基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃設計方法技術

本發明專利技術涉及一種基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃的設計方法，其步驟為：（1）根據雙曲率玻璃和造型A面的特征，確定幾何輸入模型；（2）根據幾何輸入模型確定參數化的鼓軸位置；（3）根據鼓形線特征確定玻璃面前后邊界的輪廓線；（4）根據參數化的腰線和輪廓線掃略生成雙曲率玻璃面。本發明專利技術可以提高雙曲率玻璃面與造型A面的契合度，能減少雙曲率玻璃升降過程中與車門附件的干涉，提高運動的穩定性和可靠性。本發明專利技術改進了傳統環面設計模型，對鼓軸位置的優化以及鼓形雙曲率玻璃的設計具有規范指導作用，同時也有利于提高雙曲率玻璃的擬合精度和運動質量，減少故障率的發生，具有很高的工程實際價值，同時也是提高汽車行業車身開發能力的一大要求。

【技術實現步驟摘要】
基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃設計方法
本專利技術涉及一種雙曲率車門玻璃，特別是涉及一種鼓形車門玻璃的設計方法。技術背景在汽車工業迅猛發展的今天，車身的流線型和空氣動力學要求越來越高，越來越多的轎車采用了雙曲率側窗，而鼓形雙曲率側窗也已經成為車門玻璃的主要發展方向。在傳統的設計流程中，車門玻璃及其引導系統的設計是一個對工程師個人經驗依賴性很強的工作，在激烈的市場競爭中已經不再適應現代化生產的節奏。而鼓形雙曲率側窗的設計規范已經成為車門結構設計中的難點。雙曲率玻璃橫向和縱向的曲率均大于零，因此稱為雙曲率玻璃，其升降運動形式在立體幾何的分解下可以看成轉動和滑移的合成運動，這種更復雜的運動形式給雙曲面玻璃的設計帶來了更多的挑戰。常見的有圓環面和鼓形面模型。雙曲面玻璃可以看成這兩個模型的截取的一段曲面，其具體的位置和大小由模型的半徑軸距等參數決定。側窗雙曲率玻璃的擬合設計多采用圓環面擬合。但這種方法主要存在兩個問題：擬合出的圓環面與實際玻璃的造型面偏差過大，達不到工程設計精度要求；玻璃運動不穩定，很難滿足空氣動力學要求。采用鼓形線理論能很好的避免這些問題，使雙曲率玻璃的設計符合行業標準。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一套基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃的設計方法，從而提高設計效率以及雙曲率玻璃的穩定性和可靠性，減少雙曲率玻璃的故障率。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：(1)根據雙曲率玻璃和造型A面的特征，確定幾何輸入模型；(2)根據幾何輸入模型確定參數化的鼓軸位置；(3)根據鼓形線特征確定玻璃面前后邊界的輪廓線；(4)根據參數化的腰線和輪廓線掃略生成雙曲率玻璃面。所述步驟1中，幾何輸入模型包括雙曲率玻璃的邊界點，前后邊界線，上邊界線以及腰線。所述步驟2中，參數化的鼓軸位置可由鼓軸旋轉的角度以及中點所在位置驅動。所述步驟3中，雙曲率玻璃上面每個點的旋轉與平移存在鼓形線的比例函數關系。所述步驟4中，以腰線為輪廓線，兩條輪廓鼓形線為引導曲線，生成參數化的鼓形面。本專利技術的有益效果是：本專利技術設計出與車身造型A面誤差最小的鼓形雙曲率玻璃面，提高了工程設計精度，更好地滿足車身外形和空氣動力學的要求。基于知識工程技術，采用行業設計標準，參考專家設計經驗，制定出一套鼓形雙曲率側窗的設計規范，縮短了設計周期并提高了設計精度。基于CATIA軟件平臺，采用鼓形雙曲率玻璃理論，提出建立雙曲率玻璃參數化模型的設計規范。本專利技術可以提高雙曲率玻璃面與造型A面的契合度，能減少雙曲率玻璃升降過程中與車門附件的干涉，提高運動的穩定性和可靠性。本專利技術改進了傳統環面設計模型，對鼓軸位置的優化以及鼓形雙曲率玻璃的設計具有規范指導作用，同時也有利于提高雙曲率玻璃的擬合精度和運動質量，減少故障率的發生，具有很高的工程實際價值，同時也是提高汽車行業車身開發能力的一大要求。附圖說明圖1是本專利技術的輸入模型圖；圖2是本專利技術中鼓軸設計初始位置圖；圖3是本專利技術中設計的參數化鼓軸位置圖；圖4是本專利技術中參數化的鼓軸初始位置圖；圖5是本專利技術中設計的鼓形線示意圖；圖6是本專利技術中參數化的鼓形面示意圖。