轿车雨刮器的设计

目录第1章 轿车雨刮器11.1引言11.2汽车雨刮器的研究现状11.3雨刮器41.3.1雨刮的组成和结构特点41.3.2雨刮品质的评价51.3.3刮水器传动机构71.4雨刮器相关参数的选择71.4.1雨刮器尺寸初定71.4.2曲柄摇杆结构设计9第2章 ADAMS建模分析122.1ADAMS功能简介122.2基于ADAMS虚拟样机开发流程132.3曲柄摇杆机构改进142.4新模型建立142.5本章小结16第3章 Pro/E模型的建立与装配173.1三维CAD建模技术在汽车行业的应用173.2零件模型的建立183.3零件模型的装配223.4本章小结24第4章 模拟仿真254.1将Pro/E装配模型导入ADAMS中254.2给Pro/E装配模型施加约束274.3给Pro/E装配模型施加力和驱动进行仿真284.4绘制出仿真数据分析图314.5利用函数控制雨刮器进行间歇刮水414.6雨刮器刮扫面积的分析计算424.7本章小结43结论44参考文献45第1章 轿车雨刮器1.1 引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。1.2 汽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：1、耐久性能美国标准1975年SAEJ903b推荐（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JISD5710推荐（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SAEJ903b推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SAEJ903b推荐耐久试验 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 1-20秒（2）法国文献介绍 刮动频率 12-40次/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JB3033-81规定，高频刮拭频率为次/分，低频为次/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 10-15克/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（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SAEJ903b推荐（1）耐久试验 （2）化学试验 日本标准1976年JISD5710推荐 耐久试验 7、工作温度范围美国标准1975年SAEJ903b推荐（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 -30士5 最高速连续工作1/2小时法国文献介绍 工作温度范围 -30- 808、联动机构效率与摆角日本文献介绍 联动机构效率 80-85% 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 0.1安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, 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。1.3 雨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。1.3.1 雨刮的组成和结构特点雨刮分刮杆和刮片两个部分，如图1.1所示。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1.1 雨刮结构1.3.2 雨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（1216）克的力，测力的方法如图1.2所示。图1.2 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（+6040）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（5862）度，在自然状态下应平直，两侧无弯曲波。如图2.9所示。工作时下压的姿态应合理（图1.3），胶条工作部表面应光滑，棱角清晰，胶条刃口应平直（图1.4）。若表面进行氯化或石墨化处理则工作效果更好。图1.3 胶条自然状态图1-两侧不应有波纹形；2-刃口部；3-工作部；4-颈部；5-保持部图1.4 胶条工作状态图 刃口好 刃口差 图1.4 胶条刃口图 1.3.3 刮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1.5所示。