轿车雨刮器结构设计与运动仿真（含全套CAD及三维图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共79页)
编号：1086970
类型：共享资源
大小：15.99MB
格式：RAR
上传时间：2017-03-20
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
40
积分
- 关 键 词：
-
轿车
雨刮器
结构设计
运动
仿真
全套
cad
三维
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
本科学生毕业设计 轿车雨刮器结构设计与运动仿真 系部名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 黑 龙 江 工 程 学 院 s 龙江工程学院本科生毕业设计 I 黑龙江工程学院本科生毕业设计 龙江工程学院本科生毕业设计 龙江工程学院本科生毕业设计 要 汽车雨刮器，是一个很小却又不容忽视的汽车部件，它能擦亮汽车的 挡风玻璃 ，使司机的视线更加清晰。 其功能是将玻璃上的雨水、尘埃、泥污刮净，以获得清晰的视野， 保证行车安全。有的国家已将雨刮器的技术状态列入车辆年检项目。 本设计要求进行轿车雨刮器部件尺寸的设计，求解刮扫面积，电机选型，电路分析，利用 得运动的轨迹和速度，并用 绘出三维模型。 运用三维建模软件 与动力学仿真软件 立雨刮器模型 ，并进行运动仿真，分析雨刮器的运动曲线，对雨刮器做进一步的设计，力求使刮刷区域进一步增大，为生产实际提供理论参考。 关键词： 雨刮器 ； 间歇电路控制； 虚拟设计 ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 V is a of be It so s be is to to a of of of My to of in of to E of , to a of of a to a 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 错误 !未找到引用源。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1章 绪 论 拟样机技术 虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，它足一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。这些数字模型即虚拟样机 (将不同工程领域的开发模型结台在一起，它从外观、功能和行为上模拟真实产品支持并行工程方法学。虚拟样机技术涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术 21。 虚拟样机技术是在 ) )技术基础卜的发展，它进一步融合信息技术、先进制造技术和先进仿真技术，将这些技术应用于复杂系统全生命周期、全系统、并对它们进行综合管理，从系统的层面来分析 复杂系统，支持“由上至下”的复杂系统开发模式。 虚拟样机技术不仅是计算机技术在工程领域的成功应用，更是一种全新的机械产品设计理念。一方面与传统的仿真分析相比，传统的仿真一般是针对单个子系统的仿真，而虚拟样机技术则是强调整体的优化，它通过虚拟整机与虚拟环境的耦合，对产品多种设计方案进行测试、评估，并不断改进设计方案，直到获得最优的整机性能。另一方面，传统的产品设计方法是一个串行的过程，各子系统（如：整机结构、液压系统、控制系统等）的设计都是独立的，忽略了各子系统之间的动态交互与协同求解，因此设计的不足往往到产 品开发的后期才被发现，造成严重浪费。运用虚拟样机技术可以快速地建立包括控制系统、液压系统、气动系统在内的多体动力学虚拟样机，实现产品的并行设计，可在产品设计初期及时发现问题、解决问题，把系统的测试分析作为整个产品设计过程的驱动。 拟样机技术的应用及发展 近年来，虚拟样机技术及其应用已经获得重大进展，已经具备处理日益复杂的工程问题的能力，被广泛地应用在汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业及通用机械制造业等不同领域中。