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汽车观后镜刮水及清洗系统设计
摘要:安全是人类生存的基本要求，作为主动安全装置的后视镜是驾驶员间接视野的主要特征。本设计首先对后视镜的结构形式及研究状况进行了介绍；针对目前观后镜在雨天雨水及时常有灰尘附于上视野变差的问题，提出了具有刮水及清洗系统的后视镜总体布置设计的思路；对后视镜刮水传动机构及清洗系统作了详细的设计，完成了相应机构设计计算过程；并对刮水及清洗系统控制电路了进行了设计。所设计的后视镜系统可以在下雨天间隙清除镜面上附着的雨水，在镜面上附着尘土时根据需要进行清洗，实现后视镜良好视野。
关键词：后视镜 刮水装置 清洗系统 设计
The design of Rear view mirror wiper and washing system
Abstract：Security is the basic requirements of human existence, as an active safety device，the Rear view mirror is the driver's main features of indirect vision. At first,the article introduces the structure and the research status of the Rear view mirror；Against the deterioration of vision problem when the Rear view mirror used in rain day or dust on it ,the rearview mirror general design ideas of a cleaning system with wiper are been Proposed . and the transmission of the rear-view mirror wiper cleaning system detailed design, completion of the corresponding mechanism design calculation process, and the wiper and washing system control circuit has been designed. The design of the mirror system can clear the water on the rain mirror when attaches to the rain, and it can clean the mirror when the mirror attaches to dust as needed to achieve good vision mirror.
Keywords：Rear view mirror wiping device washing system Design
目录
1.引言1
1.1汽车后视镜的国内外研究现状.. .... 1
1.2后视镜刮水器研究的目的意义2
1.3课题来源2
2. 后视镜刮水器及清洗系统的方案设计4
2.1概述4
2.2方案设计4
2.2.1设计方案的确定4
2.2.2驱动方式的选择4
2.2.3确定传动方式5
2.2.4确定螺杆长度和螺母的移动范围5
2.2.5确定清洗装置方案5
3. 后视镜传动机构设计6
3.1电动机的选择6
3.1.1刮水电动机功率选择6
3.1.2 确定电动机的转速6
3.2 齿轮的设计6
3.2.1.选择齿轮类型、材料及精度等级6
3.2.2.按齿面接触疲劳强度设计7
3.2.3 按齿根弯曲强度设计9
3.2.4几何尺寸计算11
3.3轴的设计12
3.3.1输出轴的设计计算12
3.3.2输入轴的设计13
3.3.3中间轴的设计14
3.4轴承的设计15
3.4.1中间轴轴承的设计15
3.4.2输出轴轴承的设计19
3.5螺杆、螺母的设计20
4. 后视镜刮水及清洗系统的控制电路设计27
4.1概述27
4.2电路组成27
4.3 刮水器往复运动电路设计28
4.4清洗电路原理设计28
4.5刮水片自动复位电路设计29
5. 参考文献31
6. 小结31
致谢33
1. 引言
1.1 汽车后视镜的国内外研究现状
作为最主要的现代化交通工具之一，汽车在人类日常生活中扮演着越来越重要的角色。人们对于汽车的安全性要求也越来越高。汽车要安全运行，与驾驶员接受信息正确确与否、信息输入装置的多少和快慢有着重要影响。汽车在行驶过程中，有80%的信息是靠视觉得到的，确保良好的视野是预防汽车事故的必要条件，所谓的视野是驾驶员行车时的视线范围。一般情况下，按视野获得的方式可分为直接视野和间接视野，直接视野就是驾驶员在驾驶位置时，直接透过前风窗玻璃、车门玻璃和后风窗玻璃所能直接、清晰地看到的道路的范围大小。间接视野即驾驶员通过内外后视镜看到的车辆后方情况的清晰图像，图像所反映的范围即为得到的视野。后视镜是驾驶员间接视野的主要保证，因而后视镜的合理布置和表面的清洁时提高汽车主动安全性的重要因素之一。
通过对国内外后视镜刮水器材料的收集与整理，总结出目前国内外后视镜刮水器的主要有如下几种形式：
将一根伸缩杆套入导杆内并与导杆滑动连接，在伸缩杆的一侧轴向连接一排水拨，在导杆上设有凹槽和水拨对应连接。该装置与后视镜连接后，可形成来回转动、左右来回及上下来回拨水，使得清洁到位，收取时便于隐藏。
将直流电机通过齿轮组连接转臂，转臂连接雨刮板在后视镜上摆动，从而实现将后视镜上的雨水或水汽刮掉。