图1.5 传动机构典型结构简图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。1.4 雨刮器相关参数的选择1.4.1 雨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根据已知轿车实际条件，初选雨刮器的右刮片长度为350mm，左刮片长度为400mm。曲柄与左摇杆之间的距离为250mm，曲柄与右摇杆之间的距离为200mm。初定左摇杆为60mm。初定刮片刮扫角度为85度。1.4.2 曲柄摇杆结构设计 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=b-a，当左摇杆运动到E位置时，AE=a+b所以AE-AD=a+b-b+a=2a由图可知AD=AB,AE-AD=BE=2a测量出图中BE的长度为70mm，则曲柄长度为35mm，左连杆长度为230mm。图 右雨刮曲柄摇杆机构计算图由三角形余弦定理 得解得：AB=70mm BC=200mm所以右摇杆为70mm，右连杆为235mm。根据曲柄摇杆各杆长度必须满足以下条件，如图2.17所示。中 所以有： （2.1） 将公式两两相加，化简可得： （2.2） 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2.18所示。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CF。第2章 ADAMS建模分析2.1 ADAMS功能简介机械系统分析软件ADAMS是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。ADAMS软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ADAMS软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ADAMS软件在汽车和航天等领域得到广泛的应用。利用ADAMS软件，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ADAMS软件中直接建造的简化几何模型，也可以是从其他CAD软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ADAMS使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。ADAMS仿真可用于估计机械系统性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的载荷输入。ADAMS的核心仿真软件包有交互式图形环境ADAMS/View和仿真求解器ADAMS/Solver。还有建模用集成用、显示用、扩展模块。ADAMS软件包括3个最基本的解题程序模块：ADAMS/View（界面模块）、ADAMS/Slover（求解器）和ADAMS/Postprocessor（后处理）。另外还有一些特殊场合应用的附加程序模块，例如：ADAMS/Car（轿车模块）、ADAMS/Rail（机车模块）、ADAMS/Driver（驾驶员模块）、ADAMS/Tire（轮胎模块）、ADAMS/Linear（线性模块）、ADAMS/Flex（柔性模块）、 ADAMS/Control（控制模块）、 ADAMS/FEA （有限元模块）、 ADAMS/Hydraulics（液压模块）、 ADAMS/Exchange（接口模块）、 Mechanism/Fro（与Pro/Engineer的接口模块）、ADAMS/Animation（高速动画模块）等。2.2 基于ADAMS虚拟样机开发流程 几何建模 施加运动副和运动约束 施加载荷样机建模 仿真 分析 设置测量和仿真输出 进行仿真分析 回放仿真结果 绘制仿真结果曲线 验证仿真 分析结果 输入实验数据 添加实验数据曲线 精制样机 模型 增加摩擦力 定义柔性物体和连接 改进载荷函数 定义控制与实验结果一致? 迭代 设计 设置可变参数点 定义设计变量否是 优化设计 进行主要设计影响因素研究 进行实验设计研究 进行最优化设计研究 自动化 设计 创建用户自定义界面 创建用户自定义对话框 记录和重现仿真过程基于ADAMS虚拟技术开发流程2.3 曲柄摇杆机构改进根据上一章节中所计算出的曲柄摇杆的尺寸在ADAMS中建模，结果发现曲柄摇杆机构不能完全运转到位，并且刮片之间发生了干涉，因此在ADAMS中进行了改进，再次建立模型。改进后的尺寸如图2.1。图2.1 曲柄摇杆机构并且确定右刮片长350mm，左刮片长400mm。2.4 新模型建立在ADAMS下，根据重新定好的尺寸，利用点工具，建立曲柄摇杆机构的各个点的坐标如图2.2图2.2 各点所在位置视图利用杆工具，连接各点，建立各个杆。如图2.3所示。