【文章內(nèi)容簡介】 開，升降器臂拉壓變形量相等。 圖 玻璃升降器工作示意圖 1— 傳動臂； 2— 球頭滾輪軸； 3— 滑槽； 4— 滾輪； 5— 彈簧片 力的傳遞方式 玻璃升降器是由人力操作的，產(chǎn)生 ，但在各臂開始運動前，手柄的自由轉(zhuǎn)動空行程量應(yīng)恰當(dāng)，一般為 78度。 傳動路線： 手搖柄→小齒輪→扇形齒輪→升降臂（主動臂與從動臂） →玻璃安裝槽板→玻璃升降運動。如圖 圖 力的傳遞過程 玻璃升降器的布置 驅(qū)動機構(gòu) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 22 面包車機械對稱擺臂式玻璃升降器 由以下幾部分組成 ,操縱機構(gòu) (搖臂 )、傳動機構(gòu) (齒輪、齒板或齒條，齒輪軟軸嚙合機構(gòu) )、玻璃升降機構(gòu) (主傳動臂 、 從動臂 )、玻璃支承機構(gòu)及 制動 彈簧、平衡彈簧。玻璃升降器的基本工作路線為操縱機構(gòu) —— 傳動機構(gòu) —— 升降機構(gòu) —— 玻璃支承機構(gòu)。 圖 制動機構(gòu)示意圖 1－制動鼓 2－傳動軸 3－制動彈簧 4－ 扇形齒板 5－小齒輪 6－聯(lián)動盤 7－鉚釘 8－底板 圖 ， 驅(qū)動機構(gòu)就是制動機構(gòu) 它是 由制動鼓 制動彈簧 傳動軸 2和聯(lián)動盤 6等元件組成的。制動鼓用鉚釘 7固定在底板 8上，是不動件；制動彈簧是一個螺旋形扭轉(zhuǎn) 彈簧，自由狀態(tài)時，外徑稍大于制動鼓內(nèi)徑，在給予一定預(yù)緊而徑向變形的情況下裝進(jìn)制動鼓中。傳動軸與手柄連接，而聯(lián)動盤則通過鉚死在盤上的小齒輪 扇形齒板 4和傳動臂與玻璃相連接。當(dāng)搖動手柄時，傳動軸轉(zhuǎn)動過間隙 b（空行程），繼而帶動彈簧（使彈簧直徑縮?。┮黄鹦D(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)過了留有的間隙 a（使彈簧離開制動 鼓的最小值）以后，又推動聯(lián)動盤旋轉(zhuǎn)，此時玻璃升或降。 反之，當(dāng)外力作用于玻璃時，聯(lián)動盤推動彈簧使其擴(kuò)張，于是彈簧與制動鼓內(nèi)壁之間的壓緊上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 23 力增大，并產(chǎn)生于運動方向相反的摩擦力矩， 阻止聯(lián)動盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，因此玻璃就不會下降。 圖 傳動軸示意圖 如 圖 ， 直徑為 12mm，軸長 10mm的軸 部 是用于 裝配 手柄碗罩與傳動機構(gòu)殼體 的地方 ； 直徑 32mm與軸長 6mm的短軸部分十裝配 制動鼓與傳動軸的 地方 ； 而 中間的 直徑為 56mm的短軸的作用是 用來限定制動彈簧的一側(cè)的軸向移動；軸長 處，其中包括彈簧長 度 （ 是鋼絲直徑）， ，由于制動彈簧扭轉(zhuǎn)直徑減小，而制動鼓內(nèi)徑又為 28mm， 所以直徑為 ??? ；最后一段軸長 18mm包含了小齒輪的寬度 15mm、聯(lián)動盤旋轉(zhuǎn)面尺寸 3mm以及 的預(yù)留量，用于安裝軸套； 10為小齒輪上孔的 直徑 ；聯(lián)動盤是靠制動彈簧的作用而與傳動軸相連， 然后帶動小齒輪旋轉(zhuǎn) ，以圖 ，左視圖中的 是指在這個尺寸的基礎(chǔ)上裝有聯(lián)動盤，其厚度如圖 為 ，而 短軸 作用一樣是限制制動彈簧另一側(cè)的軸向運動；尺寸 14mm正好是制動鼓內(nèi)徑。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 24 圖 聯(lián)動盤 的剖視 圖 聯(lián)動盤 通過制動彈簧和 傳動軸連接， 而 聯(lián)動盤 帶動小齒輪的嚙合。圖 15是指小齒輪的齒頂圓直徑。在齒輪的設(shè)計上，我選定手柄搖動 4圈玻璃達(dá)到升程的最高點，玻璃升程為 400mm，齒輪副的模數(shù) ，小齒輪齒數(shù)選 9，傳動比定為 18，可推算出扇形齒板齒數(shù)是 162，傳動臂的擺角為 ??? 78183604 ＝ ； 可以 根據(jù)齒輪的校核運算 得出 小齒輪的 寬度 為15mm、扇形齒板寬度 為 12mm。 已知 齒數(shù)和模數(shù)， 所以 齒輪副的中心距也可確定 mma 82)16 29( ????? 。 齒輪副和聯(lián)動盤的 裝配尺寸 ，如圖 。 圖 齒輪副裝配示意圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 25 小齒輪帶動齒板的旋轉(zhuǎn)，緊接著 扇形齒輪 就 帶動主 傳 動臂的搖擺，為了確保在傳動臂轉(zhuǎn)動到 78度 時，玻璃升程為 400mm， 得出其長度 370mm（ ??? 