双滑道叉臂式玻璃升降器设计[大全五篇]

第一篇：双滑道叉臂式玻璃升降器设计

       四轮转向车辆系统非线性模型的稳定性和霍普夫分歧

       L.Dai a,*, Q.Han b a工业系统工程学院，里贾纳大学，3737 Wascaca Parkway

       里贾纳，萨斯克，加拿大 S4S 0A2 b

       力学学部，交通与信息学院，华南理工大学

       广州 510641，中国

       摘要

       这篇文章旨在探讨四轮转向(four-wheel-steering, 4WS)车辆的运动和稳定性,它的侧轮胎力呈非线性,并且转向机构的效果很好。对车辆稳态运动建立了一个新的非线性模型。由模型产生的典型的稳态运动的稳定性应用分歧方法被提出来。文章证明，四轮转向车辆的稳态运动的霍普夫分歧是十分明显的。关键词：霍普夫分歧；非线性运动；稳态；四轮转向车辆

       1.引言

       稳定性对于高速驾驶的车辆来说是至关重要的。高速行驶的车辆由于大的角速度和侧滑角，仅仅转动前轮是不能很好控制车辆转向的。因此四轮转向技术在过去十年中发展起来。自从第一个四轮转向系统被报道，对于四轮转向车辆的不同控制策略就有大量的研究[1-4]。车辆的非线性振动模型和旅客系统也被提出来[5]。但是，很少有文献考虑侧轮胎力的非线性来处理四轮转向车辆闭环系统的动力。因此，对于车辆动力学来说，非线性性能、车辆稳定性和非线性的影响需要一个系统的分析。

       本篇文章中，四轮转向车辆驱动系统在转向过程中的一种新的数学模型被建立，考虑了侧轮胎力的非线性和转向机制。数学模型由一系列五维非线性微分方程表示，计算一个驾驶员的操作。非线性自然地从轮胎力和关于动力学运动和滑移角的非线性几何效应中显现出来。基于这个模型，车辆的稳态运动确定了。典型稳态运动的稳定性由分歧理论进一步分析，这样可以估计车辆在稳定性损失之前和之后的动力学性能。研究了稳态运动的霍普夫分歧。

       2.车辆/驱动模型

       图1展示了车辆模型，其中四轮转向车辆假设是停留在四个轮子上的质量为m的对称刚性体，并且车辆以恒定速度u向前移动。对于这个模型，侧面速度v和偏角速度r为

       (1)其中，Iz是车体关于垂直轴z的旋转惯性矩，a和b是G到前后轴的距离，δf和δr分别是前后轮的转向角，Ff和Fr是前轮和后轮上轮胎和地面接触产生的侧向力，VfR是底盘右前角的速度。

       把侧向力作为轮胎物理性能和前后轮相应的侧滑角(αf，αr)的函数。轮胎的侧滑角可以由下面图1中展示的简单的几何关系确定：

       图 1 四轮转向车辆模型草图

       最普遍的轮胎模型是[6]中的幻方公式。然而在最近的文章中，侧向力模型是

       其中C1f、C3f、C1r和C3r是由[7]中描述的实验确定的正参数。在公式(1)中，侧向加速度包含两个部分，线性加速度v和由偏角速度产生的加速度r。当车辆的速度变高时，车辆不稳定性很严重。对于车辆不稳定性，很多控制策略被研究。一种最普遍的控制策略是转动后轮胎，在数学上表示为

       固定的坐标(x,y,ψ)用来描述车辆的位置,其中(x,y)表示行驶中G的位置和车辆方位角ψ。下面的关系适用于有角度的和线性侧速度：

       在四轮转向车辆模型中，驾驶员对车辆的控制是至关重要的并且也应该被引进来。驾驶员以δf(t)的转向角控制车辆。按照惯例，当他在能见度距离Ld下感觉侧向偏差，偏差针对于道路车道中心线，驾驶员不得不从后面转向车辆以减少同中心线的侧向偏差。驾驶员在转向上的操作用δf(t)描述，1986年在[8]中建立模型。引进一个环路增益K，感知时间延迟Tr和驾驶员的正面能见度Ld，驾驶员的转向与状态构件y(t)有关，没有时间延迟的公式如下[9,10]：