图2.3 曲柄摇杆机构图根据要求，把各杆用铰接和锁定约束，在摇杆上加一个电机的，使摇杆可以转动，如图所示。如图2.4所示图2.4 约束图完成ADAMS模型建立，初步仿真不干涉，如图2.5所示。 图2.5 完成模型图2.5 本章小结本章对ADAMS的发展以及基本功能进行了概述，并运用ADAMS软件对雨刮器的曲柄摇杆机构进行初步干涉检验，从而更加准确的确定了雨刮器曲柄摇杆机构的尺寸，以便接下来实现Pro/E建模。 第3章 Pro/E模型的建立与装配3.1 三维CAD建模技术在汽车行业的应用汽车行业是CAD技术最先应用的领域之一，国外一些著名的汽车公司很早就自行开发CAD软件。到现在，CAD技术几乎被所有汽车公司所采用，可以说CAD技术（包括计算机辅助制造、计算机辅助工程分析）的应用水平，已经成为评价一个国家汽车工业水平的重要指标。在我国，汽车企业一直都作为国家和地方的利税大户，同时也是CAD技术应用的先锋。CAD技术在企业中的成功应用，不仅带来了企业技术上的创新，同时带动了企业经营、管理旧模式的变革。因此，它对我国传统产业的改造、新技术的兴起，以及汽车工业提高国际竞争力等方面，起到了巨大的推动作用。传统的汽车车身设计方法的整个过程是基于手工设计完成的，其特点是整个过程是通过实物、模型、图纸、样板等来传递信息。随着计算机技术的发展，计算机逐步代替人脑承担起复杂的计算和分析，同时引进CAD等现代设计方法，帮助工程师们抛掉传统的手工方式，既方便设计，又能改善设计质量，缩短设计周期。因此，国外著名汽车公司都不惜花巨资实施CAD技术，一方面加快新车型上市的速度满足复杂多变的市场需求，另一方面节省开发成本，向消费者提供物美价廉、物超所值的产品，从而提高自身市场竞争力。在CAD技术发展初期，美国通用公司就自主研发以设计车身为目标的 DAC1系统，来分析和综合车身的三维曲线设计。到上世纪90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的 CAD/CAE/CAM/CIM主导系统。经过不断的发展，公司已100%采用CAD来进行设计制造，并取消了中间过程，使计算机与制造终端直接相连，最终实现了系统网络化。我国从上世纪70年代开始研究和推广CAD，使得CAD技术在国内得到了广泛的应用，并从中取得了不错的经济回报。到目前为止，国内大型制造型企业如汽车企业已普遍实施了CAD系统，取代手工作业，一些大型汽车企业的CAD应用水平也接近国际先进水平。但由于我国CAD软件自主研发术水平与发达国家之间存在巨大的差距，国内一些研究机构和公司推出的CAD系列软件得不到更广泛的应用，市场占有率低，尤其在CAD系统集成方面还是刚刚起步。随着我国市场化程度的加深，市场竞争的加剧，迫使汽车企业必须改变传统的设计、制造、管理、销售模式，来提升企业竞争力和市场应变能力。可以说，实施CAD系统是最有效的方式之一。CAD技术对于中国汽车企业的重要性是不言而喻的。尽管在2002年，中国汽车行业发生“井喷”，一时间汽车成为和手机、房子一样炙手可热的商品，中国汽车业就此迎来了发展的大好时机。同时，国外汽车企业看到了中国广阔的汽车市场，纷纷在华投资建厂，而国内的汽车公司趁机和国外公司合资，以为可以借助外国公司先进的技术来提高自身的研发能力，可实际上事与愿违。外国公司并不愿意把先进的技术介绍给中国的公司，中国公司始终充当着OEM的角色，仅仅是外国公司在中国的制造基地，汽车研发水平仍难有所提高。 在2006年，国家将按照对WTO的承诺取消汽车进口配额。步入21世纪的中国汽车工业将受到来自跨国汽车公司的巨大生存压力，以及数字化和产品、技术不断创新的严峻挑战。因此，全面应用CAD技术是中国汽车工业发展过程中的必由之路，应纳入到各个汽车企业的发展战略中13。 3.2 零件模型的建立根据已知长度建立四连杆机构的曲柄（图3.1），左摇杆（图3.2），右摇杆（图3.3），左连杆（图3.4），右连杆（图3.5）。图3.1 曲柄图3.2 左摇杆图3.3 右摇杆图3.4 左连杆图3.5 右连杆根据已知建立雨刮臂下部（图3.6），中部（图3.7），上部（图3.8、图3.9）。图4.6 刮臂下部图3.7 刮臂中部图3.8 左刮臂上部图3.9 右刮臂上部建立卡扣（图3.10），刮片（图3.11、图3.12），弹簧（图3.13）。图3.10 卡扣图3.11 左刮片图3.12 右刮片图3.13 弹簧3.3 零件模型的装配装配曲柄摇杆机构，如图3.14。图3.14 四连杆装配雨刷刮臂下部装配（图3.15），装配雨刮臂中部（图3.16），完成上部装配（图3.17）。图3.15 装配刮臂下部图3.16 装配刮臂中部图3.17 装配刮臂上部雨刮臂卡扣装配（图3.18），刮片的装配（图3.19），弹簧的装配（图3.20），完成装配（图3.21）。图3.18 装配雨刮臂卡扣图3.19 装配刮片图3.20 弹簧装配图3.21 装配完成3.4 本章小结本章对三维CAD建模技术在汽车行业上的应用做了概述，并对Pro/E的发展和功能以及优点等做了介绍。