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毕业设计评价表 指导教师评语 建议成绩 指导教师签名 年 月 日 评阅人评语 建议成绩 评阅人签名 年 月 日 答辩与评分 综合成绩 答辩小组负责 人签名 年 月 日 院学术委员会意见 主任（院长）签字： 年 月 日 毕业设计说明书中文摘要 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 毕业设计说明书外文摘要 is of as an is s of At of of in or on of a of of of on to it to as to 1 论机电一体化的发展 By of 代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造 ,在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 in to of to of 一、 机电一体化概要 of 电一体化是指在机 构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 of is in in to 机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容 ,但其基本特征可概括为：机电一体化是从系 2 统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术 等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术 ,由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。 of to of is so on as as to in in an of or of 因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面 ,只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别 ,机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力 ,但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等 ,即机电一体化产品不仅是 人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具 有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。 3 “of of is on of is as as is of in to of so of is s s is of in 二、机电一体化的发展状况 of 电一体化的发展大体可以分为 3个阶段 ,20世纪 60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段 ,在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用 ,那时研制和开发从总体上看还处于自发状态 ,由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广 。 4 of 20th 0s is in on to ar to at is at at to 20 世纪 7080 年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是： 约到 20世纪 80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。 0th 080 be of of A is 980s in of to of 5 20世纪 90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集 成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。 1990s of to of on so on of to in of of of so on On to of of of so on of of to 三、机电一体化的发展趋势 of of 电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下： 6 of is so on on of is as 能化是 21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的 微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。 is a 21st of by in of s is is to is in so on it to so on in of to is is of to 7 or s is 块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可 以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 of of an in a so on as as to of in to as a of of be to or in up 8 of be to of to of of to 0世纪 90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为 中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展 。 