       (2)公式(2)中考虑人的操作，车辆运动的控制方程由下面的状态变量形式表示：

       (3)其中

       相应的侧滑角如下：

       3.稳态运动

       方程(3)给出的一系列关于车辆稳态运动的非线性代数方程中的消失的条文被获得。相对方程(3)的平凡的和非平凡解为：

       平凡解：

       非平凡解：

       动力系统由于轮胎力的立方非线性，会有平凡解和一些非平凡解。这些解与其他模型比较是十分特别的。

       4.平凡解的稳定性

       扩展系统(3)成为多维泰勒级数，xi围绕Χe直到第三阶，我们有

       (4)其中

       相应的特征方程可以被表示为

       (5)其中

       由于a0≠0，方程(5)的根都不为零。因此，当方程(5)只有一对虚根λ1,2=±iω时，平凡稳态运动变得不稳定[11,12]。把λ1,2=±iω代入方程(6)，所得结果的实部和虚部导致下面的情况：

       (6)(6)中第二个方程的根有如下形式：

       (7)从方程(6)中消除ω4，把根代入方程(7)，可以得到

       如果矩阵A(γ)的所有特征值在(4)中有负的实部，系统在Χe附近稳定。这些特征值是模型物理参数的函数。

       5.霍普夫分歧

       考虑霍普夫分歧，需要横断条件如

       (8)其中μ=u-ucr是系统的分歧参数，并且当μ=0时λ=±ωi。把u、Ld和λ作为分歧参数μ函数的控制参数。方程(5)关于μ的差别是

       (9)把μ=0，λ=ωi代入方程(9)得到

       其中

       从方程(8)中，横断条件被表示为

       6.数值结果

       为了验证本文中的非线性模型，[3]中给出的参数被使用如下：

       确定二维平面(a,u)的稳定边界，图2-4中举例说明，KL分别为0，0.3和0.5。曲线中，矩阵A有一对纯虚特征值λ=±iω。系统是稳定时u＜ucr，而不稳定时u＞ucr。对于u＜ucr，系统中产生霍普夫分歧。参数平面的稳定性随着Kd和KL的增加而变大。

       因此，当四轮转向车辆驱动系统沿着直线运动的时候有一个平凡稳态运动，这和由于侧向轮胎力的立方非线性导致的八个非平凡稳态运动一样。和二轮转向车辆相比，四轮转向车辆在(a,ucr)平面有一个更大的稳定区域。关键稳定曲线有一个敏感范围，质量中心位置的一个小的偏差会引起临界速度的较大的变化。这对车辆的稳态运动不利。

       此外，横断条件保留的方程解能够在数值上证明，霍普夫分歧存在于二轮转向和四轮转向车辆系统的平凡稳态运动中。方程(3)用自适应的库塔积分算法计算数值解，图5和6显示了时程的运动曲线和相位平面。很明显，霍普夫分歧存在于二轮转向和四轮转向车辆系统的平凡稳态运动。结论就是，如果车辆速度超过临界值，车辆的侧向运动就会周期震荡。

       图 2 二轮转向车辆的稳定曲线(KL=0)(a)Ld=15,(b)Ld=30,(c)Ld=45,(d)Ld=60。

       图 3 四轮转向车辆的稳定曲线(KL=0.3)(a)Ld=15,(b)Ld=30,(c)Ld=45,(d)Ld=60。

       图 4 四轮转向车辆的稳定曲线(KL=0.5)(a)Ld=15,(b)Ld=30,(c)Ld=45,(d)Ld=60。

       图5(a)v相对t的曲线，(b)r相对t的曲线，(c)r相对ψ的曲线(u=15m/s,u

       图 6 霍普夫分歧(二轮转向：KL=0, u=25m/s, u>ucr；四轮转向：u=40m/s, u>ucr)。(a)y相对t的曲线(KL=0),(b)r相对ψ的曲线(KL=0),(c)y相对t的曲线(KL=0.3),(d)r相对ψ的曲线(KL=0.3),(e)y相对t的曲线(KL=0.5),(f)r相对ψ的曲线(KL=0.5)。