运用Pro/E对雨刮器各零件进行建模，并对雨刮器按照规定要求进行装配。第4章 模拟仿真4.1 将Pro/E装配模型导入ADAMS中在现代科技的发展和研发进程中，由美国MDI公司研发的动力学仿真软ADAMS 能进行复杂机械系统的动力学仿真分析，在虚拟样机中起着强大的作用。然而其在建模方面也有极大的缺陷，与其它三维软件，例如Pro/E，UG，Solideworks 在建模方面有着较大的差异。消除在三维建模软件中的模型几何形状和质量特性的误差，在ADAMS 中较准确的进行动力学分析。本设计以在美国PTC公司推出的Pro/E软件中建模，通过ADAMS软件公司MDI公司开发的MECHANISH/Pro(Pro/E接口)接口模块，使二者采用无缝连接的方式，不需要退出Pro/E应用环境，就可以将装配完毕的总成根据其运动关系定义为机械系统模型，进行定义刚体和施加约束后，将模型导入到ADAMS/view中，以便进行全面的动力学分析。将Pro/E中的雨刮器模型导入ADAMS软件中，如图4.1和图4.2。图4.1雨刮器模型图4.2雨刮器实体模型给零件设置材料如图4.3。图4.3雨刮器设置材料后的模型4.2 给Pro/E装配模型施加约束给雨刮器模型施加约束，如固定副、转动副、平面副，如图5.4和图5.5。图4.4雨刮器加约束后的模型图4.5雨刮器加约束后的实体模型4.3 给Pro/E装配模型施加力和驱动进行仿真对于双速电动机高档位的工作转矩一般为标称转矩的10%，低档位的转矩一般为标称转矩的15%。根据电机性能计算所求出的高速时的转矩应为1.875N，低速时的转矩为1.25N。高速时的摩擦系数取0.28，低速时的摩擦系数取0.8。在ADAMS中给模型加上转矩，并将改变模型颜色如图4.6。图4.6加转矩后的实体模型由仿真结果可知所加转矩可以带动雨刮器正常工作，如下图数据分析。对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大速度为5.8m/s，在x轴负方向上运动的最大速度为3.8m/s；在y轴正方向上运动的最大速度为2.5m/s，在y轴负方向上运动的最大速度为2.6m/s；在z轴上的运动速度为0；合速度最大值为5.8m/s，最小为2.5m/s，如图4.7所示。图4.7左雨刮的速度曲线图对左雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角速度都为0；绕z轴正方向的角速度最大值为780d/s；绕z轴负方向的最大角速度为780d/s；合角速度最大值为780d/s，最小为0，如图4.8所示。图4.8左雨刮的角速度曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴正方向上运动的最大速度为5.0m/s，在x轴负方向上运动的最大速度为5.0m/s；在y轴正方向上运动的最大速度为5.15m/s，在y轴负方向上运动的最大速度为3.8m/s；在z轴上的运动速度为0；合速度最大值为6.8m/s，最小为0，如图4.9所示。图4.9右雨刮的速度曲线图对右雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片绕x轴和y轴的角速度都为0；绕z轴正方向的角速度最大值为780d/s；绕z轴负方向的最大角速度为780d/s；合角速度最大值为780d/s，最小为0，如图4.10所示。图4.10右雨刮的角速度曲线图由此可知，所选电机足够带动雨刮器转动并且达到一定转速，所以所选电机符合要求。4.4 绘制出仿真数据分析图此电机有两档速度，低档速度为45r/min，高档速度为65r/min。1、低挡仿真数据分析对雨刮器进行仿真，并且对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的位移曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大位移为0.3m，在x轴负方向上运动的最大位移为0.14m；在y轴正方向上运动的最大位移为0.36m，在y轴正方向上运动的最小位移为0.14m；在z轴上的运动位移为0；合位移最大值为0.5m，最小为0.1m，如图4.11所示。图4.11左雨刮片质心的位移曲线图对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大速度为1.1m/s，在x轴负方向上运动的最大速度为1.1m/s；在y轴正方向上运动的最大速度为0.75m/s，在y轴正方向上运动的最小速度为0.8m/s；在z轴上的运动速度为0；合速度最大值为1.25m/s，最小为0，如图4.12所示。图4.12左雨刮片质心的速度曲线图对左雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角速度都为0；绕z轴正方向的角速度最大值为190d/s；绕z轴负方向的最大角速度为180d/s；合角速度最大值为190d/s，最小为0，如图4.13所示。