汽车雨刷结构设计

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)关键词 (I)Abstract (II)Key Words (III)1. 前言 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 选题的研究现状及发展趋势 (1)2. 设计题目：汽车雨刮器 (3)2.1 设计内容及步骤 (3)2.2 机构简介 (4)3. 设计方案比较 (5)3.1 设计方案一 (5)3.2 设计方案二 (6)3.3 设计方案三 (7)3.4 设计方案四 (8)4.设计的数据及运动分析 (9)4.1 整体工作流程 (9)4.2 工作部分即齿轮组 (10)4.3 摇杆滑块机构 (11)4.4 方案最终效果 (12)5. 设计综述 (14)结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)摘要雨刷是最早发明于1910年.从1900年就有正规生产汽车在道路上，这意味着汽车没有雨刷在道路上遭受各种天气行驶至少10年！雨刷的构想产生于美国特瑞科公司的董事长在下雨天驾车，由于天气模糊，无法看清道路，导致撞倒了一个骑自行车的男孩。

虽然男孩没有受很大的伤，但是驾驶者被他的经历所震惊。

为他所震惊的是驾驶的危险是在没有完全看清道路的情况下发生的，这引起了雨刷的产生。

在我们熟悉的电动雨刷系统出现以前一系列不同的方法都尝试过。

最早的雨刷设计是一个塑料刀片在挡风玻璃上手动旋转。

虽然这使挡风玻璃变干净，前方的视野变清晰，但操作者的手很快就累了，于是这种设计被放弃了。

另一个的设计是由一个真空驱动泵所引发的。

不幸的是这种设计被操作速度随车速改变的事实所困扰。

这次失败最终导致连接一个电机到雨刮臂，这种本质一直沿用到今天。

关键词：雨刷；发明；电动雨刷；AbstractThe windshield wiper was first invented in 1910. The first regular production automobiles had been on the roads since 1900, which means that cars were driving on roads in all kinds of weather for at least ten years without windshield wipers!The idea for windshield wipers was born when the President of the Trico company in the United States was driving his car on a rainy day and, unable to see the road well because of the weather, he hit a boy on a bicycle. Though the boy was not hurt badly, the driver was considerably shaken by the experience. It was his shock at the danger of driving without seeing the road properly that brought about the birth of windshield wipers.But a number of different methods were tried before the motor-driven wiper systems we are familiar with today came about. The initial windshield wiper design was one in which a rubber blade on the windshield was rotated manually. While this allowed the windshield to be cleared and forward vision improved, the operator hand soon tired, and the design was abandoned. The next design was powered by a vacuum driven pump. Unfortunately this design was plagued by the fact that its speed of operation changed with the speed of the vehicle. Thisfailure finally led to the attachment of a motor to the wiper arm, which is essentially the one still in use today.Key Words：blade；invent；Electric wipers1. 前言1.1 选题的目的和意义下雨的时候，大车小车前档风玻璃上的雨刮器就会齐齐动作，两只雨刮片以固定的转轴柱为中心作摆动，将前档风玻璃的雨水刮去，还司机一个有效的视野。

目录一．设计任务书 (1)1.1刮水器的功用 (1)1.2 刮水器的机构简介及运动原理 (1)1.3刮水器的运动简图 (2)二．设计数据 (2)三．刮水器机构相关数据的计算及分析 (3)3.1 计算极位夹角 (3)3.2 计算ＢＣ的长度 (3)3.3 计算AB杆和ＣＤ杆的关系 (4)四.加速度，速度多边形的计算分析 (4)4.1 方案一的速度加速度分析： (7)4.2 方案二速度和加速度分析： (9)五.动态静力分析 (9)5.1对两方案进行受力分析 (9)六. ＭＡＤ仿真建模分析速度与加速度 (10)６.１仿真运动轨迹 (13)６.２分析速度与加速度图线 (14)七.心得体会 (15)八．参考文献 (16)一．设计任务书1.1刮水器的功用为了保证汽车在雪雨天有良好的视野，各种车辆均配有刮水器，它利用连杆运动机构将电机连续旋转运动化为刮片的往复挂刷运动，清除车窗上的水滴或污垢，保持清晰的视野。

1.2 刮水器的机构简介及运动原理汽车风窗刮水器是利用汽车刮水的驱动装置，如运动简图所示：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，将电动机单向连续转动，转化为刷片4做往复摆动，其左右摆动的平均速度相同。

1.3刮水器的运动简图二．设计数据设计内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n1k φL AB x L DS4Ｇ4ＪS4Ｍ1单位r∕min（°）mm mm mm Ｎ㎞·㎡Ｎ·㎜数据30 1 120 60 180 100 １５０．０１５００30 1 120 ８０180 100 １５０．０１５００三．刮水器机构相关数据的计算及分析3.1 计算极位夹角 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。

