轎車(chē)雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE,轎車(chē)雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,轎車(chē),雨刮器,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,cad,proe 附　　錄A Windshield Wiper Background Windshield wipers are used to clean the windshield of a car so that the driver has an unobstructed view of the road. A typical wipe angle for a passenger car is about 67 degrees. The blades are 12-30 in (30-76 cm) long with lengths increasing in 2-in (5-cm) increments. History The history of the windshield wiper began with the invention of the automobile. Most transportation vehicles did not have wipers. Horse-drawn carriages and trucks moved at slow speeds, and glass was not needed to protect the driver or passengers or to act as a windbreak. The first windshield wipers were brushes. Inventor J. H. Apjohn came up with a method of moving two brushes up and down on a vertical plate glass windshield in 1903. In the same year, Mary Anderson devised a swinging arm that swept rain off the windshield when the driver moved a lever located inside the car. Anderson patented her invention of the mechanical windshield wiper in 1905, and it became standard equipment by 1913. Electric motors were not used yet to power automobile essentials or accessories, and Anderson's device had a drawback. Without another power source, a driver had to use one hand to move the lever. The driver's other hand steered the car (with either a wheel or steering tiller) and worked the stick-mounted gear shift and brake grips standing on the floor of the car or outside the driver's side on the running board. Rubber strips replaced brushes as the cleaning tools on wipers in 1905. Unfortunately, the hazardous need for drivers to wipe windshields while driving was not eliminated until 1917. The solution was to use an electric motor to move a single wiper with a long rubber blade back and forth. Hawaiian dentist Dr. Ormand Wall invented the automatic wiper by placing an electric motor in the top center of the windshield so the wiper arced down over the hood of the car in a semi-circular or rainbow shape. Wipers were one of the first electrical devices in automobiles after the electric starter was developed in 1912. Most wipers on cars before 1930 were paired and hung down from the top of the windshield. They were moved to the base of the windshield as electrical systems became more complicated. Windshield washers were added to the wiper on/off levers, and these required spray nozzles in front of the windshield, a tank for washer fluid in the engine compartment, and electrical connections to coordinate these operations. In 1962, Bob Kearns invented the intermittent wiper with intervals and speeds that the driver could change. The advent of electronic systems with fuses and circuit breakers to operate, regulate, and coordinate electrical components expanded the possibilities for more diverse wipers. Wipers were added to headlights in the 1980s, requiring connections between the lighting and wiper systems. In the 1990s, microsensors were built into windshields to detect rain on the windshield, activate the wipers, and adjust speed and intermittent use for the amount of rain. Raw Materials The manufacturer purchases all of the parts from companies that specialize in fabricating parts from aluminum and