1990s, so on of up a s of so as as a of on on of be of 9 of as at to of of to 型化兴起于 20世纪 80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（ 泛指几何尺寸不超过 1向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。 in 980s, is of to it a to of to of is in so on of in of it 10 工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生 态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。 on On at of is in in to or to is of of is 3.6 统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除 有 来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体 11 化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是 模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的 of is on is CS of to s of of be a of s is of in of s 四、典型的机电一体化产品 of 电一体化产品分系统 (整机 )和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、 型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。 of of 12 AM so of so of of 五、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 of 机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代 。 of is (一 )我国“机电一体化”工作面临的形势 (1) of . 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度 1. is is 13 2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。 2. of to be 3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗 水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问 外 文 翻 译 题 目： 论机电一体化的发展 作 者 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 评 阅 者： 年 月 选题的依据及意义 （包括课题的理论价值和实践价值；国内外的研究概况等） ： 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。 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： 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。 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。 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。 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。 本课题研究内容 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。 主要是对以下几点进行研究： 1) 后视镜刮水器及清洗系统的方案设计 2) 后视镜传动机构设计 3) 后视镜刮水及清洗系统的控制电路设计 4) 设计出相关的图纸并 编写设计说明书 本课题研究方案 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。 研究的创新之处 （ 1） 对空间范围要求 较低； （ 2） 传动精度 高 。 研究过程 (含完成期限 ) 第 4 周 查阅资料，拟定课题，完成开题报告 第 5 收集有关资料和数据 第 7 实验整理分析资料 第 13 完成论文初稿 第 15 修改论文并定稿 第 17 周 答辩、提交相关材料及论文 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 教研室主任签名： 年 月 日 院系意见 主管领导签名： 年 月 日 本科生毕业论文 开题报告 题 目 汽车观后镜刮水及清洗系统的设计 学院 名称 专业名称 年 级 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 年 月 日 毕业设计说明书中文摘要 毕业设计说明书外文摘要 王小平：汽车观后镜刮水器及清洗系统的设计 - 2 - is of as an is s of At of of in or on of a of of of on to it to as to 录 . 1 . 1 . 2 2. 设计任务书 . 3 . 3 . 3 . 设计计算说明书 . 4 . 4 . 4 定电动机的转速 . 4 轮的设计 . 4 料及精度等级 . 4 . 5 齿根弯曲强度设计 . 7 . 9 . 10 . 10 . 11 . 12 . 12 . 13 . 