机械原理课程设计汽车风窗刮水器

机电工程系课程设计说明书专业：机械电子工程课程：机械原理课程设计姓名：廖聪学号：2015143227班级：15级机械电子工程2班时间：2017. 06. 26～2017. 06. 30目录设计任务书 (1)第一章机械方案的设计与选择 (3)1.1 功能要求 (3)1.2 机械方案的设计与选择 (3)第二章机构结构设计 (6)2.1 原始数据 (6)2.2 图解法设计机构 (6)2.3 解析法设计机构 (7)第三章机械系统运动简图绘制 (8)3.1选定比例尺 (8)3.2运动简图绘制 (8)第四章解析法运动分析 (9)4.1 建立机构位置方程 (9)4.2位置方程求解（消元法） (9)4.3位置方程求解（几何法） (11)4.4 建立速度方程并求解 (12)4.5 建立加速度方程并求解 (12)4.6 运动分析程序 (13)第五章图解法运动分析 (13)5.1 选取分析位置 (13)5.2 分析位置机构运动简图绘制 (13)5.3 速度分析 (14)5.4 加速度分析 (15)第六章计算机编程 (16)6.1 交互界面设计 (16)6.2 数据输入有效性检验 (17)6.3 主程序设计 (17)6.4 结束退出程序设计 (20)总结 (21)设计任务书一、设计任务汽车风窗刮水器机构二、课程设计的目的1、进一步巩固和加深我们所学的理论知识，并将它们应用于实际机构的分析研究和设计中，培养我们分析问题、解决问题的能力。

2、使我们得到机械运动方案设计的完整训练，并具有机构选型、组合以及确定传动方案的能力，培养我们开发和创新机械产品的能力。

3、使我们对于机械的运动学分析和设计有一较完整和系统的概念。

4、进一步提高我们的设计计算、分析、绘图、表达和使用技术资料的能力。

三、原始条件1、工作条件（1）曲柄AB由电机通过减速器带动单向转动；（2）刮水器左右摆动角 ；（3）刮水器左右平均速度相等，无急回特性；2、精度与误差要求摆角允许误差：±5%3、原始数据：本设计小组为第3组数据。

三、各部分传到机构的选型
四、机械传动方案
经过小组成员讨论分析，对于汽车风窗刮水器的方案设计，我们提供了三种可以选择的方案。

传动方案一：采用连续回转、涡轮蜗杆、齿轮齿条、凸轮滑块等机构来实现雨刮臂刮水的目的。

传动方案二：采用连续回转、涡轮摇臂、凸轮滑块等机构来实现雨刮臂刮水的目的。

传动方案三：采用连续回转、涡轮摇臂、凸轮滑块等机构来实现雨刮臂刮水的
目的。

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摆杆复位装置（凸轮滑块）
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摆杆复位装置的作用是当汽车风窗刮水器电动机出现故障而无法提供电能时使刮水片恢复到初始位置。

汽车风扇刮水器设计方案1.1课程设计目的和任务机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练的必不可少的实践性教学环节。

机械原理课程设计教学所要达到的目的是：1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械原理课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。

2、通过制定设计方案、合理选择机构的类型、正确地对机构的运动和受力进行分析和计算，让学生对机构设计有一个较完整的概念。

3、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决机构设计问题的基本技能。

机械原理课程设计教学的任务是：机械原理课程设计通常选择一般用途的机构为题目，根据已知机械的工作要求，对机构进行选型与组合，设计出几种机构方案，并对其加以比较和确定，然后对所选定方案中的机构进行运动和动力分析，确定出最优的机构参数，绘制机构运动性能曲线。

1.2课程设计容和基本要求机械原理课程设计是在机械原理课程完成后集中进行的教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。

每个学生都应明确课程设计的任务和要求，拟定设计计划，保证设计进度、设计质量，按时完成课程。

在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。

要求设计态度严肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保课程设计达到教学基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。

1)机械原理课程设计步骤（1）机构运动方案设计。

即根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案；（2）设计上述各机构。

根据选定的方案采用各机构，如凸轮机构、连杆机构、齿轮机构、间歇运动机构及其组合机构等，即具体机构的尺度综合，求出机构的主要尺寸；（3）根据上面求得的尺寸，按比例画出全部机构的运动简图及运动循环图；（4）据此对上述机构进行运动分析，并进行基于ADAMS软件的机构建模与运动仿真。

