一种车门玻璃推力中心点确定方法技术

本发明专利技术公开了一种车门玻璃推力中心点确定方法，该方法包括以下步骤：1)将汽车车门玻璃的运动分为上升和下降两个方向，每个方向分为三个阶段，分别为起动阶段、匀速阶段和到达上/下止点阶段；2)对汽车车门玻璃的匀速阶段进行受力分析，包括上升时的受力分析和下降时的受力分析；3)根据受力分析列出上升和下降过程中的玻璃正面和侧面的不同方向上受力及力矩的平衡方程，所述不同方向包括垂直方向和水平方向；4)根据平衡方程利用matlab/simulink进行建模仿真，求解出推力中心点距玻璃后部长度x取不同值时推力变化曲线和偏转力矩变化曲线；5)求解最佳推力中心点。本发明专利技术通过对升降器的运动建立数学模型，为玻璃升降器的设计提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种车门玻璃推力中心点确定方法
本专利技术涉及汽车轻量化技术，尤其涉及一种车门玻璃推力中心点确定方法。
技术介绍
随着汽车行业的快速发展，轿车的普及程度越来越高。汽车车门在车身系统中占有重要地位，而玻璃升降器是车门的重要组成部分。它的主要功能是实现玻璃的升降，方便驾驶者和乘客的使用，对驾驶体验有着重要的影响。由于我国的玻璃升降器研发起步比较晚，设计方法落后，基本处于临摹国外玻璃升降器结构和外形的阶段，所以还有诸多的问题需要解决，其中，一个非常重要的方面就是玻璃升降器推力中心点的确定，如果设计不合理，玻璃在运动中就会产生大的偏转力矩，使其与橡胶导槽产生干涉，甚至发生卡滞。合适的推力中心点可以有效的减小玻璃运行过程中的阻力和偏转力矩，降低噪音。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种车门玻璃推力中心点确定方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车门玻璃推力中心点确定方法，包括以下步骤：1)将汽车车门玻璃的运动分为上升和下降两个方向，每个方向分为三个阶段，分别为起动阶段、匀速阶段和到达上/下止点阶段；2)对汽车车门玻璃的匀速阶段进行受力分析，包括上升时的受力分析和下降时的受力分析；3)根据受力分析列出上升和下降过程中的玻璃正面和侧面的不同方向上受力及力矩的平衡方程，所述不同方向包括垂直方向和水平方向；4)根据平衡方程利用matlab或simulink进行建模仿真，求解出推力中心点距玻璃后部长度x取不同值时推力变化曲线和偏转力矩变化曲线；5)求解最佳推力中心点对于某一确定的推力中心点位置x，通过模型求解出玻璃上升时推力的最小值F推min和最大值F推max，继而求解得到推力变化值ΔF推max＝F推max-F推min，求出玻璃运动过程中的推力变化系数当玻璃运动过程中，偏转力矩为逆时针方向(即玻璃运动时靠向后导槽)记为Dir≥0，偏转力矩T介于Tmin和Tmax之间,即须满足：推力中心点x取值从水切导槽中点分别向前向后每隔2mm取值一次，分别求出k和T，当要求Dir≥0，并且满足Tmin≤T≤Tmax时，推力变化系数k最小时的推力中心点x值即为所求的推力中心点位置。当要求Dir≤0时,即偏转力矩为顺时针方向，用同样的方法求得最佳的推力中心点。按上述方案，所述步骤4)中建模的具体步骤为：确定输入参数，所述输入参数包括：玻璃的几何尺寸、玻璃的重力、曲率半径；通过具体受力模块进行计算，如图6是前导槽阻力矩模型；采用上述方法建立均布载荷模块、重力力矩模块、支反力模块、求滑块推力模块，用到的工具包有Math、Sources、Sinks、User-DefinedFunctions以及Subsystems；将这些模块的输入输出相互对接，共同构成一个整体的求解推力中心点的模型。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术专利为玻璃升降器的设计提供了正向思路。即通过对车门玻璃理论建模，正面受力分析玻璃的受力，为玻璃升降器的设计提供理论依据。现有的升降器分析所利用的载荷数据往往是试验或是经验所得，但是由于试验条件所限，往往有很大的安全系数以及实验误差，这就造成了分析结果的不准确。本专利技术通过对升降器的运动建立数学模型，获取了其理论载荷数据，并且通过具体试验证明了其正确性，能够更好地指导产品的分析。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是车门玻璃简化后的已知参量示意图；图2是玻璃上升阶段正面受力及力矩示意图；图3是玻璃上升阶段侧面受力及力矩示意图；图4是玻璃下降阶段正面受力及力矩示意图；图5是玻璃下降阶段侧面受力及力矩示意图；图6是前导槽阻力矩模型；图7是上升时电机推力随玻璃运动时间的关系曲线；图8是上升时偏转力矩随玻璃运动时间的关系曲线；图9是下降时电机推力随玻璃运动时间的关系曲线；图10是下降时偏转力矩随玻璃运动时间的关系曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种车门玻璃推力中心点确定方法，包含以下步骤：(1)根据受力分析的基本思想，确定假设条件，简化车门玻璃模型；汽车车门玻璃的运动分为上升和下降两个方向，每个方向大致可分为三个阶段，分别为起动、匀速和到达上(下)止点，起动阶段，电机输出大转矩，并伴随初始阻力(包括加速阻力)；匀速阶段占据运动的大部分，包括玻璃进入水切导槽；停止阶段从玻璃进入上下导槽开始，到电机堵转。