球面滾輪在滑槽內(nèi)的轉(zhuǎn)動來補償兩者運動方向上的差異，如上圖2.6 所示；（2）為補償曲面玻璃在升程范圍內(nèi)的弦弧高，可以將升降器臂上的滾輪設(shè)計成可軸向竄動，還可以借助彈簧片和升降器臂的變形來補償。但無論采取哪種方式，布置時應(yīng)盡量減小Y 方向竄動量，即布置時使升降器托架置于弦與弧頂中間，使變形量兩側(cè)分開，升降器臂拉壓變

31、形量相等。2.3 結(jié)構(gòu)布置2.3.1 驅(qū)動部件玻璃正常升降：手搖柄傳動軸扭轉(zhuǎn)彈簧直徑變小推動聯(lián)動盤小齒輪扇形齒輪升降臂（主動臂與從動臂）玻璃安裝槽板玻璃升降運動。圖2.7 傳動機構(gòu)如圖2.7、2.8所示，玻璃的驅(qū)動由制動鼓1、制動彈簧3、傳動軸2和聯(lián)動盤6等元件組成的。制動鼓用鉚釘7固定在底板8上，是不動件；制動彈簧是一個螺旋形扭力彈簧，自由狀態(tài)時，外徑稍大于制動鼓內(nèi)徑，在給予一定預(yù)緊而徑向變形的情況下裝進制動鼓中。傳動軸與手柄連接，而聯(lián)動盤則通過鉚死在盤上的小齒輪5、扇形齒板4和傳動臂與玻璃相連接。當(dāng)搖動手柄時，傳動軸轉(zhuǎn)動過間隙b（空行程），繼而帶動彈簧（使彈簧直徑縮小）一起旋轉(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)過了留

32、有的間隙a（使彈簧離開制動鼓的最小值）以后，又推動聯(lián)動盤旋轉(zhuǎn)，此時玻璃升或降。1制動鼓 2傳動軸 3制動彈簧 4扇形齒板5小齒輪 6聯(lián)動盤 7鉚釘 8底板圖2.8 制動機構(gòu)示意圖圖2.9 傳動軸示意圖如圖2.9所示，是傳動軸與手柄連接的處，軸長10mm是用于手柄碗罩與傳動機構(gòu)殼體裝配；與軸長6mm為制動鼓與傳動軸的接觸部分；中間的臺階是用來限定制動彈簧的一側(cè)的軸向移動；軸長14.6mm是制動彈簧的裝備處，其中包括彈簧長度（1.6是鋼絲直徑），是指在正常的升降過程中，由于制動彈簧扭轉(zhuǎn)直徑減小，而制動鼓內(nèi)徑又為28mm， 所以直徑為；最后一段軸長18mm包含了小齒輪的寬度15mm、聯(lián)動盤旋轉(zhuǎn)面尺寸

33、3mm以及0.5mm的預(yù)留量，用于安裝軸套；為小齒輪上孔的尺寸；聯(lián)動盤是靠制動彈簧的作用而與傳動軸相連，產(chǎn)生進一步的運動，以圖2.8作為參照，左視圖中的是指在這個尺寸的基礎(chǔ)上裝有聯(lián)動盤，其厚度如圖2.10所示為1.5mm，而11.6mm旁的拱形與先前提及的臺階作用一樣是限制制動彈簧另一側(cè)的軸向運動；尺寸14正好是制動鼓內(nèi)徑。圖2.10 聯(lián)動盤的剖視圖制動彈簧把聯(lián)動盤與傳動軸連接，聯(lián)動盤故又帶動小齒輪的嚙合。圖2.10中的尺寸15是指小齒輪的齒頂圓直徑。在齒輪的設(shè)計上，我選定手柄搖動4圈玻璃達到升程的最高點，玻璃升程為318mm，齒輪副的模數(shù)1.5mm，小齒輪齒數(shù)選8，傳動比定為18，可推算出扇

34、形齒板齒數(shù)是144，傳動臂的擺角為；然后根據(jù)齒輪的校核運算把小齒輪的寬度定為15mm，而扇形齒板寬度定為12mm。齒數(shù)和模數(shù)已確定，則此齒輪副的中心距也可確定。圖2.11 齒輪副裝配示意圖圖2.12 傳動臂設(shè)計示意圖齒輪副和聯(lián)動盤的安裝上要滿足裝配條件，如圖2.11所示。小齒輪是轉(zhuǎn)動中心與傳動軸中心一致，并依靠聯(lián)動盤的轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)，3mm就是齒輪裝配在聯(lián)動盤內(nèi)的安裝尺寸，8mm是小齒輪與扇形齒板的嚙合的尺寸，4mm是小齒輪相對底板上端罩的安裝尺寸。圖2.13 傳動臂結(jié)構(gòu)扇形齒輪最終可帶動主動臂的搖擺，為了確保在傳動臂轉(zhuǎn)動到時，玻璃升程為318mm（T形架尺寸120mm不作變化），得出其長度323