世界著名的制造公司在生产开发过程中广泛地应黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 用虚拟样机技术，波音飞机公司 777 飞机的设计 就是采用虚拟开发技术的典型实例，开发周期从通常的 8 午减少到 5 年，设计、装机、测试均是在计算机中模拟完成初 步做到无纸设计，保证了一次试制成功。其它如在克莱斯勒公司，已常采用虚拟产品建模。在福特汽车公司，虚拟分析样机已很普遍。 正在研究和利用虚拟样机技术进行 2l 世纪商业和 军用移动分布式无线全球通讯系统和网络技术的研制，以减低开发设计的风险和成本。虚拟样机技术改变了传统的设计思想，对制造业产生了深远的影响。 虚拟样机技术的发展，使产品设计可摆脱对物理样机的依赖，体现了一种全新的研发模式 ，它在工程领域的迅速发展，必将给企业带来重大的影响。 虚拟产品的销售。虚拟样机技术和柔性制造技术已经使虚拟产品销售成为可能，即企业先通过虚拟样机找到客户，再组织生产。因此企业在产品制造和市场竞争方面更具灵活性。 企业间的动态联盟。产品的数字化使企业能够通过 行产品信息的快速交流，克服单个企业资源的局限性，将具有开发某种新产品所需的知识和技术的不同组织或企业组成一个临时的企业联盟，即企业间的动态联盟，以适应瞬息万变的市场需求和激烈竞争。 计的目的意义 本设计的目的，是根据当前的先进设计理论， 通过所学知识，并利用 软件平台，对雨刮器做进一步的设计，力求使刮刷面积进一步增大，使得司机在任何时候都有一个清晰的视野，提高汽车行驶安全性。 计的基本内容与解决的主要问题 究的 基本 内容 雨刮器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等 。本设计要求进行捷达轿车雨刮器部件尺寸的设计，求解刮扫面积等；要选择电机的型号，分析雨刮器的控制电路及间歇电路，分析电机的自动回位装置，确定雨刮器的硬件的尺寸等，求解雨刮器的刮扫面积，利用 件进行运动分析，获得运动的轨迹和速度，并运用 绘出三维模型。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 解决的主要问题 解决问题： （ 1）分析雨刮器电子间歇控制电路； （ 2）分析雨刮器的自动回位装置； （ 3）确定雨刮器的控制方式； （ 4）优化雨刮器传动机构； （ 5）确定刮刷区域，并计算最大刮刷面积； （ 6）实现雨刮器的运动仿真； （ 7）最终实现三维模型建立 ()。 解决方法： （ 1）分析比较不同车型的控制电路及间歇控制电路，选择其中一种； （ 2）分析其他车型的自动回位装置，选择合适的； （ 3）比较分析不同雨刮器的控制方式，选择一种； （ 4）分析比较其他车型的传动机构，选择合适 的优化传动机构； （ 5）查阅参考资料中求解雨刮器的算法； （ 6）学习 件，实现雨刮器的运动仿真； （ 7）学习 软件，建立雨刮器的三维模型。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2章 轿车雨刮器 言 汽车风窗玻璃上时常会附着雨雪和尘土，如果不及时擦拭干净，将会影响驾驶员的视线，对行车安全带来很大不利。为了确保挡风玻璃清洁明亮，汽车上都装有风窗雨刮器。其功能是将玻璃上的雨水、尘埃、污垢刮净，以获得清晰的视野，保证行车安全。 汽车雨刮器，是一个很小却又不容忽视的汽车部件，它能擦亮汽车的“ 双眼 ” ，使司机的视线更加清晰。 汽车雨刮器是用来清 扫汽车风窗玻璃上的雨雪和尘埃的装置， 一旦 它 失去作用，将直接影响到司机雨天驾驶视野的清晰度 。雨刮器看似结构简单，但是从驱动电机到最终的刮刀的结构尺寸和运动方式都决定雨刮器的性能。 雨刮器虽然是汽车的附件，但很多汽车制造企业将雨刮器列为汽车的安全部件 , 并将雨刮器的一些功能特性 (如刮刷频率 )列为安全特性 ,由此可见，雨刮器与汽车的安全性能有着紧密的关系，是我们不容忽视的汽车部件。 目前国内外的雨刮器都不能消除刮扫死角，本次设计也不能完全消除刮扫死角，但力求刮扫面积增大，使司机可以尽量有最宽阔的视野。 车雨刮器的 研究现状 雨刮器总成含有电动机、减速机、四连杆机构、刮水臂心轴、挂水片总成等。当司机按下雨刮器的开关时，电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂，摆臂带动四连杆机构 、 四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。 