面包车机械对称摆臂式玻璃升降器的设计(编辑修改稿)

面包车机械对称摆臂式玻璃升降器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

开，升降器臂拉压变形量相等。 图 玻璃升降器工作示意图 1— 传动臂； 2— 球头滚轮轴； 3— 滑槽； 4— 滚轮； 5— 弹簧片 力的传递方式 玻璃升降器是由人力操作的，产生 ，但在各臂开始运动前，手柄的自由转动空行程量应恰当，一般为 78度。 传动路线： 手摇柄→小齿轮→扇形齿轮→升降臂（主动臂与从动臂） →玻璃安装槽板→玻璃升降运动。 如图 图 力的传递过程 玻璃升降器的布置 驱动机构 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 22 面包车机械对称摆臂式玻璃升降器 由以下几部分组成 ,操纵机构 (摇臂 )、传动机构 (齿轮、齿板或齿条，齿轮软轴啮合机构 )、玻璃升降机构 (主传动臂 、 从动臂 )、玻璃支承机构及 制动 弹簧、平衡弹簧。 玻璃升降器的基本工作路线为操纵机构 —— 传动机构 —— 升降机构 —— 玻璃支承机构。 图 制动机构示意图 1－制动鼓 2－传动轴 3－制动弹簧 4－ 扇形齿板 5－小齿轮 6－联动盘 7－铆钉 8－底板 图 ， 驱动机构就是制动机构 它是 由制动鼓 制动弹簧 传动轴 2和联动盘 6等元件组成的。 制动鼓用铆钉 7固定在底板 8上，是不动件；制动弹簧是一个螺旋形扭转 弹簧，自由状态时，外径稍大于制动鼓内径，在给予一定预紧而径向变形的情况下装进制动鼓中。 传动轴与手柄连接，而联动盘则通过铆死在盘上的小齿轮 扇形齿板 4和传动臂与玻璃相连接。 当摇动手柄时，传动轴转动过间隙 b（空行程），继而带动弹簧（使弹簧直径缩小）一起旋转；当转过了留有的间隙 a（使弹簧离开制动 鼓的最小值）以后，又推动联动盘旋转，此时玻璃升或降。 反之，当外力作用于玻璃时，联动盘推动弹簧使其扩张，于是弹簧与制动鼓内壁之间的压紧上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 23 力增大，并产生于运动方向相反的摩擦力矩， 阻止联动盘继续转动，因此玻璃就不会下降。 图 传动轴示意图 如 图 ， 直径为 12mm，轴长 10mm的轴 部 是用于 装配 手柄碗罩与传动机构壳体 的地方 ； 直径 32mm与轴长 6mm的短轴部分十装配 制动鼓与传动轴的 地方 ； 而 中间的 直径为 56mm的短轴的作用是 用来限定制动弹簧的一侧的轴向移动；轴长 处，其中包括弹簧长 度 （ 是钢丝直径）， ，由于制动弹簧扭转直径减小，而制动鼓内径又为 28mm， 所以直径为  ；最后一段轴长 18mm包含了小齿轮的宽度 15mm、联动盘旋转面尺寸 3mm以及 的预留量，用于安装轴套； 10为小齿轮上孔的 直径 ；联动盘是靠制动弹簧的作用而与传动轴相连， 然后带动小齿轮旋转 ，以图 ，左视图中的 是指在这个尺寸的基础上装有联动盘，其厚度如图 为 ，而 短轴 作用一样是限制制动弹簧另一侧的轴向运动；尺寸 14mm正好是制动鼓内径。 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 24 图 联动盘 的剖视 图 联动盘 通过制动弹簧和 传动轴连接， 而 联动盘 带动小齿轮的啮合。 图 15是指小齿轮的齿顶圆直径。 在齿轮的设计上，我选定手柄摇动 4圈玻璃达到升程的最高点，玻璃升程为 400mm，齿轮副的模数 ，小齿轮齿数选 9，传动比定为 18，可推算出扇形齿板齿数是 162，传动臂的摆角为  78183604 ＝ ； 可以 根据齿轮的校核运算 得出 小齿轮的 宽度 为15mm、扇形齿板宽度 为 12mm。 已知 齿数和模数， 所以 齿轮副的中心距也可确定 mma 82)16 29( 。 齿轮副和联动盘的 装配尺寸 ，如图。 图 齿轮副装配示意图 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 25 小齿轮带动齿板的旋转，紧接着 扇形齿轮 就 带动主 传 动臂的摇摆，为了确保在传动臂转动到 78度 时，玻璃升程为 400mm， 得出其长度 370mm（  70s ） ，如图。 图 传动臂设计示意图 图 传动臂结构 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 26 图 主动臂与扇形 齿板的连接 在图 定位孔 8 的 孔距，用来与扇形齿板装配。 如图 示，主动臂 端 面与扇形齿板 的表面 面接合，两部件通过 M8螺栓 用 螺母 固定； 主传动臂的另外一端 面直接 与导轨 接触，如图 ；传动臂做成台阶状是防止传动臂与扇形齿板、 从动臂 接触 造成 产生的 不必要的 运动干涉。 从动机构 图 从动臂装配示意图 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 27 对称摇摆式玻璃升降器的 从动臂的尺寸与主动臂 相同 ， 不过分为上下两部分，通过中间的卯钉使两部分连为一体，但是 其所起的作用是不同的，从动 臂 是主要用来保证 玻璃 在运动过程中始终保持 水平 状态， 来防止玻璃升降实出现偏 斜现象。 在 这一节提及过，为了 使升降平稳 ， 所以从动臂的出现是极其必要的。 另一端通过调 螺栓 把从动臂接合在短导轨 上。 制动机构 玻璃升降器的制动机构通常采用弹簧的涨圈式摩擦的原理。 它的作用与玻璃驱动正好相反。 当手柄转动时，弹簧从外壳被拉开，芯子的运动是经过扇形齿板被小齿轮传动的。 反之，当小齿轮受到一个负载时，使弹簧扩张而产生摩擦力矩（制动力矩）阻止玻璃的升降。 