70s ） ，如圖 。 圖 傳動臂設(shè)計示意圖 圖 傳動臂結(jié)構(gòu) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 26 圖 主動臂與扇形 齒板的連接 在圖 定位孔 8? 的 孔距，用來與扇形齒板裝配。如圖 示，主動臂 端 面與扇形齒板 的表面 面接合，兩部件通過 M8螺栓 用 螺母 固定； 主傳動臂的另外一端 面直接 與導(dǎo)軌 接觸，如圖 ；傳動臂做成臺階狀是防止傳動臂與扇形齒板、 從動臂 接觸 造成 產(chǎn)生的 不必要的 運動干涉。 從動機構(gòu) 圖 從動臂裝配示意圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 27 對稱搖擺式玻璃升降器的 從動臂的尺寸與主動臂 相同 ， 不過分為上下兩部分，通過中間的卯釘使兩部分連為一體，但是 其所起的作用是不同的，從動 臂 是主要用來保證 玻璃 在運動過程中始終保持 水平 狀態(tài)， 來防止玻璃升降實出現(xiàn)偏 斜現(xiàn)象。 在 這一節(jié)提及過，為了 使升降平穩(wěn) ， 所以從動臂的出現(xiàn)是極其必要的。另一端通過調(diào) 螺栓 把從動臂接合在短導(dǎo)軌 上。 制動機構(gòu) 玻璃升降器的制動機構(gòu)通常采用彈簧的漲圈式摩擦的原理。它的作用與玻璃驅(qū)動正好相反。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動時，彈簧從外殼被拉開，芯子的運動是經(jīng)過扇形齒板被小齒輪傳動的。反之，當(dāng)小齒輪受到一個負(fù)載時，使彈簧擴(kuò)張而產(chǎn)生摩擦力矩（制動力矩）阻止玻璃的升降。 平衡機構(gòu) 圖 平衡機構(gòu)裝 配示意圖 平衡機構(gòu)的主要 部 件是一個扁平的螺旋彈簧，扭簧的外端 扣 在底板上上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 28 的凸臺上 ，是不動端，內(nèi)端固定在 平衡彈簧軸的矩形凹槽中 ， 從而通過平衡彈簧軸跟扇形齒輪連接， 隨 著小 齒輪轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當(dāng)搖動手柄，主動小齒輪帶動齒板而使玻璃下降時，彈簧被旋緊，玻璃下降的勢能部分轉(zhuǎn)化為扭簧的變形能而被儲存起來。當(dāng)再搖動手柄使玻璃 上升時 ，彈簧放出能量，起 到 平衡玻璃部分重量的作用，使舉升玻璃輕便。 圖 來固定中心位置，而平衡彈簧上端的 U形曲面與底板凸臺固定使其成為不動端。 圖 平衡彈簧軸 裝配示意 圖 如圖 ，圓臺外端 12? mm，內(nèi)孔 10? mm，平衡彈簧軸端 10? 處是完全套在圓臺內(nèi)孔的，伸出的軸徑為 8? 的軸段是與扇形齒輪接合，軸長 14mm包含了扇形齒輪寬度 12mm和 2mm預(yù)留量，用于安裝軸套；平衡彈簧另一端有隱線處的 5mm是指先前提及的矩形凹槽，其深度為 5， 用來安裝平簧彈簧。 3 傳動臂的設(shè)計 傳 動臂時用過滾輪 支承玻璃的滑軌 2 與夾持玻璃的托槽 3 連接，參見圖 。對于平面玻璃或曲率不大的曲面玻璃，玻璃倒槽中心線橫向的安裝誤差或曲面玻璃在升程范圍內(nèi)的弦弧高，可以借助彈簧片 4 的變形上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 29 來補償；但是當(dāng)曲面玻璃的曲率較大時，則需要采用帶球頭的滾輪軸 5，使玻璃中心線可相對傳動臂 6 擺動較大的角度。 圖 窗玻璃的支承部分 1—— 滾輪 2—— 滑軌 3—— 托槽 4—— 彈簧片 5—— 球頭滾輪軸 6—— 傳動臂 傳動臂的運動范圍是 0~78? 。 ?0 時傳動臂在最低點，成水平向； 78?時是最高點，也是玻璃升程的頂點。通過這兩個點的分析來確定傳動臂尺寸的合理性。 . 傳動臂參數(shù)的選定 材料選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼 Q235，且表面鍍鋅。根據(jù)圖 ，傳動臂長度 L＝ 370mm，寬度 b＝ 20mm，厚度 h＝ 2mm。 圖 交叉臂式玻璃升降器 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 30 主動臂設(shè)計 以升降器主動臂與齒板的鉸接點為研究對象，當(dāng)玻璃升到最到點時，此時主傳動臂上所受到的支持力達(dá) 到最大，此時它所受的彎矩也最大，于是選擇玻璃升至最高點時作為研究分析對象。 受力分析 圖 水平導(dǎo)軌受力圖 2 1 2 . 