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支臂式玻璃升降器的结构优化设计及运动仿真研究
| 论文题名： | 支臂式玻璃升降器的结构优化设计及运动仿真研究 |
| 关键词： | 支臂式汽车玻璃升降器;结构优化设计;运动仿真;力学性能 |
| 摘要： | 汽车门窗玻璃不但要保证驾驶员拥有足够的安全视角,还要经常调整上下位置以达到舒适的目的,保证汽车玻璃灵活调整的机构就是玻璃升降器。车门玻璃升降器作为车门附件,因为工作环境相对较差,工作次数相对较多,厂家生产出来的升降器质量参差不齐,故玻璃升降器是汽车整车故障率较高的部件之一。随着汽车行业的发展,对汽车玻璃升降器的要求也越来越多,比如,因为车门造型的原因导致升降器的安装空间变小,致使长短滑槽不能水平或平行放置,但设计的升降器又不能影响其本身的力学性能,这些都对升降器的结构设计提出了更为苛刻的要求。考虑到成本因素,汽车玻璃升降器的结构优化成为一个重要的课题。 本文主要讨论了支臂式玻璃升降器理想工作平面内的结构优化设计。 通过对升降器的分析得知支臂式玻璃升降器的优化设计属于有约束的非线性复杂化优化设计,其目标函数较复杂,约束均为不等式约束,再对比不同的优化算法,确定采用复合形法对支臂式玻璃升降器进行优化设计。 对支臂式玻璃升降器进行了受力分析和运动分析。推导出电机需要提供的转矩方程,由电机的转矩波动最小作为延长电机寿命、降低玻璃升降器故障率的目标函数。推导出升降器机构中各关键点的位移、速度、加速度与各个机构参数间的数学关系,建立起它们之间的通用数学表达式,为运动仿真提供了数学基础。 基于VisualC++6.0平台,开发了支臂式玻璃升降器的运动仿真与优化设计软件。由车门提供的已知条件,应用软件可以对升降器进行优化设计及结果输出,包括各个关键点的位移、速度、加速度曲线和上升、下降过程中电机转矩曲线,优化后的结果较优化前有了较明显的改进。相比传统的通过UG的草图约束来进行的设计过程更为简便、省时。 利用优化出的数据对升降器进行重新造型,再通过UGNX7.5的运动仿真功能进行分析,得出升降器各个关键点的位移、速度、加速度曲线,将导出的数据和曲线与运动分析得到的数据和曲线进行对比,验证了运动分析所推公式的正确性,进一步证明优化结果的可靠性。 当然,本课题也存在一些不足之处,比如只讨论了支臂式升降器在理想工作平面内的运行情况,可能因为折弯等的存在导致在实际工作时的受力状况与理想的有差别,还需要进一步的改进优化方案。 |
| 作者： | 吴蓓蓓 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 李辉平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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