       参考文献

       略

第二篇：叉臂式升降器

       现在大多数轿车上的玻璃升降器都不会采用交叉臂式升降器，虽然它的升降比较平稳，但是它的设计较麻烦，较重，不易校核。

       据我所知，交叉臂式升降器有其特殊性，如玻璃上的固定点在升降的时候在同一经线上才能保证平稳升降，重心控制要好，避免与其他附件干涉，保证玻璃的升降行程等，都是非常重要的，还有固定点的运动轨迹应该在y=0平面上相互平行而且和b柱线平行等。

       齿板式电动玻璃升降器

       是指由直流电机驱动，通过电机内齿轮、外部传动齿板以及由升降臂、固定臂、平衡臂组成的一四杆机构的运动，使车窗玻璃上升或下降到需要位置的一种装置。（结构图如下）它的结构主要是由金属冲压件组成，其主要原理使用齿轮出轴电机驱动齿板带动交叉的两个冲压件长短臂实现上下运动（类似于剪刀交叉臂的工作原理）。如上图所示，在使用时，玻璃升降器的电机1 固定在支架上，支架固定在门内钣金上，固定臂5 水平固定在门钣金上，玻璃通过两个螺钉固定在升降器的长导轨总成7 上。通过电机的转动，带动转动齿板2 旋转，使升降臂6 围绕轴销4 做正向，反向旋转一定角度；同时平衡臂以中轴为转动点，滑轮组件8 在固定臂和长导跪总成7 中作往返运动，使长导轨总成作上下运动，带动玻璃沿前后端的导向槽上下运动（运动的周边环境与绳轮式玻璃升降器是一样的，只是升降器自身类别不一样）实现玻璃升降功能。-图3

       由于其只能实现上下运动，为了满足其在空间匹配车门弧度运行要求。齿板式升降器在和玻璃固定的部位使用球头结构以实现多方向灵活转动的要求。由于 叉臂式结构简单，承重能力强。因此一般齿板式升降器多用于面包车、重型车辆 等运行状况较差的整车上。由于其结构多为冲压件从原理上讲，其所能达到的寿 命要求应高于绳轮式升降器。只是由于其采用金属件齿轮啮合和长短臂相互摩擦 的结构在这些环节上对材料、结构和工艺的要求较高。总体而言，齿板式升降器 运行平稳性上要差于绳轮式升降器，这也限制了它在轿车上的使用。

第三篇：电动玻璃升降器的结构

       电动玻璃升降器的结构

       2022-8-29 17:07:43 来源: 奥杰汽车网 编辑:camel

       现在许多轿车门窗玻璃的升降(关闭和开启)已经抛弃了摇把式的手动升降方式，一般都改用按钮式的电动升降方式，即使用电动玻璃升降器。

       轿车用的电动玻璃升降器多是由电动机、减速器、导绳、导向板、玻璃安装托架等组成。因导绳的材料或制作工艺方式不同，又分为绳轮式、软轴式和塑料带式三种电动玻璃升降器。前二种是用钢丝绳做为导绳，后一种是用塑料带做为导绳。

       以普遍使用的绳轮式电动玻璃升降器为例，它是由电动机、减速器、钢丝绳、导向板和玻璃安装托架等零部件组成，安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上，玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行。开启电动机，由电动机带动减速器输出动力，拉动钢丝绳移动玻璃安装托架，迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动。而塑料带式电动玻璃升降器的导绳是用塑料带，带上有孔，用来移动和定位塑料带，控制门窗玻璃的升降。

       电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器，这两者是组装成一体的，其中电动机采用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，通过开关的控制可做正转和反转，也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。电动机是由双联开关按钮控制，设有升、降、关等三个工作状态，开关不操纵时自动停在“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。

