一種電動車窗升降器壽命預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車配件測試領(lǐng)域，尤其是涉及一種電動車窗升降器壽命預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 轎車車窗動密封系統(tǒng)包括電動升降器、大曲率玻璃和車窗密封膠條。車窗密封條 包含前后導(dǎo)槽密封條、水切密封條和頂端密封條，車窗密封系統(tǒng)廣泛采用EPDM(三元乙丙 橡膠）或TPV類熱塑彈性體材料。由于該類橡膠具有典型的超彈性材料特性及其非規(guī)則幾 何截面，使得密封導(dǎo)槽唇邊與玻璃之間存在復(fù)雜的非線性接觸狀態(tài)，由此導(dǎo)致復(fù)雜的滑動 摩擦作用。其次當(dāng)前車窗普遍采用大曲率玻璃，在升降過程中，車窗與水切密封條的接觸長 度隨車窗升程而動態(tài)變化，使其摩擦阻力也具有非線性變化的特性。
[0003] 車窗升降器主要由車窗電機(jī)、卷絲桶、鋼絲繩、滑輪、導(dǎo)軌、滑動支架等組成。鋼絲 繩是電動升降器的關(guān)鍵零部件，當(dāng)電機(jī)順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)時，電機(jī)輸出軸通過蝸輪蝸桿 減速裝置帶動卷絲桶正、反轉(zhuǎn)，從而帶動與鋼絲繩相連的滑動支架，使滑動支架沿導(dǎo)軌上下 運(yùn)動，從而實現(xiàn)車窗玻璃的上升或下降。因此，鋼絲繩在工作過程中，在承受拉伸的同時，在 卷絲桶上的彎曲將導(dǎo)致在鋼絲繩中出現(xiàn)周期性的彎曲應(yīng)力，從而導(dǎo)致鋼絲繩的疲勞破壞， 因此鋼絲繩疲勞對電動車窗失效有重要的影響。因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜原因，其壽命預(yù)測通常采用 實物測試的方法，不僅成本高而且效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種電動車窗升降 器壽命預(yù)測方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] 一種電動車窗升降器壽命預(yù)測方法，包括步驟：
[0007] S1 :建立電動車窗升降器仿真模型；
[0008] S2:設(shè)定仿真時間，運(yùn)行仿真模型，獲取鋼絲繩張力，并采用三點雨流計數(shù)法及 Goodman法則得到鋼絲繩對稱循環(huán)載荷譜；
[0009] S3 :根據(jù)鋼絲繩對稱循環(huán)載荷譜，采用Miner疲勞損傷累積理論預(yù)測電動車窗升 降器的壽命。
[0010] 所述步驟S1具體包括步驟：
[0011] S11 :根據(jù)電動車窗升降器實際結(jié)構(gòu)建立升降器傳動系統(tǒng)子模型；
[0012] S12 :建立水切摩擦力與接觸長度的關(guān)系子模型；
[0013] S13 :建立等效電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩的關(guān)系子模型；
[0014] S14 :采用約束副將子模型中涉及的實體連接起來，并定義實體之間的相對運(yùn)動， 完成電動車窗升降器仿真模型的建立。
[0015] 所述步驟SI 1具體包括步驟：
[0016] S111 :根據(jù)實物，獲取上導(dǎo)輪、下導(dǎo)輪和卷絲桶三者圓心的相對位置，以及各自的 半徑，并以此為依據(jù)，建立升降器傳動系統(tǒng)子模型中的上導(dǎo)輪、下導(dǎo)輪和卷絲桶部分；
[0017] S112:采集滑塊支架的位置及尺寸信息，建立升降器傳動系統(tǒng)子模型中的滑塊支 架部分；
[0018] S113:分別在滑塊支架以及卷絲桶上添加用于連接鋼絲繩的錨固點，并基于添加 的錨固點以及上導(dǎo)輪和下導(dǎo)輪建立升降器傳動系統(tǒng)子模型中的鋼絲繩部分；
[0019] S114 :在滑塊支架與鋼絲繩連接處添加彈簧單元。
[0020] 所述步驟S12具體包括步驟：
[0021] S121 :載入車窗玻璃和水切密封條的屬性信息，其中，所述車窗玻璃包括由上自下 分布的水平長度變化部和水平長度固定部，且水平長度變化部由上自下的水平長度逐漸縮 短；
[0022] S122:根據(jù)載入的車窗玻璃的屬性信息，采用復(fù)合型指數(shù)函數(shù)擬合得到水平長度 變化部下，接觸長度與車窗玻璃行程之間的變化關(guān)系；
[0023] S123 :根據(jù)載入的車窗玻璃和水切密封條的屬性信息，建立水切摩擦力與接觸長 度的關(guān)系子模型：
[0024] fD= 2C fClCl (h) 0 ^ h ^ Η
[0025] 其中：fD為水切摩擦力，C f為水切密封條摩擦系數(shù)，C 密封條壓縮載荷量，h為 車窗玻璃的行程，Η為車窗玻璃的總行程，d(h)為車窗玻璃與水切密封條之間的接觸長度， 具體為：
[0027] 其中：H-H。為車窗玻璃水平長度變化部的高度，d_為車窗玻璃的水平長度固定部 對應(yīng)的接觸長度，a、c為擬合系數(shù)。
[0028] 所述步驟S122中具體包括步驟：