steel, rubber blades, plastic bushings for the linkages, and the motors. Windshield wipers and windshield wiper systems (with motors) are different assemblies; some manufacturers make both, and others produce wipers only. The connecting and drive links and the pivots that move the wipers are made of galvanized steel. Galvanization is the process of applying zinc coating to steel to protect it from corrosion. Drive arms for boats and vehicles used in the marine industry are made of stainless steel that resists damage from salt water. The wiper suspension and claws are also galvanized steel. The galvanizing zinc coating is easier to paint than uncoated steel. Steel is also the material in the small parts of wipers, such as washers, screws, nuts, springs, and brackets. The blade frame is made from aluminum. The blades are made of natural rubber or synthetic compounds. Some rubber blades are composites of soft rubber on the wiping edge (the squeegee surface) and firm rubber that supports the wiping edge in the rest of the blade. Other materials that comprise parts of windshield wipers are rubber for washers in the pivots and plastic bushings that line holes for connecting parts of the linkage. The wiper suspension is typically painted black. If the wiper manufacturer also builds wiper systems, motors are purchased from subcontractors. The motors are contained in steel housings and include permanent magnet motors wound with copper wire. Each housing has connections for the electrical wires that are part of the vehicle and wiring harnesses are furnished specific to operating the wipers. Each motor also contains one or more electronic circuits depending on the sophistication of the system that the motor controls. Design Windshield wipers are designed and made to clear water from a windshield. Most cars have two wipers on the windshield, and they may have one on the rear window and one on each headlight. The wiper parts visible from outside the car are the rubber blade, the wiper arm holding the blade, a spring linkage, and parts of the wiper pivots. The wiper itself has up to six parts called pressure points or claws that are small arms under the wiper. The claws distribute pressure from the wiper along the back of the blade. This is described as a balance beam with a suspension system, where the wiper is the beam and the claws are the suspension components. The claws keep the blade flexed against the windshield to distribute even pressure to clean the glass all along the blade. More claws usually distribute the pressure better and are suited to large or highly curved windshields. Although the rubber is the familiar part of the blade, the blade actually includes a metal strip called a blade frame with a slot along the length of the frame and replacement holes in the frame. The replacement holes provide access for replacing the rubber blade with a refill. The blade on its aluminum frame can also be changed as a unit. The standard two windshield wipers are usually operated as a single-motor, tandem scheme with one wiper on the driver's side and one positioned near the middle of the windshield that moves across the passenger's view. The wipers are secured to pivots. A wiper and pivot are mounted on brackets at both ends of a long rod called the connecting link, and, as the force from the motor pushes on