第四篇：汽车车门玻璃升降器及中控锁拆装

       《汽车初级技能实训》

       汽车门窗及中控锁的拆装

       实训报告

       姓 名：

       学 号：

       系部班级：

       指导教师：

       成 绩：

       2022年12月7日

       项目：拆装门窗及中控锁

       一、实训目的：认识门窗及中控锁内部构造，了解玻璃升降机工作原理。

       二、实训工作项目介绍：依次拆装内饰板、玻璃、玻璃升降机、中控锁，检测玻璃升降机性能。

       三、实训材料：改刀、快速扳手、套筒、蓄电池、导线等。

       四、实训过程：

       1、用梅花改刀拆下内饰板拔掉内饰板上的导线插头，取下内饰板。并拆下门板上的油墨纸及喇叭。

       2、使用快速扳手及套筒拆下玻璃与玻璃升降机间的螺丝，取下玻璃；拆下玻璃升降机与门框的螺丝，取下玻璃升降机观察各部分结构。

       3、观察中控锁的构造，用改刀及快速扳手拆下中控锁各部件，再依序安装中控锁。

       4、安装玻璃升降机，用蓄电池 检测其工作状态是否正常，安装玻璃，再次检查玻璃升降机工作状态。

       5、装回喇叭，油墨纸等部件，连接导线插头。检查内饰板上塑料锁扣是否完好，安装内饰板，拧紧螺丝。

       6、收拾工具，完成工作。

       五、实训心得体会：

第五篇：防夹玻璃升降器工作原理分析

       防夹玻璃升降器工作原理分析 摘要：本文通过对防夹玻璃升降器的电机解析，较详细的阐明了驾驶员侧防夹玻璃升降器的防夹功能的原理，上死点自复位原理；分析了常见故障的现象、产生原因、排除方法

       关键词：防夹玻璃升降机 自复位 非防夹区 前言

       现代轿车门窗玻璃的升降基本已经抛弃了摇把式的手动升降方式，普遍采用按钮式的电动升降方式。随着人们对舒适性、安全性要求的提高，原本仅在高档轿车上装配的电动防夹玻璃升降器，也逐渐被更多的中低档车所采用，成为未来玻璃升降器发展的一种趋势。所谓防夹玻璃升降器，是指当玻璃上升时，如果在上升区域内有人体某部位或物件时会立即反转一段距离后停止，以防止夹伤乘客。

       目前，流行的防夹玻璃升降器从防夹功能上分主要有两类：接触式和非接触式。接触式指当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，才会自动停止玻璃上升工作；非接触是指通过一套光学控制系统来检测有无异物在电动车窗移动范围内，从而控制玻璃移动，无需异物直接接触到玻璃。这个光学控制系统主要元件是光学传感器，它由红外线发射器和接收器组成，安装在车窗的内饰件上，能连续精确地扫描指定的区域。

       防夹玻璃升降器是未来玻璃升降器的发展趋势，因此深入了解防夹玻璃升降器的工作原理，对设计、开发、检测、维修都有重要意义。本文结合新开发的xx2号车驾驶员侧防夹玻璃升降器，通过拆解、分析、测试等手段较详细的阐述了防夹玻璃升降器的工作原理，自复位原理；并以此为依据，结合工作中的实际情况，分析了常见故障的现象、产生原因、排除方法；提出了防夹功能方面的故障排查的一般程序及防夹玻璃升降器对装配及检验的要求，以避免由于装配操作不当造成的故障。

       2  防夹玻璃升降器工作结构及原理

       本文主要以驾驶员侧防夹玻璃升降器为例，对接触式防夹玻璃升降器的结构、防夹原理进行阐述。

       2.1 防夹玻璃升降器基本结构

       防夹玻璃升降器总成分两部分，升降机部分，电机部分。图1为玻璃升降器。2.1.1 升降机部分

       升降机部分又可分为绳轮式（包含单臂式和双臂式）、齿轮臂式 软轴式等。xx车玻璃升降器的升降机部分是典型的单臂绳轮式，其主要包含：RAIL, CARRIER, CABLE ,GUIDE ,BRAKET等，这与一般电动升降机相似。2.1.2 电机部分

       一般电动玻璃升降器结构的关键是电机（内置减速器），其中电机采用可逆性永磁直流电机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过开关的控制可做正转和反转来实现升降。

       而防夹电机是在一般电机的基础上，电机中增加传感器，开关控制部分中添加处理元件来实现防夹功能。通常是在电动机中埋植磁环，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，而且当玻璃上升途中遇到人力障碍时会自动识别而反向运行，防止乘员夹伤。