17 母的设计 . 18 耐磨性计算螺纹中径 . 螺杆强度验算 . . 24 . 24 王小平：汽车观后镜刮水器及清洗系统的设计 - 4 - . 24 水器往复运动电路设计 . 25 . 26 . 26 . .论 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 - 1 - 1 引言 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： 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。 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。 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。 - 2 - 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。 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 。 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。 - 3 - 2 设计 任务 书 计 题目 汽车观后镜刮水及清洗系统的设计。 动布置方案 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 、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。 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165母的移动范围为 计内容 及设计要求 设计内容 ： 包括传动方案的设计和拟定、传动零件主要参数和尺寸的确定、分析和选定主要机械部件、装配图工作图的绘制、零件图的设计和绘制、编写设计说明书。 设计要求：工程绘图量不少于折合成图幅为 的图纸 3 张； 设计说明书的字数不少于 字； 查阅文献 15 篇以上，翻译与课题有关的外文资料。 度安排 2011 年 3 月 19 日：洛阳一拖实习 2011 年 3 月 27 日：上交任务书 2011 年 4 月 3 日：完成第一稿 2011 年 5 月 3 日：完成第二稿 2011 年 6 月 1 日：完成定稿 - 4 - 3 设计 计算说明书 动机的选择 水电动机功率选择 已知汽车使用电压为 12V,本刮水器所要求的电流为 此，刮水电动机的功率为： 2 8 . 8 412 定电动机的转速 已知刮水片的行程为 汽车风窗玻璃电动刮水器技术条件 中规定： 刮水器最低刮刷频率不应低于 20 次 高刮刷频率不应低于 45 次于本刮水器，其刮刷频率选为： 22 次 /所以螺母的移 动速度为： Sv m/s，故螺杆的转速为： m 506 1 0 0 rp 已知齿轮的传动比为 3，则 m 5 032 5 0 d 由表 选取马达的型号： 参数如表 3表 3达参数 型号 电压 /V 转速 r/矩 mNm 功率 /W 2 750 65 40 轮的设计 择齿轮类型、材料及精度等级 1）按雨刮器的传动要求，选用 直齿圆柱齿轮传动。 2）考虑雨刮器传递功率不大，但要求传动平稳、低噪声、以及能在无润滑状态下正常工作，所以 齿轮的材料选牌号为 ， 小齿轮硬度 为 21齿轮 硬度为 14 3）雨刮器为一般传动，速度不高， 由表 3级精度。 4) 选小齿轮的齿数为 1Z 18，大齿轮的齿数为 45183Z 2 。 - 5 - 表 3 各类机器所用齿轮传动的精度等级范 围 1 注：主传动齿轮或重要齿轮传动，靠上限选； 辅助齿轮传动或一般齿轮传动，居中或靠下限选择。 齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式（ 101进行计算，即 3 211 )( et 式中： K 载荷系数； 齿轮传递的转矩； d 齿宽系数（数值参看表 3 齿数比； 弹性影响系数， 21数值参看表 10。 （ 1） 确定公式内的各计算参数 1) 试选载荷系数 3.12) 计算小齿轮传递的转矩 97 5 0 51 1513) 由表 3取齿宽系数 d 。 表 3圆柱齿轮的齿宽系数 d 1 装置状况 两支承相对小齿轮对称布置 两支承相对小齿 轮做非对称布置 悬臂布置 d 器 名 称 精度等级 机 器 名 称 精度等级 汽轮机 3 6 拖拉机 6 8 切削机床 3 8 通用减速器 6 8 航空发动机 4 8 锻压机床 6 9 轻型汽车 5 8 起重机 7 10 载重汽车 7 9 农机 8 11 - 6 - 说明： 1) 大小齿轮皆为硬齿面时， d 应取小值，否则取大值； 2) 括号内的数值用于人字齿轮； 3) 机床中的齿轮， 若传递功率不大时， d 可小到 4) 非金属齿轮可取， d = 4) 由 式 10计算 材料的弹性影响系数50)1()1(1 ) 查得夹布塑料的接触疲劳许用应力 H =110。 （ 2）计算 1）计算小齿轮分度圆直径 代人 H ( 23 211 ）（2）计算圆周速度 0060 0060 m/s 3）计算齿宽 b 4）计算齿宽与齿高之比 模数 高 5）计算载荷系数 根据 55.0v m/s , 7 级精度 ， 由图 35.1直齿轮， 1 FH 由表 10用插值法求得精度为 7级，小齿轮相对支撑非对称布置时， - 7 - 由 37.6图 10得 故 载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（ 101得 t 311 7) 计算模数 图 3载荷系数 齿根弯曲强度设计 由式（ 101得弯曲强度的计算公式为 )(23112 式中： K 载荷系数； 齿轮传递的转矩； d 齿宽系数（数值参看表 3 1Z 齿轮齿数； 齿形系数（数值参看表 3 0 10 20 30 40 50v(m/s) 十分精密的齿轮装置 10 876 9 - 8 - 载荷作用于齿顶时的应力校正系数（数值参看表 3 (1) 确定公式中的参数 1）查得胶布橡胶的弯曲疲劳许用应力 F =50。 