乘用车雨刮器结构设计【含CATIA三维及8张CAD图纸】
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含CATIA三维及8张CAD图纸
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本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目： 乘用车雨刮器结构设计学 院： 机械工程学院 专 业 、 班 级： 学 生 姓 名： 年 12月 23日 填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1. 论文（设计）题目及研究领域；2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3. 本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2. 论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺， 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4. 开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5. 开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。7一、选题依据1、研究领域汽车零部件设计2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值雨刮器属汽车附件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃及大灯玻璃上的雨雪、灰尘和泥水等,以保证玻璃透明清晰，是汽车安全行驶的重要零部件。通过本课题的研究工作， 能够提高分析问题的能力和计算机应用能力，有利于将理论知识与实际工程问题联系起来。进一步加深对专业知识的理解 ，经过本课题的研究工作，为今后走入工作岗位打下良好的基础。3、目前研究的概况和发展趋势国外汽车工业发达的国家发布了雨刮器的性能标准要求，对于雨刮器都有明确并且高标准的要求。如美国的 SAEJ903b 和日本的 JISD5510 都规定了雨刮器的耐久性能。SAEJ903b 还规定了雨刮的强度性能以及挂刷性能要求以及试验方法；英国，法国也都相关的规定刮刷频率，接触面压力，摩擦系数和工作温度等等。国外整车厂与设计公司还涉及设计了雨刮器试验平台，可以测试雨刮器的摆角与联动效率，和刮动扭矩等等，通过该平台，可以按照各个标准进行相关的测试，并通过淋雨试验来测试实际的工作效果。三维建模以及虚拟样机的使用，使得国外的雨刮设计更加贴近挡风玻璃， 实现更大的挂扫范围。我国对汽车的研究开发落后西方发达国家二十年，虽然通过以市场化技术的策略得以引进西方技术弥补自身不足，但还需要进一步的发展。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判断，经过不断改进， 把雨刮片的曲线由圆周往复运动修改为直线往复运动，雨刮的工作面积加大，但是由于前挡风玻璃微弧面设计，难以安装。2010 年，王远帆等人为了更准确地研究具六连杆机构的运动行为,在 catia 中完成连杆机械结构建模,并通过 DMU 模块进行了运动仿真分析。2010 年，司雯雯，司亮等人利用 matlab 软件中的 Simulink 模块，建立了雨刮器的模型，该模型包括了电动机、减速机、连杆机构等等，实现了汽车雨刮器的运动仿真。哈尔滨工业大学的黄煌，结合当时汽车产品电控发展趋势，开发了基于 LIN 总线的控制的雨刮电机的策略，成功的使国产汽车行业开始意识到电控系统对于汽车未来发展的意义，并开始大力推进汽车电控系统研究与应用。雨刮器发展的趋势目前国内外雨刮器设计都存在不能消除的挂扫死角，或者刮扫不干净的现象，但是随着终端客户越来越重视安全以及驾乘感受的大环境下，更多更复杂的机械结构设计将会被应用于雨刮器设计，同时汽车电子电控的进一步的深入研究，在雨刮器的结构上改为多段设计，每一段都有单独的电机操纵，以适应不同曲面弧度的挡风玻璃， 消除死角。电控系统越来越稳定，带磁条的双面雨刮器，其对电控系统的干扰将会被屏蔽，被大规模使用在现代汽车上，增加刮刷正压力，刮刷更干净。随着玻璃生产技术以及对光学研究的深入，透明的雨刮器将最终可以避免形成透明的发光棒，还给司机一个最大的驾驶视野。