毕业设计（论文）-面包车机械对称摆臂式玻璃升降器的设计.doc

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1、毕业设计（论文）面包车机械对称摆臂式玻璃升降器的设计摘 要车门玻璃的升降大多是靠手动的玻璃升降器。有各种类型的玻璃升降器，其中采用最多的是臂式传动的玻璃升降器，传动臂有单臂式、平行式双臂式、交叉双臂式等。臂式玻璃升降器的特点是：强度好、重量较大、传动结构紧凑、体积小、安装布置较方便。本文所设计的是面包车机械对称摇摆玻璃升降器，我选择的型式是目前市场上流通最广泛的对称交叉臂式。根据所要求的玻璃行程设计步骤分为四大步：机构结构参数设计、进行强度校核、建立模型、最后是出图。玻璃升降器结构主要涉及驱动部件（传动轴、小齿轮、扇形齿板、主传动臂）；从动部件（从动臂），平衡弹簧、制动弹簧、平衡弹簧轴和制动弹

2、簧轴，对机构的参数设计关键是运用运动分析的方法来确定传动机构各部件的基本参数，再用受力分析和前人的经验公式的方法对传动臂进行校核来检验它们的强度是否符合要求；建模过程是通过UG这个软件来建立几何模型，画出玻璃升降器的各部件然后把它们装配起来，通过与AUCAD这个软件的转化，来画出装配图和零件图。关键词：玻璃升降器, 交叉臂式,制动机构The Design of the Vans Mechanical Swinging Window RegulatorABSTRACTThe glass of the vehicle s movements mostly rely on manual window

3、 regulator. There are various types of window regulator, which is the most widely used transmission arm of the window regulator. Window regulator divide into a one-arm-boom, parallel-type arms, cross arms and so on. The arm windows regulator is characterized by : intensity, and the weight of larger

4、drive compact structure, small size, Setting more convenient and less door of the association.This article designed the vans mechanical swinging window regulator, I choose the type is currently on the market circulation of the most extensive cross-arm symmetry. According to the requirement of the wi

5、ndow regulator divided into four major step : institutional structure design, strength check, model building, and finally the drawing. The structure of the window regulator involving mainly driven components (transmission shaft, a small gear, fan-shaped tooth plate, the main transmission arm); Drive

6、n components (follower arm), the balance spring, brake springs, spring balance shaft axis and the brake spring, of the key design parameters of the use of motion analysis method to determine the transmission mechanism of the various components of the basic parameters, Analysis of reuse and those of

7、the empirical formula of the transmission arm to test for checking the strength of whether they meet the quirements; Modeling process use the UG software to create geometry models, painted the various components of the windows regulator then assemble them together ,and use the software AUCAD convert

8、 to paint parts and assembly pictures.Key words: window regulator ,cross-arm type , brake structure 面包车机械对称摆臂式玻璃升降器的设计0.引言汽车门窗玻璃不但要保证驾驶员有足够的视角，以安全驾驶和行车；同时，为满足乘坐舒适的需要，玻璃的位置经常需要调整，因而玻璃调整的范围与操纵的灵活方便就成为重要的性能指标保证汽车玻璃灵活调整的机构就是玻璃升降器，它亦是汽车安全和舒适性的一个重要部件。新颁布的汽车行业标准QCT29027-91汽车用玻璃升降器技术条件中对于玻璃升降器是这样定义的：“玻璃升降器是

9、指按一定的驱动方式将汽车车窗玻璃沿玻璃导槽升起或下降，并能停留在任意位置的装置 。考虑到一些特殊的玻璃调整装置(如某些轿车可调开度的三角窗玻璃、太阳顶窗等)，似乎应称其为玻璃调整器才更为确切。在国外汽车行业的有关技术资料中，玻璃升降器的用词为Window Regulator其意即玻璃调整器，或许由于玻璃的位置调整多为上下运动，故通常称之为玻璃升降器。汽车玻璃升降器通常可有如下分类：各种玻璃升降器均需通过某种形式的驱动机构以实现对玻璃运动位置的调整；对于玻璃为上下运动的玻璃升降器而言，当玻璃上升时，通过该机构将玻璃提升至需要的位置；而玻璃下降时，则可依靠玻璃自身的重力作为动力。此时驱动机构主要起