2）计算载荷系数 K 3）查取齿形系数 由表 31 Y 表 3形系数 应力校正系数 (17 18 19 20 21 22 3 24 25 26 27 28 29 0 35 40 45 50 60 70 0 90 100 150 200 ： 1)基准齿形的参数为 =20 、 h*a=1、 C*= =( 2)对内齿轮：当 =20 、 h*a=1、 C*= =，齿形系数： 应力校正系数： 4）查取应力校正系数 由表 3 5）计算大、小齿轮的 950 1 2 a 1F a 1 F - 9 - 2 a 2F a 2 F 小齿轮的数值大。 （ 2）设计计算 (2 3 23112 ）（比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数 m =接触强度算的分度圆直径 ，算出小齿轮齿数 1 d ，取 19 大齿轮齿数 75193Z 2 这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 何尺寸计算 （ 1）计算大、小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径 11 19(1 （ ）（）（ 22 （）（ ）（）（ （ 2）惰轮的计算 由于所选电动机的直径大于两齿轮的中心距，所以在中间增加一个齿轮，其尺寸如下： （）（ ）（）（ - 10 - 计算齿宽 d 取 , ， 。 轴的设计 出 轴的设计计算 由于输出轴主要承受扭矩，所以按扭转强度进行计算。 （ 1）求输出轴上的功率 2p 、转速 2n 和转矩 2T 已知输入轴的功率为 31040 中轴承、圆柱齿轮的传动效率分别为 以有： 323212 pp kw 502 5 12 5 0 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3222 （ 2） 求作用在齿轮上的力 齿轮所承受的力可按下式进行计算： (3因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 22 由式 3 5 122t a a o s 2 o （ 3） 确定轴的最小直径 轴的最小直径的计算可按式（ 15计算。选取轴的材料为 45钢 。根据表 3126 ，由式 15得 - 11 - 33220m i n 取 （ 4） 轴的结构设计 轴上零件的定位，固定和装配 刮水 器中可将齿轮安排在 后视镜左侧 ，相对两轴承 不 对称分布，齿轮 右 面由轴肩定位， 左 面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡 配合固定，两轴承分别以 套 筒定位，并 采用过渡配合固定 。 入轴的设计 由于输入轴主要承受的也是扭矩，所以也按扭转强度进行计算。 （ 1）求输入轴上的功率 1p 、转速 1n 和转矩 1T 31 1040 p kw 501 0409 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3111（ 2） 求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径为 22 由式 3 921t a a o s o （ 3） 确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，根据表 3 126 ，由式 15得 040126 3 33110m i n 取 - 12 - 表 3轴常用材料的 T值和 轴的材料 20 35 (1 45 4035 38 3 T / 15 25 20 35 25 45 35 55 49 126 135 112 126 103 112 97 注： 1）表中 T 值是考虑了弯矩影响而降低了的许用扭转切应力。 2） 在下述情况时， T 取较大值， 较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只作单向旋转；反之， T 取较小值， 较大值。 间轴的设计 (1.)求中间轴上的功率 已知输入轴的功率为 31040 中圆柱齿轮的传动效率为 以有： 33 ， m 7 32 8 510389 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3333 (2.)求作用在齿轮上的力 已知惰轮的分度圆直径为： 由式 3 7 323t a a (3.)由式 15确定轴的最小直径 03812633 3 330m i n ，取 10承的设计 轴承的选择一般是根据结构布置并参考同类型的相应轴承以后 ,按国家规定的轴承标准选定 ,再进行其使用寿命的验算。 - 13 - 轴承的名义寿命 L（以 106转为单位） : （ 3 式中 C 轴承的额定载荷或承载容量， N，根据选定的轴承型号查轴承手册； P 轴承的当量动载荷， N； 轴承寿命指数，对球轴承 =3；对圆柱滚子轴承取 =10/3。 6006L （ 3 式中 n 轴承的转数， r/ 间轴轴承的设计 由输入轴的最小直径试选轴承，由表 1900，对所选轴承进行验算 (1)计算轴承的轴向载荷 1 FF a 其中， 为雨刮片与镜面的摩擦系数，其值为 N 为雨刮片对镜面的压力，其值可参考汽车风窗玻璃电机刮水器技术条件中的 (2) 求中间轴上的功率 3p 、转速 3n 和转矩 3T 443 Pp 中， 为齿轮传动的效率，其值根据表 17选取为 m 7 32 8 510389 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3333(3)求作用在齿轮上的力 已知齿轮的分度圆直径为 3 由式 3 7 323t a a - 14 - (4)求比值 FF a (5)计算轴承的当量动载荷 当量动载荷 P( 的一般计算公式为 r （ 3 式中， X、 值见表 3在实际中，在许多支撑中还会出现一些附加载荷，如冲击力、不平衡力、惯性力等，这些因素很难从理论上精确计算。