the driver's end of the connecting link, it in turn moves the other wiper. The connecting link is attached to another long rod called the drive link near the wiper motor. A slender spring linkage ties the pivot to the drive link to return the wiper to its resting or park position, hug the wiper close to the windshield, and keep it attached to the car if the links are damaged. Between the motor and the drive link, a linkage system consisting of a cam (another short rod) and pivot, a gear output shaft, and a worm gear controls the force of the motor delivered to the drive arm. The worm gear slows the speed of the motor while multiplying its torque (force). The gear allows a small motor to produce enough force to move the blades across the glass. This description is based on using a single motor to drive both wipers. If one motor powers each wiper, more links are needed to move the two wipers together in a so-called unitized motor system. This multiplied force is required to accelerate the blades from being stopped at both Windshield wiper systems. ends of their movement, to resist the friction of the rubber against the glass, to resist the friction of the rubber on dirt on the glass, and to oppose wind pressure on the windshield. Quality Control During assembly, the workers observe the conditions of the parts during their work, but their only specific quality control activity is to check the operation of the motors by turning them on to make sure they start and by listening to the sounds they make as indications of performance. The last inspection is performed when the assemblies are complete and before the wipers and systems are packed. The manufacturing director or final quality control inspectors look at the general appearance of the assemblies, confirm that the wipers have been sized and angled correctly for their sweep, and check that the assemblies are in the park position. The director or inspectors also check to see that the correct accessories are ready to be packed with the assemblies. Byproducts/Waste Small quantities of steel and aluminum scraps from trimmings or rejected or damaged parts are collected in bins and sold to salvage dealers who, in turn, sell them to metal manufacturers who melt the scrap down for recycling. Packaging from received parts is also collected and recycled. The Future As of 2002, windshield wipers and wiper systems are evolving because of changes in automobiles and other vehicles, technical improvements, and consumer demand. Wiper blades are as much as 30 in (76 cm) long, creating more resistance as they clean the windshield. Night-vision screens for windshields are in development, and these also increase resistance and change the dimensions needed for wipers. Blades are being improved with increasingly flexible rubber, so-called "boots" that fit around the blades to keep out ice and snow, and nonstick coatings on the squeegee edges of the blades to keep oil and wax from adhering and aging them. Motor systems are also being increased in voltage to power longer wipers and more accessories. Engineers are investigating fully automated systems that do not require any actions by drivers to start and stop wiper systems. Inventors expect the capabilities of the rain-detecting sensors available in the late 1990s to widen to prompt the wipers to clean dirty windshields with no rain, for example. Windshield wipers are among most reliable automotive devices—the design life of a wiper system is 1.5 million wipes. 