10、限位及减缓作用。但由于实际上玻璃下降运动过程中需克服与密封件(导槽、封口胶条等)间的摩擦、及传动机构中的阻力等因此玻璃升降器也起一部分驱动作用，以保证车窗玻璃的稳定移动。电动玻璃升降器便于实现玻璃的各种运动方式(升降或转动)，操纵简捷，而且有利于操作自动化，已越来越多地应用在各种中高档车辆上。1 玻璃升级器的性能分析1.1汽车玻璃升降器的基本工作原理汽车玻璃升降器一般由以下几部分组成,操纵机构(摇臂或电动控制系统)、传动机构(齿轮、齿板或齿条，齿轮软轴啮合机构)、玻璃升降机构(升降臂、运动托架)、玻璃支承机构(玻璃托架)及止动弹簧、平衡弹簧。玻璃升降器的基本工作路线为操纵机构传动机构升降机构玻

11、璃支承机构。其中平衡弹簧用以平衡玻璃的重力，以减轻操纵力；装在小齿轮与支承座间的止动弹簧用以定住玻璃，保证其停留在要求位置。按玻璃升降器的安装位置分，有用于侧门窗、三角窗、后门窗、驾驶员室与乘员室隔离窗等玻璃升降器。按传动机构的型式分，有臂式、钢丝绳式、带式、软轴式等玻璃升降器。1.1.1 臂式玻璃升降器臂式玻璃升降器臂式玻璃升降器的传动机构为齿轮齿板啮合传动齿轮外其主要构件均为板式结构加工方便，成本低，在目前国内车辆上使用较为普遍。但由于其采用悬臂式支承结构及齿轮齿板机构，故工作阻力较大。根据其结构型式可分为单臂式（图1.1）和双臂式。而双臂式又可分为交叉臂式（图1.2）和平行双臂式（图1.

12、3）两种。单臂式玻璃升降器(见图1.1)的结构特点是只有一个升降臂结构最简单，但由于升降臂支承点与玻璃质心之间的相对位置经常变化，玻璃升降时会产生倾斜、卡滞，该结构只适用于玻璃两侧为行直边的情况，使用不很普遍。我国的BJ1040、NJ130、CAl090等车型，日本丰田及五十铃系列轻型货车前车门等采用单臂式玻璃升降器。图1.1 单臂式玻璃升降器双臂式玻璃升降器该玻璃升降器的结构特点是具有两个升降臂，依两臂的布置方式又分为平行臂式升降器(见图1.2)和交叉臂式升降器(见图1.3) 与单臂式玻璃升降器相比，双臂式玻璃升降器本身可保证玻璃平行升降，提升力也比较大。其中交叉臂式玻璃升降器支承宽度较大，

13、故运动比较平稳，被普遍采用。而平行臂式玻璃升降器结构相对比较简单、紧凑，但由于支承宽度较小，工作载荷变化较大，因而运动平稳性不如前者。使用平行臂式玻璃升降器的车型有东风EQ1090载货车、标致504等；采用交叉臂式玻璃升降器的车型比较多，有LZW1010、SC1010、B】1041Q、NJ1061、SXZ1035W 、EQl141G、金杯轻型客车，日本丰田、五十铃轻型货车，三菱轻型客车等。图1.2 交叉臂式玻璃升降器1.座板 2.平衡弹簧 3.扇形齿板 4.胶条 5.玻璃托架 6.主动臂 7.从动臂 8导向槽板 9垫片 10.制动弹簧 11摇把 12小齿轮轴单臂式和平行双臂式的特点式玻璃的重心

14、与升降臂的重心不在一条铅垂线上，在玻璃升降过程中两重心之间的相对位置经常变化，故易产生歪斜、卡住现象；并且在玻璃升降运动时不够平稳，操作力也较大，只适用于玻璃导槽为平行式导轨的结构。而交叉双臂式则无此缺点，玻璃在升降行程中的重心和传动臂的重心始终在一条铅垂线上，所以运动平稳使用较为普遍。三种臂式玻璃升降器的共同特点是：强度好、重量较大、安装位置的可调性差。臂式玻璃升降器的主要零件有：小齿轮，其模数为1.52，齿数69，材料可用粉末冶金压铸件，热处理淬火HRC4248，也可用45号钢切削加工，热处理淬火HRC4852；扇形齿轮，其材料为25号钢板，冷冲压件，齿部热处理淬火HRC3035；平衡弹簧