[0029] S1221 :將水平長度變化部縱向等分為十份，并測量每一份的水平長度，以及距離 車窗玻璃頂部的距離；
[0030] S1222:采用復(fù)合型指數(shù)函數(shù)擬合得到水平長度變化部下，接觸長度與車窗玻璃行 程之間的變化關(guān)系。
[0031] 所述等效電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩的關(guān)系子模型具體如下：
[0033] 其中W為等效電機(jī)的轉(zhuǎn)速，爐為電機(jī)的磁通量，η為蝸輪蝸桿減速比，Z為電樞 繞組線圈匝數(shù)，ES為電機(jī)工作電壓，Ra為電樞電阻，Τ'為扭矩，Κ為電機(jī)常數(shù)，τι為蝸輪蝸 桿傳動效率。
[0034] 所述步驟S2具體包括步驟：
[0035] S21 :運(yùn)行仿真模型，獲取鋼絲繩張力，并將鋼絲繩的張力轉(zhuǎn)化為應(yīng)力；
[0036] S22:定義車窗升降一次為一個工作循環(huán)，根據(jù)鋼絲繩的盈利，采用"三點雨流計數(shù) 法"建立鋼絲繩載荷譜；
[0037] S23 :修正鋼絲繩S- Ν曲線，取鋼絲繩臨界疲勞損傷系數(shù)為1。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0039] 1)采用建模測試的方式，可以降低成本，提高效率。
[0040] 2)基于車窗玻璃的屬性信息，針對車窗與水切密封條接觸的非線性的變化特性， 建立非線性約束阻力分段函數(shù)，相比忽略了車窗與水切密封條之間摩擦阻力非線性的特性 的方式，得到的水切摩擦力更加準(zhǔn)確，更接近實物。
[0041] 3)等效電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩的關(guān)系子模型的建立過程結(jié)合了蝸輪蝸桿輸入與輸出 的關(guān)系，其次對電機(jī)一蝸輪蝸桿驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行簡化，相比于采用線性step函數(shù)表示升降器 驅(qū)動力的方式，與實際升降器中蝸輪輸出扭矩的變化規(guī)律更加接近，仿真效果更佳。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發(fā)明的主要步驟流程示意圖；
[0043] 圖2為升降器傳動系統(tǒng)子模型的示意圖；
[0044] 圖3為連接螺栓8的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖4為錨固點C的位置示意圖；
[0046] 圖5為車窗玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖6為電動車窗升降器仿真模型可視化部分的示意圖；
[0048] 其中：1、上導(dǎo)輪，2、下導(dǎo)輪，3、卷絲桶，4、錨固點C，5、彈簧單元，6、鋼絲繩A，7、鋼 絲繩B，8、連接螺栓，9、水平長度變化部，10、水平長度固定部。
【具體實施方式】
[0049] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實施例。
[0050] 一種電動車窗升降器壽命預(yù)測方法，如圖1所示，包括步驟：
[0051] S1 :建立如圖6所示電動車窗升降器仿真模型，具體包括步驟：
[0052] S11 :針對鋼絲繩建模的困難性，以Adams/cable為基礎(chǔ)，構(gòu)建鋼絲繩模型，最終建 立了包含鋼絲繩、導(dǎo)輪、卷絲桶3的升降器傳動系統(tǒng)子模型，即根據(jù)電動車窗升降器實際結(jié) 構(gòu)建立如圖2所示升降器傳動系統(tǒng)子模型，具體包括步驟：
[0053] S111 :根據(jù)實物，獲取上導(dǎo)輪1、下導(dǎo)輪2和卷絲桶3三者圓心的相對位置，以及各 自的半徑，并以此為依據(jù)，通過Adams/cable模塊交互界面，設(shè)定三者的半徑大小，選取三 個位置點，完成上導(dǎo)輪1、下導(dǎo)輪2及卷絲桶3模型的建立，即建立升降器傳動系統(tǒng)子模型中 的上導(dǎo)輪1、下導(dǎo)輪2和卷絲桶3部分；
[0054] S112:采集滑塊支架的位置及尺寸信息，建立升降器傳動系統(tǒng)子模型中的滑塊支 架部分；
[0055] S113 :分別在滑塊支架以及卷絲桶3上添加用于連接鋼絲繩的錨固點，并基于添 加的錨固點以及上導(dǎo)輪1和下導(dǎo)輪2建立升降器傳動系統(tǒng)子模型中的鋼絲繩部分，具體的， 在滑塊支架與鋼絲繩的兩個連接螺栓8上建立錨固點A、B，在卷絲桶3上建立錨固點C，通 過Adams/cable模塊交互界面，依次選取錨固點A、上導(dǎo)輪1、卷絲桶3及錨固點C4建立鋼 絲繩A，同樣的方法，選取錨固點B、下導(dǎo)輪2、卷絲桶3及錨固點C4建立鋼絲繩B，其中連接 螺栓8的結(jié)構(gòu)如圖3所示，錨固點C4的布局如圖4所示；
[0056] S114 :在滑塊支架與鋼絲繩連接處添加彈簧單元5,具體的，在滑塊支架與連接螺 栓8之間添加彈簧單元5,從而實現(xiàn)升降器傳動系統(tǒng)子模型