35、.23mm（），如圖2.12所示。圖2.14 主動臂與扇形齒板的連接在圖2.13中的尺寸75mm是兩個定位孔與的孔距，用來與扇形齒板裝配。如圖2.14所示，主動臂B面與扇形齒板A面接合，兩部件通過定位孔用銷釘固定；在臂的另一端通過銷釘與、孔T形架連接，C面與T形架直接接觸，如圖2.12；傳動臂做成臺階狀是防止傳動臂與扇形齒板、T形架不必接觸所產(chǎn)生的運動干涉，其次可減少精加工面。2.3.2 從動部件圖2.15 從動臂裝配示意圖從動臂的基本尺寸與主動臂一致，但其所起的作用是不同的，從動臂是主要用來保證T形架在運動過程中始終保持正直的狀態(tài)，在2.2.2平面圖布置這一節(jié)提及過，為了使升降平穩(wěn)，玻璃升降

36、器的支撐中心應(yīng)與玻璃質(zhì)心相一致。但在平行臂式玻璃升降器運行過程中，玻璃重心一直隨著主動臂的擺動在T形架中心左右移動，玻璃重心的偏移勢必會產(chǎn)生偏心重力力矩，一旦有力矩出現(xiàn)，T形架又未作固定，那T形架會繞圖2.15中的點旋轉(zhuǎn)，機構(gòu)不穩(wěn)。所以從動臂的出現(xiàn)是極其必要的。另一端通過調(diào)整軸把從動臂接合在底板上。2.3.3 制動機構(gòu)與平衡機構(gòu)制動機構(gòu)的作用過程與玻璃正常運動過程相反，手按玻璃傳動臂扇形齒板聯(lián)動盤扭簧直徑變大扭簧與外側(cè)制動鼓產(chǎn)生摩擦起到制動效果。圖2.16 平衡機構(gòu)裝配示意圖圖2.17 平衡彈簧軸示意圖圖2.16中平衡彈簧是靠彈簧中心處的矩形塊A與平衡彈簧軸矩形凹槽B來固定中心位置，而平衡彈簧

37、上端的U形曲面與底板凸臺固定使其成為不動端。如圖2.17所示，圓臺外端mm，內(nèi)孔mm，平衡彈簧軸端處是完全套在圓臺內(nèi)孔的，伸出的軸徑為的軸段是與扇形齒輪接合，軸長16mm包含了扇形齒輪寬度12mm和2mm預(yù)留量，用于安裝軸套；平衡彈簧另一端有隱線處的5mm是指先前提及的矩形凹槽，其深度為5，彈簧就安裝在此。2.4 力的傳遞2.4.1 驅(qū)動總成以圖2.7作為參考，人作用在手柄上的手柄力產(chǎn)生力矩，由于手柄緊緊套在傳動軸一端，手柄在順時針轉(zhuǎn)過10度左右的空行程后帶動其一同旋轉(zhuǎn)，期間傳動軸受到手柄給它的扭轉(zhuǎn)力矩和摩擦力；如圖2.18所示，制動彈簧實際上是勾住傳動軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，制動彈簧直徑變小，把聯(lián)動

38、盤和傳動軸夾緊，成為一整體，期間彈簧因扭轉(zhuǎn)對聯(lián)動盤表面產(chǎn)生切向摩擦力。圖2.18 制動彈簧的裝配因為聯(lián)動盤與傳動軸被牢牢夾緊，其與軸一同旋轉(zhuǎn)，而小齒輪又與聯(lián)動盤裝配，它帶動了傳動總成的運動，期間聯(lián)動盤受到制動彈簧產(chǎn)生的切向摩擦力的反作用力以及與傳動軸、小齒輪之間的作用力。2.4.2 傳動總成傳動總成是由一對齒輪副組成，聯(lián)動盤帶動了小齒輪的旋轉(zhuǎn)。隨后的齒輪嚙合中，齒輪受到垂直于齒面的法向力，它可以在節(jié)點出分解為兩個相互垂直的力，即切向力和徑向力；扇形齒板的力與小齒輪上的相反。2.4.3 執(zhí)行元件平行臂和T形架組成了升降器的執(zhí)行元件。主動臂是直接固定在扇形齒板上的，用鉚釘連接。齒板的轉(zhuǎn)動即為主動臂