将两个电磁铁对置安装在刮臂两侧，每个电磁铁能产生相反方向磁力线。将两个电磁铁能使两个活动铁芯同时做相向或相背运动的激磁绕组并联成一组。并联后的两组激磁绕组与继电器的两个静触点连接，动触点和振荡器通过开关与电源相接。继电器磁化线圈受振荡器控制。刮臂安装在刮臂轴上。刮片插接在刮臂上且停止位置由挂接在刮臂顶端的回位弹簧控制。两个电磁铁中的两个活动铁芯通过连杆分别接于刮臂轴两侧对称处的刮臂上。刮水器装于安装底板上。通过电磁使刮臂来回移动，从而实现将后视镜上的雨水或水汽刮掉。
一种刮水器是由动力、减速箱、曲柄和刮水杆构成，利用动力转动，经减速箱减速带动曲拐作圆周运动，使与之活动连接的刮水杆往复摆动，将挂在倒后镜上的水珠刮掉。
1.2 后视镜刮水器研究的目的和意义
随着现代科学技术的迅猛发展和人们生活水平的提高，汽车已成为人们出行的必备的交通工具。在汽车行驶过程中，为了确保司机能可以看到汽车后方、侧方和下方，在各种汽车的外部都装有一种可以用来反映汽车后方、侧方和下方的的情况，使驾驶者可以间接的看清楚这些位置的情况的镜子——汽车后视镜。
可当司机在雾天或雨天行驶时，由于雾气造成的后视镜镜面的积雾、冬天积霜或雨水侵袭会造成司机对侧后方的视线不清，从而使驾驶员在行车时很难通过后视镜看清情况，特别是驾驶大型车辆需左转弯、右转弯、变道、倒车等情况时，影响了行车安全。此时驾驶员需伸出车窗外进行清洁镜面表面，这样极不方便，又是暂时措施，雾气及雨水又会马上使之模糊不清。因此，为了功能上的完备，驾驶的安全性及操作的方便性，必须采用各种装置，当产生上述情况时，驾驶员就可方便地开启这种装置，解除不必要的后顾之忧。
1.3 课题来源
随着现代科学技术的迅猛发展和人们生活水平的提高，汽车已成为人们出行的必备的交通工具。在汽车行驶过程中，为了确保司机能可以看到汽车后方、侧方和下方，在各种汽车的外部都装有一种可以用来反映汽车后方、侧方和下方的的情况，使驾驶者可以间接的看清楚这些位置情况的镜子——汽车后视镜。
可当司机在雾天或雨天行驶时，由于雾气造成的后视镜镜面的积雾、冬天积霜或雨水侵袭会造成司机对侧后方的视线不清，从而使驾驶员在行车时很难通过后视镜看清情况，特别是驾驶大型车辆需左转弯、右转弯、变道、倒车等情况时，影响了行车安全。此时驾驶员需伸出车窗外进行清洁镜面表面，这样极不方便，又是暂时措施，雾气及雨水又会马上使之模糊不清。因此，为了功能上的完备，驾驶的安全性及操作的方便性，必须采用各种装置，当产生上述情况时，驾驶员就可方便地开启这种装置，解除不必要的后顾之忧。
本课题是针对已有的后视镜刮水器的基础上设计一个更简单、更实用的刮水器，凭借启动雨刷传动装置以驱动雨刷刮除后视镜镜面上的水气，以使镜面保持明亮，可供车辆驾驶清楚观看到后视镜内反映的景象，以确保行车安全。
2. 后视镜刮水器及清洗系统的方案设计
2.1 概述
后视镜作为汽车行驶过程中一个必不可少工具，其作用与否，直接关系到驾驶员接受信息时的正确与否、信息输入的多少。
2.2 方案设计
2.2.1 设计方案的确定
本课题是在已有的设计的基础上设计一个更简单、更方便的刮水器。通过翻阅大量资料和专利，最终设计出以下三种方案：
方案一：
此方案采用的是与前挡风玻璃的传动原理相同的。该刮水器由动力、减速箱、曲柄和刮水杆构成，利用动力转动，经减速箱减速带动曲拐作圆周运动，使与之活动连接的刮水杆往复摆动，将挂在后视镜上的水珠刮掉。
方案二：
此方案的刮水器由动力、链、链轮和刮水杆构成。利用动力转动，经链轮传动，带动螺杆旋转，使与之连接的刮水杆往复摆动，从而将后视镜上的水珠刮掉。
方案三：
本方案提供了一种汽车后视镜的雨刷装置，通过传动组带动雨刷以刮除后视镜所沾附的水滴等污物。其中传动组分别固设于后视镜的内部空间内，各传动组包括有一电动机、两组啮合的齿轮、移动座、固定架，其中衔接杆上方与雨刷连接，电动机的轴心带动主动传动轮旋转，并带动与其啮合的从动轮旋转，从动轮旋转带动螺杆的旋转，螺杆的正逆方向旋转时，使其上的螺母带动雨刮器来回移动，固定架的两侧各设有感测组件—位置传感器。来实现螺杆的正反转。
以上三种方案中，方案一采用的是曲柄摇杆结构，对空间范围要求很大，并已有设计出来，所以不以采用；方案二中需采用链接结构，传动精度不高，所以也不以采用，所以最终确定以第三种方案进行设计。
2.2.2 驱动方式的选择
由于永磁式电动机体积小、重量轻、结构简单，本刮水器的选用电机驱动方式，选用永磁式电动机。
2.2.3 确定传动方式
在机械的传动中，其传动方式主要有：摩擦传动、链条传动，齿轮传动、皮带传动、蜗轮蜗杆传动、棘轮传动、曲轴连杆传动、气动传动、液压传动、钢丝索传动（电梯中应用最广）、联轴器传动、花键传动等。
对于本刮水器的传动方式，由于对于刮水器需传递准确的传动比，且传递运动需准确可靠、传动效率高,使用寿命长，因此采用两对齿轮传动的传动方式来进行传动。
2.2.4 确定螺杆长度和螺母的移动范围
本刮水器是根据大众后视镜的大小做为参考来进行设计的。因此，本刮水器的螺杆长度等于后视镜的长度，根据螺杆所在位置及后视镜的长度，确定螺杆的长度为165mm，螺母的移动范围为135.5mm。
2.2.5 确定清洗装置方案
后视镜的清洗装置与刮水装置配合使用，可以使汽车后视镜的玻璃刮水器更好地完成刮水工作，并获得更好的刮水效果。
为了更方便及使刮水器结构更简单，本后视镜的刮水器的清洗装置利用前挡风玻璃的清洗装置的清洗液及其驱动装置，从前挡风玻璃的清洗装置中引出一根管子来作为后视镜的清洗装置，这样不仅降低成本、更使整个刮水器的结构变得简单。
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