3.2 计算ＢＣ的长度∵L AE =180㎜, L AB =60㎜，且L AB =L CE,∴L BC =180㎜ 3.3 计算AB 杆和ＣＤ杆的关系 ∵cos30˚=CE/CD=23AB ∴CD=332AB四.加速度，速度多边形的计算分析4.1 方案一的速度加速度分析： 如下图所示速度与加速度多边形如下p 'b 'c ''c 'mm LAB60=在左极限位置, 由已知条件可得:W L VAB AB B⨯=60m/s π230(÷⨯=）WAB∴anc =L W AB AB ⨯2=0.592m ²/s选取比例尺μv =0.01(m/s)/mm,μa =0.1(m ²/s)/mm 由理论力学公式得:0,=+=VV V V CBCBC, s m V BC /188.0=∵a a a a tbc nBC B C ++= ，∴s m LL V a BC BC BC n BC /195.022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= ∴a a a n BC n Bt C +=︒⨯30sin s m a t C /573.12= s m a C /573.1p`c`2au =⨯=在右极限位置：速度与加速度多边形如下∵0,=+=V V V V C BC B C ∴s m V BC /188.0=∵0,=++=a a a a a nC t BC n BCB C an B=L W ABAB ⨯2=/s 0.592m 2,0=a nC∴s m L L V a BC BC BC n BC /195.022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 由加速度分析图可得a a a n B nBC tC =+︒⨯60cos, s m a t C /792.02=s m a C /792.0p`c`2au =⨯=4.2 方案二速度和加速度分析：速度与加速度多边形如下 p 'b 'c ''c 'L AB =80mm在左极限位置, 由已知条件可得:W L VAB AB B⨯=60m/s π230(÷⨯=）WAB∴anc =L W AB AB ⨯2=0.789m ²/s选取比例尺μv =0.01(m/s)/mm,μa =0.1(m ²/s)/mm 由理论力学公式得∵0,=+=V V V V C BC B C ∴s m V BC /251.0=∵0,=++=a a a a a n C t BC n BCB C ∴s m L LV a BC BCBC nBC /350.022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= ∵a a a n B n BC tC =+︒⨯60cos ，∴s m a t C /278.22= s m a C /278.2p`c`2au =⨯= 在右极限位置：速度与加速度多边形如下∵0,=+=V V V V C BC B C ， ∴s m V BC /251.0=∵0,=++=a a a a a n C t BC n BCB Cs m L L V a BC BC BC n BC /350.022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 由加速度分析图可得a a a n B n BC t C =+︒⨯60cos ，s m o a t C /878.2=s m a C /878.0p`c`2a u =⨯= 五.动态静力分析5.1对两方案进行受力分析惯性力F S4=G/g ×a C =15÷9.8×1.573=2.408N惯性力矩ＭＳ４＝ＪＳ４×a C =０.５＊１.５７３＝０.７８７Ｎ·ｍ对方案二，同理可得惯性力F S4=G/g ×a C =15÷9.8×２.２７８＝３.４８７Ｎ惯性力矩ＭＳ４＝ＪＳ４×a C =０.５×２.２７８＝１.１３９Ｎ·ｍ由功用要求分析可得，应选取惯性力及惯性力矩较小，对杆件冲击力较小的方案一六.ＭＡＤ仿真建模分析速度与加速度６.１仿真运动轨迹６.２分析速度与加速度图线方案一方案二加速度比较方案一方案二由图分析可得：方案一的在两极限位置的速度差较方案二的小，且方案一的加速度比方案二的要小。