39、的擺動，因為T形架的存在主從臂始終相互平行。運動期主動臂其主要受到垂直向下的玻璃、主動臂、T形架的重力以及玻璃重心偏移所產(chǎn)生的力矩，還有就是T形架在滑軌上移動的滑動摩擦力的作用力。而從動臂受到自身的重力和因玻璃重力偏移產(chǎn)生的力矩對從動臂有一個水平方向的力。T形架受到玻璃與自身的重力，及玻璃偏心力矩，沿滑軌水平方向上的摩擦力。2.4.4 制動機構(gòu)和平衡機構(gòu)與驅(qū)動方向相反，制動彈簧的直徑變大，導(dǎo)致其與制動鼓內(nèi)徑直接接觸，產(chǎn)生較大的切向摩擦力，整個機構(gòu)制動；平衡機構(gòu)的主要元件是一個扁平的螺旋彈簧，扭簧的外端固定在底板上，是不動端，內(nèi)端固定在扇形齒板的軸心上，隨齒輪轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當(dāng)搖動手柄，主動小齒輪帶

40、動齒板而使玻璃下降時，彈簧被旋緊，玻璃下降的勢能部分轉(zhuǎn)化為扭簧的變形能而被儲存起來。當(dāng)再搖動手柄使玻璃聚起來時，彈簧放出能量，起平衡玻璃部分重量的作用，使舉升玻璃輕便。3 齒輪設(shè)計傳動機構(gòu)包括小齒輪、扇形齒板和傳動臂。齒數(shù)和傳動臂的長度等參數(shù)決定了傳動機構(gòu)的傳動比，因而影響搖動手柄的圈數(shù)與玻璃升程之間的關(guān)系，以及操作手柄所需的力拒大小。臂式升降器傳動機構(gòu)的集合尺寸及結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響著操作輕便性，因此必須選擇合適的參數(shù)。3.1 基本傳動機構(gòu)參數(shù)根據(jù)車身總布置的要求來確定傳動件結(jié)構(gòu)尺寸。當(dāng)升降器的裝配厚度（即座板安裝平面至滾輪中心線或玻璃安裝槽板外表面尺寸）、玻璃升程、玻璃形狀與尺寸、座板在門里板

41、安裝位置等給出后，首先選定結(jié)構(gòu)形式，繪制結(jié)構(gòu)布置圖和運動圖，而后確定臂的尺寸和升程角（齒板轉(zhuǎn)角）。為了更好地選擇和確定各傳動件尺寸，可從理論上分析各部件之間關(guān)系得到。設(shè)搖手柄所作的功為W，而傳動件的尺寸和參數(shù)都影響著W。 （3.1 ） 手柄搖動圈數(shù)（由下至點至上至點）； 手柄長度，mm； 搖手柄力，N （3.2 ） 傳動比； 齒板轉(zhuǎn)角，度。首先求：傳動比，齒板轉(zhuǎn)角。圈數(shù)再求：由于手柄所處位置不同，重力臂與導(dǎo)軌阻力不同，所以搖手柄力也不同。為了計算方便，設(shè)為常數(shù)，且為，圈數(shù)，。 手柄力所作的功3.2 齒輪、齒板參數(shù)的選定通常，小齒輪模數(shù)為1.52，齒數(shù)69，材料可用粉末冶金壓鑄件，熱處理淬火HR

42、C4248，也可用45號鋼切削加工，熱處理淬火HRC4852；扇形齒輪，其材料為25號鋼板，冷沖壓件，齒部熱處理淬火HRC3035。3.2.1 齒面接觸疲勞強度計算 1 初步計算：轉(zhuǎn)矩由圖3.1查得 齒寬系數(shù) 圖3.1 齒寬系數(shù)由圖3.2查得 接觸疲勞極限 （3.3 ） 許用接觸應(yīng)力，許用接觸應(yīng)力 圖3.2 齒輪的接觸疲勞極限初步計算小齒輪直徑 （3.4 ） 小齒輪直徑，mm 由圖3.3得 傳動比直徑 取12mm圖3.3 值及其修正系數(shù) （3.5 ） 齒寬，mm 2 校核計算： （3.6 ） 圓周速度，m/s 由圖3.4查得 選用精度等級選8級 圖3.4 精度等級常用范圍齒數(shù)z和模數(shù)m，初取齒