而三维建模与虚拟样机的应用可以加快设计的进度与周期， 平台化的试验台的建设也会增多，新产品迭代速度将会将会加快。总之具有的缺陷都将会被慢慢改善，消除死角，增加干净度，消除黑色都是指日可待。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题1） 查阅相关车厢的资料，确定基本尺寸参数；2） 计算雨刮器中曲柄摇杆机构的主要尺寸；3） 应用 CATIA 软件进行各零件的三维建模、装配设计；4） 用 CATIA 软件的 DMU 模块对雨刮器的运动进行仿真分析、校核；5） 绘制设计图纸，编制设计说明书2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）1）查阅文献以及相关资料，了解研究课题的意义和发展趋势；2) 分析了解雨刮器结构，计算雨刮器尺寸；3) 对计算结果进行校核；4）利用 catia 软件绘制三维模型。3. 本论文（设计）预期取得的成果1) 理论成果：通过毕业设计，深入了解汽车雨刮器的结构型式，工作原理，设计出合理的雨刮器；2) 三维模型：包括各个单体零件的详细建模以及整个雨刮器的装配模型3) 设计说明书：设计说明书 1 份（一万字）包括课题背景、意义、理论预期取得的成果(1)设计图纸一套（总工作量达 3 张 A0 图纸）； (2)设计说明书；(3)与课题相关的一篇外文翻译（3000 字以上）。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；1） 调研奇瑞 SUV 车型的 A 柱、发罩等基础数据；2） 雨刮器的尺寸设计，理论计算；3） 对各零件进行三维建模、装配设计；2. 论文（设计）进度计划第一周：通过查阅文献，了解设计选题，与指导教师沟通理解任务书的内容； 第二周：审题，查阅资料，写文献综述；第三周：开题报告；第四周：修改开题报告，并进行开题答辩； 第五、六、七周：设计雨刮器的总体方案；第八周：整理前期工作，并进行中期检查，翻译外文文献 1 篇； 第九、十周：雨刮器的参数计算；第十一、十二周：校核计算是否满足要求；第十三、十四周：绘制装配图和零件图，撰写设计说明书；第十五、十六周：完善设计说明书，整理设计资料，准备毕业答辩。四、需要阅读的参考文献1贺理. 机车雨刮器控制器的设计与实现D.湖南工业大学,2011. 2徐宝智. 汽车雨刮器总成检具的设计J. 科技尚品,2016,01:12.3徐正. 一款重卡雨刮器的设计与实现J. 科技资讯,2016,17:53-54. 4宋凯,杨合利. 汽车智能雨刮器的设计J. 河北农机,2016,10:30-31.5 陈玉萍. 基于单片机的汽车智能雨刮器设计与研究J. 数字技术与应用,2013,0 2:59-60+62.6 张洪波. 挖掘机雨刮器智能控制电路设计J. 数字技术与应用,2015,05:13. 7高鹏宇,高飞. 重卡雨刮器淋雨试验台车辆雨刮器性能检测设备的设计开发J. 汽车实用技术,2015,08:81-82.8徐宝智. 一种汽车雨刮器摇臂部件铆接工装的设计J. 科学家,2016,05:190. 9刘政,曾雷. 新型雨刮器的设计与应用J. 企业技术开发,2012,Z1:49-50. 10王远,刘学渊,于晓华,王应彪. 农用三轮车雨刮器曲柄切断模出料机构的改进设计J. 模具技术,2012,06:19-21.11 Hsu B.S，Ling S.F. Windshield Wiper System DesignJInternational Journal of Vehicle Design，2010，11(1)：6378.12 Chin Y.K，Kade A，Kovalik J.Graham,DElectronic windshield wiper system Control and SensitivityJ.Int.J.OfVehicle Design，2012，12(2)：183196. 13李增刚.ADAMS 入门详解与实例M.北京:国防工业出版社，2012.04.14 John Fenton.Windshield Wiper System with AdamsJ.Middle East Journal of Scientific Research, 2014.15 王远帆.基于 Catia DMU 的六连杆仿真J.上海黄浦农业机械厂，2010.16 司雯雯，基于 Simulink 的汽车雨刮器运动仿真分析J.武汉理工大学学报， 2010.09.17 黄煌.基于 LIN 和 USB 总线的雨刮电机控制系统的研制J.吉林大学学报， 2012.09.