雨刮器的种类很多 , 按安装位置分 , 有顶置、底置、侧置、前后置和内外置等 ;按雨刮范围分 , 有局部雨刮、整体雨刮、单面雨刮和双面雨刮 ;按运动方式分 , 有四杆机构左右摆动式、导轨式 直线和弧线运动式 ;按制作材料分 ,有普通黑胶体雨刮器、透明塑料体雨刮器和磁性体雨刮器。目前 ,车辆上广泛使用的是曲柄连杆机构黑胶体雨刮器。 国外对汽车电动雨刮器的性能要求： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 1、 耐久性能 美国标准 1975 年 荐 （ 1） 总成耐久试验 （ 2） 刮片耐久试验 （ 3） 橡胶片耐久试验 日本标准 1976 年 荐 （ 1） 橡胶片耐久试验 （ 2） 总成耐久试验 试验后摇臂的压力变化和试验前相比应在 15%以内 , 摇臂和刮片的各部分不应有明显的松弛、松动（配合、间隙等）或其他有害缺陷的产生。 2、 强度 性能 美国标准 1975 年 荐 在刮动过 程中阻挡摇臂 15 秒 ，试验后应仍能正常工作。 3、 刮刷性能 美国标准 1975 年 荐 耐久试验 试验后刷净性能仍应达到 75%。 4、 刮动频率 （ 1） 美国文献介绍 刮动周期 1 （ 2） 法国文献介绍 刮动频率 12 /分 （ 3） 美国文献介绍 间隔 3 秒较普遍 （ 4） 英国文献介绍 适应极细雨时用 , 频率和间歇均能独立控制。 （ 5） 美国文献介绍 倾盆大雨时的刮刷频率可高达 80 次 /分 ,高于上述频率则雨刮将在 风窗玻璃水而上浮掠而过 , 破坏刮水性能。 （ 6） 根据 定，高频刮拭频率为 71465次 /分，低频为 101245次 /分。频率之差 10 次 /分 5、 接触面压力 （ 1） 日本文献介绍 刮片对风窗玻璃的压力 10 /公分。 （ 2） 日本文献介绍 接触面压力 低速 10 克 /公分 高速车 15 克 /公分 （ 3） 美国文献介绍 汽车速度大于 60 哩 /时 , 则刮片将 受到空气的浮力而降低刮刷性能 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 （ 4） 日本文献介绍 在汽车速度为 100 公里 /时 , 400 毫米长的刮片受到 200 克的空气浮力 , 使刮刷效果恶化 , 此时为了改善其刮刷性能 , 最低需要 400 克的压力。 6、 橡胶片与摩擦系数 美国标准 1975 年 荐 （ 1） 耐久试验 （ 2） 化学试验 日本标准 1976 年 荐 耐久试验 7、 工作温度范围 美国标准 1975 年 荐 （ 1）工作温度范围 55 士 3一 （ 2）高温试验 温度 55 士 3 最高速连续工作 1/2 小时 （ 3） 低温试验 温度 5 最高速连续工作 1/2 小时 法国文献介绍 工作温度范围 0 8、 联动机构效率与摆角 日本文献介绍 联动机构效率 80 刮刷角度 110 如超过此限度 , 则尺寸误差变得敏感、且易越过死点 , 致使效率下降。 9、 刮动扭矩 日本文献的介绍 刮动扭矩大于 50 公斤 厘米随着风窗玻璃的大型化 , 刮片长度大于 280 毫米的越来越多 , 刮动扭矩也随着增大 , 超过了 50 公斤 厘来。 10、 刮动电流 法国文献介绍 刮动电流 培 国外对雨刮器的设计要求都有了明确并且高标准的规定 4。 而我国现阶段的雨刮器发展现状是新产品喜忧参半 , 老产品一统天下。 （ 1） 新产品喜忧参半。由于冬季车辆内外温差大 ,常常在车内挡风玻璃上结有很厚的一层冰霜 , 必须使用热水布反复擦除才能保证正常的视觉效果 , 于是发明了双面雨刮器。双面雨刮器的不足是 , 外雨刮片是车外物体 , 内雨刮片与其一起联动 , 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 容易分散驾驶员注意力而引起视觉疲劳 , 危害行车安全。通过改进 , 把内雨刮片改成磁条式的 , 无机械联动 , 需要时贴上 , 用完后取 下 , 很方便。但是实际使用中发现磁性大小很难控制 , 更麻烦的是加大磁场作用效果时 , 干扰车内电子设备 , 用手机做测试 , 通话质量差 , 甚至车内收放音设备无法正常工作。 局部雨刮一直是现用雨刮器的缺陷 , 小范围雨刮后视觉效果差 , 影响驾驶员对前方全景的正确判断。经过不断改进 , 把雨刮片的曲线 (圆周 )往复运动改成直线往复运动 , 雨刮面积加大。但是设计者把被雨刮的玻璃假想成直面矩形平板式 , 而目前挡风玻璃更多的是流线圆弧形等形状 , 直线整体雨刮在弧形玻璃上无法安装。 传统雨刮片的材料是黑胶体 , 技术人员把它改成透 明状 , 增强了视觉感光效果。