43、數(shù)z8因并由圖3.5查得 取m1.5mm 圖3.5 圓柱齒輪標(biāo)準模數(shù)m （3.7 ） 齒板齒數(shù) （3.8 ） 端面重合度 （3.9 ） 重合度系數(shù) （3.10 ） 齒間載荷分布系數(shù)由圖3.6查得 ，取1.2； 圖3.6 齒間載荷分布系數(shù) （3.11 ） 齒向載荷系數(shù)其中A、B、C由圖3.7查得，A1.17，B0.16，C0.61圖3.7 接觸強度計算的齒向載荷系數(shù)圖3.8 使用系數(shù) （3.12 ） 載荷系數(shù)由圖3.8查得 使用系數(shù)，取1 由圖3.9查得 動載系數(shù)，取1.1 圖3.9 使用系數(shù)圖3.10彈性系數(shù)由圖3.10查得 彈性系數(shù) 由圖3.11查得 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖3.12查得 接觸最小

44、安全系數(shù) 圖3.11 節(jié)點區(qū)域系數(shù)圖3.12 接觸最小安全系數(shù)總工作時間 （3.13 ） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面的嚙合次數(shù) （3.14 ） 許用接觸應(yīng)力 接觸強度的最小安全系數(shù) 失效概率為1時，試驗齒輪的接觸疲勞極限 接觸壽命系數(shù)由圖3.13查得 ，驗算 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。圖3.13 接觸疲勞壽命系數(shù) 3 確定傳動主要尺寸： （3.15 ） 小齒輪分度圓直徑，mm同理 （3.16 ） 中心距，mm齒寬，取3.2.2 齒根彎曲疲勞強度計算 （3.17 ） 重合度系數(shù) 端面重合度由圖3.6查得 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù)是根據(jù)接觸疲勞強度

45、計算時的齒向載荷系數(shù)與b/h查得。其中由圖3.14查得 取齒向載荷分配系數(shù) 圖3.14 彎曲強度計算的齒向載荷分配系數(shù) 圖3.15 外齒輪齒形系數(shù)圖3.16 外齒輪應(yīng)力修正系數(shù)圖3.17 齒輪彎曲疲勞極限由圖3.15查得 齒形系數(shù) 由圖3.16查得 應(yīng)力修正系數(shù) 由圖3.17查得 彎曲疲勞極限 由圖3.12查得 彎曲最小安全系數(shù) 由圖3.18查得 彎曲壽命系數(shù) 由圖3.19查得 尺寸系數(shù) （3.18 ） 許用彎曲應(yīng)力圖3.18彎曲壽命系數(shù)圖3.19 彎曲強度計算的尺寸系數(shù)驗算： （3.19 ） 傳動無嚴重過載，不作靜強度校核。 圖3.20 小齒輪、扇形齒板4 傳動臂的設(shè)計1滾輪 2滑軌 3托槽

46、 4彈簧片 5球頭滾輪軸 6傳動臂圖4.1 窗玻璃的支承部分傳動臂時用過滾輪1、支承玻璃的滑軌2與夾持玻璃的托槽3連接，參見圖4.1。對于平面玻璃或曲率不大的曲面玻璃，玻璃倒槽中心線橫向的安裝誤差或曲面玻璃在升程范圍內(nèi)的弦弧高，可以借助彈簧片4的變形來補償；但是當(dāng)曲面玻璃的曲率較大時，則需要采用帶球頭的滾輪軸5，使玻璃中心線可相對傳動臂6擺動較大的角度。傳動臂的運動范圍是。時傳動臂在最低點，成水平向；時是最高點，也是玻璃升程的頂點。通過這兩個點的分析來確定傳動臂尺寸的合理性。4.1 傳動臂參數(shù)的選定材料選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼Q235，且表面鍍鋅。根據(jù)圖4.2，傳動臂長度L323mm，間距H120mm，

47、寬度h20mm，厚度b2mm。圖4.2 結(jié)構(gòu)示意圖4.2 主動臂設(shè)計4.2.1 上至點載荷分析： （4.1 ） （4.2 ） 徑向合力，N 軸向合力，N 玻璃重力，N 主動臂重力，N T形支架重力，N 玻璃與滑軌間的摩擦力，N 臂端所受徑向力，N 臂端所受軸向力，N圖4.3 主動臂在上至點受力圖根據(jù)所算的數(shù)據(jù)，作出軸力、剪力與彎矩圖4.4圖4.4 軸力、剪力與彎矩圖彎矩：（4.3 ） 最大彎矩，Nm 平移到節(jié)點所產(chǎn)生的力拒，Nm 傳動臂長度，m 校核： （4.4 ） 最大彎曲正應(yīng)力，MPa 最大軸力，N 最大彎矩， 抗彎截面系數(shù) 許用正應(yīng)力，150MPa （4.5 ） 最大彎曲切應(yīng)力，MPa

