车门玻璃升降器说明书

车门玻璃升降器设计及运动仿真

前言

玻璃升降器是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架

作上下运动，从而使得车门玻璃沿着车门窗框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃

升降器主要有叉臂式传动和绳轮式传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的

弧形升降面上移动。此外有手动和电动两种操纵方式。车门设计和布局中．正确选择和布

置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。

作为车门系统中的运动部件，升降器不仅仅和车身内外板的空间布局相关，同时也和

车门两侧导轨、玻璃内外水切、密封条都有一定关联。在车门系统特别是内外门板和玻璃

形状初步确认后，需要在基于车门系统和玻璃升降器相关联部件进行布局和分析。

因为如果玻璃升降器空间布局不恰当在实际过程中经常会遇到玻璃升降卡滞、抖动、

偏离车门边框导槽等现象。运动不平稳常常也意味着在整个运行行程或某个特定位置出现

静态或动态力学状况恶劣的情况。反映在现实中会出现型式试验（寿命试验）失败或使用

过程中的零件失效，如叉臂升降器中的长臂、短臂的磨损，绳轮式升降器的钢丝绳断裂等。

为解决这些可能存在的问题需要在车门内外板上的附件布局及玻璃升降器结构设计

时，充分考虑其布局的合理性并应利用计算机辅助进行分析。为合理布置升降器在车门系

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1汽车玻璃升降器

1.1概述

电动玻璃升降器在我国诞生于90年代初，是轿车作为生产资料向消费资料变化的一

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A6、别克君威、雅阁、帕萨特、东风标致

307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，

大客车和卡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。

1.2市场预测

国内主要生产电动玻璃升降器厂商及配套车型情况见表1-3-1。

表1-3-1 国内主要生产电动玻璃升降器生产厂一览表

产品名称 企业名称 主要车型

电动玻璃升降器 上海实业交通电器有限公司 桑塔纳、别克、帕萨特、金杯、猎

张家港博泽汽车部件有限公司 桑塔纳、捷达、奥迪

贵州万江电机厂 捷达、小红旗、马自达

镇江Rockwell 富康、切诺基

跃进集团随车工厂 依维柯

重庆力士得绳索有限公司 雅阁

吉林省红钻汽车电器股份有限公司 捷达

温州天球电器有限公司 —

浙江中欧汽车电器有限公司

豹

—

目前电动玻璃升降器产品市场主要由上海实业交通电器有限公司、张家港博泽汽车部

件有限公司、贵州万江电机厂占有。其市场占有率(手动+电动)见表1-3-2。

表1-3-2 1999年被玻璃升降器总产量即主要厂商比较表

2

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产品名称 全国总产量 主要生产厂商 年销量 市场占有率（%）

