轿车雨刮器结构设计与运动仿真

1、本科生毕业设计轿车刮水器结构设计与运动仿真本科名称：汽车交通工程学院专业班：车辆工程B07-01班学生名称：佩立梅指导教师：杨兆职务：讲师黑龙江工程学院二一年六月thegraduationthesisforbachelorsdegreedesingandmotiationsimulationofwindscreenwiperofautomobilecandidate:peinii等级： b07-01Supervisor:Vehicle EngineeringSupervisor:Lecturer. YANG Zhaoheilongjinstituteoftechnology2011-06Har

2、bin摘要汽车雨刷是一种小巧不能忽视的汽车零件，擦拭汽车挡风玻璃，使司机的视线变得清晰。 其功能能清洁玻璃上的雨水、尘埃、泥，获得清晰的视野，保证车的安全。 有些国家把雨刷的技术状态列入车辆的年度检查项目。本设计对轿车刮水器零件尺寸进行设计，求出刮刮面积，进行电机选型、电路分析、利用ADAMS软件进行运动分析，求出运动轨迹和速度，用Pro/E绘制三维模型。用三维建模软件Pro/E和动力学模拟软件ADAMS建立雨刷模型，进行运动模拟，分析雨刷的运动曲线，进一步设计雨刷，进一步扩大刷洗区域，为生产提供理论参考。关键词：雨刮器间歇电路的控制虚拟设计ADAMS； Pro/EABSTRACT虽然是win

3、dscreenwiperisasmallpartofautomotive， 否则itsfunctionistowashtheglosstoobtainacleforviceandenserthetrafficsafety.somecountrieshadthestateofwiperstechnolo gyprojecmydesingrequirequerrementaretodesthesizeforthewiperpartsinthecar，solving the linked scan area，motor selection， circuittinganalysis motionaly

4、sisusingadamsoftware，trajectoryandspeedofaccesstoandusingpro/efdrawthree-dimensional模型。theuseofthree -维模型软件，Pro/E，和动态模拟软件，ADAMS，to establish a model of the wiper simulate the analyzethemovementcurvesofwiper，make a further design to the wiper，incasethescratchbrushareafurther为了实际生产Key word: Wiper； 国际控

5、制中心；Intermittent Control Circuit； 虚拟设计； ADAMS； Pro/E目录摘要IPS PS S第一章绪论11.1虚拟样机技术11.2虚拟样机技术的应用和发展11.3设计的目的、意义21.4设计的基本内容和解决的主要问题21.4.1研究的基本内容21.4.2要解决的主要问题3第二章轿车刮水器42.1引言42.2汽车雨刷的研究现状42.3刮水器电动机72.3.1刮水器电机形式的制作方法72.3.2减速机的结构特征92.3.3雨刮器电动机的控制电路分析112.4雨刷142.4.1刮雨的组成和结构特征142.4.2刮雨品质的评价142.4.3擦拭器致动器162.5雨刷

6、相关参数的选定172.5.1刮水器尺寸初始设定172.5.2曲柄摇杆结构设计182.6刮水器电机的选定和蜗轮设计分析202.6.1刮雨电机性能计算202.6.2刮雨电机的蜗轮设计分析222.7本章总结25第3章ADAMS建模分析263.1ADAMS功能概要263.2基于ADAMS的虚拟样机开发过程273.3曲柄摇杆机构的改良283.4新模型建立283.5本章总结30第四章Pro/E模型的建立和组装314.1三维CAD建模技术在汽车行业的应用314.2零件模型的建立324.3零件模型的组装364.4本章总结38第五章模拟395.1将pro/e组件模型导入到ADAMS中395.2将约束41应用于p

7、ro/e组件模型对5.3pro/e组件模型施加力和驱动来进行模拟425.4模拟数据分析制作图45用5.5函数控制雨刷来进行间歇雨刷545.6刮水器刮面积的分析计算555.7本章总结56结论57参考文献58感谢60附录A61附录B67第一章绪论1.1虚拟样机技术虚拟样机技术是一种新的产品开发方法，它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字设计方法。 这些数字模型是虚拟样机(virtual prototype )，它汇总了不同工程领域的开发模式，从外观、功能和行为模拟实际产品，支持并行工程方法学。 虚拟样机技术涉及多体系统的运动学和动力学建模理论及其技术实现，是基于先进建模技术、多域仿真技术、信息管理

8、技术、交互用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术21。虚拟样机技术随着CAx (例如CAD、CAM、CAE等)/DFx (例如DFA、DFM等)技术基础卜的发展，再结合信息技术、先进制造技术和先进模拟技术，将这些技术应用于复杂系统的全生命周期、全系统虚拟样机技术不仅是计算机技术在工程领域的成功应用，也是一种新的机械产品设计理念。 另一方面，与传统的模拟分析相比，传统的模拟一般是针对单个子系统的模拟，虚拟样机技术强调整体的优化，通过结合虚拟机和虚拟环境，测试、评价产品的多种设计方案，改进设计方案另一方面，传统的产品设计方法是一个串行的过程，各子系统的设计是独立的，忽略了各子系统之间的动态相互作

