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， 雨刮器的合理設計就顯得尤為重要。

雨刮的前期開發涉及發動機蓋、 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， 且需要多輪次反復論證。

2 雨刮開發基本流程

如上文所述， 雨刮開發涉及整車開發從造型優化到實車驗證的全過程， 開發周期長， 且易反復， 圖1為雨刮數據設計階段的主要流程。

圖1 雨刮數據設計階段的主要流程

目前汽車雨刮的設計步驟主要分為： 設計需求及周邊數據輸入、 數據分析、 數據建模、 有限元分析及數據凍結等。

1） 設計需求及周邊數據輸入階段主要是收集相關方需求， 為后續雨刮數據分析做好準備。

2） 數據分析階段是在數據建模前， 優先確定輸出軸位置、 玻璃曲率、 刮刷范圍等， 該階段是雨刮設計的主要階段， 該階段是否充分， 直接決定了后續雨刮在整車上的表現。 在本階段中， 優先確定刮刷區域內玻璃曲率是否滿足設計要求直接決定了后續輸出軸、 電機運動包絡等參數，這是整個雨刮設計的起點， 亦是本文討論的重點。

3） 數據建模階段是在數據分析基礎上生成3D數據，同時分析雨刮運動包絡等參數是否合理。

4） 有限元分析及數據凍結階段主要是數據剛度分析無問題后凍結數據， 為后續模具開發做好準備。

目前， 受技術能力、 軟件安全、 制造可行性分析能力因素影響， 數據分析及數據建模工作主要由雨刮供應商通過專用軟件實現， 整車廠主要負責前期的設計需求的輸入以及對于數據分析和數據建模結論按照各自設計標準進行校核、 確認。 鑒于當前整車開發進度越來越快、 雨刮供應商人力資源有限等影響， 經常出現前雨刮周邊數據及需求發布后， 雨刮供應商不能及時響應， 導致雨刮的數據分析及數據建模任務滯后甚至延期， 不能滿足項目開發進度要求。

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， 結合經驗及刮刷長度、 AB區位置， 在前擋風玻璃上初步制定刮刷區域， 進而分析刮刷區域內玻璃曲率是否滿足設計要求。 刮刷區域制定方案如圖3所示。

圖2 前擋風玻璃各關鍵參數示意

圖3 刮刷區域制定方案

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

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

做球面與前擋風玻璃的交線e， 則交線e即為主刮刷區域其中一個邊界。

參照上述方法， 制作另一球面g、 球面與前擋風玻璃交線h。

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

參照上述方法， 亦可得到副刮刷區域。

通過上述方案得到的刮刷區域為初版數據， 在分析刮刷與周邊件距離、 玻璃狀態、 攻擊角度等參數后再進一步優化。 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 結束語

通過該玻璃曲率快速分析方法能夠在有限時間內快速確定刮刷區域， 并分析相應曲率是否滿足設計要求， 能夠有效減少整車設計前期數據分析時間， 快速推動方案多輪次、 充分驗證。