玻璃升降器 311.6万只 上海实业交通电器有42.48 13.6

张家港博泽汽车部件26.9 8.6

中国贵航集团万江电2.18 0.7

（手动+电动） 限公司

有限公司

机厂

（万只，电动）

“十五”期间轿车将由目前56．6l万辆发展到110～121万辆；客车由41．82万辆发展到 55～

68万辆；卡车由58．19万辆发展到106．121万辆，玻璃升降器的发展预测见表1-3-3表

示。

表1-3-3 汽车需求量及玻璃升降器发展数量

车型 2005年需求量（万辆） 玻璃升降器发展量（万只）

载货汽车 106-121 216-242

客车 55-68 110-136

轿车 110-121 440-484

总量 271-310 766-862

玻璃升降器的总产量从表1-3-2与表1-3-3比较可以看出，到“十五”末将增加2．4～2．75

倍，可见其发展前景是很好的。其中电动玻璃升降器的发展肯定要高于手动玻璃升降器，

其占玻璃升降器份额由99年的22．8％到2007年预计将达到30％。

1.3主要技术指标情况

改革开放以来我国汽车行业依靠技术引进及合资，使我国汽车业的技术水平迅速发

展，相应的汽车零部件制造技术也迅速发展。目前为上海大众，一汽大众配套的电动玻璃

升降器都采用了德国大众的TL82083标准。为上海通用配套的电动玻璃升降器采用了GM

公司的1997Buick“W” -car门窗升降子系统的技术要求。为神龙富康配套的电动玻璃升降

器采用了B28 4250的雪铁龙标准。由于电动玻璃升降器在国内发展很快，在国内制订一个

行业标准已提到议事日程，最近武汉汽车车身附件研究所和上海实业交通电器有限公司起

草制订了QC／T636-2000汽车电动玻璃升降器的行业标准，它综合了国外先进汽车企业标

准，结合我国电动玻璃升降器的实际情况，在分析试验的基础上而制订的。这将对规范我

国电动玻璃升降器的设计，制造，试验技术起到指导作用。

1.4汽车玻璃升降器的发展趋势

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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。其配套市场的天地是广阔的。随着汽车工业的发展，电动玻璃升降器呈

现智能性、模块化的发展趋势。

为了使电动玻璃升降器保持强劲的动力，又防止在使用过程中出现不小心被夹住的不

安全因素，目前的电动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

力时，即停止上升并下降，足以防止乘客肢体不小心被夹住的小概率事件。这一功能是靠

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2 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数

2.1 结构及工作原理

电动玻璃升降器从其结构特点上分，大致可分成三大类；绳轮式、叉臂式、软轴式。

其结构特点及配套车型如表2-1-1所示。

表2-1-1电动玻璃升降器结构特点

结构形式 动力源 结构特点 国内配套车型

绳轮式 直流微电机 结构运行平稳， 上海：桑塔纳

一汽：奥迪 由开关改变电机极性，作正反向旋转，噪音小，车型适

一汽：捷达 带动机构作上下运动。 用范围广

二汽：富康 由电机传动轴带动卷丝筒旋转，卷丝筒

上海：别克 带动钢丝绳在导轨上作上下运动，钢丝绳再

广州：雅阁 带动导轨上的传动掣（用以固定窗玻璃）作

上海：帕萨特 上下运动，起到升降玻璃的作用。

该结构能适用一汽：金杯海狮面叉臂式 直流微电机

包车 由开关改变电机极性，作正反向旋转，负载较大车门

柳汽：三菱MPV面带动机构作上下运动。 玻璃，结构简

包车 由电机传动轴上的小齿轮带动叉臂中单，制造成本

天津：夏利 的长臂上的扇形齿轮在一定角度内旋转，改低，用于车门玻

变长臂与短臂的夹角，起到升降玻璃的作璃弧度较小的

用。 车门。

软轴式 直流微电机 该机构简单，北京：切诺基

由开关改变电机极性，作正反向 制造工艺比较南京：依维柯

旋转，带动机构作上下运动。 复杂。

由电机传动轴上小齿轮带动螺旋型

钢丝软轴在导向管内作上下运动，软轴上传

动掣带动玻璃作上下运动，起到升降玻璃的

作用。

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图2.1.1 车门玻璃升降器的的型式

a）单臂式；b）交叉双臂式；c）平行双臂式；d）绳轮式；e、f）软轴式

1.扇形齿轮；2.玻璃导向槽；3.升降臂；4.小齿轮；5.弹簧；6.滑轮；7.托架；8.丝；9.齿条；10.钢丝卷

2.2技术参数及分析

下面将电动玻璃升降器国内外主要技术指标如表2-2-1排列以供参考。

表2-2-1 国内外电动玻璃升降器主要技术指标

技术指标内容 行业标准 德国大众 美国 雪铁龙

QC/T636-2000 TL82083 GM97Buick B28 4250

12V 12V 13.5V 额定电压 12V

9-15V 9-16V 10～16V 工作电压 11-15V

25A 28A 25A 最大消耗电流 28A

80N 120N 65N,80N,100N 额定负载 按图纸规定

120-180mm/s或3.0±1.0s ＞16cm/s 上升速度或上升时70-200mm/s

3-6s 间

剩余力 按图纸规定 150±50N 178～355N ＞300N

自锁性 500N 500N 450N 300N

绝缘强度 550V.1MIN 750V.2s 1000V.1min

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表2-2-1 国内外电动玻璃升降器主要技术指标 续表

绝缘电阻 —— 0.3MΩ 20 MΩ

环境温度 -20-+70℃ -20-+80℃ -30-+75℃ -40-+85℃

防水性 IPX4 IP53 PDW5033 B30 4410(2型)