15、可用2.5mm，宽10mm，材料65Mn的扁钢卷成，热处理，回火HB480。图1.3 平行臂式玻璃升降器1.玻璃导向槽 2主动臂 3滚柱 4滑动支架 5从动臂 6座板 7小齿轮轴 8扇形齿板臂式玻璃升降器的操作力，影响手柄操作的阻力因素如表1.1所示，其中玻璃与导槽之间的摩擦力最大。故安装时，应保证玻璃与导轨之间的配合间隙，个别运动部件应涂润滑脂，以减少摩擦阻力。表1.1臂式玻璃升降器各部分的阻力实测值比率主要因素阻力玻璃升降运动30.2玻璃重量28.2齿轮部分27.6玻璃支承部分11.5升降臂的重量和齿轮的摩擦6.4平衡弹簧的作用-3.9合计1001.1.2 柔式玻璃升降器柔式玻璃升降器的传

16、动机构为齿轮软轴啮合传动，具有“柔式 的特点，故其设置、安装都比较灵活方便，结构设计也比较简捷，且自身结构紧凑，总体质量轻。由于提升轴提升力作用线的相对位置是固定的，可保证与玻璃质心的运动轨迹始终重合(或平行)，故能很好的保证玻璃平稳移动1.1.3 绳轮式玻璃升降器图1.4为用于桑塔纳轿车的绳轮式玻璃升降器的结构简图 。该升降器以钢丝绳为运动软轴，靠两个滑轮定位，通过小齿轮与扇形齿轮的啮合，驱动固联于扇形齿轮的带轮，从而带动钢丝绳，钢丝绳的松紧度可利用张紧轮进行调节。该升降器所用零件少，自身质量轻，便于加工，所占空间小，常用于小型轿车。图1.4绳轮式玻璃升降器1小齿轮 2扇形齿轮 3 钢丝绳

17、4 运动托架 5滑轮 6 带轮 7座板1.1.4 带式玻璃升降器图1.5是带式玻璃升降器的结构简图。该升降器运动软轴采用塑料穿孔带，其它零件亦多采用塑料制品，从而大太减轻了升降器总成的自身质量。其传动机构中均涂以润滑脂，使用过程中无须维护保养，运动平稳。摇把手柄的位置可自由布哥，设计、安装和调整都很方便，其耐久性试验可达25 000次。该升降器通过小齿轮与穿孔带啮合实现玻璃升降器的运动。 图1.5带式玻璃升降器1.座板 2.小齿轮轴 3.塑料穿孔带 4.塑料穿孔带导槽 5.玻璃托架 6滑动支架1.1.5 软轴式玻璃升降器图1.6为大发车前门软轴式玻璃升降器结构图。该玻璃升降器软轴主体是由钢丝绕

18、成的弹簧，弹簧内圆穿有多股钢丝绳，在钢丝绳上缠绕高出表面2 mm 的羊毛，并涂以润滑脂，以降低齿轮与弹簧啮合时的摩擦力。在弹簧外圈上套有导向管，以保证弹簧式软轴的运动轨迹和运动顺畅。该升降器的特点是工作可靠性好，运动平稳，工作噪音小，使用寿命长，但制作技术比其它柔式升降器要求高，需要专门的工艺设备。图1.6软轴式玻璃升降器1.滑动支架 2.垫片 3.制动弹簧 4.摇把 5.胶条 6.玻璃托架 7.小齿轮 8.弹簧 9.多股钢丝绳 10.羊毛 11.导向管1.1.6 电动玻璃升降器图1.7电动门窗升降器出现于我国，也就是这几年的事情，但是由于电动门窗升降器极走地提高了乘车的舒适性，增加了乘车的情

19、趣，同时又由于电动门窗升降器本身较手动门窗升降器具有更好的可靠性和安全性，因而这几年在我国得到了迅猛的发展。本文试圈在以下的三个方面说明电动窗升降器发展情况。图1.7 电动式玻璃升降器1.2 玻璃升降器的性能要求玻璃升降器的主要技术性能与其结构型式、使用车型、安装位置、玻璃的形状（曲率）和重量等因素有关而有所不同。包括下列各项指标：1）操作性 指玻璃在升降时所需操作力的大小。对于用选装式手柄的升降器来说，平均操作力为19.624.5N（22.5kgf），最大不得超过29.4N（3kfg），升起与下降玻璃时所用力的差值应不大于4.9N（0.5kgf）。操作力也可用力拒表示，如我国的JB2882规