48、最大載荷，N 許用切應(yīng)力，98MPa4.2.2 下至點圖4.5 主動臂在下至點受力圖載荷分析： （4.6 ） 臂端徑向合力，N 臂端徑向力，N彎矩： （4.7 ） 最大彎矩，Nm 平移到節(jié)點所產(chǎn)生的力拒，Nm 傳動臂長度，m校核： （4.8 ） 最大彎曲正應(yīng)力，MPa 最大彎矩， 抗彎截面系數(shù) 許用正應(yīng)力，150MPa 最大彎曲切應(yīng)力，MPa 最大載荷，N 許用切應(yīng)力，98MPa根據(jù)所算的數(shù)據(jù)，作出剪力與彎矩圖4.6圖4.6 剪力與彎矩圖對兩組數(shù)據(jù)進行比較后，得出以下結(jié)論：在上至點時，主動臂受到更大的軸向正應(yīng)力。在選擇Q235鋼，尺寸寬度h20mm，厚度b2mm的前提下，、都滿足了許用切應(yīng)力和

49、許用正應(yīng)力的要求。4.3 從動臂設(shè)計載荷分析： （4.9 ） （4.10 ） 徑向合力，N 軸向合力，N 玻璃重心對支架與主動臂交點起矩所產(chǎn)生的力拒， 間距，mm 主動臂重力，N 臂端所受徑向力，N 臂端所受軸向力，N圖4.7 從動臂受力圖彎矩： （4.11 ） 最大彎矩，Nm 傳動臂長度，m根據(jù)所算的數(shù)據(jù)，作出剪力與彎矩圖4.8圖4.8 剪力與彎矩圖校核： 最大彎曲正應(yīng)力，MPa 最大軸力，N 最大彎矩， 抗彎截面系數(shù) 許用正應(yīng)力，150MPa 最大彎曲切應(yīng)力，MPa 最大載荷，N 許用切應(yīng)力，98MPa結(jié)論：選擇以Q235鋼作為材料，在滿足、的前提下，以20mm、2mm作為傳動臂的寬和厚是

50、完全滿足強度要求的。5 制動機構(gòu)與平衡彈簧機構(gòu)的設(shè)計5.1 制動彈簧圖5.1 制動彈簧制動機構(gòu)一般采用彈簧漲圈式傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，雖然各種機構(gòu)可能有些差異，但原理基本上都相同。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動時，彈簧從外殼被拉開，芯子的運動是經(jīng)過齒扇被小齒輪傳動的。反之，當(dāng)小齒輪受到一個負載時，使彈簧擴張而產(chǎn)生摩擦力矩（制動力矩）阻止玻璃升降。而電動式玻璃升降器通過減速機構(gòu)來防止倒轉(zhuǎn)，圖5.1是制動彈簧示意圖。設(shè)計過程中，利用近似的計算公式算出選定的制動機構(gòu)的制動力矩，計算出的制動力矩能承受三倍玻璃的重力就可以了。 （5.1 ） 制定力矩， 預(yù)緊力矩， 摩擦系數(shù)，0.12 彈簧包角,rad 自然對數(shù)的底其中 （5.2 ）

51、材料彈性模量，MPa 制動彈簧裝入制動鼓內(nèi)圈數(shù) 鋼絲直徑，1.6mm 制動彈簧外徑，mm 制動彈簧內(nèi)徑，mm 制動彈簧裝入制動鼓內(nèi)狀態(tài)夾角，度 制動彈簧自由狀態(tài)夾角，度首先求彈簧自由狀態(tài)夾角自由狀態(tài)外徑制動鼓內(nèi)徑自由狀態(tài)彈簧總包角 彈簧預(yù)緊力矩為： 同理可求得 （5.3 ） 小齒輪齒數(shù) 齒板齒數(shù)驗證結(jié)果：說明新結(jié)構(gòu)的制動力矩足夠。5.2 平衡彈簧5.2.1 平衡彈簧種類平衡彈簧最常見的有發(fā)條彈簧、螺旋彈簧及扁簧等。1）發(fā)條式彈簧 由0.3mm左右的帶料卷繞而成，形成類似鐘表的發(fā)條。彈簧外端固定在車門板上，其余部分自由卷曲，置于口朝下的滾筒中，滾筒之上固定玻璃。彈簧總是力圖全部卷曲起來，使?jié)L筒向上運動，這種彈簧自由卷曲所產(chǎn)生的向上運動的力近似為一種常數(shù)，平衡效果