耐久性

前门15000循环 前门12500循环 前门14250循环

后门7500循环

后门7500循环 后门7500循环

从表2-2-1的主要技术指标对比来看，我国汽车电动玻璃升降器行业标准基本上采用

了国外先进企业的标准，如按此标准制造汽车电动玻璃升降器，其产品可达到国际先进水

平。从表中可看出，目前别克轿车对电动玻璃升降器的技术要求是最高的，其技术指标中

额定负载大，要达 120N，剩余力最大要达355N，其耐久性试验中一个循环的运动次数也

是最多的，玻璃在一个循环中需运动8次。要达到这些指标，对电机、传动机构都提出了

更高的要求。

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3 玻璃升降器的设计方案

3.1 车门玻璃参数的确定

根据车门外板窗框的结构，玻璃面（两玻璃关于XZ平面对称）在整车坐标中的空间

位置（单位：mm）定义为：

G1、G2、G3玻璃曲线（图3.1.1）在整车坐标系中的坐标如表3-1-1。

表3-1-1 G1、G2、G3曲线坐标

G1

X Y Z

671.7 1499.3 1370.2

677.5 1498.3 1350.0

691.2 1495.8 1300.0

700.0 1494.2 1266.3

704.1 1493.5 1250.0

716.1 1491.2 1200.0

727.2 1488.9 1150.0

737.5 1486.7 1100.0

747.0 1484.6 1050.0

750.0 1484.0 1033.4

755.7 1482.6 1000.0

763.6 1480.6 950.0

770.6 1478.7 900.0

774.1 1477.7 873.0

G2

X Y Z

671.7 1499.3 1370.2

671.7 1500.0 1370.2

671.1 1600.0 1372.5

670.6 1700.0 1374.1

670.2 1800.0 1375.3

670.0 1900.0 1376.1

669.9 2000.0 1376.5

669.9 2100.0 1376.6

670.0 2200.0 1376.3

670.1 2278.7 1375.8

表3-1-1 G1、G2、G3曲线坐标 续表

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G3

X Y Z

671.7 2278.7 1375.8

677.5 2279.8 1350.0

691.2 2282.0 1300.0

700.0 2283.4 1266.3

704.1 2284.2 1250.0

716.1 2286.3 1200.0

727.2 2288.5 1150.0

737.6 2290.7 1100.0

747.0 2292.9 1050.0

750.0 2293.6 1033.4

755.7 2295.1 1000.0

763.6 2297.3 950.0

770.6 2299.4 900.0

772.6 2300.1 885.0

图3.1.1 未倒圆的车窗玻璃外形

构建一个圆柱曲面无限逼近G1、G3曲线，测得曲面的半径R=3200mm（取整数），

玻璃的四点坐标如下：

点a: X=1424 Y=±655 Z=1426

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点b: X=2400 Y=±655 Z=1426

点c: X=2400 Y=±788.5 Z=226

点d: X=1424 Y=±788.5 Z=226

图3.1.2 玻璃面

3.2玻璃在车门上的干涉校核

玻璃与周边件的配合情况：

玻璃左右侧卡在玻璃导槽中，如图3.2.1所示。

图3.2.1 玻璃与周边件的配合1

玻璃是嵌在滑门内外板的缝隙中的，玻璃表面与滑门腰部外加强板的间隙为10.8mm；

玻璃内表面与滑门腰部内加强板的间隙为24.5mm（图3.2.2）

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图3.2.2 玻璃与周边件的配合2

由图3.2.2可知，玻璃与车门周边件没有发生干涉。

3.3 玻璃升降器类型的选择

在玻璃升降器的形式选择类型选择上也常以车窗弧度半径和车窗导轨布局位置来作

为依据进行选型。当车窗弧度半径越小其弦高也越大（如图3.3.1所示），此时布置绳轮式

升降器更符合这种类型的车门。

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图3.3.1 玻璃弧度对弦高（Y向窜动量1、2、3、4）的影响