20、定为1.96Nm（20kgfcm），上海桑塔纳轿车规定为2.5Nm。2）耐久性 指玻璃升降器能正常工作的次数即玻璃从下止点升至上止点，再由上止点降到下止点为工作一次。3）可靠性 指玻璃在升降过程种，能准确的停留在任意位置的能力，如：JB2882规定玻璃下降不大于5mm。4）平稳性 指玻璃在整个升降行程中，保持其水平位置不变的能力。常用每100mm长度上的不平行度表示。例如：JB2882规定玻璃的不平行度为0.4mm/100mm，而广州别儒轿车规定为0.3mm/100mm。5）耐超载性 常用符合强度和操作强度表示。“符合强度”表示在窗玻璃中央施加额定的载荷时，玻璃不产生连续下降；“操作强度”表示

21、在摇摆转动轴上施加额定转矩时，不允许构件产生变形和出现异常现象。6）耐振性 指汽车在行使中出现振动时，升降器能保持玻璃开度位置不变的能力。1.3 目前国内玻璃升降器发展情况我国于1981年推行了JB2882-81载重汽车用玻璃升降器技术条件标准，在此标准的基础上，根据我国汽车玻璃升降器的制造使用及检测情况，并参照国际上有关的先进技术指标及数据，修改制定了汽车行业标准QC/T29026-91汽车用玻璃升降器技术条件，并于1991年颁布实施，该标准对于汽车玻璃升降器的基本技术性能及测试方法作了明确的规定。由于目前我国大量使用的主要为臂式玻璃升降器，其它类型特别是柔式玻璃升降器尚缺乏有关的技术资料和

22、技术数据，故上述标准仅适用于臂式玻璃升降器，其它类型玻璃升降器亦可参照执行。而电动玻璃升降器在我国诞生于90年代初，是轿车作为生产讨论向消费讨论变化的一个特征。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、别克、雅阁、帕萨特

23、、桑塔纳2000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升降器。目前，大客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。当前我国电动玻璃升降器的发展很快，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。目前国内，电动门窗升降器作为汽车配件，最早出现于1990年前后，当时一些南洋和日本商人，看好中国的汽车市场，提供了一些电动门窗升降器于汽车配件市场，以供人们改装汽车之用。1991年，上海大众汽车有限公司开发桑塔纳豪华型轿车时，决定将电动门窗升降器作为标准汽车配件。同年，

24、上海实业交通电器有限公司和张家港星港电子有限公司先后开始开发桑塔纳电动门窗升降器。1992年一汽奥迪也决定将电门窗升降器取代手动门窗升降器作为奥迪轿车的橱准配件。1998年上海实业交通电器有艰公司和张家港星港电子有限公司开发的桑塔纳电动门窗升降器按照德国标准的Tr-2083电动门窗升降器供货技术标准，经过严格的型式试验、材料试验、道路试验，先后获得上海标准的认可，从而拉开了在中国的发展历史。电动门窗升降器就结构而论可分为四种型式：又臂式、绳轮式、软轴式、外装式，他们的原理都是通过电机驱动机械传动，牵引玻璃拖板上下运动从而升降玻璃。1.4 国外玻璃升降器发展情况电动玻璃升降器出现于六、七十年代，

25、近几年在国外的发展也相当迅速，八十年代初。电动门窗升降器还只是作为豪华轿车的一种选装件而已，如此，大部分中高档轿车、高档载货车、中高档面包车都已将电动门窗升降器作为一种标准配件，电动门窗升降器近来在国外的发展，大体上表现在这样几个方面：1电动窗电机技术的发展2传动结构的改进3电动窗电子控制系统的增加使电动窗的功能增强下面来分别加以论述:由于汽车行驶的要求，汽车电机的发展方向就是体积小，重量轻，运行可靠，噪音低，电磁干扰小，防护等级高，国外近年设计和制造的电动窗电机，密封性提高极大，Bosch公司在改进了生产多年的FPE电机的密封性、防护性和体积之后，推出了广为市场欢迎的FPG电机，由于电动门窗

26、升降器所处时环境，这样的改进事实上是非常重要的。八十年代后期，由于许多新电磁材料的运用，电动窗电机体较以前大大减小，效率大大提高，而功率基本不变。另外，工程塑料已大量使用于汽车电机之中，降低了生产成本，减轻了电机的重量，日本、德国等生产的电 窗电机的蜗轮，减速箱，电机输出端等部件大量地使用了工程塑料，进入九十年代以来，人们的环保意识大大增强，可再生性材料已开始使用于汽车电机之中，同时，一些电子元件也运用于电动窗电机上，增加了对电机过压、过流、过热的保护，使电机的可靠性增加，Bosch已将装有电子保护模块的电动窗电机推向市场。由于电机运行时会发射干扰其它电子器件正常工作的电磁波，因而，降低电磁干

