轿车雨刮器结构设计与运动仿真-开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 指导教师姓名 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 轿车雨刮器结构设计与运动仿真 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 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 ： （一）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 （ 二 ）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。 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 。 美国标准 1975 年 荐 耐久试验 试验后刷净性能仍应达到 75%。 频率 （一） 美国文献介绍 刮动周期 1 （二） 法国文献介绍 刮动频率 12 /分 纸， 明书全套毕业设计均有 （ 三） 美国文献介绍 间隔 3 秒较普遍 （四） 英国文献介绍 适应极细雨时用 , 频率和间歇均能独立控制。 （五） 美国文献介绍 倾盆大雨时刮刷频率可高达 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 。 5. 接触面压力 （一）日 本文献介绍 刮片对风窗玻璃的压力 10 /公分 （二） 日本文献介绍 接触面压力 低速 10 克 /公分 高速车 15 克 /公分 （三） 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 （四） 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。 （一） 美国标准 1975 年 荐 （ 1） 耐久试验 （ 2） 化学试验 （二）日 本标准 1976 年 荐 耐久试验 （ 一 ） 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 （二） 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 一 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。 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 。 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。 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。 纸， 明书全套毕业设计均有 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。 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。 目的 ： 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。本设计在三维建模软件与动力学仿真软件 平台上建立某类型雨刮器模型。为生产实际提供理论参考。我想通过我所学的知识，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。 本设计可以使学生在复习所学课程的基础上，从机械设计、汽车构造、汽车电器以及三维软件等方面做出全面的总结和学习，为以后的工作打下基础。 意义： 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，但力求挂扫面积增大， 使 司机可以尽量有最宽阔的视 野 。 纸， 明书全套毕业设计均有 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 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，求解挂扫面积等； 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， 利用 件对雨刮器进行控制， 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。 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，如 电路控制， 单片机控制， 制等。选择其中一种。 （ 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。 纸， 明书全套毕业设计均有 三、 技术路线（研究方法） 四、进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 1、 2 周（ 2 月 28 日 3 月 6 日） (2) 根据选定轿车的相关尺寸参数进行相关部件的参数计算 ，并进行验证 第 3、 4 周（ 3 月 7 日 3 月 20 日） (3) 在 件平台上建立零件的等比例物理模型 ，进行运动学分析 第 5、 6、 7 周（ 3 月 21 查阅雨刮器的相关文献 确定雨刮器的尺寸及连杆结构 选择不同车型的雨刮器的控制电路及控制方法进行分析比较 分析雨刮器的连杆结构、组成及运动方式 分析雨刮器的控制电路、间歇控制电路及自动回位装置 确定雨刮器的控制方式 学习 件 计算雨刮 器的挂扫面积 利用 建立三维模型 进行仿真分析 纸， 明书全套毕业设计均有 4 月 10 日） （ 4） 在 软件中建立物理模型， 利用部件的链接关系建立部件之 间的装配 第 8、 9、 10、 11周（ 4 月 11 5 月 8 日） （ 5）设计 字说明书一份，零件图一套（包括 零件图）第 12、 13、 14 周（ 5 月 9 日 5 月 29 日） （ 6） 毕业设计审核、修改 第 15、 16 周（ 5 月 30 日 6 月 12 日） （ 7）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 13 日 6 月 19 日） 五、 参考文献 1 臧杰，阎岩 M机械工业出版社 ,2 陈家瑞 册） M械工业出版社 6. 3 王望予 M. 北京 : 机械工业出版社 ,4 杨可桢，程光蕴，李仲生 M高等教育出版社 ,5 王知行，刘廷荣 M高等教育出版社 ， 2005. 6 舒华，姚国平 M人民交通出版社 ， 7 李晓辉，夏彩云 ,吴高阳 . 文版完全自学专家指导教程 M械工业出版社， 8 暴风创新科技 火版 入门到精通 M民邮电出版社， 9 杨生辉，舒华，王克才 . 汽车电器与电子技术 M防工业出版社， 10 孙仁云，付百学 . 汽车电器与电子技术 M. 北京 : 机械工业出版社 ,11 徐灏 M. 北京 : 机械工业出版社 ,12 徐灏 M. 北京 : 机械工业出版社 ,13 徐灏 M. 北京 : 机械工业出版社 ,14 徐晓东，郑对元，肖武 用功能与编程 M子工业出版社，15 周苏东，荣玉，傅克宝，丁祖胜 . 农业机械 J 安徽白湖机械厂 ， 2007(02B): 6216 岑木峰汽车雨刮器的改进 J湖北汽车工业学院学报， 2007， 21(3)： 74 78. 17 张伟 . 汽车雨刮电机生产中的应用 J. 世界电子元器件， 2003， (2). 18 张伟 . 大众宝 来 车雨刮电机生产中的应用 J. 国外电子测量技术 ， 2004,23（ . 19 漆海燕 凯越自动雨刮控制系统 J汽车维修与保养， 2005， (5)： 24 36. 20 曾鑫 . 智能刮水系统的结构与控制 J 汽车电器， 2010， （ 9） . 21 纸