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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。
轿车雨刮器结构设计方案1.1虚拟样机技术虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，它足一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。
这些数字模型即虚拟样机(virtual prototype)，将不同工程领域的开发模型结台在一起，它从外观、功能和行为上模拟真实产品．支持并行工程方法学。
虚拟样机技术涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术[21]。
虚拟样机技术是在CAx(如CAD、CAM、CAE等)／DFx(如DFA、DFM等)技术基础卜的发展，它进一步融合信息技术、先进制造技术和先进仿真技术，将这些技术应用于复杂系统全生命周期、全系统、并对它们进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持“由上至下”的复杂系统开发模式。
虚拟样机技术不仅是计算机技术在工程领域的成功应用，更是一种全新的机械产品设计理念。
一方面与传统的仿真分析相比，传统的仿真一般是针对单个子系统的仿真，而虚拟样机技术则是强调整体的优化，它通过虚拟整机与虚拟环境的耦合，对产品多种设计方案进行测试、评估，并不断改进设计方案，直到获得最优的整机性能。
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（如：整机结构、液压系统、控制系统等）的设计都是独立的，忽略了各子系统之间的动态交互与协同求解，因此设计的不足往往到产品开发的后期才被发现，造成严重浪费。
运用虚拟样机技术可以快速地建立包括控制系统、液压系统、气动系统在内的多体动力学虚拟样机，实现产品的并行设计，可在产品设计初期及时发现问题、解决问题，把系统的测试分析作为整个产品设计过程的驱动。
1.2虚拟样机技术的应用及发展近年来，虚拟样机技术及其应用已经获得重大进展，已经具备处理日益复杂的工程问题的能力，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。
目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)第二章整体结构 (2)2.1 功能说明 (2)2.2 对改装的部分加以研究 (3)2.3 机械部分的设计思想 (4)2.4基本要求 (5)2.5 雨刷器工作系统对机械传动的要求 (6)2.6 雨刷器概述 (7)2.7 雨刷系统执行元件的说明 (8)2.8 雨刷器的工作原理 (10)第三章系统控制 (11)3.1 调速系统控制杆 (11)3.2 可编程序控制器 (12)第四章对整体尺寸的设计和材料参数的计算 (18)4.1 雨刷器的机构简介和工作原理 (18)4.2 原始数据 (19)4.3 雨刷器机构相关数据的计算和分析 (19)4.4 加速度，速度多边形的运动和分析 (20)4.5 刮刷面积的计算 (27)4.5 Matlab／SimMechanics建模与仿真 (28)总体结论 (29)参考文献 (30)Ⅲ摘要本材料介绍捷达轿车可调行程雨刷器的设计过程，机械传动和电机的选配；系统控制由以下几部分硬件构成；电源、直流电动机、电源、PLC、速度控制杆。
对以上几个部分的雨刷器简单设计分析、简要说明了PWM调速系统、伺服系统、PLC系统。
以上的各部分相关关键词：机械传动直流电动机、控制系统、速度控制系统、PLC系统Ⅲ第一章绪论此材料介绍汽车雨刷器的设计过程和应用。
直流12v电压引入雨刷器，也是当今的自动化要求越来越高，对于它的速度也有着不一样的选择。
对它的连续工作也越来越高。
对于汽车雨刷器来说，对于人们在雨中开车解决了很多麻烦和问题。
如果汽车没有雨刷器在下雨行车中，就会给司机造成非常大的危险和麻烦。
雨刷器这项技术是自动化科学中与产业部门最紧密、服务最为广泛的一个。
自从世界的第一辆汽车的制造出来，雨刷器就被聪明的人们用在了这辆汽车上。
到了现在的这个时代，雨刷器也不断的在创新往更好的方面在发展。
如今的雨刷器不仅仅用于在汽车上面了，有些人家把这项技术用与在自己家里的门窗。
摘要随着汽车技术的逐步完善，雨刮器早就已经成为了汽车上面不可缺少的重要部件。
在国家标准中是作为安全特性的零部件要求。
自有汽车以来，道路交通的事故率在雨天要比在平日里多出许多，雨天的行驶过程中的安全特性大大降低，除了制动部件等主动安全系统外，在车外工作为驾驶员创造良好视野的前挡雨刮器也是非常关键的因素。
在雨天环境中，驾驶员需要足够清晰的视线和足够宽阔的视野才能保证行驶过程中的安全，但往往由于雨刮器的疏于维护或损坏，导致了危急时刻的视线阻碍，无法做出正确的判断以至于错过了最佳规避危险的良机。
由于雨刮器的外部工作环境非常复杂，其日晒雨淋，大风，灰尘，飞虫，油污等外部不定的物质都会对雨刮的性能产生不良影响。
除了对驾驶员使用的体验，如视觉，听觉等感官有较大的影响外，其使用寿命往往会比较短。
尤其是雨刮片，其本身就是易损物件，在设计中需要考虑到使用寿命以及刮净度质量等方面的影响。
本文将就前挡雨刮器的设计方法进行展开讨论和解读。
从雨刮的发展历史，基本原理，常见的雨刮器形式，到雨刮器的结构设计逐一展开。
文中也会介绍一下其中涉及的主要工具包括了CATIA，可视化模拟等通用或特制的雨刮器模块开发工具，来说明开发雨刮器所必须的专业性。
由于时代的变迁，现在的汽车不断地追求舒适性以及紧凑性，以至于留给雨刮器系统的车身空间越来越小，我们需要根据实际的车身环境设计出多样灵活的雨刮器。
通过成熟的四连杆理论，如何有效的运用紧凑而可靠的连杆机构传递力矩供雨刮工作，也成了当前开发过程中的一个费时费力的难点。