当车窗玻璃较大时可以选择双导轨形式绳轮升降器，以减少运行过程中可能产生的不

正常的抖动和侧偏等现象。

当玻璃弧度曲率较小且玻璃较大而形状不规整时，虽然从理论上而言绳轮式升降器由

于其导轨弧度和车窗玻璃理论运行弧度轨迹更逼近（和叉臂式相比不存在弦高现象）、运

行噪音低等优势，但是叉臂式升降器零件数少（多为金属钣金件）、加工装配方便、使用

寿命长等因素目前仍旧被广泛采用。

由于该车型后门玻璃半径R=3200mm，曲率较小，面积较大且形状不规整，根据表2-1-1，

选择叉臂式玻璃升降器，同时结合客户的要求，选择电机驱动，确定结构类型为叉臂式电

动玻璃升降器。

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3.4 车窗玻璃运行弧度的确定

图3.3.1 玻璃运行弧度

根据滑门车窗的结构可知及客户提供的数据，可知:

玻璃在Z向的行程L=383.4mm

AB

玻璃的半径R=3200mm

由勾股定理，得:

sinα/2=191.7/3200

玻璃的运行弧度α=2arcsin191.7/3200=2×0.06=0.12

弧l

AB

=α·R=0.12×3200=384mm

3.5叉臂组件所在平面位置的初步确定

为尽量减少补偿弦高的差值以减少叉臂的变形量，叉臂组件所在平面布局在和车窗玻

璃运行轨迹空间圆所在平面垂直位置上。

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4 电动玻璃升降器的机械结构设计

4.1导向槽的设计

根据玻璃的外形尺寸及在整车坐标系中的位置，两个玻璃托架定位孔圆心在整车坐标

系的坐标为：

A（ X=1749，Y=783.8，Z=817.5）

B（X=2112，Y=783.8，Z=817.5）

经CATIA测定，玻璃的重心坐标：（X=1875.7，Y=751.3，Z=1001.2）。在Z方向重心

坐标在点A、B之间，能保证玻璃在升降运动时两个玻璃托架在X方向给玻璃相等的作用

力，保证玻璃运行平稳。

点A、B之间的距离为363mm，则导向槽A的两个定位孔之间距离也为363mm，为

了不与车门内板上的其他部件产生干涉，导向槽A的长度为384mm。

导向块

球头型铆钉

玻璃支

撑臂

长滑槽

图4.1.2 玻璃支撑部分断面图

为方便导向块装入导向槽，分别在导向槽两端设置槽口(图4.1.3)。

左端：

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长圆孔

右端：

图4.1.3 长导槽局部视图1

长圆孔的设置是为了在装配时方便调整两孔实际定位长度，防止因制造误差造成无法

装配。同时，为防止滑块在导向槽滑动时滑出导向槽，在导向槽上设置止动结构（图4.1.4）。

挡板

（装

配后

加

工）

小凸台

（装配

后加工）

凸台（装配

后加工）

图4.1.4 长导向槽局部视图2

导向槽B的长度定为228mm，左端面在XZ平面的坐标为X=1907mm，导向槽B的

对称轴在XZ平面的坐标为Z=585.3mm。

4.2 玻璃导向与保护机构

玻璃导轨和窗框共同组成玻璃导向与保护机构（图4.2.1）。车门玻璃导轨用钢板冲压

或滚压成型焊接或用螺钉连接于车门上。导轨内与玻璃接触的部位装有导槽，导槽用橡胶

制成。导槽起导向、密封功能，行车和关闭车门时吸收玻璃的振动，避免玻璃直接与金属

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车门玻璃升降器设计及运动仿真

件接触，且起到美化、减小玻璃与车门外板的高度差、降低空气阻力的作用（图4.2.2）。

导槽与玻璃接触的表面是聚氯乙烯，为了减小玻璃摩擦部位产生的摩擦阻力，进行表

面处理。采用现在广泛使用的方法：非植绒式，即在唇型部表面涂上尿烷，增加与玻璃的

密封性，防止在寒冷地带的冻结，有密封条的特性。

图4.2.1 车门玻璃导轨

图4.2.2 玻璃导轨断面图

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4.3 叉臂组件的设计

安装盖板e和短导向槽MN固定在车门内板上。因为该车型要配置使用手动和电动升降

器两种，电机安装支架的电机出轴位置通常也是摇手柄所在位置，需要将车内用户所在位

置和手柄位置综合考虑。

根据人机工程学原理，确定主动臂与安装盖板连接的旋转副中心点e的在整车坐标系中

XZ平面的坐标为：e（X=1791mm,Z=585.3）。

已知导向槽A上止点X方向对称轴所在坐标为X=817.5mm，下止点坐标为X=434.1mm。

通过对常规叉臂式升降器直流电机性能、玻璃升降器基本性能、玻璃的行程要求等因

素进行综合考虑，确定从动臂（上摆臂和下摆臂）两端定位孔的距离ac=gc=150mm，主动

臂两端定位孔的距离be=300mm，bc=ec=150mm。因为玻璃安装点之间的距离hj=363mm，

eN=228+1907-1791=344mm，当AB经过e点时，∠acb=180°, ac+bc=300mm，

ac+bc=300mm，所以导向槽A和导向槽B不会对交叉臂产生干涉。

图4.3.1 升降器运动简图

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4.4 驱动电机的选择

电动机的质量直接关系到电动玻璃升降器的正常工作，根据玻璃升降器的技术指标及

客户要求，选择万宝至(MABUCHI) JF/LF-578VA-452玻璃升降器专用电机，它具有体积小、

重量轻、防护等级高、噪声低、电磁干扰小、运行可靠等特点。

该电动机为可逆性永磁直流电动机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过双联

开关的控制可做正转和反转，设有升、降、关等三个工作状态，不操纵时开关自动停在“关”

