汽车天窗的整体结构设计学士学位论文.doc
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1、汽车天窗的整体结构设计摘要汽车天窗作为汽车行驶时的地唤起设备，已经逐渐成为各个汽车厂家生产轿车的标准配置。在汽车天窗市场竞争中电动汽车天窗具有很强的优势，如结构简单、使用方便、可靠性高、具有很好的市场潜力等。因此选择设计电动式天窗具有良好的市场前景，也可使整车在汽车竞争白热化的今天占领了更大份额的市场。本次设计首先了解了天窗的作用、种类、特点和天窗各种零部件执行标准。然后，对天窗的密封排水方式、性能要求、也天窗对风噪声的影响做出了说明和分析。在掌握天窗的工作原理后在天窗设计部分，依据了蜗轮蜗杆减速器的原理设计了电动机换向减速传动机构，结合天窗的结构性能对天窗进行了设计与强度校核，对动向蜗轮传动
2、杆的主要参数和尺寸分析，选择传动材料和类型，按蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核蜗轮齿根疲劳强度，对蜗杆蜗轮各部分尺寸计算，天窗电机最终动力输出选择。最后，分析并绘制了汽车天窗滑动机构、连接机构、驱动机构的CAD零件图和装配图，同时也对车顶开关的工作过程进行了简要分析。关键词：汽车天窗；换向减速机构；滑动机构；强度校核The Overall Structure Design of Automobile SunroofsAbstractAs the ventilation device when driving a car, sunroofs have gradually become the sta
3、ndard equipment for nearly every car manufacture. In the market competition for sunroofs, electric ones enjoy great popularity for its simple structure, easy handling, high reliability and market potential, etc. Therefore, choosing to design electric sunroof has very good market prospect, making the
4、 whole car occupy more market share in the enormously fierce competition of automobile.The design of the thoughts and ideas first understand the skylight, types, characteristics and various parts of the implementation of standards. Then make a description and analysis of the performance of the seali
5、ng drainage way, skylight requirements influence on wind noise. The working principle of skylight skylight design master in part, on the basis of the principle of the worm reducer design the motor reversing speed reducer, combined with the structure properties of skylight and requirements to the roo
6、f for the design and strength check, the main analysis of the trend of worm gear drive rod parameters and size, select gear materials and types, according to the turbine gear surface contact fatigue strength calculation, checking the fatigue strength calculation of the worm and worm wheel worm gear
7、tooth root, the size of each part of the roof, and click on the final power output selection. Finally, analysis and draw a car sunroof sliding mechanism, connecting mechanism, driving mechanism of the CAD part drawings and assembly drawings, also makes a brief analysis on the working process of the