图4.13左雨刮片质心的角速度曲线图对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的加速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大加速度为3.8m/ s2，在x轴负方向上运动的最大加速度为6.25m/s2；在y轴正方向上运动的最大加速度为10m/s2，在y轴正方向上运动的最小加速度为0.3m/s2；在z轴上的运动加速度为0；合加速度最大值为10m/s2，最小为0.3m/s2，如图4.14所示。图4.14左雨刮片质心的加速度曲线图对左雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角加速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角加速度都为0；绕z轴正方向的角加速度最大值为870d/s2；绕z轴负方向的最大角加速度为1400/s2；合角加速度最大值为1400d/s2，最小为0，如图4.15所示。图4.15左雨刮片质心的角加速度曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的位移曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴负方向上运动的最小位移为0.1m，在x轴负方向上运动的最大位移为0.6m；在y轴正方向上运动的最大位移为0.4m，在y轴正方向上运动的最小位移为0.2m；在z轴上的运动位移为0；合位移最大值为0.625m，最小为0.2m，如图4.16所示。图4.16右雨刮片质心的位移曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴正方向上运动的最大速度为1.5m/s，在x轴负方向上运动的最大速度为1.25m/s；在y轴正方向运动的最大速度为1.3m/s，在y轴负方向上运动的最大速度为1.1m/s；在z轴上的运动速度为0；合速度最大值为1.8m/s，最小为0，如图4.17所示。图4.17右雨刮片质心的速度曲线图对右雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片绕x轴和y轴的角速度都为0；绕z轴正方向的角速度最大值为240d/s；绕z轴负方向的最大角速度为240d/s；合角速度最大值为240d/s，最小为0，如图4.18所示。图4.18右雨刮片质心的角速度曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的加速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴正方向上运动的最大加速度为9m/，在x轴负方向上运动的最大加速度为4.0m/s2；在y轴正方向上运动的最大加速度为24m/s2，在y轴负方向上运动的最大加速度为0.75m/s2；在z轴上的运动加速度为0；合加速度最大值为24/s2，最小为0.4m/s2，如图4.19所示。图4.19右雨刮片质心的加速度曲线图对右雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角加速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角加速度都为0；绕z轴正方向的角加速度最大值为3000d/s2；绕z轴负方向的最大角加速度为3000/s2；合角加速度最大值为3000d/s2，最小为0，如图4.20所示。图4.20右雨刮片质心的角加速度曲线图2、高挡仿真数据分析对雨刮器进行仿真，并且对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的位移曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大位移为0.3m，在x轴负方向上运动的最大位移为0.14m；在y轴正方向上运动的最大位移为0.36m，在y轴正方向上运动的最小位移为0.14m；在z轴上的运动位移为0；合位移最大值为0.5m，最小为0.1m，如图4.21所示。图4.21左雨刮片质心的位移曲线图对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大速度为1.5m/s，在x轴负方向上运动的最大速度为1.5m/s；在y轴正方向上运动的最大速度为1.1m/s，在y轴负方向上运动的最大速度为1.3m/s；在z轴上的运动速度为0；合速度最大值为1.7m/s，最小为0，如图4.22所示。