的位置上。操纵电路设有总开关（中央控制）和分开关，两者线路并联。总开关由驾车者，

控制全部门窗玻璃的开闭，而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开

闭，操作十分便利。

在该电动机中埋植磁环，感应电机转速，在电子模块中埋植霍尔元件，感应电流，并

通过电子模块控制对电动机的过流、过压及过热保护。

表4-4-1 电机特性

项目 规格

时间 短时间

额定

电压 13.5V ，0.2Ω

电流 6A以下

转速 62±10 r/min

扭矩 2.16N·m ｛22kgfcm｝

无负荷 电流 2A

有负荷 电流 17.5A以下

绝缘电阻 1MΩ以上（DC 500V 欧姆表测定）

转速 90 r/min

扭矩 6.9±1.23N·m｛70±12.6kgfcm｝

电机直齿圆柱齿轮特性：

模数m=2 ；

压力角α=20°；

齿数z=8枚；

1

分度圆直径d=15.4mm；

齿顶高h＝ham＝1×2＝2mm；

a

＊

齿根高h＝（ha＋c）m＝（1＋0.25）×2＝2.5mm；

f

＊＊

齿距p＝πm＝2πmm

齿厚s＝πm/2＝π≈3mm

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图4.4.1 电机外观

4.5 扇形齿板的设计

4.5.1 确定模数和压力角

因为扇形齿板上的齿与驱动电机的小齿轮啮合，所以它的特性为：模数m’=2 ；压力角

α’=20°。

4.5.2 确定主动臂的角行程

由勾股定理，得

sinβ=232.2/300 ；sinγ=151.2/300

β=arcsin232.2/300=50.4°；γ= arcsin151.2/300=30.3°

θ=β+γ=80.7°

所以主动臂的角行程θ=80.7°。

4.5.3 确定齿数和分度圆直径

玻璃从上止点运动到下止点的时间初定为t=3.5s,θ=360nt/60i

=>i=360nt/60θ=6nt/θ=6×62×3.5÷80.7=16.13

齿数z=iz=16.13×8=129，取z=130

212

分度圆d=mz=2×130=260mm

22

齿顶高h＝ham＝1×2＝2mm；

a

＊

齿根高h＝（ha＋c）m＝（1＋0.25）×2＝2.5mm；

f

＊＊

齿距p＝πm＝2πmm

齿厚s＝πm/2＝π≈3mm

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车门玻璃升降器设计及运动仿真

图4-5-3 齿数和分度圆直径

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5 升降器电子控制系统的设计

1） 左门电动升降器的-1-作由左窗电动机和左窗电动机开关的动作来完成。

① 当开关关闭时，3—6、3—7相接， 电动机两端搭铁， 不工作；

② 开关作上升动作，4—6、3—7相接， 电流流向为： F

1

→4→6→左窗电动机→7→3→

搭铁， 电动机运转， 左窗玻璃上升；

③ 开关作下降动作，3—6、4—7相接， 电流流向为：F

1

→4→7→左窗电动机→6→3→搭

铁，左窗电动机运转， 左窗玻璃下降。

2） 右门电动升降器的工作由右窗电动机及右窗电动机开关(左、右门上各一只)的动作来

完成。

① 当两开关均关闭时，左门上右窗电动机开关1—3、2—3相接， 右门上右窗电动机开

关l一8、2—9相接， 即右窗电动机两端搭铁， 不工作；

② 当左门上右窗电动机开关关闭， 如右门上右窗电动机开关作上升动作， 则开关5—8、

2—9相接， 电流流向为：F

2

→5→8→右窗电动机→9→2→3→搭铁，右窗电动机运转， 右

窗玻璃上升； 若右门上右窗电动机开关作下降动作， 即开关1—8、5—9相接，电流流

向为： F

2

→ 5→9→右窗电动机→8→l→3→搭铁， 右窗电动机运转， 右窗玻璃下降；

③ 在右门上右窗电动机开关关闭， 如左门上右窗电动机开关作上升动作， 开关1—5、