8、switch for roof.Key Words: sunroof; reversing deceleration structure; sliding mechanism; strength check目录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题研究的目的和意义11.2 汽车天窗的国内外发展状况21.3 研究内容与方法4第2章 天窗结构及性能要求62.1 天窗工作原理62.2 汽车天窗的作用62.3 天窗的种类及特点72.3.1 汽车天窗种类72.3.2 汽车天窗特点及各部件执行标准72.4 天窗的结构型式92.4.1 天窗的结构92.4.2 天窗的密封（排水）方式102.5
9、 天窗的性能要求112.5.1 安全性112.5.2 性能要求122.5.3 天窗系统对风噪的影响142.6 本章小结14第3章 汽车天窗设计153.1 天窗结构和工作原理设计153.1.1 滑动机构153.1.2 连接机构153.2 汽车天窗动力机构173.2.1 驱动机构173.2.2 车顶开关183.3 本章小结21第4章 天窗行进的相关计算224.1 动机换向蜗轮蜗杆主要参数和几何尺寸224.1.1 选择传动的类型和材料224.1.2 按蜗轮齿面接触疲劳强度计算234.1.3 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度234.1.4 蜗杆、蜗轮各部分尺寸计算244.1.5 天窗电机最终动力输出齿轮选择2
10、64.2 本章小结26结 论27参考文献28致 谢29附 录30千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪 论1.1 课题研究的目的和意义作为机械、电子等多种科学发展的重要成果，汽车早已成为人类现代生活中不可缺少的重要做成部分，我国汽车天窗业起步较晚，过去国内天窗一直依赖进口。现在，这一局面被打破，本土企业也开始有了一定市场。但本土企业底气并不足。汽车天窗产业链是围绕满足汽车天窗企业生产过程所涉及到的一系列具有上下游关系的企业集合。汽车天窗属于交通运输设备制造业，属于最终需求型制
11、造业，其特点前向关联效应小，后向关联效应较大。 在我国加入WTO后，国内汽车工业面临着很大的冲击，同时也给汽车发展提供了很好的机遇。所以我国今后汽车工业的发展重点将逐步转向主要是独立自主的汽车和汽车零部件随着国内汽车厂家越来越看重市场需求，许多中档轿车甚至经济型家用轿车也纷纷将天窗总以为表追设备，在保证安全白的前提下，它成为越来越多车主的能过享受的便利设备。汽车天窗改变了传统的换气形式，风吹进变为空气抽出去。汽车高速行驶时，空气分别从车的四周快速流过，再打开的天窗的外面形成负压区，将车内污浊的空气抽出，达到换气的目的。使用天窗除雾更快捷。夏天雨季雨水勤、湿度大、车内外温差大。前挡风玻璃容易形成
12、雾气。打开车顶天窗至通风位置，可以轻易消除前挡风玻璃的雾气，保证行车安全。使用天窗换气，既不必担心车外恶劣脏污的环境，也不必担心与雨水吹进车内。使用天窗还有节能的功效，在太阳的暴晒下1小时，车内的温度就可以轻易的达到70。打开天窗。利用负压抽出燥热的空气换气降温，比使用汽车空调降温的速度快23倍，还能节省下使用开车内空调带来的能源消耗，在节能的同时还做到了减少二氧化碳以及有害气体的排放。八十年代中后期开始，我国部分大型汽车企业研究中心为提高汽车设计水平，提高生产效率，缩短和西方发达国家的差距，开始从国外引进早期的CAD软件等。该软件的使用是设计人员开始摆脱了沿袭了几十年的图版绘图的习惯，该软件
13、基于LINUX操作系统，运行速度快，图形处理能力强，但同时因为早期的CAD系统都是建立在大型工作站基础上，因此价格昂贵，数量不多，应用的场合少，而且该软件的使用复杂，对技术人员要求较高，所以不适合大量推广。而就是年代初，随着美国Autodesk公司的AutoCAD软件的引进，由于该软件界面友好，简单易学，功能强大，逐渐成为现今汽车行业设计软件的主流。国外的天窗生产已形成一定的规模，而国内专门生产天窗的厂家少之又少，据统计，按照每个天窗投资成本30005000计算，一年会生产30005000万元的市场份额 ，在现有的技术基础上，选择有力的运行机制，标准化的汽车零部件，对我国汽车工业发展有着重要的
14、借鉴意义。1.2 汽车天窗的国内外发展状况汽车天窗在国外有100多年的历史，已成为汽车文化的一部分。汽车在行驶特别是长途行驶的过程中，人们经常会有疲劳或者困倦的感觉,这实际上是因为大脑缺氧,有时候通过侧窗进行换气，但是侧窗打开之后，吹到入们身上的是漩涡状气流，会觉得风吹的很大,而且噪音、灰很大，同时有时会感觉到风吹的肩膀者畴。通过天窗通风会克服上述缺点。 开车的人都知道，一辆车里挤的人越多，车内的空气就越浑浊。如果在车内吸烟，车里就更是烟雾缭绕，车里的气味更是难闻。为消除这些让人感觉不舒服的味道，许多人选择购买车用香水，但这只能起到一定的除味效果。当然，打开侧窗也可起到换气的作用，可车辆在运行
15、中打开窗户会产生很大的噪音，而且风直接冲撞到司机降低舒适感，坐在后排座位的人也会被侧窗的风吹得睁不开眼。汽车在行驶过程中若经常打开窗户，不仅影响车内温度，会带进大量灰尘及传入车外噪声，而且由于高速行驶形成的风会直接冲撞到车内的乘员，降低乘坐舒适度，因此现代汽车一般都关窗驾驶。对于车身密封性不良的汽车，虽然也能带进部分新鲜空气，但由于不能人为地控制进风，进风量难以符合要求，而且进风部位是随机的，往往带进大量灰尘、烟气（发动机废气），污染车内空气。但若车内无新鲜空气补充，会使车内空气中二氧化碳含量增大、氧气含量下降；车内还会因抽烟、人体呼吸、食物及物品等使空气气味不好，影响乘员身体健康；为了防止汽