27、扰已成为汽车电机的热门课题。在电动窗电机生产上，由于采用了柔性的制造技术，从而满足了小批量多品种的精益生产的要求。传动结构的改进，在八十年代末期和九十年代初期，国外的专利局接受了大量的有关电动窗新的传动结构的申请，在电机与机械的接口方面，利用类似离合器的结构，如德国Kichert申请有关行星齿轮传动专利，提出了电机电源结构切断，仍可用手柄摇动，提高了电动门商升降器的可靠性，在传动机构方面，主要是固绕增加系统运行的平稳性、减小系统运行的摩擦等进行了创新，如在绳轮式电动窗方面，广泛地使用了滚动的定滑轮，以减小摩擦损耗，提高效率，另外，国外的一些厂家设计导轨时，大量使用了边缘翻边成单凸或双凸的形状，

28、以提高系统的强度和运行的平稳性，而另外的一些厂家开发双导轨结构的电动窗，以更好地提高电动窗运行的平稳性。电子控制模块的增加使电动窗的功能增强。1.5 未来电动门窗升降器技术和市场预测由于电动门窗升降器在取代手动门窗升降器时，许多零件都要重新设计，系统的整体结构要进行相应的调整，因而，传统的手动门窗升降器的生产厂家技术上没有跟上市场的要求，国内电动门窗升降器最早开发厂家大致有上海实业交通电器有限公司、张家港星港电子有限公司、贵州万江机电厂、镇江洛克威尔电子有限公司等四家企业，其它还有数十家厂也在开发和生产电动门窗升降器，但从技术上和规模上都无法与这四个厂相比。目前，我国的电动门窗升降器的生产厂家

29、，基本都采用进口电机，自我开发传动的组装方式。但万江机电厂经过几年的努力，已成功开发了仿西门于443959 8ol802电机。目前，上海实业交通电器有限公司正在与国外企业谈判，计划引进国外先进技术合资生产摇窗电机，张家港星港电子有限公司正在积极自行开发摇窗电机，在电动门窗升降器的控制系统方面，国内的企业正在注意国外在该方面的发展。随着我国汽车工业的发展和人民生活水平的提高，汽车的产量将大大增加，电动门窗升降器的需求量也将大大增加，尤其是轿车，向后电动门窗升降器将成为一种标准汽车配件。因而，这个市场将是巨大的。可以预测，未来将有更多的企业加入这个市场，竞争也将更为激烈。2 玻璃升降器的总布置、力

30、传递2.1 玻璃布置车门玻璃的形状、大小、位置的确定是顺利实现玻璃升降器布置的前提基础，也是车门布置设计的重要内容。玻璃形状和窗口处造型形状及窗框结构密切相关。确定时应本着尽量逼近外型的原则，并保证玻璃沿导轨顺利升降。逼近外型是指车门玻璃大小、形状与车身造型所要求的窗口一致，并尽量使玻璃外表面与车身外表面贴近。如图2-1 所示，其中A-A 剖面表示了玻璃中心线和车门外表面线的相对位置。车门外表面线为车身外形的截面曲线，玻璃中心线为圆柱面玻璃的截面线。首先玻璃中心线的曲率和趋势应逼近外表面线。其次是保证玻璃沿导轨顺利升降。然后通过前（A-A 断面）后（B-B 断面）两处断面的y 方向坐标确定出玻

31、璃圆柱面中心线在俯视图上的倾斜角度，这样就确定了玻璃中心面的位置。2.2 玻璃升降器的布置过程玻璃升降器是车门上主要附件之一，它带动玻璃上下运动，占据门内大量空间。在选择玻璃升降器时，应考虑以下因素：车门造型特点、车窗开口大小、玻璃形状和安装方式。此外，一般要求选择的玻璃升降器最大行程比实际行程大些。 图2.1 车门玻璃位置确定2.2.1 车门窗玻璃升降器操纵手柄位置在确定操纵手柄时应从人机工程学的角度来考虑。为了使手柄布置在方便的位置，就要把手柄的位置和驾驶员的位置联系起来。如图2.2 所示，为载货汽车的手柄位置确定。图示的阴影区域，是在有关标准中对载货汽车驾驶室车门玻璃升降器手柄、三角窗框