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。

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。

汽车前挡雨刮系统设计
首先，让我们来了解雨刮器和雨刷的工作原理。

雨刮器是由一个金属
臂和一个橡胶叶片组成的装置。

当马达运转时，金属臂将雨刷移动在玻璃上，并通过橡胶叶片将水滴刮除，以确保玻璃表面的清晰视野。

但是，仅仅有雨刮器和雨刷是不够的。

在挡风玻璃上还需要有一层液
体来帮助雨刷清除水滴。

这就是水箱的作用。

水箱位于引擎舱内，并连接
到挡风玻璃上的喷水嘴。

水箱内装有清洁液体，通常是一种含有清洁剂和
防冻剂的混合物。

在需要清洗玻璃时，控制装置会发出指令，将清洁液喷
洒到挡风玻璃上，帮助雨刷清除水滴和污垢。

水箱内的清洁液一般由马达提供压力，使其通过喷水嘴喷射到玻璃上。

水箱的容量通常足够驾驶者在行驶途中使用。

水箱还配备有一个液位传感器，用于检测清洁液的剩余量，并通过仪表盘上的指示灯提醒驾驶者需要
添加清洁液。

控制装置是整个雨刮系统的大脑，其作用是接收驾驶者的命令并控制
雨刮器和水箱的操作。

大多数新款汽车都会配备一个自动雨刮系统，该系
统能够根据雨量的变化智能调节雨刮器的频率和速度。

系统可以通过传感
器检测玻璃上的水滴，并根据水滴的密度和速度来调整雨刮器的操作。

这
种自动调节的雨刮系统可以让驾驶者专注于驾驶，而不需频繁地手动控制
雨刮器的开关。

总而言之，汽车前挡雨刮系统的设计是为了确保驾驶者的视线清晰，
提升行车安全。

它由雨刮器、雨刷、水箱、马达和控制装置等组成，并配
备了自动调节功能。

这样的设计可以让驾驶者在恶劣天气条件下获得更好
的驾驶体验。

智能雨刮器机械结构设计摘要雨刮器属汽车附件，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和灰尘等，以保证玻璃透明清晰。