图4.22左雨刮片质心的速度曲线图对左雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角速度都为0；绕z轴正方向的角速度最大值为260d/s；绕z轴负方向的最大角速度为240d/s；合角速度最大值为260d/s，最小为0，如图4.23所示。图4.23左雨刮片质心的角速度曲线图对左雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的加速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片在x轴正方向上运动的最大加速度为5.8m/，在x轴负方向上运动的最大加速度为14m/s2；在y轴正方向上运动的最大加速度为22m/s2，在y轴负方向上运动的最大加速度为7.5m/s2；在z轴上的运动加速度为0；合加速度最大值为22m/s2，最小为6.0m/s2，如图4.24所示。图4.24左雨刮片质心的加速度曲线图对左雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角加速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角加速度都为0；绕z轴正方向的角加速度最大值为3000d/s2；绕z轴负方向的最大角加速度为3000/s2；合角加速度最大值为3000d/s2，最小为0，如图4.25所示。图4.25左雨刮片质心的角加速度曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的位移曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴负方向上运动的最小位移为0.1m，在x轴负方向上运动的最大位移为0.6m；在y轴正方向上运动的最大位移为0.4m，在y轴正方向上运动的最小位移为0.2m；在z轴上的运动位移为0；合位移最大值为0.625m，最小为0.2m，如图4.26所示。图4.26右雨刮片质心的位移曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴正方向上运动的最大速度为2.2m/s，在x轴负方向上运动的最大速度为1.75m/s；在y轴正方向运动的最大速度为2.1m/s，在y轴负方向上运动的最大速度为1.5m/s；在z轴上的运动速度为0；合速度最大值为2.7m/s，最小为0，如图5.27所示。图4.27右雨刮片质心的速度曲线图对右雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片绕x轴和y轴的角速度都为0；绕z轴正方向的角速度最大值为350d/s；绕z轴负方向的最大角速度为350d/s；合角速度最大值为350d/s，最小为0，如图4.28所示。图4.28右雨刮片质心的角速度曲线图对右雨刷刮片质心在x、y、z轴上运动的加速度曲线进行分析，所以由图可知，右刮片在x轴正方向上运动的最大加速度为23m/，在x轴负方向上运动的最大加速度为8.75m/s2；在y轴正方向上运动的最大加速度为42m/s2，在y轴负方向上运动的最大加速度为12m/s2；在z轴上的运动加速度为0；合加速度最大值为42/s2，最小为9m/s2，如图4.29所示。图4.29右雨刮片质心的加速度曲线图对右雨刷刮片质心绕x、y、z轴运动的角加速度曲线进行分析，所以由图可知，左刮片绕x轴和y轴的角加速度都为0；绕z轴正方向的角加速度最大值为6700d/s2；绕z轴负方向的最大角加速度为6700/s2；合角加速度最大值为6700d/s2，最小为0，如图4.30所示。图4.30右雨刮片质心的角加速度曲线图4.5 利用函数控制雨刮器进行间歇刮水STEP函数格式：STEP (x, x0, x1, , h1) 参数说明：x自变量，可以是时间或时间的任一函数； x0 自变量的STEP函数开始值，可以是常数或函数表达式或设计变量； x1 自变量的STEP函数结束值，可以是常数、函数表达式或设计变量； h0 STEP函数的初始值，可以是常数、设计变量或其它函数表达式； h1 STEP函数的最终值，可以是常数、设计变量或其它函数表达式。编辑函数使雨刷间歇刮水，每分钟刮水15次，其函数为：60.0d*STEP( time,0,0,2,6 )+60d*STEP( time,2,0,4,0 )+60d*STEP( time,4,0,6,6 )+60d*STEP( time,6,0,8,0 )+60d*STEP( time,8,0,10,6 )+60d*STEP( time,10,0,12,0 )+60d*STEP( time,12,0,14,6 )+60d*STEP( time,14,0,16,0 )+60d*STEP( time,16,0,18,6 )+60d*STEP( time,18,0,20,0 )+60d*STEP( time,20,0,2