在具体测试时 , 遇到雨天夜晚行车 , 打开雨刮设备 , 各类光源被透明雨刮片折射后与透明棒形成新的“ 发光棒” , 司机原本可远距离观察 , 这时却被发光棒来回运动构成的发光“ 墙面”遮掩而眩目。 （ 2） 老产品一统天下。我国车辆工业近年来快速发展 , 但是雨刮器作为一种附件 , 其开发一直得不到应有的重视。一方面是用户的使用和思维习惯 , 另一方面是新产品的完备性和推广价值不高。接受和认可新型雨刮器要有一个过程 , 真正的强适应性雨刮器开发出来 , 一定会是中国制造的一大特色。 普通雨刮器经久不 衰 , 除了没有可靠的替代品之外 , 另一个很重要的原因就是其质量稳定、结构简单、故障率低和易于维修。而前几种新型雨刮器要么处于试验阶段 ,要么质量不稳定 , 制造商不敢投入太多的资金搞推广 4。 由于以上种种原因，我国广泛应用的雨刮器一直没有新的改进与进展。因此我国现阶段的目标因该是在一定的技术要求下，改进老产品的不足，结合其他新产品的优点，设计出新型的，刮扫面积大的，结构简单、稳定的，经济实用的雨刮器。 水电机 水电机型号的编制方法 根据 机产品型号编制方法中 规定，电机产品型号由 产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四部分按以上顺序组成。 电机产品代号见表 规格代号见表 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 表 机产品代号 序号 电机类型 代号 1 异步电动机（笼型及绕线转子型） Y 2 同步电动机 T 3 同步发电机（除汽轮发电机、水轮发电机外） 直流电动机 Z 直流发电机 汽轮发电机 水轮发电机 测功机 C 9 交流换向器电动机 H 10 潜水电泵 Q 11 纺织用电机 F 表 要系列产品的规格代 号 序号 系列产品 规 格 代 号 1 小型异步电动机 中心高（ 母代号） 字代号） 2 大型异步电动机 中心高（ 字代号） 3 小型同步电机 中心高（ 母代号） 字代号） 4 中大型同步电机 中心高（ 字代号） 5 小型直流电机 中心高（ 母代号） 6 中型直流电机 中心高（ 机座号（数字代号） 字代号） 字代号） 7 大型直流电 电枢铁芯外径（ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 机 8 汽轮发电机 功率（ 9 中小型水轮发电机 功率（ 定子铁芯外径（ 10 大型水轮发电机 功率（ 定子铁芯外径（ 11 测功机 功率（ 对直流测功机） 速器的 结构特点 刮水电机的主要输出形式有两种：旋转输出与摆动输出。减速主要是一级或多级圆柱齿轮减速，蜗杆螺旋齿轮减速。 （ 1）圆柱齿轮减速旋转输出的特点 这种电机传动效率高，二级减速为 80%以上，但噪音较难控制，它的大小取决于齿轮 的加工精度及装配体的尺寸精度，一般用于 20W 以下的电机减速，以增大力矩，如图 示。 图 二级圆柱齿轮减速旋转输出结构 （ 2）蜗杆螺旋齿轮摆动输出的特点 这种电机减速传动的特性与上述相同，但它还将旋转运动改变为摆动运动的一套曲柄摇杆机构同时置于减速箱内，使刮水电机输出形式直接为摆动，如图 示。在 20W 以内的刮水电机中，这种型式较常见，其特点是在车身前围安装方便，适应性很强，结构紧凑。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 摆动输出也有圆柱齿轮减速的，其基本特点相近。 图 蜗杆螺旋齿轮减速摆动输出结构 （ 3）蜗杆 螺旋齿轮减速旋转输出的特点 这种减速有时会被称之为蜗轮蜗杆减速，但实际上刮水电机减速器是一个斜齿轮与蜗杆吻合，所以严格讲应该称为螺旋齿轮减速。这类齿轮减速方式的优点是加工成本低、噪音小、冲击小、结构紧凑、但传动效率低，约为 50%。一般在 15W 以上的刮水电机中大多用此方式达到减速增大力矩，如图 示 6。 图 蜗杆圆柱齿轮减速旋转输出结构 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 水电机的控制电路分析 图 自动复位装置 （ a）电枢短路制动 （ b）雨刮电机继续转动 （ 1）电动刮水器的复位 如图 水器自动复位装置示 意图。 在减速涡轮上，嵌有铜环，其中较大的一片与电机外壳相连接而搭铁，触点臂3、 5 用磷铜片制成（有弹性），其一端铆有触点，与蜗轮端面或铜片接触。 