附　　錄B 雨 刷 背景 雨刷是專(zhuān)門(mén)用來(lái)清潔車(chē)輛上的擋風(fēng)玻璃,這樣司機(jī)就可以清晰地看到前方的道路了。乘務(wù)車(chē)上的雨刷一般傾斜角度大約在67度。雨刮片長(zhǎng)度一般在12-30英尺左右(即30-76 cm)，長(zhǎng)度增量在2英尺(即5cm)左右。 歷史 擋風(fēng)玻璃的雨刷起始于發(fā)明汽車(chē)的時(shí)期。當(dāng)時(shí)大多數(shù)運(yùn)輸工具都沒(méi)有雨刷，馬車(chē)和卡車(chē)都是以很慢的速度移動(dòng),所以就不需要玻璃來(lái)保護(hù)司機(jī)和乘客或充當(dāng)一個(gè)擋風(fēng)物。 第一個(gè)雨刷采用是的毛刷。在1903年，發(fā)明者J. H. Apjohn突然有了一個(gè)想法,就是在垂直的擋風(fēng)玻璃上面上下移動(dòng)兩把刷子。同年,瑪麗·安德森發(fā)明了一種擺動(dòng)手臂可以把擋風(fēng)玻璃上的雨水清除，這種裝置是通過(guò)司機(jī)移動(dòng)一個(gè)設(shè)置在車(chē)內(nèi)的杠桿來(lái)操作的。1905年，安德森把她發(fā)明的機(jī)械擋風(fēng)玻璃刮申請(qǐng)了專(zhuān)利,到了1913年這種機(jī)械裝置成了運(yùn)輸工具上面的標(biāo)準(zhǔn)使用設(shè)備。當(dāng)時(shí)還沒(méi)有采用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)重要設(shè)備及配件,因此安德森的設(shè)備有一個(gè)缺點(diǎn)。由于沒(méi)有別的電源驅(qū)動(dòng),駕駛司機(jī)不得不騰出一只手來(lái)擺動(dòng)車(chē)內(nèi)的杠桿。而此時(shí)司機(jī)的另一只手需要來(lái)開(kāi)車(chē)(握著方向盤(pán)輪或掌著車(chē)舵柄)，還需要控制工作換檔桿和制動(dòng)鉗控制桿，這些桿有可能在汽車(chē)內(nèi)的地板上也可能處在靠近司機(jī)那一邊的車(chē)外，而做這些動(dòng)作時(shí)車(chē)輛是在行駛中的。 到了1905年，橡膠密封條取代了刷子成為擋風(fēng)玻璃的清洗工具。不幸的是,一直到1917年，需要司機(jī)一邊開(kāi)車(chē)一邊清潔擋風(fēng)玻璃的這種危險(xiǎn)行為才被廢除了。而解決的辦法就是要通過(guò)使用一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)回移動(dòng)一個(gè)裝有塑料雨刮片的雨刷。夏威夷的牙醫(yī)Ormand發(fā)明的自動(dòng)雨刮器是把電動(dòng)機(jī)放置在擋風(fēng)玻璃頂部的中心處，這樣雨刷按照半圓形或彩虹的形狀掃過(guò)車(chē)子的前殼。當(dāng)1912年電力發(fā)動(dòng)機(jī)被發(fā)明出來(lái)后，雨刷成為最早一批使用在車(chē)輛上面的電氣裝備。大多數(shù)汽車(chē)雨刷在1930年以前是成對(duì)使用的并且豎直懸掛在擋風(fēng)玻璃的頂端。當(dāng)電力系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)得更加復(fù)雜后，雨刷就被移動(dòng)到擋風(fēng)玻璃上的底部。 在雨刮的開(kāi)/關(guān)杠桿上添加了擋風(fēng)玻璃刮墊圈,這就要求在擋風(fēng)玻璃在前設(shè)置噴嘴, 然后在發(fā)動(dòng)機(jī)艙里面安置儲(chǔ)液罐,并且還需設(shè)置電路連接線(xiàn)路以協(xié)調(diào)這些操作.在1962年, Bob Kearns發(fā)明了一種司機(jī)可以自主改變運(yùn)動(dòng)間隔和速度的間歇式雨刮器。后來(lái)出現(xiàn)了一種電子系統(tǒng),它內(nèi)部可以添加保險(xiǎn)絲和繼電器來(lái)操作,調(diào)節(jié),協(xié)調(diào)電器元件部分，從而使擴(kuò)展雨刷的多樣性得以實(shí)現(xiàn)。到了20世紀(jì)80年代，人們把雨刷添加到前燈上,不過(guò)這需要把照明系統(tǒng)和雨刮系統(tǒng)連接起來(lái)。當(dāng)發(fā)展到了20世紀(jì)90年代,人們?cè)趽躏L(fēng)玻璃上面應(yīng)用了微型傳感器，來(lái)檢測(cè)下在擋風(fēng)玻璃上的雨水,從而激活雨刷,并根據(jù)雨量來(lái)調(diào)節(jié)速度和運(yùn)動(dòng)間隔時(shí)間。 原材料 制造商所有的零件都是從專(zhuān)業(yè)從事某行業(yè)的公司購(gòu)買(mǎi)來(lái)的，其中有從事鋁和鋼精密零件制造的公司、橡膠雨刮片公司、連桿塑料襯套公司以及專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的公司。擋風(fēng)玻璃上的雨刷和雨刷系統(tǒng)(裝配有電動(dòng)機(jī))是不同的組件;有些制造商同時(shí)生產(chǎn)這些,但有的只是生產(chǎn)雨刷而已。 控制移動(dòng)雨刷的連桿和驅(qū)動(dòng)桿，以及樞軸都是由鍍鋅鋼制造的。鍍鋅就是把鋅電鍍到鋼得表面以保護(hù)鋼鐵不受腐蝕。船和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)臂用于船舶工業(yè)用不銹鋼做的抵抗傷害從鹽水。雨刷的懸架和鉗也是用鍍鋅鋼制造的。鍍有涂層的鋼鐵表面比未鍍鋅涂層的鋼鐵剛?cè)菀淄科?。鋼也是制造雨刷小部件的主要材?比如墊圈,螺母、螺栓、彈簧和托架。 雨刮片的框架是用鋁制造的，而雨刮片本身是以天然橡膠或合成物為材料制作的。有的橡膠雨刮片是用軟橡膠和硬橡膠共同構(gòu)成，把在軟橡膠固定在擦刮板的邊緣(刮板的表面)，而硬橡膠則構(gòu)成了雨刮片其余部分并支撐著擦刮板的邊緣。 組成雨刷其他部分的材料有制作樞軸里墊圈的橡膠和制作連接桿件部分的孔的塑料軸襯。一般懸架系統(tǒng)會(huì)被涂成很明顯的黑色。如果雨刷制造商也同時(shí)制造雨刷系統(tǒng)，那么電動(dòng)機(jī)將也從這個(gè)供應(yīng)商這里購(gòu)買(mǎi)。而這些電動(dòng)機(jī)都會(huì)被包在鐵箱里面,包括用銅絲繞制的永磁電機(jī)。每個(gè)殼體一般都已經(jīng)連接了電線(xiàn),這些電線(xiàn)都是此交通工具的一部分，通過(guò)安裝特定的的電線(xiàn)束來(lái)操作雨刷。根據(jù)電動(dòng)機(jī)所控制的線(xiàn)路的復(fù)雜程度，每臺(tái)電機(jī)內(nèi)部還會(huì)包含一個(gè)或更多的電子電路。 設(shè)計(jì) 雨刷是設(shè)計(jì)用來(lái)從擋風(fēng)玻璃上清除雨水。大多數(shù)汽車(chē)擋風(fēng)玻璃上的有兩個(gè)雨刷,一個(gè)在后窗另一個(gè)在前照燈處。從外部可以看得出車(chē)上的雨刷是橡膠的雨刮片,雨刷臂支撐著雨刮片,彈簧連桿以及雨刷的樞軸部分。