雙曲率車門玻璃的設計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙曲率車門玻璃的設計方法，包括以下幾個步驟：（1）根據(jù)雙曲率玻璃和造型面的特征，確定幾何輸入模型；（2）根據(jù)輸入模型確定參數(shù)化的鼓軸位置；（3）根據(jù)局部坐標系和鼓形面的數(shù)學方程建立參數(shù)化的鼓形面模型；（4）切割鼓形面輪廓，生成鼓形雙曲率玻璃面。本發(fā)明的設計方法改進了傳統(tǒng)環(huán)面設計模型，對鼓軸位置的優(yōu)化以及鼓形雙曲率玻璃的設計具有規(guī)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(zhì)量，減少故障率的發(fā)生，具有很高的工程實際價值，同時也是提高汽車行業(yè)車身開發(fā)能力的一大要求。
【專利說明】
雙曲率車口玻璃的設計方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種雙曲率車口玻璃，特別是設及一種鼓形車口玻璃的設計方法。 技術背景
[0002] 在汽車工業(yè)迅猛發(fā)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(jīng)成為車口玻璃的主要發(fā)展方向。在 傳統(tǒng)的設計流程中，車口玻璃及其引導系統(tǒng)的設計是一個對工程師個人經(jīng)驗依賴性很強的 工作，在激烈的市場競爭中已經(jīng)不再適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的節(jié)奏。而鼓形雙曲率側窗的設計規(guī) 范已經(jīng)成為車口結構設計中的難點。
[0003] 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W看成轉動和滑移的合成運動，運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(zhàn)。常見的有圓環(huán)面和鼓形面模型。雙曲面玻璃可W看成運兩個 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(shù)決定。
[0004] 側窗雙曲率玻璃的擬合設計多采用圓環(huán)面擬合。但運種方法主要存在兩個問題： 擬合出的圓環(huán)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(wěn) 定，很難滿足空氣動力學要求。采用鼓形面理論能很好的避免運些問題，是雙曲率玻璃的設 計符合行業(yè)標準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于鼓形面理論的雙曲率車口玻璃的設計方法，從而提 高設計效率W及雙曲率玻璃的穩(wěn)定性和可靠性，減少雙曲率玻璃的故障率。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種雙曲率玻璃的設計方法，包括W下幾 個步驟：
[0007] (1)根據(jù)雙曲率玻璃和造型面的特征，確定幾何輸入模型；
[000引（2)根據(jù)輸入模型確定參數(shù)化的鼓軸位置；
[0009] (3)根據(jù)局部坐標系和鼓形面的數(shù)學方程建立參數(shù)化的鼓形面模型；
[0010] (4)切割鼓形面輪廓，生成鼓形雙曲率玻璃面。
[0011] 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 W及腰線。
[0012] 所述步驟(2)中，參數(shù)化的鼓軸位置由鼓軸旋轉的角度W及中點所在位置驅(qū)動。
[0013] 所述步驟(3)中，鼓形面的數(shù)學方程為：
[0014] ，其中：X、Y、Z表示直角坐標系中的變量，a、b、c為任意 正常數(shù)。
[0015] 所述步驟(4)中，W邊界線為切割線，生成參數(shù)化的玻璃面。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明實施的雙曲率車口玻璃設計方法改進了傳統(tǒng)環(huán)面設 計模型，對鼓軸位置的優(yōu)化W及鼓形雙曲率玻璃的設計具有規(guī)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(zhì)量，減少故障率的發(fā)生，具有很高的工程實際價值，同 時也是提高汽車行業(yè)車身開發(fā)能力的一大要求。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的輸入模型圖；
[001引圖2是本發(fā)明中局部坐標系1示意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明中設計的參數(shù)化鼓軸位置圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明中局部坐標系2示意圖；
[0021 ]圖5是本發(fā)明中的鼓形面數(shù)學方程模型；
[0022] 圖6是本發(fā)明中切割后的側窗面示意圖；
【具體實施方式】