当电源开关接通，把刮水器开关拉到： “ I”挡（低速挡）时，电路为电池正极 开关 1 熔断丝 2 电刷 电枢绕组 电刷 接线柱 接触片 接线柱 搭铁，此时电动机以低速运转。 当刮水器开关拉到 “ ”档时，电路为蓄电池正极 开关 1 熔断丝 2 电刷 电枢绕组 电刷 接线柱 接触片 接线柱 搭铁，电动机以高速运转。 当刮水器开关推到 0 挡（停止位置）是，如果刮水器刮水片没有回到原始位置（停放位置），由于触点与铜环 9 接触，则电流继续流入电枢，其电路为蓄电池正极 开关 1 熔断丝 2 电刷 电枢绕组 电刷 接线柱 接触片 接线柱 触点臂 5 铜环 9 搭铁，形成回路，如图 示，电动机以低速运转直至蜗轮旋转到图 a）所示的特定位置，电路中断 。由于电枢的惯性，电机不可能立即停止转动，电动机以发动机方式运行，此时电枢绕组通过触点臂 3、 5 与铜环 7 接通而短路，电枢绕组产生很大的反电动势，产生制动力矩，电机停止转动，使刮水片复位到风窗玻璃的下部 7。 （ 2）电刷调速 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 图 双速刮水电动机的变速原理 (a)结构原理 （ b）电路原理 刮水电动机通常采用改变两电刷间串联的导体数的方法进行调速，如图 示。电刷 高低速公用电刷， 于低速， 于高速， 差 60 。电枢采用对称叠绕式。 永磁式三刷电动机，是利用三个电刷来改变正负电刷之间串联的线圈数来实现变速的。当直流电动机工作时，在电枢内同时产生反电动势，其方向与电枢电流的方向相反。如果使电枢旋转，外加电压必须克服反电动的作用，即 U e，当电枢转速上升时，反电动势也相应上升，只有当外加电压 U 几乎等于反电动势 e 时，电枢的转速才趋于稳定。 三刷式电动机旋转时，电枢绕组所产生的反电动势如图 示，当开关拨向L 时，电源电压 U 加在 间。在电刷 间有两条并联支路，一条是有线圈 串联起来的之路，另一条是线圈 串联起来的支路，即在电刷有两条支路，各三个线圈。这些线圈产生的全部反电动势与电源电压平衡后，电动机便稳定旋转。由于有三个线圈串联的反电动势与 U 平衡，故转速较低。当开关拨向 H 时，电源电压加在 间。从图 b）可见，电枢绕组一条由四个线圈 串联，另一条有两个线圈 串联。其中线圈 的反电动势与线圈 的反电动势方向相反，互相抵消后，变为只有两个线圈的反电动势与电源电压平衡，因而只有转速升高使反电动势增大，才能得到新的平衡，故此时转速较高。可见，两电刷间的导体数减少，就会使电动机的转速 升高，这就是永磁三刷黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 电动机原理 8。 （ 3）间歇刮水电路的分析 间隙式电动刮水器的间歇功能主要靠间歇控制继电器来实现，示。 图 间歇控制继电器控制电路 刮水电机通电低速转动，刮水片低速摆动。点火开关接通（ 水器开关拨至间歇（ 位时，三极管将有基极电流通过而导通，集电极电流过继电器圈磁化铁心产生吸力吸闭触点，使刮水电机低速电路经过刮水器开关间歇（ 位而接通，刮水电机低速转动，从而带动刮水片低速摆动。 电容器被充电，从而保证刮水片摆动时间。刮水电机转动后 ，驱动内部凸轮开关迫使接点 “ S” 与 “ +B” 接点连通，电容被充电。由于电容器的充电电流通过三极管的基极，三极管将是始终保持导通，刮水电机也将保持低速转动。这一状态将一直保持到电容器被充电到两端的电压与电源电压相等为止。 刮水电机停转，刮水片停止摆动。当刮水片被电机驱动摆动一次回到自动停止位置时，电机驱动内部凸轮开关迫使接点 “ S” 与 “ +B” 接点断开，使 “ S” 与 “ E”接点连通，此时充足电后的电容器 “ +” 极直接搭铁，电容器 “ -” 极电位瞬变降低，从而导致三极管基极电位迅速降低而截止，继电器线圈电路切断，铁心吸力消失，触点回到初始位置。与此同时，电机低速电路被切断，电机停止转动。 电容器被反向充电，刮水片恢复摆动。电容器 “ -” 极电位降低后，电源电压便黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 会经偏置电阻对电容器反向充电，随着电容器电压的逐渐升高，三极管基极电位相应升高至重新导通，继电器触电又被吸闭，刮水电机低速转动，从而带动刮水片又重新摆动。上述过程重复出现，实现间歇刮水功能。 三极管截止时间则为刮水片间歇时间，一般为 3s 5s9。 