玻璃升降器作为车门系统中一种控制车窗玻璃升降的装置,随着轿车的逐渐普及很快发展成为汽车上的一个重要组件。近年来,国内虽然涌现出了不少升降器生产厂商,但它们的技术力量相对而言比较薄弱,很少具备独立开发完整升降器的能力,为了尽快打破这种局面,从根本上解决国内厂商在升降器设计过程中技术缺乏的难题,迫切需要建立一个针对升降器的从设计到性能研究的产品质量预估平台。本文针对某款绳轮式电动车窗升降器展开了一系列的研究工作,提出了较为新颖的设计思路和研究方法。
首先分析了电动车窗升降器的类型,以及在本文研究对象基础上研究了绳轮式升降器的详细结构特征,并借助CATIA软件建立了完整的三维数字化模型;通过对升降器力学解析模型和驱动电机扭矩的研究,提出了改善升降器工作效率的三个方案。
结合升降器的工作特性,分析了造成升降器堵转的具体原因,并在HyperMesh软件中建立了简化的升降器有限元网格模型,随后将建立好的网格模型导入到ABAQUS软件中求解分析了升降器在上、下止点位置堵转时各机械部件的强度和刚度。结果表明,升降器在上止点位置时各零部件的工况更加恶劣,且导轨在两个工况中均出现了一定程度的塑性变形。
基于多刚体动力学理论在ADAMS软件平台上分析了车窗在上、下行程中的速度和加速度、玻璃对呢槽的冲击力、滑块对导轨的冲击力以及钢丝绳对滑块的拉力等变化规律,分析结果显示,升降器在上、下行程中的整体平顺性较好,只在上、下止点位置时会因电机的堵转而导致升降速度有一定的波动。
为探究升降器与车门系统的振动匹配性能,参考车门系统总成的模态试验要求,在HyperWorks软件中求解了车门系统的前六阶自由模态。计算结果表明,升降器的模态性能良好,不会出现与车门共振的现象。
最后,在堵转工况分析的基础上提取了滑块、导向轮和导轨的应力结果文件,结合它们各自的应力寿命或应变寿命曲线以及相应的载荷谱,在FE-safe中对它们的寿命值进行了预估。计算结果显示,三者的寿命值均高于设计之初规定的最低寿命值。
本文通过对升降器从结构设计到静力学、多刚体动力学、振动以及疲劳等多个方面的仿真分析,总结了升降器不同特性的研究方法,提高了升降器厂商的研发能力,达到了预期的研究目的。