机械原理说明书雨刷设计林银福吴俊武蒋阅任成伟机械原理课程设计说明书设计题目: 汽车雨刷机构（风挡刮水器）班级:13 级机自八班姓名:林银福吴俊武任成伟蒋阅教师:宜亚丽2015年 7 月 3 日目录1.选择和设计题目1.1项目的题目1.2选题的意义2.功能分析2.1功能分析2.2功能分解2.3功能求解3.方案选择及评价3.1方案选择3.2方案确定4.传动机构的尺寸5. 图解法分析5.1速度分析5.2加速度分析5.3力分析6.解析法分析6.1解析法机构简图 6.2解析法方程6.3解析法图线6.4 matlab代码7.误差分析7.1速度误差分析7.2加速度误差分析8.机构三维仿真及运动循环图8.1inventor三维绘图8.2运动循环图9.课程设计总结9.1机械原理课程设计总结9.2设计过程10.参考文献附录1 MA TLA B程序代码附录2 详细图解法、解析法过程1.选择和设计题目1.1项目的题目为汽车设计雨刷机构（风挡刮水器），刮水器通过在挡风玻璃上不断来回移动擦除积水，保持车窗洁净。

1.2选题的意义雨刷器是安装在风窗上的重要附件，它的作用是扫除风窗玻璃上妨碍视线的雨雪和尘土，保证驾驶者在车内可以拥有良好的前方视野。

因此，它对于行车安全具有重要的作用。

2.功能分析2.1功能分析雨刷器的功能是用于交通器的挡风玻璃上，清除表面的积水。

2.2功能分解雨刷器的功能是用于交通器的挡风玻璃上，清除表面的积水。

可以按照功能把机构分为：(1)减速机构--把电动机的高转速转换为雨刷器可以接受的低转速。

(2)刮水机构--把低转速转换到最末端雨刷的结构。

2.3功能求解（1）减速机构可以采用变速器或者齿轮机构（因传动比太大采用蜗轮蜗杆）等来实现，但是变速器显然比蜗轮蜗杆结构性能更好（蜗轮蜗杆结构易磨易坏）。

所以我们采用电动机连接变速器再连接刮水机构来实现这个功能。

（2）刮水机构可以采用曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构等不同机构实现，但是考虑到机构的简单性、材料性能的要求等因素。

目录一．设计题目：汽车风扇刮水器................................................................................................. １1.1课程设计的目的.............................................................................................................. １1.2课程设计的一般过程....................................................................................................... １1.3课程设计的机械原理课程设计步骤.............................................................................. １1.4机构简介........................................................................................................................... ２1.5 参考数据.......................................................................................................................... ２二．设计方案比较......................................................................................................................... ３2.1设计方案一 ...................................................................................................................... ３2.2设计方案二....................................................................................................................... ４2.3设计方案二....................................................................................................................... ５2.4最终设计方案：方案三................................................................................................... ５三．运动分析与仿真..................................................................................................................... ６3.1Adams建模........................................................................................................................ ６3.2位移、速度、加速度分析.............................................................................................. ７四．课程设计总结......................................................................................................................... ９4.1心得体会.......................................................................................................................... ９4.2参考文献.......................................................................................................................... ９一．设计题目：汽车风扇刮水器1.1课程设计的目的机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练的必不可少的实践性教学环节，其目的是：1、进一步巩固和加深学生所学的理论知识；2、培养学生运用理论知识独立解决有关课本课程实际问题的能力，使学生对机械的分析和设计有较完整和系统的概念；3、通过对具体机械的分析、计算、制图、技术资料的使用，电算程序的编程及计算机使用等个环节，培养学生独立分析问题和解决问题的工作技术能力。

《机械原理》课程设计计算说明书矿业技术学院机械专业 2 班设计者：王会东指导老师：苏猛老师完成日期： 2015 年 06 月 03日辽宁工程技术大学目录一.设计题目...............................1 课程设计简介................................2 课程设计内容................................3选定方案与计算...............................二课程设计总结...........................4 机械原理课程设计总结........................1雨刮器简介汽车雨刮器的一般结构原理图如下，雨刮器的动力源来自于电动机，它是整个雨刮器系统的核心。

