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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué)生姓名
裴立梅
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
B07- 1班
指導(dǎo)教師姓名
楊兆
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
轎車雨刮器結(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)軌式直線和弧線運(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%以內(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 15克/公分
(三)美國(guó)文獻(xiàn)介紹 汽車速度大于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)品喜憂參半, 老產(chǎn)品一統(tǒng)天下。
(1)新產(chǎn)品喜憂參半。由于冬季車輛內(nèi)外溫差大,常常在車內(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), 干擾車內(nèi)電子設(shè)備, 用手機(jī)做測(cè)試, 通話質(zhì)量差, 甚至車內(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(圓周)往復(fù)運(yùn)動(dòng)改成直線往復(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)玻璃更多的是流線圓弧形等形狀, 直線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, 打開雨刮設(shè)備, 各類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, 其開發(fā)一直得不到應(yīng)有的重視。一方面是用戶的使用和思維習(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)、汽車構(gòu)造、汽車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:
汽車雨刮器,是一個(gè)很小卻又不容忽視的汽車部件,它能擦亮汽車的“雙眼”,使司機(jī)的視線更加清晰。汽車雨刮器是用來(lái)清掃汽車風(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。
雨刮器雖然是汽車的附件,但很多汽車制造企業(yè)將雨刮器列為汽車的安全部件, 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,雨刮器與汽車的安全性能有著緊密的關(guān)系,是我們不容忽視的汽車部件。
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)(論文)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(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、完成開題報(bào)告 第1、2周(2月28日~3月6日)
(2) 根據(jù)選定轎車的相關(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)
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六、備注
自學(xué)ADAMS、LabVIEW軟件。
七、指導(dǎo)教師意見:
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
設(shè)計(jì)(論文)題目: 轎車雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程B07-1班
學(xué) 生 姓 名: 裴立梅
導(dǎo) 師 姓 名: 楊 兆
開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見:
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