1 1N P G f N N? ? ? ? ?????????????（ ） 式中 P —— 玻璃重力 (20N) 1? —— 導(dǎo)軌和滑槽間的摩擦系數(shù)（ ） N —— 傳動臂對導(dǎo)軌的支持力 1fN??? 2 0 .1 5 1 2 .1 1 1 .8 2Df N N?? ? ? ?????????? () 2CCfN?? () s i n 7 0 c o s 7 0 s i n 2 0 c o s 2 0 0O D C CM f N N f? ? ? ?? ? ? ? ? ??? （ ） 12 .1 1 , 1. 82CCN N f N? ? ? ? ? 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 31 圖 被動臂受力圖 0x C x DF f F f? ? ? ? ??? ??????????????（ ） 1y y CF F N N G? ? ? ? ????????????????? （ ） 3 . 6 4 , 2 7 . 0 8xyF N F N? ? ? 式中 yF? — 徑向合力， N xF? — 軸向合力， N Df —— 被動臂在導(dǎo)軌上的滾動摩擦力， N Cf —— 被動臂在導(dǎo)軌上的滾動摩擦力， N N —— 導(dǎo)軌對傳動臂的支持力， N xF —— 銷對被動臂的水平力， N yF —— 銷對被動臂的垂直立， N c. 取主動臂為研究對象 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 32 圖 主動臂受力圖 39。 0x A x B o xF F f F? ? ? ? ???? ??????????? （ ） 39。1 0y A y o y BF F G F N? ? ? ? ? ?? ? ? ???????????（ ） FN??? 1s i n 7 0 ( ) c o s 7 0 2 c o s 7 0 2 s i n 7 0 0A x y B BM a F a G F a N a f? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?（ ） 3 .4 2AM N m? ? ? ? 式中 yF? — 徑向合力， N xF? — 軸向合力， N Bf —— 主動臂在導(dǎo)軌上的滾動摩擦力， N N —— 導(dǎo)軌對傳動臂的支持力， N 1G —— 主動臂的重力， N 39。oxF —— xF 的反力， N 39。oyF —— yF 的反力， N 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 33 AxF —— 臂端所受軸向力， N AyF —— 臂端所受徑向力， N AM —— 固定端對軸的彎矩， 彎矩： 圖 主動臂下半部分應(yīng)力分 析圖 1 c o s 7 0 c o s 2 0 3 3 . 2 7S A x BF F N N??? ? ?????????（ ） 1 s in 2 0 s in 7 0 4 . 2 722A y A x ALLM F F M N m??? ? ? ? ? ?? （ ） 圖 主動臂上半部分應(yīng)力分析圖 2 c o s 7 0 c o s 2 0 1 8 . 0 0S B BF f N N??? ? ?? ??? ???? （ ） 2 s in 2 0 s in 7 0 1 . 0 822BBLLM N f N m??? ? ? ? ? ?? ?? （ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 34 圖 主動臂上半部軸力分析圖 1 c o s 7 0 c o s 2 0 4 0 . 1 3N A x A yF F F N??? ? ? ? ??? ????? （ ） 圖 主動臂下半部分軸力分析圖 2 c o s 7 0 c o s 2 0 1 0 . 7 6N B BF f N N??? ? ? ?? ??????? （ ） 式中 L —— 傳動臂長度， m 1M —— 最大彎矩， Nm 2M —— 最大彎矩， Nm 1SF ， 2SF —— 剪力 1NF ， 2NF —— 軸力 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)，作出軸力、剪力與彎矩圖 強度校核 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車機械對稱擺臂式玻 璃升降器的設(shè)計 35 ? ??? ????? 2m a xm a xm a xm a xm a x 6 bhMAFWMAF NZN ? ????（ ） max? — 最大彎曲正應(yīng)力， MPa maxNF — 最大軸力， N maxM — 最大彎矩， mN? ZW — 抗彎截面系數(shù) ?