[0023] 下面根據(jù)附圖具體說明本發(fā)明的【具體實施方式】。下圖描述的步驟是示例性的，目 的在于解釋本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明的理解。
[0024] 本發(fā)明的基于鼓形面理論的雙曲率車口玻璃的設計方法，包括W下幾個步驟：
[0025] (1)根據(jù)雙曲率玻璃和造型面的特征，確定幾何輸入模型；
[0026] (2)根據(jù)輸入模型確定參數(shù)化的鼓軸位置；
[0027] (3)根據(jù)局部坐標系和鼓形面的數(shù)學方程建立參數(shù)化的鼓形面模型；
[0028] (4)切割鼓形面輪廓，生成鼓形雙曲率玻璃面。
[0029] 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 W及腰線。
[0030] 所述步驟(2)中，參數(shù)化的鼓軸位置由鼓軸旋轉的角度W及中點所在位置驅(qū)動。
[0031] 所述步驟(3)中，鼓形面的數(shù)學方程為：
[0032]
，其中：X、Y、Z表示直角坐標系中的變量，a、b、c為任意 正常數(shù)。
[0033] 所述步驟(4)中，W邊界線為切割線，生成參數(shù)化的玻璃面。
[0034] 實施例：
[0035] 根據(jù)某車型的前側窗玻璃模型，結合雙曲率玻璃面的實際擬合跟運動規(guī)律，確定 了如圖1的輸入模型：點A、點G分別為前后邊界線與上邊界線的交點，點C、點E分別為前后邊 界線與腰線的交點，點B為AC的中點，點F為EG的中點，點D為CE的中點，點H為AG在豎直方向 的中點，點K為FB在豎直方向的中點。
[0036] 根據(jù)鼓形面的造型理論，首先確立鼓軸線的位置:作出經(jīng)過EFGS點的圓弧線，并 取其圓屯、化，過化作出圓弧1的軸線LI,連接化F，W化為原點，Ll為X軸，OiF為Y軸建立一個局 部坐標系CSYSl，如圖2。
[0037] 在坐標系CSYSl下，將軸線Ll繞Y軸旋轉一個角度Al,再將其繞Z軸旋轉一個角度 A2,初始值均設為1°。得出一個參數(shù)化的軸線L2，L2為鼓軸線位置，方向由A1、A2驅(qū)動，如圖 3。
[003引將點F向軸線L2投影得到點02,連接化F，W軸線LI為X軸方向，02F為Y軸方向建立局 部坐標軸CSYS2,如圖4。
[0039] W化為原點，CSYS2為坐標系創(chuàng)建一個鼓形面方程的鼓形面，L2方向為方程的X軸 方向，b = 〇2F，如圖5。
[0040] 通過上述參數(shù)化模型的建立，鼓形雙曲率玻璃的擬合可W看成完全參數(shù)化的優(yōu)化 問題，即通過A1、A2參數(shù)優(yōu)化出最優(yōu)的鼓軸位置，通過a b C的變化優(yōu)化出與原汽車造型A面 偏差最小的雙曲率玻璃面。在鼓形面中切割出側窗玻璃面，如圖6。
[0041] 在本發(fā)明的描述中，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發(fā)明的設計規(guī)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W根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具 體含義。
[0042] 盡管上面已經(jīng)給出本發(fā)明的具體實施步驟，可W理解的是，上述實施例是帶有示 范性質(zhì)的，不能限制對本發(fā)明的理解，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可W對上 述實施例進行替換、變化和修改。
【主權項】
1. 一種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(jù)雙曲率玻璃和造型面的特征，確定幾何輸入模型； (2) 根據(jù)輸入模型確定參數(shù)化的鼓軸位置； (3) 根據(jù)局部坐標系和鼓形面的數(shù)學方程建立參數(shù)化的鼓形面模型； (4) 切割鼓形面輪廓，生成鼓形雙曲率玻璃面。2. 根據(jù)權利要求1所述的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于: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。3. 根據(jù)權利要求1所述的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于:所述步驟(2)中，參 數(shù)化的鼓軸位置由鼓軸旋轉的角度以及中點所在位置驅(qū)動。4. 根據(jù)權利要求1所述的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于:所述步驟(3)中，鼓 形面的數(shù)學方程為：，其中：X、Y、Z表示直角坐標系中的變量，a、b、c為任意正常 數(shù)。5. 根據(jù)權利要求1所述的雙曲率車門玻璃的設計方法，其特征在于:所述步驟(4)中，以 邊界線為切割線，生成參數(shù)化的玻璃面。
【文檔編號】G06F17/50GK105956246SQ201610264594
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】高大威, 馮金芝, 鄭松林, 黃星星, 肖丹, 趙禮輝, 張楠
【申請人】上海理工大學