平衡机构 图 平衡机构装 配示意图 平衡机构的主要 部 件是一个扁平的螺旋弹簧，扭簧的外端 扣 在底板上上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 28 的凸台上 ，是不动端，内端固定在 平衡弹簧轴的矩形凹槽中 ， 从而通过平衡弹簧轴跟扇形齿轮连接， 随 着小 齿轮转动而转动。 当摇动手柄，主动小齿轮带动齿板而使玻璃下降时，弹簧被旋紧，玻璃下降的势能部分转化为扭簧的变形能而被储存起来。 当再摇动手柄使玻璃 上升时 ，弹簧放出能量，起 到 平衡玻璃部分重量的作用，使举升玻璃轻便。 图 来固定中心位置，而平衡弹簧上端的 U形曲面与底板凸台固定使其成为不动端。 图 平衡弹簧轴 装配示意 图 如图 ，圆台外端 12 mm，内孔 10 mm，平衡弹簧轴端 10 处是完全套在圆台内孔的，伸出的轴径为 8 的轴段是与扇形齿轮接合，轴长 14mm包含了扇形齿轮宽度 12mm和 2mm预留量，用于安装轴套；平衡弹簧另一端有隐线处的 5mm是指先前提及的矩形凹槽，其深度为 5， 用来安装平簧弹簧。 3 传动臂的设计 传 动臂时用过滚轮 支承玻璃的滑轨 2 与夹持玻璃的托槽 3 连接，参见图。 对于平面玻璃或曲率不大的曲面玻璃，玻璃倒槽中心线横向的安装误差或曲面玻璃在升程范围内的弦弧高，可以借助弹簧片 4 的变形上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 29 来补偿；但是当曲面玻璃的曲率较大时，则需要采用带球头的滚轮轴 5，使玻璃中心线可相对传动臂 6 摆动较大的角度。 图 窗玻璃的支承部分 1—— 滚轮 2—— 滑轨 3—— 托槽 4—— 弹簧片 5—— 球头滚轮轴 6—— 传动臂 传动臂的运动范围是 0~78。 0 时传动臂在最低点，成水平向； 78时是最高点，也是玻璃升程的顶点。 通过这两个点的分析来确定传动臂尺寸的合理性。 . 传动臂参数的选定 材料选用优质碳素钢 Q235，且表面镀锌。 根据图 ，传动臂长度 L＝ 370mm，宽度 b＝ 20mm，厚度 h＝ 2mm。 图 交叉臂式玻璃升降器 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 30 主动臂设计 以升降器主动臂与齿板的铰接点为研究对象，当玻璃升到最到点时，此时主传动臂上所受到的支持力达 到最大，此时它所受的弯矩也最大，于是选择玻璃升至最高点时作为研究分析对象。 受力分析 图 水平导轨受力图 2 1 2 . 1 1N P G f N N    „„„„„„„„„„„„（ ） 式中 P —— 玻璃重力 (20N) 1 —— 导轨和滑槽间的摩擦系数（ ） N —— 传动臂对导轨的支持力 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     上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 31 图 被动臂受力图 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 — 径向合力， N xF — 轴向合力， N Df —— 被动臂在导轨上的滚动摩擦力， N Cf —— 被动臂在导轨上的滚动摩擦力， N N —— 导轨对传动臂的支持力， N xF —— 销对被动臂的水平力， N yF —— 销对被动臂的垂直立， N c. 取主动臂为研究对象 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 32 图 主动臂受力图 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 — 径向合力， N xF — 轴向合力， N Bf —— 主动臂在导轨上的滚动摩擦力， N N —— 导轨对传动臂的支持力， N 1G —— 主动臂的重力， N 39。 oxF —— xF 的反力， N 39。 oyF —— yF 的反力， N 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 33 AxF —— 臂端所受轴向力， N AyF —— 臂端所受径向力， N AM —— 固定端对轴的弯矩， 弯矩： 图 主动臂下半部分应力分 析图 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     „ （ ） 图 主动臂上半部分应力分析图 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     „ „„ （ ） 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 34 图 主动臂上半部轴力分析图 1 c o s 7 0 c o s 2 0 4 0 . 1 3N A x A yF F F N    „„ „„„„„ （ ） 图 主动臂下半部分轴力分析图 2 c o s 7 0 c o s 2 0 1 0 . 7 6N B BF f N N   „ „„„„„„„ （ ） 式中 L —— 传动臂长度， m 1M —— 最大弯矩， Nm 2M —— 最大弯矩， Nm 1SF ， 2SF —— 剪力 1NF ， 2NF —— 轴力 根据上述的数据，作出轴力、剪力与弯矩图 强度校核 上海工程技术大学毕业设计（论文） 面包车机械对称摆臂式玻 璃升降器的设计 35    2m a xm a xm a xm a xm a x 6 bhMAFWMAF NZN „ „„„„（ ） max — 最大弯曲正应力， MPa maxNF — 最大轴力， N maxM — 最大弯矩， mN ZW — 抗弯截面系数 。