本专利技术只针对匀速阶段进行分析计算。如图1为车门玻璃简化后的已知参量示意图，假设条件有：假设1：玻璃的运动与车门的橡胶导槽完全吻合，没有额外干涉；假设2：玻璃正压力均匀分布于支撑其的滑槽；假设3：不计滑块与导轨间的接触阻力；假设4：橡胶导槽的预紧力与摩擦系数不变，即不考虑橡胶的老化变性与门框的变形。(2)车门玻璃运动时的受力分析玻璃运动时，前部入槽长度、后部入槽长度、水切导槽长度都随玻璃运动高度变化，因此玻璃受到的阻力也随之变化。玻璃在上升过程中的正面和侧面的受力及力矩的示意图分别如图2和图3。图中前、后导槽支反力在任意位置有且只有一个方向，相应的前、后导槽支反摩擦力以及力矩也只能存在一种。只对匀速运动作出分析，所以此时玻璃的加速度为0，力矩和也为0，构造平衡方程。正面投影在竖直方向上得到力的平衡方程：其中，F(t)表示玻璃所受推力；ΔNt表示橡胶导槽作用在玻璃上的均布载荷大小；Lt1,Lt2,Lt3表示分别表示前导槽、后导槽、水切导槽随时间的变化长度；u表示橡胶导槽摩擦系数；θ表示推力与竖直方向夹角；β表示重力方向与玻璃夹角；a表示重心距玻璃后部长度；x表示推力中心点距玻璃后部长度；b表示推力中心点距玻璃底部长度；l1,l2,l3分别表示前导槽、后导槽、水切导槽长度；m表示重力作用点到玻璃曲率半径中心点；r表示玻璃曲率半径；T表示电机推力侧面投影大小；Lt：玻璃入槽长度总和。下述公式中含义相同。正面投影对推力中心点取矩得到力矩平衡方程：玻璃侧面的受力分析，仅考虑推力对玻璃与导槽的压力变化，并且简化模型，使导槽对玻璃压力方向垂直于玻璃上下止点的连线，且摩擦力方向沿此连线。侧面投影沿水平方向，可得到力的平衡方程：侧面投影对曲率中心取矩，可得到力矩的平衡方程：玻璃在下降过程中的正面和侧面的受力及力矩的示意图分别如图4和图5，正面投影沿竖直方向，可得到力的平衡方程：正面投影对电机推力点取矩，可得到力矩的平衡方程：侧面投影沿水平方向，可得到力的平衡方程：侧面投影对曲率中心取矩，可得到力矩的平衡方程：(2)利用simulink建模仿真求解基于上述的公式(1)到公式(8)在simulink中建模求解。建模的具体步骤为：1.确定输入参数，所述输入参数包括：玻璃的几何尺寸、玻璃的重力、曲率半径；在simulink中通过具体受力模块进行计算，如图6是前导槽阻力矩模型；2.同样方法建立均布载荷模块、重力力矩模块、支反力模块、求滑块推力模块，用到的工具包有Math、Sources、Sinks、User-DefinedFunctions以及Subsystems等；3.将这些模块的输入输出相互对接，共同构成一个整体的求解推力中心点的模型。对于每一确定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车门玻璃推力中心点确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将汽车车门玻璃的运动分为上升和下降两个方向，每个方向分为三个阶段，分别为起动阶段、匀速阶段和到达上/下止点阶段；2)对汽车车门玻璃的匀速阶段进行受力分析，包括上升时的受力分析和下降时的受力分析；3)根据受力分析列出上升和下降过程中的玻璃正面和侧面的不同方向上受力及力矩的平衡方程，所述不同方向包括垂直方向和水平方向；4)根据平衡方程利用matlab/simulink进行建模仿真，求解出推力中心点距玻璃后部长度x取不同值时推力变化曲线和偏转力矩变化曲线；5)求解最佳推力中心点对于某一确定的推力中心点位置x，通过模型求解出玻璃上升时推力的最小值F推min和最大值F推max，继而求解得到推力变化值ΔF推max＝F推max‑F推min，求出玻璃运动过程中的推力变化系数

【技术特征摘要】
1.一种车门玻璃推力中心点确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将汽车车门玻璃的运动分为上升和下降两个方向，每个方向分为三个阶段，分别为起动阶段、匀速阶段和到达上/下止点阶段；2)对汽车车门玻璃的匀速阶段进行受力分析，包括上升时的受力分析和下降时的受力分析；3)根据受力分析列出上升和下降过程中的玻璃正面和侧面的不同方向上受力及力矩的平衡方程，所述不同方向包括垂直方向和水平方向；4)根据平衡方程利用matlab/simulink进行建模仿真，求解出推力中心点距玻璃后部长度x取不同值时推力变化曲线和偏转力矩变化曲线；5)求解最佳推力中心点对于某一确定的推力中心点位置x，通过模型求解出玻璃上升时推力的最小值F推min和最大值F推max，继而求解得到推力变化值ΔF推max＝F推max-F推min，求出玻璃运动过程中的推力变化系数当玻璃运动过程中，偏转力矩为逆时针方向记为Dir≥0，偏转力矩为逆时针方向为玻璃运动时靠向后导槽，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，魏豪，张小伟，程栋梁，杨军，饶正玉，郑玉玲，李明菊，
申请(专利权)人：武汉理工大学，武汉东环车身系统有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42