对机械特性的全面论述超出了本文的范围。但是，有必要了解关键机械规格对磁体、霍尔传感器和电机的影响，并掌握器件配对和设计裕度。通过建立机械组件模型（齿轮传动系与车窗摆臂耦合），我们将确定支持车窗开闭速度所需的电机转速，以及车窗位置的分辨率（精度）。我们还将确定满足机械要求所需的霍尔传感器带宽。

机械传动链的第一级是车窗摆臂。在此方案中，车窗运动关于摆臂齿轮的 x 轴对称。例如，假设摆臂长度为 12in (304.8mm)，计算旋转角度。摆臂末端沿弧线运动，车窗垂直行程一半所对应的角度可通过 方程式 1 求得。

尽管摆臂方程中存在非线性函数，但车窗升降器的运动却出人意料地接近线性。图 2-3 中的图表展示了示例升降器的车窗近线性运动与齿轮旋转圈数之间的关系。

图 2-3 车窗运动

图 2-4 车窗状态

为基于一款常见车型的车窗升降器构建示例，假设升降器的机械要求等效于摆臂上使用的 120 齿正齿轮。根据 节 2.2 中计算的角度，带齿车窗摆臂只需要整个正齿轮的一部分。换言之，摆臂齿轮不会进行完整的 360 度旋转，因此该齿轮不需要完整的 120 齿。回顾 方程式 1，其对应的是车窗总行程一半的旋转量，由此定义了摆臂齿轮的部分旋转。现在可以计算车窗摆臂齿轮的最小齿数 N_GL。

下一步是考虑齿轮传动系中的各个节点，然后建立整体模型。齿轮模型结合车窗开闭时间，有助于理解电机的转速要求，进而确定磁体选型和霍尔传感器。

齿轮传动系中的各个节点使用示例中的齿轮参数。32 齿的摆臂齿轮与 7 齿的小齿轮啮合。摆臂升降车窗时小齿轮的旋转圈数可通过 方程式 4 求得。

小齿轮与蜗轮（位于电机模块内部）共用同一根轴，因此蜗轮与小齿轮以相同转速旋转。

蜗轮由电机轴上的蜗杆驱动。蜗杆被视为 1 齿齿轮，即电机轴每旋转一圈使用 1 个齿。蜗杆的优点在于以转速换取扭矩，这意味着无需电机持续供电即可将车窗保持在某一位置，或防止有人试图强行拉下车窗。

至此，已详细介绍了齿轮传动系中的各个节点。现在可以计算总传动比（从电机到摆臂齿轮），从而确定电机转速。从电机开始，沿蜗杆、蜗轮、小齿轮，最终到带齿摆臂所构成的机械路径依次计算：

其中

• N_GL = 带齿摆臂上的齿数
• N_PG = 电机模块外部小齿轮上的齿数
• N_WW = （内部）蜗轮齿数
• N_WG = 驱动蜗轮的（内部）蜗杆齿数 = 1

带齿摆臂（具有 N_GL 个齿）的“旋转一周”表示车窗从完全关闭到完全打开，或反之亦然，如 图 2-4 所示。因此，总传动比 R_REG 可理解为开启或关闭车窗所需的电机转数。

支持车窗从完全关闭到完全打开（或反之）所需的电机转速可通过 方程式 9 求得。

其中

• T_WIN = 车窗开启或关闭的周期

该示例将在分析与结果一节中进一步展开。