但随着科学的进步，现代雨刮器的开发工作已经可以通过专门的工具软件实现开发的质量并大大缩短了开发周期，本文将主要围绕雨刮器的高效现代设计方法展开论述。
关键词：雨刮器，攻击角，三维建模，雨刮臂，雨刮片，传动杆系统Vehicle Front Wipe System DesignABSTRACTAs the car technology gradually improve, wiper system has become an indispensable component. It is trade as an security feature parts in the national standard requirement. Investigate its reason is that ever since the car existing in our life, the road traffic accident rate is much higher in the rainy days than the normal days. Driving in rainy days become a much danger. Beside the safety parts such as brake components, wiper system is a very key system to work for the driver to create a good view in the vehicle. In rainy conditions, the driver needs a clear enough view to guarantee his safety during driving on road. But usually, the neglect of maintains the wiper blade will lead to the danger of blocking the line of sight, the driver will be unable to make the right judgment and missed the best opportunity for avoiding dangerous.The wiper working environment is very complex. Material which is like strong wind, dust, insects, oil pollution will lead to a bad performance of the wipe quality. The experience of the pilot will be affected by visual, auditory and other sensory, and the wiper system service life tend to be shorter, wiper blade in particular. So, in the design, need to take into account the service life and maintenance cost, etc. This article will discuss the design of the front wiper method. Starting from the basic principle of wiper, then common forms of wiper system, and the structure design related process will also be included. Main tools including the CATIA, visual simulation, which is general or special module development tools, will illustrate the professional development of wipe system.Due to the change of The Times, more compact and comfort car design wanted by people. At the same time, less and less space for wiper system to locate in vehicle. We need develop more flexible wiper system according to the actual environment. How to use the compact and reliable linkage to transmit the motor torque for wiper working by the theory of four-bar linkage? Which has become a big difficulty topic in the current development. But with the development in computer technique, there is special software tools available. With that tools we can improve our design quality and decrease the development life cycle. The article will discuss that how to using the modem way for designing a wiper system with high efficiency and low risk.Key words:wiper system, attack angle, 3D modeling, wiper arm, wiper blade, linkage system汽车前挡雨刮器设计基泄攻沉尸1 绪论汽车前挡风窗玻璃的雨刮系统是重要的安全件，用于在雨天，雪天维护驾驶员的视野，以保证在恶劣天气环境的行驶安全。