       防夹电机部分主要包含直流电机（内置减速器）和感应器两部分

       一、直流电机：

       直流电机的质量直接关系到电动玻璃升降器的正常工作，它一定要具有体积小、重量轻、防护等级高、噪声低、电磁干扰小、运行可靠等特点，并要求有良好的耐久性、水密性、耐热、耐腐蚀、耐振动、阻燃等性能。xx2号车防夹玻璃升降器电机的基本参数如表1所表示。

       二、感应器：

       为了保证玻璃升降机具有防夹功能，要求Power Window Swich中的ECU必须包含两种功能。判定玻璃是在防夹区还是非防夹区； 2 判定玻璃是否遇到障碍物。

       如果ECU判定玻璃处在非防夹区，并且玻璃遇到障碍物，则ECU将发出指令，给电机两端输出反向的电源，促使电机反转，并在反转一段时间内停止。为了能实现ECU的这两种功能，则电机的感应器必须具备以下功能，（1）采集并输出玻璃所处区域的信号；（2）采集并输出电机转速的脉冲信号。因此一般感应器包含两部分，位置感应器和转速感应器

       2．2防夹功能原理

       2.2.1玻璃所处区域的信号采集 关闭玻璃的过程中，可能遇到障碍物，同时玻璃关闭时最终必然会接触到上侧门框上的玻璃导轨胶条。为了既能实现防夹功能，又可以最终关闭玻璃。一般的在玻璃上升的区间内即从玻璃的上死点到下死点范围内划分为两个区间：

       一、非防夹区：从玻璃上死点到以下某一范围（一般玻璃升降机的非防夹区为玻璃上死点到以下10mm左右）。该区域内即便玻璃上升时遇到障碍物，电机也不会反转，以保证玻璃遇到上侧门框上的玻璃导轨胶条时会停止而不是反转。

       二、防夹区：非防夹区以外的区域。该区域内，玻璃上升时遇到障碍物，电机会反转一段距离后（如120-150mm）停止。以确保不会夹伤人体的某部位如手、手臂等。同时也起到自保护作用，不会因过载而损伤电机。

       三、防夹区和非防夹区的识别及玻璃所处区域信号采集：

       如图4电机旋转，带动1-拨叉齿轮，又通过3-从动齿轮带动2-内齿圈；其传动比位为 36：19，起到减速的作用。5-调整钢圈为开口的钢丝环，两端伸出3mm左右的一段钢丝。调整钢圈套在2-内齿圈外侧，内齿圈旋转时靠与调整钢圈间的摩擦力带动调整钢圈同步转动，调整钢圈两端伸出钢丝又带动定位环套同步旋转；定位环套上部有止动块，下部有突出结构，其作用在于当至动块在接触6-基板限位块前的一段距离内（11.5±2.5mm）触发常闭状态的限位开关断开；这样就可以采集并输出了玻璃已经上升到非防夹区内的信号。

       （1-拨叉齿轮；2-内齿圈；3-从动齿轮；4-定位环套；5-调整钢圈；6-基板限位块；7-限位开关）2.2.2障碍物的信号采集

       障碍物及信号采集及输出是通过固化到电机内部的传感器来实现的。电机顺时针旋转，玻璃上升，此时会在感应器的输出端产生脉冲信号，当玻璃上升过程中遇到障碍物时，电机的转速会变慢，从而改变了感应器输出的脉冲信号，ECU对脉冲信号判断，如果脉冲信号的频率f满足以下条件：

       则ECU判定玻璃遇到障碍物。

       2.2.3上死点的自修正

       当升降机与电机装配成玻璃升降器时会预先设定一个上死点称为假上死点，假上死点通常设定在与车门装配的实际上死点的下方某一位置，如图6所示。如果假上死点在实际上死点的下方，则在玻璃升降器与车门装配后，通过玻璃升降器作动，假上死点会自动调整到实际上死点的位置。其原理如下：