雨刷本身由六個(gè)部分構(gòu)成，它們被稱(chēng)為壓力點(diǎn)或爪,是在雨刷下面的小型機(jī)械臂。爪在雨刮片的背部沿著雨刮片為雨刷分散壓力。這可以被描述為一種懸掛梁平衡系統(tǒng),在這里面雨刷是梁、爪子是懸臂部分。爪子可以使雨刮片很靈活在擋風(fēng)玻璃上通過(guò)分散壓力來(lái)沿著雨刮片清潔玻璃。爪子越多就可以越有效地分散壓力,就越適合大型和曲線(xiàn)明顯的擋風(fēng)玻璃。 盡管人們對(duì)于雨刮片上的橡膠部分很熟悉,但是事實(shí)上雨刮片還包括金屬槽，被稱(chēng)作雨刮片框架，而沿框架的長(zhǎng)度和更換洞框架的框架。更換孔可以用來(lái)更換完好的橡膠雨刮片。當(dāng)然也可以把雨刮片和框架替換成一體的。 標(biāo)準(zhǔn)雙雨刷電機(jī)通常是由一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，并且串聯(lián)起來(lái)，使一個(gè)雨刷在司機(jī)那邊,另一個(gè)位置靠近擋風(fēng)玻璃的中央而工作在乘客的視線(xiàn)前方。樞軸固定住雨刷。刮水器和樞軸安裝在支架的兩端,作為推動(dòng)力量從電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連接,反過(guò)來(lái)移動(dòng)其他雨刷。連接起來(lái)是連接到另一個(gè)長(zhǎng)棍稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)連接在雨刮器電機(jī)等。用細(xì)長(zhǎng)的彈簧連接刮臂與驅(qū)動(dòng)支點(diǎn)之間,使刮桿能和擋風(fēng)玻璃緊密接觸,并保持一定的壓力使擋風(fēng)玻璃不至于損壞。 在馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)連接之間，存在一個(gè)連接系統(tǒng)組成的一個(gè)凸輪(另一個(gè)短桿)和支點(diǎn),輸出軸,齒輪,蝸輪傳動(dòng)控制的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)送到他們的手臂。這個(gè)蝸輪延緩了馬達(dá)的速度并成倍增加其轉(zhuǎn)矩(力量)。齒輪允許一個(gè)小型電機(jī)產(chǎn)生足夠的壓力來(lái)移動(dòng)雨刮片,清掃玻璃。這種描述是基于使用單個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩哥雨刮器。如果一個(gè)人配用電機(jī),是需要移動(dòng)更多連結(jié)在一起的兩個(gè)雨刷電機(jī)系統(tǒng)一個(gè)所謂的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。 成倍增加的力需要用來(lái)加速運(yùn)動(dòng)到兩端的雨刮片防止運(yùn)動(dòng)停止,還需要用來(lái)抵消的摩擦橡膠與玻璃窗之間的摩擦力、抵消的摩擦橡膠與玻璃上的灰塵之間的摩擦力,并且還要抵消擋風(fēng)玻璃反向風(fēng)壓力。 質(zhì)量控制 在組裝期間,工人們會(huì)觀察各零件的工作狀況,但是他們質(zhì)量控制方法只是簡(jiǎn)單的檢查打開(kāi)電源后電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，并且通過(guò)聽(tīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候的聲音來(lái)判斷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況。 最后一道檢驗(yàn)工作是在配件制造完成,但還沒(méi)有把雨刷系統(tǒng)組裝起來(lái)的時(shí)候。生產(chǎn)指導(dǎo)員或者質(zhì)量控制檢測(cè)員一般都是看看配件的外觀，確認(rèn)雨刷的尺寸和傾斜角是清潔時(shí)需要的正確尺寸并且還要檢查配件是在要組裝的位置上。在指導(dǎo)員或檢測(cè)員也要檢查看看這些合格的配件是否可以組裝了。 副產(chǎn)品和廢料的 擋風(fēng)玻璃的雨刷系統(tǒng) 有一些多余的或者廢棄了的以及損壞了的部件上面的鋼材和鋁材下腳料，它們會(huì)被收集在垃圾桶里,然后賣(mài)給了那些收廢品的，這些人接下來(lái)會(huì)繼續(xù)倒賣(mài)給金屬制造商,制造商會(huì)把金屬熔化了以便回收利用。零部件上的包裝也可以被收集和回收利用。 走勢(shì) 到了2011年,由于汽車(chē)以及其他交通工具的改進(jìn)，技術(shù)改進(jìn),以及消費(fèi)者的需求，雨刷和雨刷系統(tǒng)也正在不斷得到改進(jìn)。雨刮片長(zhǎng)達(dá)76厘米,當(dāng)它們?cè)趽躏L(fēng)玻璃上工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多的阻力。現(xiàn)在正在改進(jìn)擋風(fēng)玻璃上的夜視屏，這也會(huì)增加雨刷工作時(shí)的阻力并且會(huì)需要改變雨刷的尺寸。橡膠的柔韌性日益增加引起雨刮片也不斷改進(jìn),所謂最適合雨刮片可以把冰雪抵擋在外面,在刮板邊緣的不粘涂料可以避免油漬和蠟液附著和使雨刮器老化。 電機(jī)系統(tǒng)的電壓也在不斷增加以提供充足的能量驅(qū)動(dòng)雨刷以及其他的配件。工程師們正在檢測(cè)全自動(dòng)化的控制系統(tǒng)可行性,這一系統(tǒng)將不需駕駛員任何行動(dòng)來(lái)開(kāi)始和停止雨刷系統(tǒng)。發(fā)明家們期待雨水探測(cè)感應(yīng)器可以在20世紀(jì)90年代末改善性能,從而可以在沒(méi)有雨水的情況下清潔擋風(fēng)玻璃上的污漬。例如，雨刷是最可靠的汽車(chē)裝置之一，它的設(shè)計(jì)壽命可達(dá)150萬(wàn)次擦拭動(dòng)作。 12 SY-025-BY-2 任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 系部 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱(chēng) 從事 專(zhuān)業(yè) 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 轎車(chē)雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 一、設(shè)計(jì)目的、意義 目的：雨刮器看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到最終的刮刀的結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)動(dòng)方式都決定雨刮器的性能。本設(shè)計(jì)在三維建模軟件與動(dòng)力學(xué)仿真軟件平臺(tái)上建立某類(lèi)型雨刮器模型。為生產(chǎn)實(shí)際提供理論參考。我想通過(guò)我所學(xué)的知識(shí)，并利用Pro/E軟件平臺(tái)，對(duì)雨刮器做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，力求使刮刷面積進(jìn)一步增大，使得司機(jī)在任何時(shí)候都有一個(gè)清晰的視野，提高汽車(chē)行駛安全性。