2—3相接， 电流流向为：F2→ 5→l→8→右窗电动机→9→2→3→搭铁，右窗电动机运转，

右窗玻璃上升； 若左门上右窗电动机开关作下降动作，则开关1—3、2—5相接，电流流

向为： F2→5→2→9→右窗电动机→8→l→3→搭铁， 右窗电动机运转， 右窗玻璃下降。

控制盒端子布置及左、右窗电动机开关、电动玻璃升降器开关的端子档位、升降器电子控

制系统电路见下表。

表5-1 控制盒端子布置

红绿 绿

表5-2 左窗电动机开关

端 子 黑 蓝 绿红 绿 黑

动 作

上 升

关 闭

下 降

3 6 4 7 3

`

表5-3 右窗电动机开关（左门上）

端 子 黑 棕 蓝红 黄 黑

动 作

上 升

关 闭

3 1 5 2 3

22

车门玻璃升降器设计及运动仿真

表5-3 右窗电动机开关（左门上） 续表

下 降

`

表5-4 右窗电动机开关（右门上）

端 子 棕 蓝 蓝红 绿 黄

动 作

上 升

关 闭

下 降

1 8 5 9 2

`

图5.1 升降器电子控制系统电路图

23

江南大学学士学位论文

6 电动玻璃升降器数学模型（C A D ）的构建

安装盖板（6）和短导轨（2）分别为固定在车门内板上的固定件其建模方式为；电机

（7）固定在安装盖板上（6），但其输出轴为旋转副同时也为驱动部件；主动臂（5）和

安装盖板（6）利用铆钉铆接并绕该铆钉设定为旋转副;电机输出轴旋转副和主动臂旋转副

形成齿轮副，同时根据设计参数设定其传动比；从动臂（4）上下与垫片采用焊接连接，

然后垫片和主动臂（5）形成旋转副；主动臂和从动臂上都采用球头形铆钉铆接并和三个

导向块（3）采用球面副连接；从动臂（4）下端的导向块（3）和短导轨（2）采用滑动副

连接；主动臂（5）的上端两个导向块和长导轨（1）采用滑动副连接；长导轨（1）和玻

璃采用固定连接；扇形齿板（8）和主动臂（5）采用铆接固定（图6.1）。

3 导向块

1 长导向槽

5 主动臂（长臂）

4 从动臂（短臂）

2 短导向槽

6 安装盖板

7 电机

8 扇形齿板

图6.1 电动玻璃升降器总成图

24

车门玻璃升降器设计及运动仿真

7 电动玻璃升降器的运动仿真

参考运动仿真视频，见PPT

图7.1为运动的开始位置，此时的升降器处于最大高度状态。车门玻璃处于关闭状态。

图7.2为运动的中间位置，车门玻璃处于半闭状态。

25

江南大学学士学位论文

图7.3的升降器处于最小高度状态。车门玻璃处于完全打开状态。

车门玻璃升降器设计及运动仿真

8 有关运动部件的数据校核

8.1 运动行程校核

为提高车窗的密闭性，需在原来的行程上加上10mm的上升量，即在没有导轨约束的

情况下当玻璃到达上止点后仍能上升10mm。

则L=232.2+10=242.2mm；

bg

由勾股定理，得

L=300－242.2=31339，L=177mm＞eM=116mm＝>从动臂B不与导向槽B干涉。

egeg

222

说明叉臂在上止点ab～下止点a’b’升降时满足行程要求。

图8.1.1运动行程校核

8.2 传动动力校核

表8-2-1 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

玻璃质量 28.2

齿轮部分 27.6

玻璃支承部分 11.5

27

江南大学学士学位论文

表8-2-1 臂式玻璃升降器各部分的阻力实测值比率 续表

升降臂的质量和齿轮的摩擦 6.4

平衡弹簧的作用 -3.9

合计 100.0

因为目前设计的是电动式升降器，升降器在车窗玻璃行程内任一点通过电机的自锁力

都能自锁，不需要平衡弹簧进行自锁，所以将表8-2-1修改为表8-2-2。

表8-2-2 臂式电动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 29.1

玻璃质量 27.1

齿轮部分 26.6

玻璃支承部分 11.1

升降臂的质量和齿轮的摩擦 6.1

合计 100.0