9、用和协同解决，设计的不足在产品开发的后期被发现，造成了严重的浪费。 采用虚拟样机技术，可以快速构建包括控制系统、液压系统、气压系统在内的多体动力学虚拟样机，实现产品并行设计，在产品设计初期发现问题，解决问题，将系统的测试分析作为产品设计过程整体的驱动。1.2虚拟样机技术的应用与发展近年来，虚拟样机技术及其应用已经取得了很大的进展，具有处理越来越复杂的工程问题的能力，广泛应用于汽车制造业、工程机械、航空产业、国防工业及通用机械制造业等不同领域。 世界著名制造公司在生产开发过程中广泛应用虚拟样机技术，波音公司777架设计是采用虚拟开发技术的典型例子，开发周期从通常的8点减少到5年，设计、安装机、测

10、试都在计算机上完成了模拟实现了无纸化设计，保证了试制的成功。 此外，克莱斯勒公司等经常采用虚拟产品的建模。 在福特汽车公司，虚拟分析原型正在普及。 Motorola也研究和利用虚拟样机技术，进行了2l世纪商业和DoD军用移动分布式无线全球通信系统和网络技术的开发，降低了开发设计的风险和成本。 虚拟样机技术改变了传统的设计思想，对制造业产生了很大的影响。虚拟样机技术的发展，使产品设计摆脱了对物理样机的依赖，体现出全新的研发模式，它在工程领域迅速发展，对企业产生重大影响。虚拟产品的销售。 虚拟样机技术和柔性制造技术已经使虚拟产品的销售成为可能，即企业首先通过虚拟样机找到客户，组织生产。 因此，企业

11、在产品制造和市场竞争方面更有灵活性。企业间动态联盟。 产品数字化使企业能够通过互联网迅速交流产品信息，克服各个企业资源的局限性，把具有开发某个新产品所需知识和技术的不同组织和企业变成暂时的企业联盟，即企业间的动态联盟，以应对不断变化的市场需求和激烈的竞争。1.3设计的目的意义本设计的目的是在目前先进的设计理论的基础上，利用所学到的知识，利用Pro/E软件平台，进一步设计雨刷，扩大雨刷面积，司机随时都有清晰的视野，提高汽车行驶安全性。1.4设计的基本内容和要解决的主要问题1.4.1研究的基本内容刮水器总成包括马达、减速机、四连杆机构、刮水器臂主轴、刮水器叶片总成等。 在本设计中，进行喷气轿车刮水

12、器部件尺寸的设计，求出刮板面积等。 选择电动机的型号，分析雨刷的控制电路和间歇电路，分析电动机的自动恢复装置，决定雨刷的硬件尺寸等，求出雨刷的扫射面积，用ADAMS软件进行运动分析，求出运动轨迹和速度，用Pro/E描绘三维模型。1.4.2要解决的主要问题解决问题：(1)分析雨刷电子间歇控制电路(2)分析雨刷的自动恢复装置(3)决定雨刷的控制方式(4)刮水器传动机构的优化(5)确定刷洗区域，计算最大刷洗面积(6)实现雨刷的运动模拟(7)最终实现三维模型制作(Pro/E )。解决方案：(1)分析不同车型的控制电路及间歇控制电路，选择其中之一(2)分析其他车型的自动复位装置，选择适当的(3)比较分析

13、不同雨刷的控制方式，选择一种(4)分析其他车型的传动机构，选择合适的最佳传动机构(5)调查从参考资料中解雨刷的算法(学习ADAMS软件，实现雨刷的运动仿真(学习Pro/E软件，建立雨刷的三维模型。第二章轿车刮水器2.1引言汽车风的窗玻璃上经常附着雨和灰尘，如果不马上擦拭的话，会影响驾驶员的视线，对驾驶安全产生很大的不良影响。 为了确保挡风玻璃干净明亮，汽车上装上了挡风玻璃。 其功能可以把玻璃上的雨水、尘埃、污垢清理干净，获得清晰的视野，保证行驶安全。 汽车雨刷是一种太小而不能忽视的汽车零件，可以擦拭汽车的“眼睛”，使司机的视线变得清晰。 汽车刮水器是用于清洁汽车车窗玻璃上雨和尘埃的装置，一旦失

14、灵，就会直接影响驾驶员雨天驾驶视野的清晰度。 雨刷看起来结构很简单，但从驱动电动机到最终刀片的结构尺寸和运动方式决定了雨刷的性能。雨刷是汽车的附件，许多汽车制造商把雨刷作为汽车的安全部件，把雨刷的功能特性(雨刷频率等)作为安全特性，雨刷和汽车的安全性能有着密切的关系，是我们不能忽视的汽车零件。目前国内外刮水器无法消除死角，这次设计也无法完全消除死角，但谋求搔爬面积的增大，使司机尽可能拥有广阔的视野。2.2汽车雨刷的研究现状刮水器总成包括电动机、减速机、四连杆机构、刮水器臂主轴、刮水器臂总成等。 司机按下刮水器开关时，电动机启动，电动机的旋转速度通过蜗杆的减速增扭作用驱动摇臂，摇臂使四连杆机构、四连杆机构安装在前围板上的旋转轴左右摆动，最后，刮水器在旋转轴上挡风玻璃雨刷的种类很多，根据安装位置的不同，有顶部、底部、侧面、前后、内外等，根据下雨的范围，有局部下雨、整体下雨、单面下雨、两面下雨的运动方式，有四杆机构的左右摆动式、轨道式直线和圆弧运动式的制作材料目前，车辆广泛使用曲柄连杆机构的黑胶雨刷。国外汽车电动雨刷的性能要求：1 .耐久性能美国标准1975年SAEJ903b推荐(1)总成耐久试