16、车前窗结霜凝雾，也需要引入新风，需要有通风装置。另外，通过天窗的玻璃可以自然采光，车室内明亮并可以营造浪漫的气氛，并给喜欢高档车的顾客带来了满足感。因此，加装天窗既为汽车改善通风状况的有效方法。天窗：是指安装于汽车顶部、主体材料为玻璃的车身部件，并且该部件有一部分能够由电机驱动并通过传动机构将天窗玻璃沿滑槽前后移动、倾斜启闭，且能按要求停留在任意位置。天窗分为固定式天窗也叫全景式天窗和活动式天窗。活动天窗又分为手动式玻璃天窗及电动式玻璃天窗。Smith的观点，又称“规范性”、“道德性”或“态度性”观点的组织承诺，这种观点受到需求满足理论和双因素理的启发，强调激励和自我实现来探讨组织承诺，认为组
17、织承诺是成员对组织有积极、高度、正面的倾向，包括对组织目标与价值的认同，对工作活动高度的投入以及对组织的忠诚。我国汽车天窗业起步较晚，过去国内天窗一直依赖进口。现在，这一局面被打破，本土企业也开始有了一定市场。但本土企业底气并不足。汽车天窗产业链是围绕满足汽车天窗企业生产过程所涉及到的一系列具有上下游关系的企业集合。汽车天窗属于交通运输设备制造业，属于最终需求型制造业，其特点前向关联效应小，后向关联效应较大。随着计算机技术的发展，我国虚拟样机技术作为一种新兴的并行设计技术，越来越广泛的运用，在轿车天窗这里也不例外。我国虚拟样机技术用逼真的数字模型表示物理样机，可以在虚拟环境中真实的模拟系统的运
18、动，并对其运动过程和受力情况进行仿真分析，不仅大大缩短研发时间，而且降低研发成本。ADAMS是虚拟样机技术在机械系统动力学仿真分析应用中的杰出代表，与仿真技术结合能真实反映天窗的运动过程进行分析和比较，最终获得最优工作性能的天窗1。我国亦有专家学者研究天窗设计参数对齿轮槽转矩影响，并对其优化，李辉、杨超等人以某种汽车为例，针对极槽配合和极弧设计以及转子静态偏心时的齿槽转矩进行计算2，得到主要设计参数对齿槽参数大小的影响规律。最后，以天窗齿轮槽最小为目标，建立基于遗传算法的优化设计模型，获得了最优槽口宽、极弧系数和斜槽设计的方案，优化后的齿槽转矩明显小于原始方案。就市场而言，我国汽车天窗企业的规
19、模普遍较小，更应该坚定地走专业化道路。国际产业转移加速，并购重组活跃。20世纪90年代后期以来，为有效降低生产成本，开拓新兴市场，汽车天窗企业不但向低成本国家和地区大规模转移生产制造环节，而且将转移范围逐渐延伸到了研发、设计、采购、销售和售后服务环节，转移的规模越来越大，层次越来越高。与此同时，整车与天窗生产企业之间关系的调整，打破了原有的全球配套体系，推动了汽车产业链的全球化发展。在此背景下，汽车天窗行业的并购重组更趋活跃。汽车天窗在国外有100多年的历史，已成为汽车文化的一部分。曾经全景天窗在国外的高端车上都是一种奢华的配置，伟巴斯特是获得国际ISO9001、TUV-ABE（德国）、UTA
20、C（法国）、FMVSS（美国）等质量认证的生产企业，在汽车天窗的研发、生产和销售等诸多环节均处于世界领先地位。国外的天窗生产已形成一定的规模，而国内专门生产天窗的厂家少之又少，据统计，按照每个天窗投资成本30005000计算，一年会生产30005000万元的市场份额，因此国外利用Inventor对天窗进行设计开拓汽车零部件生产市场有。在现有的技术基础上，选择有力的运行机制，标准化的汽车零部件。Unigraphics Solutionns Inc.等人利用UG软件4分析汽车天窗的结构,首先采用逆向设计,对于空间曲面造型的天窗玻璃进行数据采集、数据处理和实体生成；并以生成的天窗玻璃实体为主要基准零
21、件，对天窗的其它大型覆盖组件进行正向设计，生成二维图；对于把手组件和定位组件则采取从二维设计到三维设计，以及利用UG的装配功能对天窗进行装配；最后采用参数化设计方法，主要利用草图、表达式、子装配等参数化设计方法，对于汽车天窗的零部件和子装配以及整体设计进行参数化，对于设计中使用的标准件则利用电子表格方法建立了标准件库。天窗由电机和驱动齿轮的驱动,通过链条带动机械组运动，使天窗玻璃开启、倾斜、关闭。 汽车天窗起源于20世纪初，最早的出行时敞篷式布顶汽车，德国伟巴斯特公司在1932年生产出第一个功豪华汽车和公共汽车使用的折叠式的天窗，第一次将后加装天窗推向舞台。汽车本身的空间相对狭小、密封性较强，
22、随意，车内空气容易变得浑浊，尽管汽车本身都配备通风系统，而且需要的时候还可以打开车窗让空气流通。可是，行车时尤其是快速行时，开侧窗通风不禁噪音大，而且灰尘多，因此，天窗这个时候就能显示出其右实行了，安装有天窗的汽车在行进过程中开启天窗后，由于气流的流动原理，能过快速有效地使车厢内的空气和车外的新鲜空气进行交换，从而使汽车内的含氧量大幅度增提高，无论时间是这还是乘客都不容易疲劳。另外，跟打开侧窗相比，开启天窗时，行驶中的造影相对比较小，也增加了行车的舒适性。中国国内生产汽车天窗的厂家少之又少，而对天窗的研发设计对于我国汽车零部件市场的发展有开图和推动作用。据不完全统计，在发达国家汽车天窗的普及率
23、达50%，而在我国普及率仅为1%，差距较大。 世界上汽车天窗的著名生产厂家有德国尾巴斯特、德国奔驰、美国的ASC和荷兰皇家汽车天窗公司。 出于成本及消费者习惯的考虑，80的原装车都没有安装天窗，大多数的消费者都是购买天窗后再加装以满足要求，在美国每年有数万辆的家用轿车进行后安装天窗，在韩国也有数万辆以上，而中国现有原装天窗的汽车还不带汽车生产总量的1。现在各个城市的私家车拥有量每年还在快速递增，但带天窗的的轿车却少之又少，这个天窗市场提供了广阔的空间。天窗发展时至今日，其类型也愈来愈多，按照操作方式一般分为手动旋转式、手动上推式、电子按键式；按照开启状态又分为外掀式和内藏式。外掀式的手动天窗多
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