基于CATIA軟件的交叉臂式玻璃升降器設計

曹獻計 劉穎 陳凱歌 徐西永

【摘 要】文章首先介紹了汽車電動玻璃升降器的種類及特點，并對各種玻璃升降器進行了比較;然后又介紹了交叉臂式玻璃升降器在布置時的設計要點，最后利用CATIA軟件對交叉臂式玻璃升降器進行了運動分析。

【關鍵詞】玻璃升降器;交叉臂式;CATIA軟件;設計

1 引言

車門玻璃升降系統是整車開閉件的重要組成部分，對開閉件系統乃至整車的質量起著重要的作用。玻璃升降系統一旦失效，就會給行車安全帶來隱患，影響整車品質。由此可見其安全性、可靠性在整車中顯得至關重要。所以該系統的設計必須要保證車門玻璃的平穩升降，同時要具備良好的密封性。本文重點介紹該系統的設計要點及如何借助計算機軟件有效地進行設計階段的校核分析。

2 交叉臂式玻璃升降器運動校核

2.1 運動模型的建立

作者在網上看到許多網友問到如何利用CATIA軟件進行交叉臂式玻璃升降器的運動校核，作者現在以國內某款轎車的左前門玻璃升降器為例，介紹一下利用CATIA軟件進行交叉臂式玻璃升降器運動校核的方法。運動模型建立的步驟如下：

（1）首先將玻璃升降器總成拆解成各個零件，

（2）建立驅動電機與升降臂的旋轉約束，設定驅動條件為旋轉角度，

（3）建立升降臂與平衡臂之間的旋轉約束，

（4）建立固定臂滑塊與固定臂之間的滑動約束，

（5）由于固定臂滑塊始終是沿著固定臂滑動的，所以平衡臂與固定臂滑塊之間建立球鉸接副，

（6）建立玻璃托架前滑塊與玻璃托架之間的滑動約束，

（7）在實際的運動過程中玻璃托架前滑塊始終是沿著玻璃托架滑動的，升降臂及平衡臂會變形隨玻璃托架一起運動，升降臂及平衡臂與玻璃托架滑塊之間是球鉸連接的。而CATIA軟件中是無法模擬升降臂及平衡臂的變形量的，我們只能用玻璃托架滑塊與升降臂及平衡臂在模擬運動過程中發生的位移量來表示升降臂及平衡臂的變形量，因此我們建立玻璃托架前滑塊與平衡臂之間的點線副，

（8）玻璃托架后滑塊與玻璃托架及升降臂之間的運動副與玻璃托架前滑塊與玻璃托架及平衡臂之間的運動副是完全一樣的，可以仿照步驟六及步驟七建立。

（9）建立玻璃托架與玻璃總成之間的剛性連接約束，

（10）建立玻璃總成與玻璃導軌之間的運動約束時，需要注意的是玻璃總成與玻璃導軌之間一定要通過一個點線副及兩個點面副約束，否則在運動模擬的過程中玻璃總成就會偏出玻璃導軌，模擬不了實際的運動情況。約束建立的方法是：首先提取玻璃的外表面，取出玻璃前后邊界及上邊界的中點，通過玻璃上邊界的中點作與玻璃導軌平行的一個平面，求出此平面與玻璃面的交線;用玻璃上邊界的中點與所求出的交線建立點線副;最后在用玻璃前后邊界的中點與玻璃面建立兩個點面副。

（11）建立驅動電機、玻璃導軌總成及固定臂之間的剛性連接副。可以仿照步驟九去建立。

（12）最后將驅動電機設為固定零件，至此整個運動分析模型建立完畢。

2.2 運動模型的分析

運動模型建立后需要對運動結果進行分析，檢查一下所布置的玻璃升降器撓度的布置是否滿足要求。

首先利用CATIA軟件生成出玻璃托架的理論運動軌跡及實際的運動軌跡，如圖所示。圖中的黃色玻璃托架是沒有安裝玻璃情況下的理論位置，藍色的玻璃托架是安裝玻璃情況下的實際位置;紫色的線是玻璃托架的理論運動軌跡，紅色的線是玻璃托架的實際運動軌跡，圖中的數值5.41mm就是撓度A。在此位置升降器受到玻璃向內的拉力，升降器向車內彎曲變形。

圖2中的數值7.46mm就是撓度B。在此位置升降器受到玻璃向外的拉力，升降器向車外彎曲變形。

圖3中的數值5.39mm就是撓度C。在此位置升降器受到玻璃向內的拉力，升降器向車內彎曲變形。

由上面的分析可以看出此款交叉臂式玻璃升降器的布置滿足B>A≈C的要求，升降器的最大變形量為7.46mm。。

參考文獻：

[1] 郭竹亭.汽車車身設計[M].吉林：吉林科學技術出版社，1994.

[2] 《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊設計篇[M].人民交通出版社，2001.

[3] 莫建偉，韋樂俠.汽車交叉臂式玻璃升降器設計要點討論[D].柳州：柳州五菱汽車聯合發展有限公司，2008.

[4] 谷志竑.基于車門系統的電動玻璃升降器布置和仿真[D].上海：上海交通大學，2006.

（作者單位：濟南吉利汽車有限公司）