32、及车门扶手所限定的区域。 图2.2 汽车手柄位置确定2.2.2 平面图布置如图2.3所示，为玻璃升降器的平面布置图。图2.3 车门升降机构平面布置图左图：1.门锁内手柄 2.玻璃后导槽 3.门锁 4.联动杆 5.玻璃限位块 6.门铰链中心线8.主动臂摇摆中心 9.滑槽上至点位置 10.滑槽下至点位置右图：1.玻璃中心线 2.玻璃托架 3.滚轮 4.主传动臂 5.齿扇 6.升降器手柄 7.门内饰盖板 8.门内板 9.门外板2.2.3 侧面图布置图2.4为车门的侧向布置图，它可用来观察升降器在门厚度方向上的位置。注意在绘制该图时，应该先画玻璃中心线，然后以它为基准去确定其它部件的位置。在确定中心线

33、时，主要依据外表面曲线、侧面曲线及附件布置等。以玻璃中心线为基准，依照所选的玻璃升降器（一般会给出底板安装平面到滚轮或滑槽的尺寸），可定出安装平面到玻璃中心线的距离A（如上图所示）。距离A是非常重要的，它关系到升降器是否升降自如，因为玻璃导槽按玻璃中心线的形状和运动轨迹位置安装固定。 图2.4 测向布置图 此外，玻璃升降在侧视图上还存在着一个矛盾，即玻璃的圆弧运动和升降器臂及托杆的直线运动之间存在矛盾，如下图2.5 所示。当玻璃为平面时，其上下运动的轨迹是直线，A 值不变；当玻璃为曲面时，则A 值是变化的，可通过传动臂与玻璃连接部分的弹性进行补偿，若补偿量不够，则要重新选择玻璃升降器。A 值通

34、过在内板上所冲压的D 平面来保证，若无法使用恰当的玻璃升降器，则要全新设计。为解决以上问题，在设计上可采取以下措施：（1）玻璃夹框或托架与升降器臂连接采用球面接触，靠球面滚轮在滑槽内的转动来补偿两者运动方向上的差异，如上图2.5 所示；（2）为补偿曲面玻璃在升程范围内的弦弧高，可以将升降器臂上的滚轮设计成可轴向窜动，还可以借助弹簧片和升降器臂的变形来补偿。但无论采取哪种方式，布置时应尽量减小Y 方向窜动量，即布置时使升降器托架置于弦与弧顶中间，使变形量两侧分开，升降器臂拉压变形量相等。图2.5 玻璃升降器工作示意图1传动臂；2球头滚轮轴；3滑槽；4滚轮；5弹簧片2.3 力的传递方式玻璃升降器是

35、由人力操作的，产生2N.m的力矩作用于手柄上，但在各臂开始运动前，手柄的自由转动空行程量应恰当，一般为78度。传动路线：手摇柄小齿轮扇形齿轮升降臂（主动臂与从动臂）玻璃安装槽板玻璃升降运动。如图2.6图2.6 力的传递过程2.4 玻璃升降器的布置2.4.1 驱动机构面包车机械对称摆臂式玻璃升降器由以下几部分组成,操纵机构(摇臂)、传动机构(齿轮、齿板或齿条，齿轮软轴啮合机构)、玻璃升降机构(主传动臂、从动臂)、玻璃支承机构及制动弹簧、平衡弹簧。玻璃升降器的基本工作路线为操纵机构传动机构升降机构玻璃支承机构。图2.7 制动机构示意图1制动鼓 2传动轴 3制动弹簧 4扇形齿板5小齿轮 6联动盘 7

36、铆钉 8底板图2.7所示，驱动机构就是制动机构它是由制动鼓1、制动弹簧3、传动轴2和联动盘6等元件组成的。制动鼓用铆钉7固定在底板8上，是不动件；制动弹簧是一个螺旋形扭转弹簧，自由状态时，外径稍大于制动鼓内径，在给予一定预紧而径向变形的情况下装进制动鼓中。传动轴与手柄连接，而联动盘则通过铆死在盘上的小齿轮5、扇形齿板4和传动臂与玻璃相连接。当摇动手柄时，传动轴转动过间隙b（空行程），继而带动弹簧（使弹簧直径缩小）一起旋转；当转过了留有的间隙a（使弹簧离开制动鼓的最小值）以后，又推动联动盘旋转，此时玻璃升或降。反之，当外力作用于玻璃时，联动盘推动弹簧使其扩张，于是弹簧与制动鼓内壁之间的压紧力增大