几种可擦车窗雨刷器的结构方案设计
一种常见的可擦车窗雨刷器结构方案设计是传统型的雨刷器，它由一
个金属臂和一个橡胶刷头组成。
金属臂一端连接到汽车的雨刷器驱动系统，另一端连接到橡胶刷头。
橡胶刷头贴合在车窗表面，当金属臂受到驱动系
统的作用时，橡胶刷头会在车窗表面移动，清除雨水和杂物。
这种结构简单、成本低廉，但容易出现刮伤车窗的情况。
另一种可擦车窗雨刷器结构方案设计是多关节伸缩式雨刷器。
这种雨
刷器由多个关节连接在一起组成，每个关节都可以伸缩自如，在清洗车窗
时可以更好地贴合车窗曲面。
这种设计可以提高雨刷器的清洁效果，但是
结构复杂，成本较高。
还有一种可擦车窗雨刷器结构方案设计是电动雨刷器。
这种雨刷器内
置电机驱动系统，可以根据雨刷器传感器检测到的车窗湿度自动启动和停止，清除车窗上的水滴和杂物。
电动雨刷器的清洁效果更好，但是需要额
外的电源供应，成本也更高。
另外，还有一种创新型可擦车窗雨刷器结构方案设计是喷水式雨刷器。
这种雨刷器内置水箱和喷水装置，可以在清洗车窗的同时向车窗表面喷洒
清洁液，提高清洁效果。
喷水式雨刷器可以避免刮伤车窗的情况，但是需
要定期补充清洁液。
在设计可擦车窗雨刷器时，需要考虑清洁效果、结构稳定性、使用寿
命和成本等因素，选择合适的设计方案。
每种结构方案都有其优缺点，可
以根据实际需求选择适合的雨刷器设计。
随着科技的不断发展，可擦车窗
雨刷器的设计也将不断创新，为车辆驾驶者提供更好的视野和行驶安全保障。
攻击角（Attack Angle）基础知识李犹胜（上海200000）摘要：电动雨刮器的攻击角是由挡风玻璃的曲率，电动雨刮器的转轴方向和雨刮臂的特征共同作用而产生的。
它对刮水质量，噪声，抖动等有影响。
本文详细的介绍了攻击角的定义，测量方法和分析方法。
关键词：雨刮器、攻击角0、前言我们在设计汽车挡风玻璃电动雨刮器时，首先任务就是要确保雨刷能够将挡风玻璃上的水刮刷干净，同时要确保雨刷在玻璃上运动没有令人厌烦的抖动，尖叫声，这就涉及到雨刮器的攻击角（Attack Angle）1、什么是攻击角（Attack Angle）攻击角（Attack Angle）是雨刮片相对于汽车挡风玻璃的方向。
它是相对于挡风玻璃表面的法线来定义并测量的。
在评估攻击角的时候，应该沿着整个雨刮片的长度方向上的各点都要得到评估。
攻击角（Attack Angle）能帮助雨刮片在挡风玻璃上翻转和平稳的移动。
攻击角是由于挡风玻璃的形状，电动雨刮器转轴的方向和雨刮臂的特征共同决定的。
2、攻击角符号的定义攻击角的符号分为“+”和“-”。
这个符号只表示攻击角的方向，并不表示攻击角的大小，即-3°并不是比2°小。
确定攻击角的方向采用的是“右手法则”：用右手抓住刮片，四指指向刮片的运动方向，大拇指所指的方向就是攻击角的观察方向（如图2）。
从刮片的顶端向刮片的尾部看，挡风玻璃的法线沿顺时针旋转到刮片的中心线（刮片的中心线在挡风玻璃法线的顺时针方向），攻击角为“-”；反之，如果挡风玻璃的法线是沿逆时针旋转到刮片的中心线（刮片的中心线在挡风玻璃法线的逆时针方向），此时的攻击角为“+”按照这个原则，刮片位于复位位置时攻击角应为“+”，刮片在外刮位置时攻击角应为“-”。
需要提醒的是：有些汽车制造商会有不同的定义，不管是如何定义攻击角的方向，你只有坚持一个原则，就是：刮片在挡风玻璃上必须倾斜，其刮片的倾斜方向是便于刮片运动的方向。
3、攻击角的产生攻击角的产生是由于挡风玻璃的形状，电动雨刮器转轴的方向和雨刮臂的特征共同决定的。
前言汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，现代汽车正从一种单纯的交通工具朝着满足人们需求、安全、节能和环保的方向发展。
为了满足人们对汽车日益提高的要求，汽车研发及生产机构必然要将越来越多的电子产品引入到汽车上，智能控制系统也成为汽车革新的主要内容。
雨刮器属汽车附件，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃及大灯玻璃上的雨雪、灰尘和水泥等，以保证玻璃透明清晰。
第一个发明电动刮水器的是德国博世公司，博世将它作为“博世最年幼的产品”加入到博世的产品家族。
自那以后，这个婴儿逐渐成长，从单纯的刮片发展到二十一世纪初的风窗玻璃之星——无支架的刮水器。
在汽车的驾驶史上，对风窗玻璃的清洁问题解决开始得比较晚。
汽车从只有平添驾驶发展到成为全天候的驾驶。
技术变化最大是在二战以后伴随着大规模机械的出现。
风窗玻璃洗涤器、间歇开关、后窗刮水器和可加热喷水器保证了驾驶时的视野清晰与行车安全。
伴随着其他一些技术革新，比如雨滴传感器、可变位刮水臂、刮水器的出现，就更扩大了刮拭的范围，刮水器成为了一个复杂的系统。
目前传感器在汽车上的应用已经相当广泛，汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。
在对于汽车雨刮器的研究上，智能雨滴传感器自然成了智能刮水器系统的重要组成部分。
智能化传感器是具有智能功能的高档传感器，它具有检测、信息处理功能、自动进行各种误差补偿、精度高、量程覆盖范围大、稳定性好、输出信号大、信噪比高、传输中抗干扰性能好，可远距离输送信号，有的还带有自检功能。
在汽车智能雨刮系统中由于两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就存在两个雨刮摆动不同步的问题。
本文在分析了模糊控制理论及雨刮同步摆动规则的基础上，提出了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。
该系统将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。
