[发明专利]一种汽车玻璃升降器优化布置设计方法

摘要

本发明公开了一种汽车玻璃升降器优化布置设计方法，包括步骤：(a)通过力和力矩的平衡计算大致确定玻璃升降器举升点在门系统中的安装位置；(b)在CATIA中完成玻璃升降器和车门系统部件的三维建模和装配；(c)基于Hypermesh和ABAQUS建立玻璃升降器刚柔耦合有限元模型，进行动力学仿真分析；(d)获取xoz面内玻璃举升过程玻璃安装架与滑块及玻璃连接系统所受合力和合力矩大小变化，根据外力和外力矩结果指导玻璃升降器在门系统中优化布置。本发明根据实际的玻璃升降器、玻璃和门系统呢槽水切的尺寸和玻璃升降运行参数来修改模型、载荷及边界条件，极大的缩短了玻璃升降器设计周期，提高了玻璃升降器优化布置设计效率和精度，降低了试验成本。

主权项

1.一种汽车玻璃升降器优化布置设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)根据车门系统的玻璃实际工作环境，对玻璃在门系统中的受力进行简化分析，通过力和力矩的平衡计算大致确定玻璃升降器举升点在门系统中的安装位置；(b)根据玻璃升降器设计要求，在CATIA中建立各零部件包括滑块、玻璃安装架、导轨、玻璃连接螺栓、玻璃、呢槽水切三维模型，最后根据力学计算初步确定的玻璃升降器在门系统的安装位置，在CATIA中完成玻璃升降器各零部件和玻璃及呢槽水切的装配；(c)基于Hypermesh和ABAQUS建立玻璃升降器刚柔耦合有限元模型，对玻璃升降器刚柔耦合多体系统各个部件建立接触、连接和运动约束关系，进行动力学仿真分析，定义滑块与弧线导轨间的接触、滑块与玻璃安装架连接、玻璃安装架与玻璃连接、玻璃与呢槽和水切间的接触；上下钢丝绳和滑块间的牵引通过建立轴连接器，并定义轴连接器的速度和拉力来实现获取滑块与导轨接触力和接触力矩、玻璃与呢槽接触力和力矩、上下钢丝绳拉力和拉力矩、玻璃重力矩；(d)根据动力学仿真分析结果，获取xoz面内滑块与导轨接触力和接触力矩、玻璃与呢槽接触力和力矩、上下钢丝绳拉力和拉力矩、玻璃重力矩，并计算xoz面玻璃安装架与滑块及玻璃连接系统所受合力和合力矩大小变化，通过计算玻璃升降器举升过程所受合力和合力矩，从而判断玻璃升降器在车门系统中布置是否合理，即通过有限元动力学模型精确分析玻璃安装架与滑块及玻璃连接系统在车身坐标系xoz面内所受合力和合力矩大小变化曲线，判断初始设计的玻璃举升点在车身坐标系x轴方向的安装位置是否合理；当玻璃升降器的玻璃安装架与滑块及玻璃连接系统所受外力的合力矩不为0时，左右微调玻璃升降器举升点到A柱的距离L的大小，从而对玻璃升降器在车门系统中的优化布置提供指导，并确定微调量△L＝M_合力矩/f_L′cosθ，其中，M_合力矩为玻璃安装架与滑块及玻璃连接系统所受外力的合力矩，满足其中，M_G分别为B柱侧呢槽阻力、水切阻力和玻璃重力产生的转矩，f_L′为玻璃升降器在举升点施加给玻璃平行于玻璃升降方向的分力，θ为玻璃运行轨迹切线方向和车身坐标系z方向的夹角，f_L′满足f′_L＝f₁+f₂+f₃+G′，其中f₁、f₂、f₃分别是两侧呢槽、水切对玻璃的摩擦阻力，摩擦阻力方向与玻璃升降方向平行，G′是玻璃重力G平行于玻璃升降方向的分力。