具體實施方式下面根據附圖具體說明本專利技術的具體實施方式。下圖描述的步驟是示例性的，目的在于解釋本專利技術，而不能限制本專利技術的理解。本專利技術的基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃的設計方法，其步驟是：1.通過對雙曲率玻璃升降系統工程的分析，根據前車門玻璃的造型A面，確立了如圖1所示的幾何輸入：A點為腰線與前邊界的交點，B點為腰線與后邊界的交點，C、D兩點分別為前后邊界線與上邊界的交點，E點在上邊界的曲線上，且位于C、D兩點豎直方向的中間位置，Q點在腰線上，且位于A、B兩點豎直方向的中間位置，F、G分別為前后邊界線的中點，再取玻璃面上的R、S、T三點，使其位于F、G豎直方向的四等分點處。2.建立參數化模型過B、G、D三點生成圓弧1，作出圓心O1，通過A、F、C三點生成圓弧2，并作出圓心O2，連接O1、O2，如圖2。3.在線段O1、O2上取點O，比率參數為0.5，此時即為O1、O2的中點。以O點為坐標原點，O1O2方向為X軸方向，垂直于玻璃形面方向為Y軸方向建立一個局部坐標系CSYS1，如圖3。4.在CSYS1中，把局部坐標系的X軸在XOY平面中繞Z軸旋轉A1角度，在生成的新的XOZ平面中將X軸繞Y軸旋轉A2角度(A1、A2的初始值均設為1°)。經過O點在新的X軸方向生成直線L，由鼓形面模型理論可知，L即為參數化的鼓軸線，如圖4。5.為了擬合出鼓形截面線，分別過點A、B作垂直于直線L的基準平面1和基準平面2，將點C向平面1投影生成點C’，將點D向平面2投影生成點D’，將點A和點B向直線L投影得O2’和O1’，連接A、O2’，C’、O2’，B、O1’，D’、O1’。測量出角AO2’C’的度數a1,角BO1’D’的度數a2，以及CC’、DD’的距離L1和L2。由鼓形線原理可知，雙曲率玻璃上面每個點的旋轉與平移存在比例函數關系：a/△a＝L/△L。因此可根據鼓形線的特性擬合兩條輪廓線，分別算出兩邊的鼓距，如圖5。6.已知起點A、B，鼓距pitch1、pitch2以及旋轉軸L可生成鼓形線1跟鼓形線2(鼓形面的橫截面邊緣線)，過點A、Q、B生成圓弧3。以圓弧3為輪廓線，兩條鼓形線為引導曲線，便可生成完全參數化的鼓形面4，該鼓形面4與造型A面的誤差以及鼓軸位置都由角度A1、A2和O點的比率參數α(O點在O1、O2之間的位置)驅動。圖6中的鼓形線、圓弧與車身玻璃云點數據模型相重合。在本專利技術的描述中，需要理解的是，“取點”“投影”“平移”“旋轉”等術語是基于附圖的方位或位置關系，目的在于簡化描述本專利技術的設計規范，而不能理解為特定的位置和步驟。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本專利技術中的具體含義。盡管上面已經給出本專利技術的具體實施步驟，可以理解的是，上述實施例是帶有示范性質的，不能限制對本專利技術的理解，本領域的普通技術人員在本專利技術的范圍內可以對上述實施例進行替換、變化和修改。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：（1）根據雙曲率玻璃和造型A面的特征，確定幾何輸入模型；（2）根據幾何輸入模型確定參數化的鼓軸位置；（3）根據鼓形線特征確定玻璃面前后邊界的輪廓線；（4）根據參數化的腰線和輪廓線掃略生成雙曲率玻璃面。

【技術特征摘要】
1.一種基于鼓形線理論的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：（1）根據雙曲率玻璃和造型A面的邊界特征，確定幾何輸入模型；（2）根據鼓軸旋轉角度和中點位置確定參數化的鼓軸位置；（3）根據腰線基準面投影法和鼓形線比例函數法確定邊界輪廓線：首先根據腰線和前后邊界的交點，做垂直于鼓軸的基準平面，將前后邊界線與上邊界的交點進行投影；根據雙曲率玻璃上面每個點的旋轉與平移存在鼓形線的比例函數關系，算出兩邊的鼓距；再由...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高大威，鄭松林，馮金芝，黃星星，肖丹，趙禮輝，張楠，尚祎晨，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：發明
國別省市：上海;31