37、，并产生于运动方向相反的摩擦力矩，阻止联动盘继续转动，因此玻璃就不会下降。图2.8 传动轴示意图如图2.8，直径为12mm，轴长10mm的轴部是用于装配手柄碗罩与传动机构壳体的地方；直径32mm与轴长6mm的短轴部分十装配制动鼓与传动轴的地方；而中间的直径为56mm的短轴的作用是用来限定制动弹簧的一侧的轴向移动；轴长14.6mm是制动弹簧的装配处，其中包括弹簧长度9.6mm（1.6是钢丝直径），49.6是指在正常的升降过程中，由于制动弹簧扭转直径减小，而制动鼓内径又为28mm， 所以直径为；最后一段轴长18mm包含了小齿轮的宽度15mm、联动盘旋转面尺寸3mm以及0.5mm的预留量，用于安装轴

38、套；10为小齿轮上孔的直径；联动盘是靠制动弹簧的作用而与传动轴相连，然后带动小齿轮旋转，以图2.8作为参照，左视图中的是指在这个尺寸的基础上装有联动盘，其厚度如图2.10所示为1.5mm，而9.6mm旁的拱形与先前提及的短轴作用一样是限制制动弹簧另一侧的轴向运动；尺寸14mm正好是制动鼓内径。图2.9 联动盘的剖视图联动盘通过制动弹簧和传动轴连接，而联动盘带动小齿轮的啮合。图2.9中的尺寸15是指小齿轮的齿顶圆直径。在齿轮的设计上，我选定手柄摇动4圈玻璃达到升程的最高点，玻璃升程为400mm，齿轮副的模数1.5mm，小齿轮齿数选9，传动比定为18，可推算出扇形齿板齿数是162，传动臂的摆角为；

39、可以根据齿轮的校核运算得出小齿轮的宽度为15mm、扇形齿板宽度为12mm。已知齿数和模数，所以齿轮副的中心距也可确定。齿轮副和联动盘的装配尺寸，如图2.10所示。图2.10 齿轮副装配示意图小齿轮带动齿板的旋转，紧接着扇形齿轮就带动主传动臂的摇摆，为了确保在传动臂转动到78度时，玻璃升程为400mm，得出其长度370mm（），如图2.11所示。图2.11 传动臂设计示意图图2.12 传动臂结构图2.13 主动臂与扇形齿板的连接在图2.12中的定位孔的孔距，用来与扇形齿板装配。如图2.13所示，主动臂端面与扇形齿板的表面面接合，两部件通过M8螺栓用螺母固定； 主传动臂的另外一端面直接与导轨接触，

40、如图2.11；传动臂做成台阶状是防止传动臂与扇形齿板、从动臂接触造成产生的不必要的运动干涉。2.4.2 从动机构图2.14 从动臂装配示意图对称摇摆式玻璃升降器的从动臂的尺寸与主动臂相同，不过分为上下两部分，通过中间的卯钉使两部分连为一体，但是其所起的作用是不同的，从动臂是主要用来保证玻璃在运动过程中始终保持水平状态，来防止玻璃升降实出现偏斜现象。在2.2.2平面图布置这一节提及过，为了使升降平稳，所以从动臂的出现是极其必要的。另一端通过调螺栓把从动臂接合在短导轨上。2.4.3 制动机构玻璃升降器的制动机构通常采用弹簧的涨圈式摩擦的原理。它的作用与玻璃驱动正好相反。当手柄转动时，弹簧从外壳被拉

41、开，芯子的运动是经过扇形齿板被小齿轮传动的。反之，当小齿轮受到一个负载时，使弹簧扩张而产生摩擦力矩（制动力矩）阻止玻璃的升降。2.4.4 平衡机构图2.15 平衡机构装配示意图平衡机构的主要部件是一个扁平的螺旋弹簧，扭簧的外端扣在底板上的凸台上，是不动端，内端固定在平衡弹簧轴的矩形凹槽中，从而通过平衡弹簧轴跟扇形齿轮连接，随着小齿轮转动而转动。当摇动手柄，主动小齿轮带动齿板而使玻璃下降时，弹簧被旋紧，玻璃下降的势能部分转化为扭簧的变形能而被储存起来。当再摇动手柄使玻璃上升时，弹簧放出能量，起到平衡玻璃部分重量的作用，使举升玻璃轻便。图2.15中平衡弹簧是靠弹簧中心处的矩形块与平衡弹簧轴矩形凹槽