由运动行程可知，当升降器由下向上运动到上止点时，主动臂在Z方向上的驱动力最

小，升降器总成在Z方向的阻力最大。

小齿轮与扇形齿板的传动比i＝130/8＝16.25，玻璃的质量m=3.9kg（客户已提供数据），

根据表8-2-2可知：

在升降器上升至上止点时：

电动玻璃升降器的在Z方向的总阻力f＝3.9×9.8×100/27.1＝141N；

电机小齿轮传递给扇形齿板的扭矩T＝6.9 ＋1.23＝8.13N·m（最大负荷），扇形齿板与主

1

动臂固定连接；

则主动臂的最大扭矩T＝T×i＝8.13×16.25＝132 N·m；

max1

主动臂在C点上的垂直作用力F＝T/l＝132/0.15＝880N；

maxce

F’＝F·cosβ=880×cos50.4°＝561N；

剩余力F＝F’－f＝561－141＝420N。

2

传动动力满足升降器性能要求。

图8.2.1 主动臂受力图

28

车门玻璃升降器设计及运动仿真

8.3结构干涉校核

Value=0

江南大学学士学位论文

Z=827.567mm

扇形齿板与

小齿轮啮

合，未脱离

小齿轮

图8.3.2扇形齿板与小齿轮啮合，未脱离小齿轮

导向槽A和导向槽B

趋近重合时刻，各部

件未发生干涉。

图8.3.3导向槽A和导向槽B趋近重合时刻，各部件未发生干涉

30

车门玻璃升降器设计及运动仿真

扇形齿板与小

齿轮啮合到达

止动机构，升

降器停止下降

下止点理论位置：

Z=434.1mm

图8.3.4扇形齿板与小齿轮啮合到达止动机构，升降器停止下降

图8.3.5各部件没有发生干涉

由上图可知，在玻璃升降器总成中，干涉量value=0，即各部件没有发生干涉。同时

运动部件的运动区域在玻璃所在空间圆内，因玻璃与车门及其它车门附件发生干涉，所以

升降器总成不会与车门及车门附件发生干涉。

31

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8.4 高级仿真分析

图8.4.1 导向槽A在受11.1N的载荷情况下的受力情况

以下为导向槽A在受11.1N的载荷情况下的输出结果：

最大

标识号 218 76 597 76

值 2.652980e-003 2.458256e-001 5.533622e-004 2.458371e-001

最小

标识号 27 65 218 13

值 -5.349860e-003 -2.616262e-005 -1.474828e-003 0.000000e+000

列汇总 -6.205034e-001 7.680423e+001 -1.698821e-001 7.685272e+001

列平均 -6.622235e-004 8.196823e-002 -1.813043e-004 8.201998e-002

向量和 -6.205034e-001 7.680423e+001 -1.698821e-001 7.680693e+001

8.5 强度分析或疲劳分析

对于运动部件的强度或疲劳分析，需要采用CAE软件例如analysis来校核输出结果，

一般由汽车配件厂拿到数模后去分析并试制，若强度不足再由车身部优化结构尺寸。因为

项目还未交付给客户（主机厂），所以不深入分析。

32

车门玻璃升降器设计及运动仿真

9 电动玻璃升降器的基本技术要求

9.1 标准

升降器应符合QC/T 636-2000标准的要求，并按经规定程序批准的产品图样及技术文

件制造。

9.2 外观

a） 升降器金属件必须经防腐蚀处理，或使用具有耐腐蚀性的材料制造。

b） 升降降器塑料件表面应平整、无气泡，无影响使用的变形。

c） 金属零件的涂镀层和化学处理层应均匀，不得有明显缺陷。

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10 电动玻璃升降器的性能

10.1 基本性能

a）工作电压

升降器在10～15V电压下应运行平稳，不允许有异常噪声和卡滞现象。

b）电流特性

