汽车雨刮电机控制系统设计与仿真
一、实验目的
1、掌握汽车雨刮电机总成的结构和工作原理。
2、掌握protus软件和keilμVsion软件的使用方法。
3、学习使用protus软件进行电路原理图设计并进行仿真。
二、实验设备
安装有protus软件和keilμVsion软件的PC机一台。
三、实验原理及内容
1、汽车雨刮的结构和工作原理
雨刮器是重要的安全件，它必须能有效地清除雨水、雪和污垢；能在高温（摄氏零上80度）和低温下（摄氏零下30度）工作；能抗酸、碱、盐等有害物质腐蚀；使用寿命达到15万次刮刷循环（乘用车）。
汽车雨刮的主要组成部分为雨刮电机总成，四连杆机构，雨刷总成。
当司机按下雨刮器的开关时，电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂，摆臂带动四连杆机构，四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。
一般情况下在汽车组合开关手柄上有雨刮器控制旋扭，设有低速、高速、间歇3个档位。手柄顶端是洗涤器按键开关，按下开关有洗涤水喷出，配合雨刮器洗涤档风玻璃。
雨刮器的动力源来自电动机，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，安装在前档风玻璃上的雨刮器电动机一般与蜗轮蜗杆机械部分做成一体。蜗轮蜗杆机构的作用是减速增扭，其输出轴带动四连杆机构，通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。
司机关闭雨刮器时，雨刮臂往往不停在适当的位置，阻碍司机的视线。为解决这一问题，雨刮器设有一个回位开关，它控制雨刮器电机，当雨刮臂停在档风玻璃下的适当位置时，电机才会停止运转。
现今的雨刮器已经普遍采用快档、慢档和间歇控制档。其中间歇控制档一般是利用电机的回位开关触点与电阻电容的充放电功能使雨刮器按照一定周期刮扫，即每动作一次停止2－12秒时间，对司机的干扰更少。
有些雨刮臂还附带胶水管，水管接至洗涤器上，按一下开关会有水注喷向前档风玻璃。在一些中高级轿车上，不但前后档风玻璃有雨刮器，就是前大灯也有一支小小的雨刮片，用以清除前灯玻璃上的尘埃。
基于碰撞模拟仿真的汽车雨刮系统优化设计
随着汽车行业的飞速发展，汽车的安全性和舒适性需求也逐渐增加。其中，雨刮系统作为车辆行驶中保持驾驶视野清晰的重要装置之一，对于驾驶员的安全至关重要。为了提升雨刮系统的性能，可以借助碰撞模拟仿真技术进行优化设计。本文将介绍基于碰撞模拟仿真的汽车雨刮系统的优化设计方法和一些实际应用案例。
1. 碰撞模拟仿真技术的应用
碰撞模拟仿真技术是一种常用于验证和改进产品设计的工程方法。它通过计算机模拟真实世界中的力学行为，可以准确模拟和分析各种事故和碰撞情况下的物体行为。在汽车行业，碰撞模拟仿真技术广泛应用于车辆的安全设计和性能优化。
2. 汽车雨刮系统的工作原理
汽车雨刮系统通常由雨刮器、雨刷、电动机和控制电路等组成。当雨刮开关打开时，电动机会驱动雨刮器和雨刷进行工作，清除挡风玻璃上的雨水，以保持驾驶员的视线清晰。然而，在高速行驶中，由于气流对雨刮系统的影响，雨刮效果可能会受到影响，因此需要进行优化设计。
3. 基于碰撞模拟仿真的汽车雨刮系统优化设计方法
基于碰撞模拟仿真的汽车雨刮系统优化设计可以通过以下步骤实施：
3.1. 构建雨刮系统的三维模型 首先，需要根据实际汽车的几何尺寸和雨刮系统的结构设计，使用计算机辅助设计（CAD）软件构建雨刮系统的三维模型。确保模型的精确度和完整性。
3.2. 确定碰撞模拟仿真的条件和约束
在进行碰撞模拟仿真之前，需要根据实际情况，确定模拟中所需的条件和约束。例如，模拟车辆的速度、角度和碰撞对象的形状和材料等。
3.3. 进行碰撞模拟仿真
利用专业的碰撞模拟仿真软件，将构建好的雨刮系统模型导入，设置好模拟条件和约束后，进行碰撞模拟仿真。仿真过程中会模拟雨刮系统与不同形状和速度的碰撞对象发生碰撞的情况，从而分析和评估雨刮系统在不同碰撞场景下的性能和可靠性。
3.4. 优化设计