42、来固定中心位置，而平衡弹簧上端的U形曲面与底板凸台固定使其成为不动端。图2.16 平衡弹簧轴装配示意图如图2.16所示，圆台外端mm，内孔mm，平衡弹簧轴端处是完全套在圆台内孔的，伸出的轴径为的轴段是与扇形齿轮接合，轴长14mm包含了扇形齿轮宽度12mm和2mm预留量，用于安装轴套；平衡弹簧另一端有隐线处的5mm是指先前提及的矩形凹槽，其深度为5，用来安装平簧弹簧。3 传动臂的设计传动臂时用过滚轮1、支承玻璃的滑轨2与夹持玻璃的托槽3连接，参见图4.1。对于平面玻璃或曲率不大的曲面玻璃，玻璃倒槽中心线横向的安装误差或曲面玻璃在升程范围内的弦弧高，可以借助弹簧片4的变形来补偿；但是当曲面玻璃的曲

43、率较大时，则需要采用带球头的滚轮轴5，使玻璃中心线可相对传动臂6摆动较大的角度。图3.1 窗玻璃的支承部分 1滚轮 2滑轨 3托槽 4弹簧片 5球头滚轮轴 6传动臂传动臂的运动范围是。时传动臂在最低点，成水平向；时是最高点，也是玻璃升程的顶点。通过这两个点的分析来确定传动臂尺寸的合理性。3.1. 传动臂参数的选定材料选用优质碳素钢Q235，且表面镀锌。根据图2.2，传动臂长度L370mm，宽度b20mm，厚度h2mm。图3.2 交叉臂式玻璃升降器3.2 主动臂设计以升降器主动臂与齿板的铰接点为研究对象，当玻璃升到最到点时，此时主传动臂上所受到的支持力达到最大，此时它所受的弯矩也最大，于是选择玻

44、璃升至最高点时作为研究分析对象。3.2.1 受力分析a.先对导轨做研究对象图3.3 水平导轨受力图（3.1）式中玻璃重力(20N)导轨和滑槽间的摩擦系数（0.02）传动臂对导轨的支持力b.取被动臂作为研究对象(3.2) （3.3）图3.4 被动臂受力图（3.4） （3.5）式中 径向合力，N 轴向合力，N被动臂在导轨上的滚动摩擦力，N被动臂在导轨上的滚动摩擦力，N导轨对传动臂的支持力，N销对被动臂的水平力，N销对被动臂的垂直立，Nc. 取主动臂为研究对象图3.5 主动臂受力图 （3.6） （3.7） （3.8）式中 径向合力，N 轴向合力，N主动臂在导轨上的滚动摩擦力，N导轨对传动臂的支持力，

45、N主动臂的重力，N的反力，N的反力，N臂端所受轴向力，N臂端所受径向力，N固定端对轴的弯矩，N.m弯矩：图3.6 主动臂下半部分应力分析图 （3.9） （3.10）图3.7 主动臂上半部分应力分析图 （3.11） （3.12）图3.8 主动臂上半部轴力分析图（3.13）图3.9 主动臂下半部分轴力分析图（3.14）式中传动臂长度，m最大弯矩，Nm最大弯矩，Nm，剪力，轴力根据上述的数据，作出轴力、剪力与弯矩图3.103.2.2 强度校核 （3.15） 最大弯曲正应力，MPa 最大轴力，N 最大弯矩， 抗弯截面系数 许用正应力，150MPa （3.16） 最大弯曲切应力，MPa 最大载荷，N 许

46、用切应力，98MPa图3.10 轴力，剪力，弯矩图3.3 结论选择以Q235钢作为材料，在满足、的前提下，以20mm、2mm作为传动臂的宽和厚是完全满足强度要求的。图3.11 主传动臂图3.12 从动臂4 齿轮设计传动机构包括小齿轮、扇形齿板和传动臂。齿数和传动臂的长度等参数决定了传动机构的传动比，因而影响摇动手柄的圈数与玻璃升程之间的关系，以及操作手柄所需的力拒大小。臂式升降器传动机构的集合尺寸及结构参数直接影响着操作轻便性，因此必须选择合适的参数。4.1 基本传动机构参数根据车身总布置的要求来确定传动件结构尺寸。当升降器的装配厚度（即座板安装平面至滚轮中心线或玻璃安装槽板外表面尺寸）、玻璃升程、玻璃形状与尺