一種玻璃曲率快速分析方案

劉成厚， 曾 英， 徐廣存， 胡 鵬

（重慶長安汽車股份有限公司合肥研究院， 安徽 合肥 230061）

1 引言

汽車雨刮器是用來清掃汽車風(fēng)窗玻璃上雨水和污物的重要裝置， 雨刮器的存在可以為駕駛員提供開闊的視野，是保障汽車安全行駛的重要措施。 因此， 雨刮器的合理設(shè)計就顯得尤為重要。

雨刮的前期開發(fā)涉及發(fā)動機(jī)蓋、 洗滌噴嘴、 前罩裝飾件、 視野、 玻璃、 A/B柱、 線束等多個外部約束影響因素，開始周期長， 且需要多輪次反復(fù)論證。

2 雨刮開發(fā)基本流程

如上文所述， 雨刮開發(fā)涉及整車開發(fā)從造型優(yōu)化到實(shí)車驗(yàn)證的全過程， 開發(fā)周期長， 且易反復(fù)， 圖1為雨刮數(shù)據(jù)設(shè)計階段的主要流程。

圖1 雨刮數(shù)據(jù)設(shè)計階段的主要流程

目前汽車雨刮的設(shè)計步驟主要分為： 設(shè)計需求及周邊數(shù)據(jù)輸入、 數(shù)據(jù)分析、 數(shù)據(jù)建模、 有限元分析及數(shù)據(jù)凍結(jié)等。

1） 設(shè)計需求及周邊數(shù)據(jù)輸入階段主要是收集相關(guān)方需求， 為后續(xù)雨刮數(shù)據(jù)分析做好準(zhǔn)備。

2） 數(shù)據(jù)分析階段是在數(shù)據(jù)建模前， 優(yōu)先確定輸出軸位置、 玻璃曲率、 刮刷范圍等， 該階段是雨刮設(shè)計的主要階段， 該階段是否充分， 直接決定了后續(xù)雨刮在整車上的表現(xiàn)。 在本階段中， 優(yōu)先確定刮刷區(qū)域內(nèi)玻璃曲率是否滿足設(shè)計要求直接決定了后續(xù)輸出軸、 電機(jī)運(yùn)動包絡(luò)等參數(shù)，這是整個雨刮設(shè)計的起點(diǎn)， 亦是本文討論的重點(diǎn)。

3） 數(shù)據(jù)建模階段是在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上生成3D數(shù)據(jù)，同時分析雨刮運(yùn)動包絡(luò)等參數(shù)是否合理。

4） 有限元分析及數(shù)據(jù)凍結(jié)階段主要是數(shù)據(jù)剛度分析無問題后凍結(jié)數(shù)據(jù)， 為后續(xù)模具開發(fā)做好準(zhǔn)備。

目前， 受技術(shù)能力、 軟件安全、 制造可行性分析能力因素影響， 數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)建模工作主要由雨刮供應(yīng)商通過專用軟件實(shí)現(xiàn)， 整車廠主要負(fù)責(zé)前期的設(shè)計需求的輸入以及對于數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)建模結(jié)論按照各自設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核、 確認(rèn)。 鑒于當(dāng)前整車開發(fā)進(jìn)度越來越快、 雨刮供應(yīng)商人力資源有限等影響， 經(jīng)常出現(xiàn)前雨刮周邊數(shù)據(jù)及需求發(fā)布后， 雨刮供應(yīng)商不能及時響應(yīng)， 導(dǎo)致雨刮的數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)建模任務(wù)滯后甚至延期， 不能滿足項目開發(fā)進(jìn)度要求。

3 玻璃曲率快速分析方法

如圖2所示， 本文旨在提供一種玻璃曲率的分析方案，該方案的主要思路是通過簡易近似方案得到雨刮主副輸出軸的初步位置， 結(jié)合經(jīng)驗(yàn)及刮刷長度、 AB區(qū)位置， 在前擋風(fēng)玻璃上初步制定刮刷區(qū)域， 進(jìn)而分析刮刷區(qū)域內(nèi)玻璃曲率是否滿足設(shè)計要求。 刮刷區(qū)域制定方案如圖3所示。

圖2 前擋風(fēng)玻璃各關(guān)鍵參數(shù)示意

圖3 刮刷區(qū)域制定方案

在前擋風(fēng)玻璃下邊沿取參考點(diǎn)a， 過參考點(diǎn)a做與前擋風(fēng)玻璃相切的平面b， 在該平面上取點(diǎn)c， 需保證所取點(diǎn)與參考點(diǎn)距離在XX～XXmm之間。

過c點(diǎn)做垂直于平面的直線d， 此直線即為主輸出軸； 建立以點(diǎn)c為原點(diǎn)， Z軸為直線d的球系， 以上述球系做球面： 球面中心為點(diǎn)c， 球面軸線選擇所做軸系， 球面半徑推薦值為XX～XXmm。

做球面與前擋風(fēng)玻璃的交線e， 則交線e即為主刮刷區(qū)域其中一個邊界。

參照上述方法， 制作另一球面g、 球面與前擋風(fēng)玻璃交線h。

依次連接交線兩端， 得到主刮刷區(qū)域另外兩個邊界。以上， 所形成的區(qū)域即為主刮刷區(qū)域。

參照上述方法， 亦可得到副刮刷區(qū)域。

通過上述方案得到的刮刷區(qū)域?yàn)槌醢鏀?shù)據(jù)， 在分析刮刷與周邊件距離、 玻璃狀態(tài)、 攻擊角度等參數(shù)后再進(jìn)一步優(yōu)化。 需要特別注意的是對于玻璃曲率的分析需要分析沿膠條方向的曲率。

4 結(jié)束語

通過該玻璃曲率快速分析方法能夠在有限時間內(nèi)快速確定刮刷區(qū)域， 并分析相應(yīng)曲率是否滿足設(shè)計要求， 能夠有效減少整車設(shè)計前期數(shù)據(jù)分析時間， 快速推動方案多輪次、 充分驗(yàn)證。