附：文献综述文献综述1 引言下雨的时候，大车小车前档风玻璃上的雨刮器就会齐齐动作，两只雨刮片以固定的转轴柱为中心作摆动，将前档风玻璃的雨水刮去，还司机一个有效的视野。雨刮器看似简单，实际上构造并不简单。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。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。随着三维建模技术以及虚拟样机的不断普及和发展，利用其运动仿真功能设计汽车零部件已经成为主流，有效的提高零部件设计的精度与实用性，极大的缩短研发周期，降低了试验制造的成本。以下主要分析了雨刮器的国内外研究现状，以及与之相关三维建模虚拟样机运动仿真等方面的进展，为本次毕业设计提供参考。2 国外研究现状国外汽车设计和性能开发研究起步相对较早，对于整车任何一个零部件的设计细节方面的重视度远超国内。在设计方法上，大量借用了计算机辅助的方式，是的零件得到最大程度的优化，将设计成本降至最低，也极大的缩短开发所需要的时间。目前汽车工业发达的国家发布了雨刮器的性能标准要求，对于雨刮器都有明确并且高标准的要求。如美国的 SAEJ903b 和日本的 JISD5510 都规定了雨刮器的耐久性能。SAEJ903b 还规定了雨刮的强度性能以及挂刷性能要求以及试验方法；英国，法国也都相关的规定刮刷频率，接触面压力，摩擦系数和工作温度等等11。1991 年，Kovalik J.Graham 教授设计了雨刮器试验平台，可以测试雨刮器的摆角与联动效率，和刮动扭矩等等，通过该平台，可以按照各个标准进行相关的测试，并通过淋雨试验来测试实际的工作效果，该平台的建立可以说是雨刮器发展的跨越性节点之一。1998 年，德国大众公司，利用控制器控制雨刮器的运动，实现了雨刮器的电控， 实现了雨刮的自动复位操作，并通过 LIN 线传输雨刮器的运动状态实时位置，如今更是将这些通过网关转发到 CAN 网络上实现信息的共享，便于其他控制系统使用12。1982 年，Dassault System 公司发布了首个面向汽车产品设计的设计 CAD 软件Catia，这款设计系统的问市为汽车及机械设计开发的自动化打下了夯实的现实基础， 将理论研究提升到现实应用水平，自此飞机、汽车、船舶等机械制造工业的开发设计制造开始广泛应用参数化以及变量化和运动仿真的技术，并不断发展进步，其造的经济效益也不断提高。Adams 是由美国 MSCSoftware 公司开发的机械系统动力学自动分析软件，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。国外在利用各种三维软件建立模型的基础上，将模型导入 Adams，完成了多个汽车复杂运动零部件的运动仿真分析13。2005 年，John Fenton 通过将雨刮模型导入 Adams 进行仿真，在弧面设计的防风玻璃上实现了很大的刮扫面积，同时减少了试验次数，节约了成本，并将雨刮雨刮器的运动过程更为直接的展现在了工程师的眼前。因此国外目前包括雨刮器在内的运动部件在干涉跳跃间隙方面都做的十分好14。3 国内研究现状我国对汽车的研究开发落后西方发达国家而是，虽然通过以市场化技术的策略得以引进西方技术弥补自身不足，但还需要进一步的发展。由于冬季车辆内外温差大，挡风玻璃上有很厚的霜，必须是使用热水擦拭才能保证正常的视觉效果，于是发明了双面雨刮器。但是双面雨刮器的不足在于，外雨刮片是车外物体，内雨刮片与其一起联动，容易分散驾驶员的注意力引起视觉疲劳，危害行车安全。通过改进，把内雨刮片改为皮磁条式的，无机械联动 ，需要时贴上，不需要时去下。但是实际使用中发现磁性很难控制，容易干扰车垫电子设备工作。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判断，经过不断改进，把雨刮片的曲线由圆周往复运动修改为直线往复运动， 雨刮的工作面积加大，但是由于前挡风玻璃微弧面设计，难以安装。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。普通雨刮器经久不衰，出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，故障率低，易于维修。雨刮器作为汽车的附件，尽管作用很大必不可少但是附加值低，因此供应商改进的动力不足。在理论研究当面，国内的工程师取得十分可喜的进展。2010 年，王远帆等人为了更准确地研究具六连杆机构的运动行为,在 catia 中完成连杆机械结构建模,并通过 DMU 模块进行了运动仿真
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