一种玻璃曲率快速分析方案

刘成厚， 曾 英， 徐广存， 胡 鹏

（重庆长安汽车股份有限公司合肥研究院， 安徽 合肥 230061）

1 引言

汽车雨刮器是用来清扫汽车风窗玻璃上雨水和污物的重要装置， 雨刮器的存在可以为驾驶员提供开阔的视野，是保障汽车安全行驶的重要措施。 因此， 雨刮器的合理设计就显得尤为重要。

雨刮的前期开发涉及发动机盖、 洗涤喷嘴、 前罩装饰件、 视野、 玻璃、 A/B柱、 线束等多个外部约束影响因素，开始周期长， 且需要多轮次反复论证。

2 雨刮开发基本流程

如上文所述， 雨刮开发涉及整车开发从造型优化到实车验证的全过程， 开发周期长， 且易反复， 图1为雨刮数据设计阶段的主要流程。

图1 雨刮数据设计阶段的主要流程

目前汽车雨刮的设计步骤主要分为： 设计需求及周边数据输入、 数据分析、 数据建模、 有限元分析及数据冻结等。

1） 设计需求及周边数据输入阶段主要是收集相关方需求， 为后续雨刮数据分析做好准备。

2） 数据分析阶段是在数据建模前， 优先确定输出轴位置、 玻璃曲率、 刮刷范围等， 该阶段是雨刮设计的主要阶段， 该阶段是否充分， 直接决定了后续雨刮在整车上的表现。 在本阶段中， 优先确定刮刷区域内玻璃曲率是否满足设计要求直接决定了后续输出轴、 电机运动包络等参数，这是整个雨刮设计的起点， 亦是本文讨论的重点。

3） 数据建模阶段是在数据分析基础上生成3D数据，同时分析雨刮运动包络等参数是否合理。

4） 有限元分析及数据冻结阶段主要是数据刚度分析无问题后冻结数据， 为后续模具开发做好准备。

目前， 受技术能力、 软件安全、 制造可行性分析能力因素影响， 数据分析及数据建模工作主要由雨刮供应商通过专用软件实现， 整车厂主要负责前期的设计需求的输入以及对于数据分析和数据建模结论按照各自设计标准进行校核、 确认。 鉴于当前整车开发进度越来越快、 雨刮供应商人力资源有限等影响， 经常出现前雨刮周边数据及需求发布后， 雨刮供应商不能及时响应， 导致雨刮的数据分析及数据建模任务滞后甚至延期， 不能满足项目开发进度要求。

3 玻璃曲率快速分析方法

如图2所示， 本文旨在提供一种玻璃曲率的分析方案，该方案的主要思路是通过简易近似方案得到雨刮主副输出轴的初步位置， 结合经验及刮刷长度、 AB区位置， 在前挡风玻璃上初步制定刮刷区域， 进而分析刮刷区域内玻璃曲率是否满足设计要求。 刮刷区域制定方案如图3所示。

图2 前挡风玻璃各关键参数示意

图3 刮刷区域制定方案

在前挡风玻璃下边沿取参考点a， 过参考点a做与前挡风玻璃相切的平面b， 在该平面上取点c， 需保证所取点与参考点距离在XX～XXmm之间。

过c点做垂直于平面的直线d， 此直线即为主输出轴； 建立以点c为原点， Z轴为直线d的球系， 以上述球系做球面： 球面中心为点c， 球面轴线选择所做轴系， 球面半径推荐值为XX～XXmm。

做球面与前挡风玻璃的交线e， 则交线e即为主刮刷区域其中一个边界。

参照上述方法， 制作另一球面g、 球面与前挡风玻璃交线h。

依次连接交线两端， 得到主刮刷区域另外两个边界。以上， 所形成的区域即为主刮刷区域。

参照上述方法， 亦可得到副刮刷区域。

通过上述方案得到的刮刷区域为初版数据， 在分析刮刷与周边件距离、 玻璃状态、 攻击角度等参数后再进一步优化。 需要特别注意的是对于玻璃曲率的分析需要分析沿胶条方向的曲率。

4 结束语

通过该玻璃曲率快速分析方法能够在有限时间内快速确定刮刷区域， 并分析相应曲率是否满足设计要求， 能够有效减少整车设计前期数据分析时间， 快速推动方案多轮次、 充分验证。