本設(shè)計(jì)可以使學(xué)生在復(fù)習(xí)所學(xué)課程的基礎(chǔ)上，從機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)電器以及三維軟件等方面做出全面的總結(jié)和學(xué)習(xí)，為以后的工作打下基礎(chǔ)。 意義：汽車(chē)雨刮器，是一個(gè)很小卻又不容忽視的汽車(chē)部件，它能擦亮汽車(chē)的“雙眼”，使司機(jī)的視線(xiàn)更加清晰。雨刮器一旦失去作用，將直接影響到司機(jī)雨天駕駛視野的清晰度。雨刮器看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到最終的刮刀的結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)動(dòng)方式都決定雨刮器的性能。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 主要內(nèi)容： 雨刮器總成含有電動(dòng)機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。本設(shè)計(jì)要求進(jìn)行捷達(dá)轎車(chē)雨刮器部件尺寸的設(shè)計(jì)，求解掛掃面積等；電機(jī)選型，電路分析；利用利用ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，獲得運(yùn)動(dòng)的軌跡和速度，并Pro/E繪出三維模型。 擬解決的主要問(wèn)題： （1）分析雨刮器電子間歇控制電路； （2）優(yōu)化雨刮器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； （3）確定刮刷區(qū)域，并計(jì)算最大刮刷面積； （4）最終實(shí)現(xiàn)三維模型建立(Pro/E)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 選取某轎車(chē)的雨刮器作為參考設(shè)計(jì)。 三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果 1、完成轎車(chē)雨刮器的整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)適用的主要功能。并在ADAMS軟件平臺(tái)上進(jìn)行雨刮器整個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)分析。 2、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，字說(shuō)不少于2萬(wàn)字。 四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月6日） (2) 根據(jù)選定轎車(chē)的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 3、4周（3月7日～3月20日） (3) 在Pro/E軟件中建立物理模型，利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配第5、6、7周（3月21～4月10日） （4）在ADAMS軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 第8、9、10、11周（4月11～5月8日） （5）設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)明書(shū)一份，零件圖一套（包括Pro/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日） （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日） 五、主要參考資料 （1）汽車(chē)教材：汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)、專(zhuān)用車(chē)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等； （2）軟件學(xué)習(xí)類(lèi)書(shū)籍：ADAMS軟件、Pro/E軟件等； （3）設(shè)計(jì)手冊(cè)類(lèi)書(shū)籍：汽車(chē)設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等； （4）期刊文獻(xiàn)資料：中國(guó)期刊網(wǎng)中雨刮器設(shè)計(jì)的相關(guān)資料（關(guān)鍵詞：雨刮器 電動(dòng)控制 虛擬設(shè)計(jì) ADAMS Pro/E）； （5）新聞及網(wǎng)絡(luò)資料等。 六、備注 自學(xué)ADAMS、Pro/E軟件。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 系部 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱(chēng) 從事 專(zhuān)業(yè) 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 轎車(chē)雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 研究現(xiàn)狀： 雨刮器總成含有電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、掛水片總成等。當(dāng)司機(jī)按下雨刮器的開(kāi)關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動(dòng)擺臂，擺臂帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)、四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動(dòng)，最后由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)雨刮片刮掃擋風(fēng)玻璃。 雨刮器的種類(lèi)很多, 按安裝位置分, 有頂置、底置、側(cè)置、前后置和內(nèi)外置等;按雨刮范圍分, 有局部雨刮、整體雨刮、單面雨刮和雙面雨刮;按運(yùn)動(dòng)方式分, 有四桿機(jī)構(gòu)左右擺動(dòng)式、導(dǎo)軌式直線(xiàn)和弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)式;按制作材料分,有普通黑膠體雨刮器、透明塑料體雨刮器和磁性體雨刮器。目前,車(chē)輛上廣泛使用的是曲柄連桿機(jī)構(gòu)黑膠體雨刮器。 國(guó)外對(duì)汽車(chē)電動(dòng)雨刮器的性能要求： 1.