刮器 雨刮器的作用是使刮水器系统达到其最终目的 有效地刮净风挡玻璃上刮拭范围内的雨水和尘埃，它是整个刮水系统效果好否的关键 部件。 刮的组成和结构特点 雨刮分刮杆和刮片两个部分，如图 示。刮杆部分是有接头、刮杆臂、刮杆等零件组成的一个刚性杆件。接头用以与传动轴输出端相连接，刮臂等零件铰接在接头的转轴销上，在弹簧的作用下产生合适的压力 p 给刮片中心，是指与风挡玻璃吻合后进行工作。 刮片部分是有桥架、胶条、卡簧、簧片等零件组成。主桥与副桥、簧片所夹持的胶条与桥脚、主桥轴心与刮杆联接部分都合适地铰接着，以保证与风挡玻璃间具有正确吻合后进行刮拭工作。刮片的桥架多少是刮片长度和风档玻璃的曲率而定的，胶条簧片组成的端部仅与桥架端部的一 个桥脚固定，其余均可在桥脚间移动，藉此保证胶条的曲线随着风挡玻璃的曲率变化而变化。 图 雨刮结构 刮品质的评价 雨刮的品质是最终反映刮拭效果的关键，一般分下面几个方面进行评判。 （ 1）外观质量 雨刮表面必须经防眩目处理，以防强光的反射造成对方驾驶员刺眼。一般在金黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 属件表面喷涂黑色无光或半光的环氧塑料，喷涂层应与基体有较强的结合，在零件的棱角处观察不应有剥落或漏喷，喷涂面应平整，光洁，不得有擦痕、起泡、挂料、堆积等疵病。 （ 2）装配质量 雨刮的各铰接部位均应灵活但又不可过份松动，非铰接中心轴线处的 两平面间不应有明显的转动存在，例如接头与主体、刮片与铰接座等。 刮片的桥架之间铰接同上一样，桥架脚与胶条的保持部应移动灵活，对刮片进行曲率变化，其反应应灵敏，释放外力后能迅速还原。 刮杆对刮片的压力应合理。一般对曲刮来讲，刮片每米长应有（ 12 16）克的力，测力的方法如图 示。 图 刮杆对刮片的压力测量 （ 3）胶条的材料与质量 刮片的刮拭性能及耐用度最终是反映在胶条上的。一般胶条是用合成胶及氯丁胶制成，它应能在（ +60 40） C 环境中耐一年以上的老化寿命，并保持一定的弹性恢复性能。硬度在邵尔氏（ 58 62）度，在自然状态下应平直，两侧无弯曲波。如图 示。工作时下压的姿态应合理（图 胶条工作部表面应光滑，棱角清晰，胶条刃口应平直（图 若表面进行氯化或石墨化处理则工作效果更好。 图 胶条自然状态图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 12345图 胶条工作状态图 刃口好 刃口差 图 胶条刃口图 水器传动机构 刮水器传动机构尺寸种类变化繁多，无统一的型号编制，因为它的专用性较强。其外形、安装尺寸、刮拭角等尺寸参数基本上是由汽车制造厂根据汽车前围的大小、高低及布置空间等要求而确定的。因此，习惯上对传动机构的称呼是根据车型而定的。 传动机构一般由一至三组曲柄摇杆机构及双摇杆机构组成，如图 示。 图 传动机构典型结构简图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 四连杆机构的杆件一般由管材或槽钢制成。杆件间的铰接点均是球形关节结 构，以弥补杆件运动平面在制造和安装上的误差，球铰节的外套由高能工程塑料制成，因此具有吸收冲击和减少噪音、防止铰接点咬死等优点。在工作时运动灵活、平稳，装配维修时由于是靠零件的弹性过盈进行轴向定位的，故不用专用工具即可方便拆卸 10。 刮器相关参数的选择 刮器尺寸初定 初定车窗面积、刮片长度及刮扫角度如下： 图 车窗面积及雨刮初步设计图 图 车窗面积及雨刮初步设计尺寸图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 根据已知轿车实际条件，初选雨刮器的右刮片长度为 350刮片长度为400柄与左摇杆之间的距离为 250柄与右摇杆之间的距离为 200定左摇杆为 60定刮片刮扫角度为 85 度。 柄摇杆结构设计 图 左雨刮曲柄摇杆机构计算图 设曲柄长度为 a，左连杆长度为 b。 当左摇杆运动到 D 位置时， AD= 当左摇杆运动到 E 位置时， AE=a+b 所以 a+a=2a 由图可知 B,E=2a 测量出图中 长度为 70曲柄长度为 35连杆长度为 230 图 右雨刮曲柄摇杆机构计算图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 由三角形余弦定理 2 a b 得 4 0 A B 7)( B o s 1 6 5222 4 0 A B o s 8 0222 解得： 0C=200以右摇杆为 70连杆为 235 根据曲柄摇杆各杆长度必须满足以下条件，如图 示。 