升降器的工作电流不大于15A，堵转电流不大于28A。

c）关闭力

升降器的关闭力应符合产品图样的技术要求。

d）运行速度

升降器的上升运行速度应为70 mm/s～220 mm/s，下降运行速度应满足产品图样技术

要求。

10.2 自锁性

升降器在车窗玻璃行程内任一点应能自锁，在升降器玻璃托架上施加500N负载时，

不应损坏，玻璃下降量不大于5 mm。

10.3 耐温度变化性

升降器在不工作状态下应能经受-40℃低温和+75℃高温的温度变化试验，恢复室温后

应符合11.1的规定。

10.4 绝缘介电强度

升降器电机内各互不连接的导体零部件对壳体之间应能耐实际正弦波形的高压试验，

绝缘不被击穿。

10.5 耐过电压

升降器应具有耐过电压能力，试验后应符合12.1的规定。

10.6 热保护性

升降器应具有热保护特性，其首次打开时间、恢复时间及开断次数应满足产品图样技

术要求。试验结束后热保护器仍能正常工作。

34

车门玻璃升降器设计及运动仿真

10.7 抗干扰性

升降器电机应具有抗干扰性能。当干扰时，升降器电机在运行中允许出现电流波动，

但干扰取消后应恢复正常。

10.8 耐振性

升降器经QC/T 413规定的扫频振动试验后应符合12.1的规定。

10.9 耐腐蚀性

升降器应经受96h的盐雾试验，试验后升降器应符合12.1的规定，且黑色金属零件主

要表面无基体腐蚀物。

10.10 防水性

升降器在不工作状态下，防水性能等级为IPX4，试验后电机内部不应进水。

10.11 耐久性

升降器应能承受耐久性的试验，试验后的基本性能允许与试验前偏差20％。

滑门升降器：7500个工作循环。

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江南大学学士学位论文

致谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于

经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的

同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师林承德老

师。林老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确

定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我

的设计较为复杂烦琐，但是林老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩林老师的专业

水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的

学习和工作。 其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为

如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校——江南大学太湖学院，是母校给我们提

供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我

专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！！！。

车门玻璃升降器设计及运动仿真

参考文献

1.康士霆，王敏，刘昌丽。《UG NX6.0中文版钣金设计从入门到精通》，机械工业出版社。

2.徐勤雁，周超明，单颜。《UG NX逆向造型技术应用实例》，清华大学出版社。

设计调研室。《UG NX6.0中文版钣金件设计》，清华大学出版社。

4. 谷志竑。《基于车门系统的电动玻璃升降器布置和仿真》，上海交通大学,机械工程学院。

5. 莫建伟，韦乐侠。《汽车交叉臂式升降器与车门匹配设计要点的讨论》，柳州五菱汽车联合发展有

限公司。

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