汽车天窗的整体结构设计

第1章绪论

1.1 引言

汽车天窗在国外有100多年的历史，已成为汽车文化的一部分。汽车在行驶特别是长途行驶的过程中，人们经常会有疲劳或者困倦的感觉,这实际上是因为大脑缺氧,有时候通过侧窗进行换气，但是侧窗打开之后，吹到入们身上的是漩涡状气流，会觉得风吹的很大,而且噪音、灰很大，同时有时会感觉到风吹的肩膀者畴。通过天窗通风会克服上述缺点。

开车的人都知道，一辆车里挤的人越多，车内的空气就越浑浊。如果在车内吸烟，车里就更是烟雾缭绕，车里的气味更是难闻。为消除这些让人感觉不舒服的味道，许多人选择购买车用香水，但这只能起到一定的除味效果。当然，打开侧窗也可起到换气的作用，可车辆在运行中打开窗户会产生很大的噪音，而且风直接冲撞到司机降低舒适感，坐在后排座位的人也会被侧窗的风吹得睁不开眼。

汽车在行驶过程中若经常打开窗户，不仅影响车内温度，会带进大量灰尘及传入车外噪声，而且由于高速行驶形成的风会直接冲撞到车内的乘员，降低乘坐舒适度，因此现代汽车一般都关窗驾驶。对于车身密封性不良的汽车，虽然也能带进部分新鲜空气，但由于不能人为地控制进风，进风量难以符合要求，而且进风部位是随机的，往往带进大量灰尘、烟气（发动机废气），污染车内空气。但若车内无新鲜空气补充，会使车内空气中二氧化碳含量增大、氧气含量下降；车内还会因抽烟、人体呼吸、食物及物品等使空气气味不好，影响乘员身体健康；为了防止汽车前窗结霜凝雾，也需要引入新风，需要有通风装置。

另外，通过天窗的玻璃可以自然采光，车室内明亮并可以营造浪漫的气氛，并给喜欢高档车的顾客带来了满足感。因此，加装天窗既为汽车改善通风状况的有效方法。

1.2 天窗定义

天窗：是指安装于汽车顶部、主体材料为玻璃的车身部件，并且该部件有一部分能够由电机驱动并通过传动机构将天窗玻璃沿滑槽前后移动、倾斜启闭，且能按要求停留在任意位置。

天窗分为固定式天窗也叫全景式天窗和活动式天窗。活动天窗又分为手动式玻璃天窗及电动式玻璃天窗。

1.3 汽车天窗的发展状况

汽车天窗起源于20世纪初，最早的出行时敞篷式布顶汽车，德国伟巴斯特公司在1932年生产出第一个功豪华汽车和公共汽车使用的折叠式的天窗，第一次将后加装天窗推向舞台。汽车本身的空间相对狭小、密封性较强，随意，车内空气容易变得浑浊，尽管汽车本身都配备通风系统，而且需要的时候还可以打开车窗让空气流通。可是，行车时尤其是快速行驶时，开侧窗通风不禁噪音大，而且灰尘多，因此，天窗这个时候就能显示出其右实行了，安装有天窗的汽车在行进过程中开启天窗后，由于气流的流动原理，能过快速有效地使车厢内的空气和车外的新鲜空气进行交换，从而使汽车内的含氧量大幅度增提高，无论时间是这还是乘客都不容易疲劳。另外，跟打开侧窗相比，开启天窗时，行驶中的造影相对比较小，也增加了行车的舒适性。

中国国内生产汽车天窗的厂家少之又少，而对天窗的研发设计对于我国汽车零部件市场的发展有开图和推动作用。据不完全统计，在发达国家汽车天窗的普及率达50%，而在我国普及率仅为1%，差距较大。世界上汽车天窗的著名生产厂家有德国尾巴斯特、德国奔驰、美国的ASC和荷兰皇家汽车天窗公司。