1 ()A D B C A B C D ()C D B C A B A D 2 B C + A B C D + A D中所以有： A D A B B C C D C D A B B C A D （ B C A B C D A D 将公式两两相加，化简可得： C D （ D 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 图 四连杆机构 根据以上计算，初选左右曲柄摇杆的尺寸，如图 示。 图 曲柄摇杆机构 由上图可知此铰链四杆机构中有整转副，曲柄为 水电机的选择及蜗轮蜗杆设计分析 刮电机性能计算 1、 刮水器电机和刮片、刮杆组装后，刮水器电机负载时的转矩可以用下列公式进 行计算： （ kgNm 式中 T:刮水器电机负载时的转矩 （ N m； n:刮片的片数； l:刮片的长度（ P:刮片的压力（ N）； k:传动杆传动系数 =作用在电机轴上的转矩 /作用在刮水器轴上的转矩 设计中， k 值一般取 1 或小于 1。 ： 挡风玻璃表面与刮片胶条之间的摩擦系数。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 挡风玻璃表面状态十分湿润时（ = 挡风玻璃表 面状态干燥时（ = 挡风玻璃表面状态由湿润向干燥过渡中间的半干燥时（ = 因为在负载下工作的电机，其转矩（假设为干燥或轻度的半干燥状态）是公称转矩的 15%，所以公称转矩可以右下式进行计算。 公称转矩 15.0/w ）（ N m 这时 k=1， =n=2。 刮杆的压力： （ N） 其中 P：刮 杆的压力（ N）； L：刮片的长度（ 当负载为最大时，电机功率： )/60/ （据电机输出特性曲线，负载为） 高速热态 高速冷态 低速热态 低速冷态 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 图 电机输出特性曲线 其中： P：电机功率（ w），从而选定电机额定功率； 321 ，：电机内部的阻尼系数，轴承和转子，一般 2、刮水器总成刮水电机性能计算： 刮水电机湿状态负载（ 取 w ）（刮水电机半干燥状态负载（ 取 d ）（ 公称转矩： ）（ （因为实际情况一般为湿状态或者半干状态下刮刷，所以取这两个状态下的平均值来计算公称转矩） 当负载为最大时，电机功率： 0/ （ （根据电机输出特性曲线，负载为 ，转速为 59r/ 根据上述计算，并且考虑制动功率和经验值，所选电机功率要大于计算功率。 所以 选择安徽宗申（通宝） 号电机。该产品采用高性能磁钢和优质的电磁线，具有良好的机械特性体积小，噪音低、运行可靠。电 机有双速和单速两种，有自动复位装置。 该产品有多种型号，适用于轻重型载货车、微型面包车、轿车刮水器，安装方便。 所选电机参数见表 表 电机参数 型号 额定电压 额定功率 额定转速 2V 30W 45 65（ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 刮电机蜗轮蜗杆设计分析 圆柱蜗杆传动的主要参数 1、模数 m 和压力角 如图 示，通过蜗杆轴线并垂直于涡轮轴线的平面，称为中间平面。由于蜗轮是用于与蜗杆形状相仿的滚刀，按范成原理 切制轮齿，所以在中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。它们正确啮合条件是：蜗杆轴向模数1分别等于蜗轮端面压力角2t即： 1tm=m 1a=2t图 圆柱蜗杆传动的主要参数 模数 m 的标准值，见表 力角标准值为 20 。相应于切削刀具， 杆取轴向压力角为标准值， 杆取法向压力角为标准值。 如图 示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱。蜗杆分度圆直径以 1d 表示，其值见表 轮分度圆直径以 2d 表示。 表 柱蜗杆的基本尺寸和参数 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 m/z q /23m/z q /231 18 1 8 3 1,2,4,6 500 0 1 12 1 445 5 8 80 1,2,4,6 120 0 1,2,4 40 1 960 28 1 0 90 1,2,4,6 000 2 ,2,4,6 60 1 6000 35. 