       如图3所表示首先电机顺时针作动，玻璃上升，同时4-定位环套转动，当玻璃进入非防夹区（距离假上死点下方10mm左右）定位环套下部的突出结构会触发常闭状态的限位开关，使之断开；电机继续作动较短的时间后，定位环套上部的止动块会接触到基座，此时，玻璃上升到假上死点，由于初始设定的假上死点位于实际上死点下方。故，虽然玻璃上升到假上死点，但距离上方的玻璃导轨胶条还存在一定距离，因此玻璃会继续上升，由于定位环套的止动块已经接触到基座，无法继续转动，而内齿圈在电机的带动下与调整钢圈发生相对滑动，直至玻璃上升到上方的玻璃导轨胶条而停止。这样装配后的玻璃上死点与电机的定位环套的止动块的位置实现了一致。

       3．常见故障分析及故障排查的一般程序 3．1假上死点上偏移的故障现象及修正

       所谓假上死点上偏移式指防夹玻璃升降器在安装到门上以前的假上死点高于实际的玻璃上死点的现象。由于防夹电机与升夹机组装不当或者在玻璃升降器安装到门上以前对电机通电操作都可能发生假上死点上偏移的问题。假上死点上偏移可分为两种情况:一是假上死点上偏移量较大，实际上死点处于电机设定防夹区内；二是假上死点上偏移量较小，实际上死点仍处于电机设定非防夹区内。

       第一种情况下，玻璃升降器与车门装配后，使用AUTO档连续升起玻璃，玻璃将无法关闭，在接触到上方的玻璃导轨胶条后会自动反转一段距离（100mm左右）后停止。

       造成以上故障的原因在于实际的上死点在防夹区内，玻璃接触到上方的玻璃导轨胶条后，限位开关没有被触发，依就处于导通状态。因此电机接触到玻璃导轨胶条后由于速度减慢导致输出的脉冲信号发生变化。ECU在同时到接受限位开关导通和脉冲信号变化的信号后，将发出指令使电机端子电源电极互换而反转。对于以上故障，可以通过调节复为开关（如图7所示）来消除。具体操作如下： 1）利用Power Window Swich按钮的寸动档按闭和玻璃； 2）按住复位开关后，再使玻璃降下。

       重复1）-2）步骤1到3次，可以实现电机设定的假上死点与实际上死点的重合。其原理也是通过利用了调整钢圈与定位环套的相对滑动类实现的： 首先利用寸动的操作闭合玻璃，此时定位环套的止动块与基板的限位块的距离最短，设其相对转角为α，此时按下后面的复位开关在降下玻璃时，定位环套及调整钢圈在复位开关的作用下不再随内齿圈转动，即调整钢圈与内齿圈发生相对转动。如此反复几次，会导致定位环套与内齿圈的相对滑动的转角β>α，即造成在玻璃接触到导轨胶条前，定位环套的止动块就已经到达基板的限位块位置，这样电机继续转动直到玻璃接触到导轨胶条停止。从而实现了玻璃的上死点与定位环套的止动块的一致。

       第二种情况，玻璃升降器装配后仍可以正常作动，不影响正常使用，仅仅是实际的非防夹区缩小了。但值得一提的是当玻璃导轨胶条逐步老化，弹性降低，玻璃的上死点位置将逐步下降，可能会使玻璃的上死点位置从非防夹区跃入防夹区，导致玻璃无法关闭。第二种情况在初期不易察觉，由于不影响正常使用，可以在发生无法关闭玻璃时，通过调节复位开关来修正。3．2 限位开关不良的故障分析 升降玻璃每升夹器一次，限位开关作动两次。因此如果限位开关的耐久性能不良，设计寿命偏低，将直接影响玻璃升降器的防夹功能。正常情况下限位开关是常闭开关，只有玻璃进入非防夹区后，限位开关才会断开。如果限位开关失效，限位开关断开可能会一直断开，ECU将所有区域当作非防夹区处理，这样无论玻璃在防夹区还是不防夹区，遇到障碍物都不会反转。相反，如果限位开关一直导通，ECU将所有区域当作防夹区处理。这将发生玻璃无法正常关闭的故障。限位开关能否正常工作，可以通过测量图3中e 与f端子间的通断情况来判定。如果限位开关失效一般只能通过更换电机或相关零件来消除故障。