雨刮器电动机的质量要求是相当高的。

它采用直流永磁电动机，安装在前挡风玻璃上的雨刮器电动机一般与蜗轮蜗杆部分做成一体。

蜗轮蜗杆机构的作用是减速增扭，其输出轴带动四杆机构，通过四杆机构把连续的旋转运动转变左右摆动的运动。

电动机雨刷器结构原理图2设计内容本次要做的雨刮器的机构设计，说实在的，对于雨刮器，这个题材真的太不起眼了，好像也不太受关注，目前市场上，雨刮器的结构基本上千篇一律，大同小异。

所以雨刮器设计形成了一个体系，首先应明确设计的任务与要求，拟定设计计划，保证设计进度、设计质量，按时完成。

在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。

要求设计态度严肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保设计达到基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。

（1）机构运动方案设计。

即根据给定的原理数据和工艺要求，构思并选定机构方案。

（2）设计各机构。

根据选定的方案采用各机构。

（3）根据已选定好的设计方案，求出各机构的主要尺寸。

（4）根据上面求得的尺寸，按比例画出全部机构的运动简图和部分零件的简图；据此对上述机构进行运动分析。

. . . .. .. .机械原理课程设计说明书设计题目：汽车风窗刮水器机构设计与分析学院：班级：设计者：指导老师：时间：目录一、机构简介及设计数据31.1机构简介及设计数据错误!未定义书签。

1.2设计容3二、刮水器机构相关数据的计算及分析错误!未定义书签。

2.1机构尺寸、即为家教、传动角的计算错误!未定义书签。

2.2加速度，速度多边形的计算与分析错误!未定义书签。

2.3曲柄摇杆机构动态静力分析13三、课程设计总结153.1机械原理课程设计总结153.2收获与感想153.3参考文献15一．机构简介及设计数据1.1机构简介与设计数据（1）机构简介汽车风窗刮水器是用于汽车刮水刷的驱动装置。

如图1- (a)所示，风窗刮水器工作时，由电动机带动齿轮装置1-2，传至曲柄摇杆装置2'-3-4。

电动机单向连续转动，刮水杆4作左右往复摆动，要求左右摆动的平均速度相同。

其中，刮水刷的工作阻力矩如图1- (b)所示。

图1 汽车风窗刮水器（a ）机动示意图；（b ）工作阻力矩曲线（2）设计数据设计参考数据见表1所示表1 设计数据容 曲柄摇杆机构设计及运动分析曲柄摇杆机构动态静力分析符号 1nKϕAB l 1x 4DS L 4G 4S J 1M单位 r/min()︒mmN2m kg ⋅ mm N ⋅数据30112060180100150.015001.2设计容（1）对曲柄摇杆机构进行运动分析。

作机构12个位置的运动速度和加速度线图，构件4的角速度与角加速度线图。

（2）对曲柄摇杆机构进行动态静力分析。

确定机构一个位置的各个运动副反力及应加于曲柄上的的平衡力矩。

二．刮水器机构相关数据的计算及分析2.1机构尺寸、极位夹角、传动角的计算（1）L BC=180mm（2）极位夹角θ=180 (k-1)(k+1) ∴θ=0°可见该机构无急回作用，可以达到摆臂左右摆动速度相同的要求。