根据碰撞模拟仿真的结果，可以对雨刮系统进行优化设计。例如，调整雨刮器的结构、改变雨刷的材料等，以提升雨刮系统的耐用性能和雨水清除效果。
雨刮电路分析
雨刮电路是汽车电气系统中一个非常重要的组成部分。它的主要作用是在下雨或雨雪天气下，清洗汽车挡风玻璃上的雨水或雪等杂物，以提高司机的视线。本文将对雨刮电路的原理及功能进行介绍和分析。
1. 雨刮电路的原理
雨刮电路的原理是比较简单的。它由三个关键组成部分组成：电源、开关和雨刮马达。当开关打开时，电源电流通过电线流入雨刮马达，并使其旋转。雨刮马达还包括一个齿轮箱，它可以改变电动机的输出转矩和转速来调节雨刮频率和速度。
雨刮电路操作起来非常简单，通常坐在驾驶员座位上的开关有两个或更多个位置。一旦开关被打开，电流流入马达，马达就开始转动，使刮水器片震动并清除玻璃上的水。
2. 雨刮电路的功能
汽车雨刮器可以有效地增强司机的安全性，特别是当道路湿滑时。涂有水或雪的挡风玻璃非常影响驾驶员的视线，这时合理使用雨刮器，可以提高驾驶员的视野，并减少驾驶员出现事故的风险。
3. 雨刮电路的故障诊断
雨刮电路故障通常可以归纳为以下三个方面：开关、保险丝和马达。司机在使用雨刮器时可以注意一些故障的迹象，识别故障的位置。
如果汽车雨刮器没有反应或不能工作，首先应检查保险丝是否损坏或烧掉。司机可以查找汽车用户手册或者汽车电路布局图找到保险丝的位置。检查保险丝只需要使用万用表进行测量即可。
另外，马达也是雨刮电路的一个重要的故障点。如果马达损坏或失效，没有电流将流动到马达，这时雨刮器是不会动的。如果司机转动雨刮开关，但是雨刮器并不运作，这时应考虑是否是马达故障引起的。
最后，雨刮开关通常在汽车周围环境中处于风吹雨打的状态，因此出现开关故障的情况较为常见。司机在使用雨刮时，如果刮水器片不能工作或者没有从玻璃上刮去水，很有可能是开关出现故障了。此时，需要更换新的开关来解决问题。
总结 雨刮电路在汽车电气系统中是一个非常重要的部分，正确使用和维护雨刮器可以提高司机的驾驶安全性。在使用雨刮器时，如果发现雨刮器不能工作，一定要及时排除问题。通过对雨刮电路的原理和功能了解，可以更容易地判断故障的位置，提高故障排除效率。
四川师范大学成都学院本科毕业设计
1汽车智能车灯及雨刮系统设计
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。
随着现代汽车的迅猛发展和电子技术的日新月异，汽车电子设备不断增多，从发动
机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，
从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车综合控制系统越来越复杂。目前．以
微控制器为代表的汽车电子在整车电子系统中应用广泛，汽车控制正由机电控制系统转
向以分布式网络为基础的智能化系统。CAN总线是一种支持分布式和实时控制的串行通
信网络，以其高性能和高可靠性在自动控制领域广泛应用。本设计主要针对基于CAN总
线的汽车电子系统的设计，包括汽车车灯和汽车车窗和汽车雨刮等控制系统的总体设计
思想、方法和硬件设计，介绍如何实现用CAN总线完成汽车控制系统的控制。
1CAN总线1.1CAN简介
CAN(ControllerAreaNewtork)即控制器局域网，是一种先进的串行通信协议，属于
现场总线范围。CAN总线是最初由德国Bosch公司在80年代初期，为了解决现代汽车中众
多的控制与测试一起之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，目的是通过较少
的信号线将汽车上的各种电子设备通过网络连接起来，并提高数据在网络中传输的可靠
性，CAN总线具有较强纠错能力，支持差分收发，因而适合高噪声环境，并具有较远的
传输距离，特别适合于中小型分布式测控系统，目前己在工业自动化、建筑物环境控制、
机床、医疗设备等领域得到广泛应用。CAN总线具有以下几个重要特点：
1)结构简单，只有两根线与外部相连，且内部含有错误探测和管理模块。
2)通信方式灵活。可以多种方式工作，网络上任意一个节点均可在任意时刻主