出于成本及消费者习惯的考虑，80％的原装车都没有安装天窗，大多数的消费者都是购买天窗后再加装以满足要求，在美国每年有数万辆的家用轿车进行后安装天窗，在韩国也有数万辆以上，而中国现有原装天窗的汽车还不带汽车生产总量的1％。现在各个城市的私家车拥有量每年还在快速递增，但带天窗的的轿车却少之又少，这个天窗市场提供了广阔的空间。

天窗发展时至今日，其类型也愈来愈多，按照操作方式一般分为手动旋转式、手动上推式、电子按键式；按照开启状态又分为外掀式和内藏式。外掀式的手动天窗多用于经济型轿车，而内藏式的电动车窗则多用于商务车、高档车。我设计的汽车天窗是内藏式的天窗加上手动的挡光板，结果相对简单低价，而且方便使用，可靠性稳定。

1.4 汽车天窗的作用

(1) 汽车活动天窗是汽车乘坐室与外界的空气直接交换通道，是改善汽车内部温度和空气质量的一种方法，而汽车内部温度和空气质量对驾乘人员在长时间驾驶车辆过程当中的舒适感以及驾驶安全性有着较大的影响。打开天窗，使车内空气循环，使汽车内部可以保持新鲜的空气，可以排出烟味、酒味、霉味等，消除暖风空调的不适感，减小驾乘人员因空气混浊所引起的昏睡感，增加汽车乘坐舒适度，减少司机的疲劳感并可以预防交通事故。

(2) 在湿度高的天气和寒冷的季节可以防止玻璃上的湿气。

(3) 闷热的夏天，长时间停车再启动时，打开天窗可尽快排出热空气，降低车内温度。

(4) 天窗本身配有的顶盖支架增加了车内的安全性，发生交通事故时天窗也可以用作紧急出口。在野外摄影、打猎时天窗起着同样方便的作用。[6]

1.5 Inventor简介

Inventor美国Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件Autodesk; Inventor Professional（AIP），目前已推出最新版本AIP2011。Autodesk Inventor Professional包括Autodesk Inventor;三维设计软件；还加入了用于缆线和束线设计、管道设计及PCB IDF文件输入的专业功能模块，并加入了由业界领先的ANSYS ;技术支持的FEA功能，可以直接在Autodesk Inventor软件中进行应力分析。在此基础上，集成的数据管理软件; Vault用于安全地管理进展中的设计数据。由于Autodesk Inventor Professional集所有这些产品于一体，因此提供了一个无风险的二维到三维转换路径。现在，您能以自己的进度转换到三维，保护现在的二维图形和知识投资，并且清楚地知道自己在使用目前市场上DWG兼容性最强的平台。

Inventor 软件是一套全面的设计工具，用于创建和验证完整的数字样机；帮助制造商减少物理样机投入，以更快的速度将更多的创新产品推向市场。

Autodesk Inventor 产品系列正在改变传统的CAD 工作流程：因为简化了复杂三维模型的创建，工程师即可专注于设计的功能实现。通过快速创建数字样机，并利用数字样机来验证设计的功能，工程师即可在投产前更容易发现设计中的错误。Inventor 能够加速概念设计到产品制造的整个流程，并凭借着这一创新方法，连续7 年销量居同类产品之首。Inventor Professional 软件支持设计人员在三维设计环境中重复使用其现有的DWG 资源，体验数字样机带来的便利。Inventor 可以直接读写DWG 文件，而无需转换文件格式；利用宝贵的DWG资源来创建三维零件模型，这是一种前所未有的体验。Autodesk reg; Inventor Professional 软件中不仅包含丰富的工具，可以轻松完成三维设计，还可以与其他厂商的制造业软件实现良好的数据交互，从而简化客户与其他公司的协作。

Inventor Professional 提供了一套全面、集成的设计工具，可用于创建完整的数字样机，以验证设计的外型、结构和功能。Inventor 创建的模型是一种精确的三维数字样机，支持用户在工作过程中验证设计和工程数据，尽量减少对于物理样机的依赖，这将减少进入制造环节后代价高昂的原型设计变更。