42 12 1,2,4 7500 8 1,2,4,6 75 200 1 1250 45 1 81 16 140 1,2,4 5840 ,2,4,6 52 250 1 4000 56 1 56 20 160 1,2,4 4000 4 40 1,2,4,6 40 315 1 26000 71 1 136 25 200 1,2,4 25000 5 50 1,2,4,6 250 400 1 50000 90 1 250 在两轴交错角为 90 的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角 应等于蜗杆分度圆柱上的螺旋角 ，且两者的旋向必须相同，即 = 2、 传动比 i、蜗杆头数 1z 和蜗轮齿数 2z 当蜗杆每分钟转 1n 转时，将在轴向推进 1n 个升距 = 1 ，式中 p 为周节；与此同时蜗轮将被推动在分度圆弧上转过相同的距离，故蜗轮每分钟相应转过的转数为 。因此，其传动比为 1221 （ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 通常蜗杆头数 421、 。若要得到大的传动比时，可取 1，但传动效率低。传递功率较大时，为提高效率可采用多头 蜗杆，取 2或 4。 蜗轮齿数 12 。 1z 、 2z 的推荐值见表 了避免蜗轮轮齿发生根切， 26，但也不宜大于 80。若 2z 过多，会使结构尺寸过大，蜗杆长度也随之增加，致使蜗杆刚度和啮合精度下降。 表 蜗杆头数 1z 与蜗轮齿数 2z 的推荐值 传动比 i 713 1427 2840 40 蜗杆头数 1z 4 2 2、 1 1 蜗轮齿数 2z 2852 2854 2880 40 3、 蜗杆直径系数 q 和导程角 切制蜗轮的滚刀，其直径及齿形参数必须与相应的蜗杆相同。如果蜗杆分度圆直径 1d 不作必要的限制，刀具品种和数量势必太多。为了减少刀具数量并便于标准化，制定了蜗杆分度圆直径的标准系列。国标 10085，每一个模数只与一个或几个蜗杆分度圆直径的标 准值相对应（见表 蜗杆螺旋面和分度圆柱的交线是螺旋线。设 为蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角， 轴向齿距 111 （ 式中：为 蜗杆分度圆直径与模数的比值，称为蜗杆直径系数。 由上式可知， 1d 越小（或 q 越小）导程角 越大，传动效率也越高，但蜗杆的刚度和强度越小。通常，转速高的蜗杆可取较小的 1d 值，蜗轮齿数 2z 较多时可取较大的 1d 值。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 4、 中心距 a 当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其中心距计算式为 )5a 221 （）（ （ 章小结 本章对雨刮器的组成、结构进行了概述，对电机的型号、类型也进行了介绍。介绍了四连杆结构的类型和刮水片的材质和结构，对雨刮器的间歇刮水电路、复位电路、刮水控制电路进行了分析。设计了雨刮器的曲柄摇杆机构的尺寸，并确定了雨刮臂和雨刮 片的尺寸，通过计算选取了刮水电机，并分析了蜗轮蜗杆减速的设计。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 第 3章 模分析 能简介 机械系统分析软件 世界上应用广泛的机械系统动力学仿真分析软件。它是有美国学者蔡斯等人利用多刚体动力学理论，选取系统内每个刚体质心在惯性参考系中的三个直角坐标和反映刚体方位的欧拉角为广义坐标编制的计算程序。 件应用了解决刚性积分问题的方法，并采用稀疏矩阵技术提高了计算效率。 用户利用 件可以建立和测试虚拟样机，实现在计算机上仿真分析复杂机械系统的运动性能。目前 件在 汽车和航天等领域得到广泛的应用。利用 件，用户可以快速、方便地创建完全参数化的几何模型。该模型可以是在 件中直接建造的简化几何模型，也可以是从其他 件中转过来的造型逼真的几何模型；然后，在几何模型上施加力和力矩及运动激励；最后执行一组与实际状况十分接近的运动仿真测试，得到实际机械系统工作过程的运动仿真。 机械系统分析软件 用交互式图形环境和部件库、约束库、力库，用堆积木式方法建立三维机械系统参数化模型并通过对其运动性能的仿真分析和比较来研究“虚拟样机”可供选择的设计方案。 真可用于估计机械系统性能、运动范围、碰撞检测
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号