本文分析了智能雨刮器机械结构设计，能够取代传统的机械结构的雨刮器。

关键词电动雨刮器；雨量传感器；红外；智能刮水器结合了两种机械技术：一是通过电动机和减速蜗轮为刮水器提供运动力量；二是通过刮水器连杆机构来带动电动机刮水器。

电动机和减速齿轮：在挡风玻璃上来回快速移动的刮水片要的动力非常大。

我们将蜗轮使用在小电动机的输出端来产生这种巨大的动力。

蜗杆减速齿轮可以使电动机的扭矩增大50倍左右，同时也能使电动机的输出速度降低近50倍左右。

减速齿轮输出的动力操纵着连杆机构，使刮水器来回移动。

电动机/齿轮总成内部的结构是一个能够感应下止位的限位电路。

限位电路向刮水器提供电源，如果刮水器停在挡风玻璃底部时，马上切断电动机电源。

此电路还能根据刮水器间歇性设置，使刮水器在刮水过程中短暂停顿[1]。

连杆机构：减速齿轮的输出轴上连接着一个短凸轴。

这个凸轴随着刮水器电动机的转动而旋转并且与一个长杆相连；当凸轴旋转时，来驱使长杆来回往复运动。

这个长杆又和一个短杆相连，并且由后者驱动驾驶员一侧的刮水片。

另一个长杆从驾驶员侧向乘客侧刮水片传送动力。

1 智能雨刮器电机设计智能雨刮器系统一般分为单片机、直流电动机、雨滴传感器及雨刷等几大部分。

智能雨刮器的系统结构框图如图所示。

雨刮电机是由电机带动，通过连杆机构使电机的旋转运动转变为刮臂来回往复运动，从而实现雨刮动作。

汽车的雨刮器是通过雨刮器的电机来驱动，用电位器来控制不同挡位的电机转速。

雨刷器电机后端有封闭在同一个壳体内的小型齿轮变速器，使输出的转速降低至需要的转速。

这个装置俗称叫雨刷驱动总成。

该总成的输出轴连接雨刷端部机械装置，通过拨叉驱动和弹簧复位实现雨刷的往复摆动。

本文介绍的智能雨刮电机设计采用永磁式直流电动机，其定子磁场是由锶钙铁氧体制成的一组永久磁场，它具有结构简单、功率大、省电、机械特性较硬等优点。

汽车雨刮器设计报告摘要：1.引言2.设计原理汽车雨刮器的工作原理是通过雨刷在挡风玻璃上来回摆动，将雨水刮除。

雨刷臂由雨刷臂关节连接到雨刮器马达，雨刷臂可以在水平和垂直方向上移动。

雨刷通过橡胶刮条与挡风玻璃接触，携带水滴一起刮走。

雨刮器马达负责驱动雨刷臂以适当的速度和力量进行摆动。

3.结构设计(1)雨刷：雨刷需要选择耐磨、耐腐蚀的材料，并且具有良好的弹性，以确保刮去雨水的效果。

常见的材料有橡胶和硅胶等。

(2)雨刷臂：雨刷臂需要具备足够的刚度和弯曲能力，以适应不同挡风玻璃的曲面。

雨刷臂应采用轻量化设计，以降低质量和减少驱动力的需求。

(3)雨刮器马达：雨刮器马达应具备足够的功率和稳定性，以保证雨刮器在恶劣天气条件下的正常工作。

同时，马达应具备防水和抗震性能，以适应不同的道路条件。

4.实验验证为验证设计的可行性，我们进行了一系列实验。

首先，我们测试了不同材料的雨刷对于刮去雨水的效果，结果显示橡胶雨刷具有较好的刮水性能。

然后，我们比较了不同刮水速度对于清除水滴的效果，结果显示较快的刮水速度可以更好地清除水滴。

最后，我们测试了雨刮器在不同道路情况下的工作稳定性，结果显示设计的雨刮器可以稳定工作，并且对于不同道路条件下的雨水具有较好的清除效果。

5.结论本报告介绍了汽车雨刮器的设计原理、结构和选材，并通过实验验证了设计的可行性。

设计的雨刮器具有良好的刮水性能、稳定性和适应性，能够满足驾驶人员在雨天行驶的需求。

在未来的研究中，可以进一步优化设计，提高刮水效果和使用寿命。

汽车雨刷结构设计分析汽车雨刷是汽车上的重要雨天保护装置，用于清除雨水和除去前挡风玻璃上的杂物。

在设计汽车雨刷的结构时，需要考虑到多个因素，包括清雨效果、耐用性、安全性以及装配和维修的便利性。

首先，汽车雨刷的结构通常包括雨刷臂、雨刷片和驱动装置。

雨刷臂负责悬挂和支撑雨刷片，驱动装置则负责驱动雨刷臂的运动，使雨刷片能够刮拭前挡风玻璃上的雨水。

为了保证清雨效果，雨刷片的底部需要采用弯曲或弯折的设计，以适应前挡风玻璃的弧度；同时雨刷片的表面还需要具备一定的摩擦性，以确保良好的擦拭效果。

其次，为了提高汽车雨刷的耐用性，雨刷臂和雨刷片通常由高强度材料制成，如钢铁或铝合金。

这些材料具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能，能够在多年的使用中保持结构的稳定性和强度。

此外，为了防止雨刷片在高速行驶时产生噪音，雨刷片的连接部分还需要采用减震装置，如橡胶垫片，以减少振动和摩擦声。

安全性是另一个需要考虑的重要因素。

在设计雨刷结构时，需要确保雨刷臂和雨刷片的安装稳固可靠，以防止在行车过程中脱落或摇晃。

需要采用牢固的连接装置，并进行适当的调整和固定。

此外，在驱动装置的设计中，需要考虑到驾驶员的操作便利性和可见性，以确保驾驶员可以轻松控制雨刷的开关和调节。

此外，为了方便雨刷的装配和维修，雨刷臂和雨刷片的连接部分通常采用可拆卸的设计。

这样一来，当雨刷片磨损或损坏时，可以方便地进行更换，而无需更换整个雨刷臂。

此外，为了方便驾驶员的维修操作，驱动装置通常配备有开关和控制装置，以方便驾驶员根据需求自由调节雨刷的运动速度和角度。

总之，汽车雨刷的结构设计需要考虑到多个因素，包括清雨效果、耐用性、安全性以及装配和维修的便利性。

通过合理的设计，可以提高雨刷的使用寿命和清洁效果，为驾驶员提供更加安全和便利的行车环境。

汽车雨刷设计分析
一、汽车雨刷系统介绍
汽车雨刷系统是汽车的一个重要部件，用来清除汽车玻璃表面的雨水、水花等液体或水滴。

它通常由雨刷车轮、雨刷挡板、操作机构、液压机构
和雨刷刷毛组成。

它的基本工作原理是：通过线圈激励电机的带动，激励
雨刷车轮带动操作机构，实现液压或活塞系统的操作，在汽车玻璃上拖动
雨刷刷毛，使汽车玻璃上的雨滴消失。

1、汽车雨刷轮的设计
汽车雨刷轮头通常采用塑料注塑成型，可以轻松安装和拆卸，满足汽
车玻璃的雨刷要求，对汽车的行走冲击有较强的承受能力。

其轮子的弹簧
特性使其在弹性变形的时候仍然保持柔软，同时保持雨刷轮的坚固性。

2、雨刷挡板的设计
雨刷挡板一般为塑料注塑制成的，具有良好的环保性和耐用性，可以
有效的减少雨刷在操作机构张紧的程度，使雨刷的拖动程度和抛光程度保
持良好，满足汽车玻璃上拖动的时候的要求。

3、汽车雨刷刷毛的设计
汽车雨刷的刷毛一般采用TR的材料，具有韧性强、机械性能好、耐
磨性能良好、有良好的抗腐蚀性、耐热性能和耐寒性能等特点，可以有效
清除汽车的玻璃表面污垢。