耐久性能 （一）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1975年SAEJ903b推薦 (1)總成耐久試驗(yàn) (2)刮片耐久試驗(yàn) (3)橡膠片耐久試驗(yàn) （二）日本標(biāo)準(zhǔn)1976年JISD5710推薦 （1）橡膠片耐久試驗(yàn) （2）總成耐久試驗(yàn) 試驗(yàn)后搖臂的壓力變化和試驗(yàn)前相比應(yīng)在15%以?xún)?nèi), 搖臂和刮片的各部分不應(yīng)有明顯的松弛、松動(dòng)（配合、間隙等）或其他有害缺陷的產(chǎn)生。 2.強(qiáng)度性能 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1975年SAEJ903b推薦 在刮動(dòng)過(guò)程中阻擋搖臂15秒，試驗(yàn)后應(yīng)仍能正常工作。 3.刮刷性能 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1975年SAEJ903b推薦 耐久試驗(yàn) 試驗(yàn)后刷凈性能仍應(yīng)達(dá)到75%。 4.刮動(dòng)頻率 （一）美國(guó)文獻(xiàn)介紹 刮動(dòng)周期 1--20秒 （二）法國(guó)文獻(xiàn)介紹 刮動(dòng)頻率 12--40次/分 （三）美國(guó)文獻(xiàn)介紹 間隔 3 秒較普遍 （四）英國(guó)文獻(xiàn)介紹 適應(yīng)極細(xì)雨時(shí)用, 頻率和間歇均能獨(dú)立控制。 （五）美國(guó)文獻(xiàn)介紹 傾盆大雨時(shí)刮刷頻率可高達(dá)80次/分,高于上述頻率則雨刮將在風(fēng)窗玻璃水而上浮掠而過(guò), 破壞刮水性能。 5. 接觸面壓力 （一）日本文獻(xiàn)介紹 刮片對(duì)風(fēng)窗玻璃的壓力 10--15克/公分 （二）日本文獻(xiàn)介紹 接觸面壓力 低速 10克/公分 高速車(chē) 15克/公分 （三）美國(guó)文獻(xiàn)介紹 汽車(chē)速度大于60哩/時(shí), 則刮片將受到空氣的浮力而降低刮刷性能 （四）日本文獻(xiàn)介紹 在汽車(chē)速度為100公里/時(shí), 400毫米長(zhǎng)的刮片受到200克的空氣浮力, 使刮刷效果惡化, 此時(shí)為了改善其刮刷性能, 最低需要400克的壓力。 6.橡膠片與摩擦系數(shù) （一）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1975年SAEJ903b推薦 （1）耐久試驗(yàn) （2）化學(xué)試驗(yàn) （二）日本標(biāo)準(zhǔn)1976年JISD5710推薦 耐久試驗(yàn) 7.工作溫度范圍 （一）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1975年SAEJ903b推薦 （1）工作溫度范圍 55士3℃一 （2）高溫試驗(yàn) 溫度 55士3℃ 最高速連續(xù)工作1/2小時(shí) （3）低溫試驗(yàn) 溫度 -30士5℃ 最高速連續(xù)工作1/2小時(shí) （二）法國(guó)文獻(xiàn)介紹 工作溫度范圍 -30℃-- 80℃ 8. 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)效率與擺角 日本文獻(xiàn)介紹 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)效率 80一85% 刮刷角度 ≯110o 如超過(guò)此限度, 則尺寸誤差變得敏感、且易越過(guò)死點(diǎn), 致使效率下降。 9.刮動(dòng)扭矩 日本文獻(xiàn)的介紹 刮動(dòng)扭矩大于50公斤· 厘米隨著風(fēng)窗玻璃的大型化, 刮片長(zhǎng)度大于280毫米的越來(lái)越多, 刮動(dòng)扭矩也隨著增大, 超過(guò)了50公斤· 厘來(lái)。 10.刮動(dòng)電流 法國(guó)文獻(xiàn)介紹 刮動(dòng)電流 0.1安培 國(guó)外對(duì)雨刮器的設(shè)計(jì)要求都有了明確并且高標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 而我國(guó)現(xiàn)階段的雨刮器發(fā)展現(xiàn)狀是新產(chǎn)品喜憂(yōu)參半, 老產(chǎn)品一統(tǒng)天下。 (1)新產(chǎn)品喜憂(yōu)參半。由于冬季車(chē)輛內(nèi)外溫差大,常常在車(chē)內(nèi)擋風(fēng)玻璃上結(jié)有很厚的一層冰霜, 必須使用熱水布反復(fù)擦除才能保證正常的視覺(jué)效果, 于是發(fā)明了雙面雨刮器。雙面雨刮器的不足是, 外雨刮片是車(chē)外物體, 內(nèi)雨刮片與其一起聯(lián)動(dòng), 容易分散駕駛員注意力而引起視覺(jué)疲勞, 危害行車(chē)安全。通過(guò)改進(jìn), 把內(nèi)雨刮片改成磁條式的, 無(wú)機(jī)械聯(lián)動(dòng), 需要時(shí)貼上, 用完后取下, 很方便。但是實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)磁性大小很難控制, 更麻煩的是加大磁場(chǎng)作用效果時(shí), 干擾車(chē)內(nèi)電子設(shè)備, 用手機(jī)做測(cè)試, 通話(huà)質(zhì)量差, 甚至車(chē)內(nèi)收放音設(shè)備無(wú)法正常工作。 局部雨刮一直是現(xiàn)用雨刮器的缺陷, 小范圍雨刮后視覺(jué)效果差, 影響駕駛員對(duì)前方全景的正確判斷。經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn), 把雨刮片的曲線(xiàn)(圓周)往復(fù)運(yùn)動(dòng)改成直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng), 雨刮面積加大。但是設(shè)計(jì)者把被雨刮的玻璃假想成直面矩形平板式, 而目前擋風(fēng)玻璃更多的是流線(xiàn)圓弧形等形狀, 直線(xiàn)整體雨刮在弧形玻璃上無(wú)法安裝。 傳統(tǒng)雨刮片的材料是黑膠體, 技術(shù)人員把它改成透明狀, 增強(qiáng)了視覺(jué)感光效果。在具體測(cè)試時(shí), 遇到雨天夜晚行車(chē), 打開(kāi)雨刮設(shè)備, 各類(lèi)光源被透明雨刮片折射后與透明棒形成新的“ 發(fā)光棒” , 司機(jī)原本可遠(yuǎn)距離觀察, 這時(shí)卻被發(fā)光棒來(lái)回運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的發(fā)光“ 墻面”遮掩而眩目。 (2)老產(chǎn)品一統(tǒng)天下。我國(guó)車(chē)輛工業(yè)近年來(lái)快速發(fā)展, 但是雨刮器作為一種附件, 其開(kāi)發(fā)一直得不到應(yīng)有的重視。一方面是用戶(hù)的使用和思維習(xí)慣, 另一方面是新產(chǎn)品的完備性和推廣價(jià)值不高。接受和認(rèn)可新型雨刮器要有一個(gè)過(guò)程, 真正的強(qiáng)適應(yīng)性雨刮器開(kāi)發(fā)出來(lái), 一定會(huì)是中國(guó)制造的一大特色。 普通雨刮器經(jīng)久不衰, 除了沒(méi)有可靠的替代品之外, 另一個(gè)很重要的原因就是其質(zhì)量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低和易于維修。