（3）传动角r′=arcos(b^2+c^2-{(d-a)}^2)/2bcr1′=180 - arcos(b^2+c^2-{(d-a)}^2)/2bc计算得r′= r1′=302.2加速度，速度多边形的计算与分析1.由已知条件可得：V B=W AB×L ABW AB=30π/60 m/sL AB=60 mm∴V AB=0.188 m/s∴a B=W AB²×L AB=0.592 m²/s选比例尺：μv=V B/pb=9.42 (m/s)/mμa=a B/p`b`=29.5(m²/s)/m理论力学公式：V C=V B+V BCa C=a B+ a CB^n+a CB^t2.机构12个位置的速度、加速度线图和位置图（1）由图1的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0V BC=0.188m/sa C^n=0a BC^n=0.197m/s²a C =p`c`*μa=1.6225m/s²（2）由图2的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C=0.139 m/sa C^n=0.280m/s²a BC^n=0.018m/s²a C =p`c`*μa=0.472m/s²（3）由图3的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.149 m/sV BC=0.031m/sa C^n=0.319m/s²a BC^n=0.005m/s²a C =p`c`*μa=0.59m/s²（4）由图4的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V BC=0m/sa C^n=0.513m/s²a BC^n=0m/s²a C =p`c`*μa=0.56m/s²（5）由图5的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.194 m/sV BC=0.016m/sa C^n=0540m/s²a BC^n=0.002m/s²a C =p`c`*μa=0.53m/s²（6）由图6的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.155 m/sV BC=0.026m/sa C^n=0.349m/s²a BC^n=0.004m/s²a C =p`c`*μa=0.68m/s²（7）由图7的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0 m/sV BC=0.188m/sa C^n=0m/s²a BC^n=0.197m/s²a C =p`c`*μa= 0.91m/s²（8）由图8的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.116 m/sV BC=0.226m/sa C^n=0.196m/s²a BC^n=0.284m/s²a C =p`c`*μa=0.15m/s²（9）由图9的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.119 m/sV BC=0.188m/sa C^n=0.118m/s²a BC^n=0.197m/s²a C =p`c`*μa=0.24m/s²（10）由图10的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.188 m/sV BC=0m/sa C^n=0.512m/s²a BC^n=0m/s²a C =p`c`*μa=0.47m/s²（11）由图11的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.232 m/sV BC=0.148m/sa C^n=0.780m/s²a BC^n=0.121m/s²a C =p`c`*μa=0.97m/s²（12）由图12的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.221 m/sV BC=0.312m/sa C^n=0.708m/s²a BC^n=0.542m/s²a C =p`c`*μa=1.09m/s²由计算数据及电脑辅助程序可得转动副B、C、S4的各个运动曲线：（1）运动副C的位移、速度、加速度曲线：（2）运动副B的位移、速度、加速度曲线:（3）运动副S4的位移、速度、加速度曲线：2.3曲柄摇杆机构动态静力分析（1）通过计算机辅助程序可以得到动态静力分析计算结果：转动副A、B、C的受力矢量端图为：转动副D的受力矢量端图为：（2）应加于曲柄上的平衡力矩为：三、课程设计总结3.1机械原理课程设计总结机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练的必不可少的实践性教学环节。

机械原理课程设计雨刷器一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握雨刷器的基本机械原理，包括齿轮传动、连杆机构和电机驱动等；2. 学习并了解雨刷器各部件的功能及相互之间的关系；3. 掌握雨刷器的设计原则和步骤，能运用相关知识对其进行分析和改进。

技能目标：1. 培养学生运用机械原理解决实际问题的能力，能运用所学知识设计简单的雨刷器；2. 提高学生的动手操作能力，通过小组合作完成雨刷器的组装和测试；3. 培养学生运用CAD等软件绘制雨刷器零部件图纸的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理的热爱和兴趣，激发其创新意识；2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 增强学生的环保意识，使其认识到机械设计在节能环保方面的重要性。

本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和创新能力。

通过雨刷器的设计与制作，使学生在掌握基本机械原理的基础上，培养解决实际问题的能力。

同时，注重培养学生的团队协作精神和环保意识，使其成为具有综合素质的机械设计人才。

二、教学内容1. 理论知识：- 齿轮传动原理及其在雨刷器中的应用；- 连杆机构原理及其在雨刷器中的应用；- 电机驱动原理及其在雨刷器中的应用；- 雨刷器各部件的结构与功能。

2. 实践操作：- 雨刷器设计原则与步骤；- 小组合作进行雨刷器设计；- 利用CAD软件绘制雨刷器零部件图纸；- 雨刷器的组装与测试。

3. 教学大纲安排：- 理论知识部分（2课时）：讲解齿轮传动、连杆机构、电机驱动等基本原理，分析雨刷器各部件结构与功能；- 实践操作部分（3课时）：引导学生运用理论知识进行雨刷器设计，小组合作完成设计、绘图、组装和测试；- 总结与评价（1课时）：对学生的设计作品进行展示、评价，总结课程收获。

教学内容依据课程目标和学科特点进行选择和组织，注重科学性和系统性。

教学过程中，教师需结合教材相关章节，指导学生循序渐进地掌握雨刷器设计的相关知识，提高学生的实践操作能力。