为了计 及这些影响，可对当量动载荷乘上一个根据经验而定的载荷系数 其值参见表 3实际计算时，轴承的当量动载荷应为： )( （ 3 - 15 - 表 3径向动载荷系数 X 和轴向动载荷系数 Y 轴承类型 相对轴向载荷 e e e 名称 代号 0 X Y X Y 调心球轴承 10000 (调心滚子轴承 20000 (深沟球轴承 60000 0 接触球轴承 70000C 0 承的静载荷的一般计算公式为 : 000 （ 3 式中， 0S 为轴承静强度安全系数。 0S 的选择可参考表 30P 为当量静载荷，其计算公式为： （ 3 式中， 00 分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，其值可参考表3 按照表 3取 .1取 2.1由表 30 ，分别为 由式 3当量静载荷 0P ，为 6 - 16 - 由表 3强度安全系数 0S 为 根据公式 32 . 1 14 . 2 20 . 500 则 0 2 1 0a ,因此判断 系数 e有 。 按照表 3取 X=1， Y=0，则由式 3算得： 1( 查得， 61900轴承应有的基本额定动载荷为 1300N 表 3向载荷系数 0X 和轴向载荷系数 0Y 轴承类型 单列轴承 双列轴承 0X 0Y 0X 0Y 深沟球轴承 接触球轴承 015 020 025 030 035 040 045 心球轴承 1 调心滚子轴承 1 圆锥滚子轴承 1 注：对于中间接触角的值，用线性插值法求取。 表 3强度安全系数 0S 1 旋转条件 载荷条件 0S 使用条件 0S 连续旋转轴承 普通载荷 12 高精度旋转场合 击载荷 23 振动冲击场合 连续及做摆动运动的轴承 普通载荷 通旋转精场合 击及不均匀载荷 1许有变形量 - 17 - 表 3荷系数 荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击 6)计算轴承的寿命 h 8366 根据表 3轴承合格 表 3 推荐的轴承预期计算寿命 Lh 机 器 类 型 L h /h 不经常使用的仪器或设备 300 3000 短时间或间断使用的机械，中断时不致引起严重后果 3000 8000 间断使用的机械，中断使用后果严重 8000 12000 每天 8h 工作的机械 （利用率不高） 12000 20000 每天 24 40000 60000 出轴轴承的设计 由输出轴的最小直径根据表 型号为 618/7，对所选轴承进行验算 (1) 1F=2) 求输出轴上的功率 2p 、转速 2n 和转矩 2T 32 p kw 502 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3112(3)因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 22 由式 15 得 9 422t - 18 - a a (4)FF a (5)根据式 3 )( 按照表 3.1取 2.1由表 30 ，分别为 由式 3P 6 由表 3强度安全系数 0S 为 根据公式 32 . 0 54 . 0 90 . 500 则 0 51 0a ,因此判断系数 e有 。 按照表 3取 X=1， Y=0，则 1(2.1)r( 查得， 618/7轴承应有的基本额定动载荷为 550N (6)h 7366 根据表 3轴承合格。 杆、螺母的设计 根据刮水器的运动要求和条件， 由表 3 3取螺杆的材料为 45 钢，螺母材料为耐磨铸铁 。 由表 3算螺杆的许用压力为： M p 11 18533 5553 取 90母许用弯曲应力为： 545 取 50 许用切应力为： 0 - 19 - 由于刮水器的运动速度较低，所以由表 3取 6 取 7 表 3杆材料及其选用 螺杆材料 热处理 应用 45、 50、 轻载、低速、精度不高的传动。 45 正火 170200质 220250等精度的一般传动。 4040质 230280温回火 65面淬火、低温回火455010、 化调 200230火、低温回 5660较高的耐磨性，用于精度较高的主要传动。 20碳、高频淬火 5660火、低温回火 5560磨性高，有较好的尺寸稳定性，用于精密传动。 38化、氮化层深 50 3母材料及选用 材料 特点和应用 钢制螺杆配合，摩擦系数低，有较好的抗交合能力和耐磨性；但强度稍低。适用于轻载 、中高速传动精度高的传动。 钢制螺杆配合，摩擦系数较低，强度高，抗胶合能力较低。适用于重载，低速传动。 35 球墨铸铁 螺旋副的摩擦系数较高，强度高，用于重载调整螺旋。 耐磨铸铁 强度高，用于低速、轻载传动。 - 20 - 表 3动螺旋副材料的许用应力 螺旋副材料 许用应力 / b 螺杆 钢 53 s螺母 青铜 4060 3040 铸铁 4555 40 钢 （ 表 3旋传动的许用压强 螺纹副材料 速度范围 /m/s 许用压强 青铜 低速 825 1118 710 12 螺纹副材料 速度范围 /m/s 许用压强 耐磨铸铁 8 钢 铸铁 螺杆的临界载荷；根据螺杆的柔度 s 的值的大小来计算， s。此处 - 23 - 为螺杆的长度系数，见表 3 l 为螺杆的工作长度， i 为螺杆危险截面的惯量半径， 计算公式为41 。 临界载荷可按欧拉公式进行计算，即 22( l 式中： E 螺杆材料的拉压弹性模量， M ； I 螺杆危险截面的惯性量， 4464 。 所以有： 444 2 0 0 m 3 64 则： l 55 9 9 6 9 . 2 0 所以合格。 表 3杆的长度系数 端部支撑情况 长度系数 端部支撑情况 长度系数 两端固定 一端固定，一端不完全固定 一端铰支，一端部完全固定 端部完全固定 两端铰支 一端固定，一端自由 - 24 - 图 3旋副受力图 4