而前幾種新型雨刮器要么處于試驗(yàn)階段,要么質(zhì)量不穩(wěn)定, 制造商不敢投入太多的資金搞推廣。 由于以上種種原因，我國(guó)廣泛應(yīng)用的雨刮器一直沒(méi)有新的改進(jìn)與進(jìn)展。因此我國(guó)現(xiàn)階段的目標(biāo)因該是在一定的技術(shù)要求下，改進(jìn)老產(chǎn)品的不足，結(jié)合其他新產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新型的，刮掃面積大的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的雨刮器。 目的： 雨刮器看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到最終的刮刀的結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)動(dòng)方式都決定雨刮器的性能。本設(shè)計(jì)在三維建模軟件與動(dòng)力學(xué)仿真軟件平臺(tái)上建立某類(lèi)型雨刮器模型。為生產(chǎn)實(shí)際提供理論參考。我想通過(guò)我所學(xué)的知識(shí)，并利用Pro/E軟件平臺(tái)，對(duì)雨刮器做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，力求使刮刷面積進(jìn)一步增大，使得司機(jī)在任何時(shí)候都有一個(gè)清晰的視野，提高汽車(chē)行駛安全性。本設(shè)計(jì)可以使學(xué)生在復(fù)習(xí)所學(xué)課程的基礎(chǔ)上，從機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)電器以及三維軟件等方面做出全面的總結(jié)和學(xué)習(xí)，為以后的工作打下基礎(chǔ)。 意義： 汽車(chē)雨刮器，是一個(gè)很小卻又不容忽視的汽車(chē)部件，它能擦亮汽車(chē)的“雙眼”，使司機(jī)的視線(xiàn)更加清晰。汽車(chē)雨刮器是用來(lái)清掃汽車(chē)風(fēng)窗玻璃上的雨雪和塵埃的裝置，一旦它失去作用，將直接影響到司機(jī)雨天駕駛視野的清晰度。雨刮器看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到最終的刮刀的結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)動(dòng)方式都決定雨刮器的性能。 雨刮器雖然是汽車(chē)的附件，但很多汽車(chē)制造企業(yè)將雨刮器列為汽車(chē)的安全部件, 并將雨刮器的一些功能特性(如刮刷頻率)列為安全特性,由此可見(jiàn)，雨刮器與汽車(chē)的安全性能有著緊密的關(guān)系，是我們不容忽視的汽車(chē)部件。 目前國(guó)內(nèi)外的雨刮器都不能消除刮掃死角，本次設(shè)計(jì)也不能完全消除刮掃死角，但力求掛掃面積增大，使司機(jī)可以盡量有最寬闊的視野。 二、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 基本內(nèi)容： 雨刮器總成含有電動(dòng)機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。本設(shè)計(jì)要求進(jìn)行捷達(dá)轎車(chē)雨刮器部件尺寸的設(shè)計(jì)，求解掛掃面積等；要選擇電機(jī)的型號(hào)，分析雨刮器的控制電路及間歇電路，分析電機(jī)的自動(dòng)回位裝置，確定雨刮器的硬件的尺寸等，利用LabVIEW軟件對(duì)雨刮器進(jìn)行控制，求解雨刮器的刮掃面積，利用ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，獲得運(yùn)動(dòng)的軌跡和速度，并運(yùn)用Pro/E繪出三維模型。 解決問(wèn)題： （1）分析雨刮器電子間歇控制電路； （2）分析雨刮器的自動(dòng)回位裝置； （3）確定雨刮器的控制方式； （4）優(yōu)化雨刮器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； （5）確定刮刷區(qū)域，并計(jì)算最大刮刷面積； （6）實(shí)現(xiàn)雨刮器的運(yùn)動(dòng)仿真； （7）最終實(shí)現(xiàn)三維模型建立(Pro/E)。 解決方法： （1）分析比較不同車(chē)型的控制電路及間歇控制電路，選擇其中一種。 （2）分析其他車(chē)型的自動(dòng)回位裝置，選擇合適的。 （3）比較分析不同雨刮器的控制方式，如電路控制，單片機(jī)控制，labview控制等。選擇其中一種。 （4）分析比較其他車(chē)型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，選擇合適的優(yōu)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 （5）查閱參考資料中求解雨刮器的算法。 （6）學(xué)習(xí)ADAMS軟件，實(shí)現(xiàn)雨刮器的運(yùn)動(dòng)仿真。 （7）學(xué)習(xí)Pro/E軟件，建立雨刮器的三維模型。 三、技術(shù)路線(xiàn)（研究方法） 利用Pro/E建立三維模型 計(jì)算雨刮器的掛掃面積 學(xué)習(xí)Adams軟件 進(jìn)行仿真分析 確定雨刮器的控制方式 確定雨刮器的尺寸及連桿結(jié)構(gòu) 分析雨刮器的連桿結(jié)構(gòu)、組成及運(yùn)動(dòng)方式 查閱雨刮器的相關(guān)文獻(xiàn) 分析雨刮器的控制電路、間歇控制電路及自動(dòng)回位裝置 選擇不同車(chē)型的雨刮器的控制電路及控制方法進(jìn)行分析比較 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月6日） (2) 根據(jù)選定轎車(chē)的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 3、4周（3月7日～3月20日） (3) 在ADAMS軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 第5、6、7周（3月21～ 4月10日） （4）在Pro/E軟件中建立物理模型，利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第8、9、10、11周（4月11～5月8日） （5）設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)明書(shū)一份，零件圖一套（包括Pro/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日） （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 臧杰，閻巖.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.08. 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