汽车风窗刮水器机构设计说明书
机械原理课程设计汽车雨刷机构
小组成员：王宇 赵世明 张彬 王金良
2014年6月
工艺原理及 工艺动作过
程
方案设计动画 及机构简图
方案分析与选择
目录 CONTENTS
工艺原理及工艺动作过程（概述）： 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
刮雨 刮臂（与摇杆相连）
连杆（带动） 小电机（驱动） 工艺原理及工艺动作过程（细述）
主要参考文献
谢谢！
小组成员：王宇 赵世明 张彬 王金良 2014年6月
刮片（与刮臂相连一起在 摇杆驱动下摆动） 摇杆（往复运动）
曲柄（整周运动）
方案设计动画及机构简图
本低
雨刷机构设计方案一演示动画曲柄摇杆结构可以通过曲柄的转动带动摇杆摆动来完成刮刷 这一基本动作；而且其独特的急回特性能够较好提高雨刷对 雨水的刮刷效率，最终使机构顺利完成了雨刷设计的目的。
设计方案一机构示意图
设计方案三机构示意图
本低
雨刷机构设计方案四演示动画
本方案中通 过电动机带 动曲柄转动 ，从而实现 两个摇杆相 向运动，实 现擦拭动作
设计方案四机构示意图
以曲柄摇杆为基础的多杆机构，在原动曲柄的驱动 下，通过连杆实现从动杆的大摆角摆动
设计方案五机构示意图
1 方案一：体积小，结构简单。双臂同步无碰撞 2 方案二：摆杆摆动角度范围较小。 3 方案三：凸轮带动不稳定，凸轮与挡板有动摩擦；中间固定部位较长影响视线。 4 方案四：两摇杆双曲柄，较复杂，双臂不同步 5 方案五：工作可靠，但占用空间较大，容易出现死点。
本低
雨刷机构设计方案二演示动画
本方案中通过电动机带动曲柄转动，从而实现两个摇杆 同步运动，实现擦拭动。作此机构摆杆摆动角度范围较 小。
汽车风窗刮水器的方案设计
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。
8
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摆杆复位装置（凸轮滑块）
/酬开夫
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。
机械原理课程设计汽车风窗刮水器
实用文档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 (4)1.1机构简介及设计数据 ................................. 错误！未定义书签。
1.2设计内容 (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 (15)3.1机械原理课程设计总结 (15)3.2收获与感想 (15)3.3参考文献 (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1.2设计内容（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V BC=0.188m/sa C^n=0a BC^n=0.197m/s²a C =p`c`*μa=1.6225 m/s²（2）由图2的速度多边形及V BC=0.056m/sa C^n=0.280m/s²a BC^n=0.018m/s²a C =p`c`*μa=0.472m/s²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=0.56 m/s²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=0.53 m/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=0.68 m/s²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=0.15 m/s²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=0.24 m/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=0.47 m/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=0.97 m/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=1.09 m/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。
机械原理说明书雨刷设计林银福吴俊武蒋阅任成伟
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。
SAE J903_1999乘用车风窗玻璃刮水器系统(中文)
有适当的修改。 有适当的修改。 1、 适用范围—此SAE标准适用于客车，轻型卡车和总重 标准适用于客车 标准适用于客车，轻型卡车和总重4500kg（10 000lb）及其以下的多功能机动车。 （ ）及其以下的多功能机动车。 a. 风窗玻璃刮水器系统最低性能标准。 风窗玻璃刮水器系统最低性能标准。 b.可用于商业实验室相同测试设备的测试流程。 可用于商业实验室相同测试设备的测试流程。 可用于商业实验室相同测试设备的测试流程 c. 为工程设计研究中评估系统性能而做的操作指南对风窗玻璃刮水器系统的特征和现象采用统一术语。 为工程设计研究中评估系统性能而做的操作指南对风窗玻璃刮水器系统的特征和现象采用统一术语。 d. 操作指南包括系统功能、服务等系统组成部分的设计和定位。 操作指南包括系统功能、服务等系统组成部分的设计和定位。 测试流程和最低性能标准是基于当前可参考的工程数据，此部分在此文中略述。 测试流程和最低性能标准是基于当前可参考的工程数据，此部分在此文中略述。目的是本文的所有部分当做 风窗玻璃刮水器系统的额外资料，均能随着风窗玻璃刮水器系统性能的不断发展，定时评审和修订。 风窗玻璃刮水器系统的额外资料，均能随着风窗玻璃刮水器系统性能的不断发展，定时评审和修订。 2． 2.1
3.Biblioteka 定义3.1 风窗玻璃刮水器系统—刮水器系统是所有清洁风窗玻璃外表面的部件加上必要启停控制装置组成的系统。 风窗玻璃刮水器系统—刮水器系统是所有清洁风窗玻璃外表面的部件加上必要启停控制装置组成的系统。 系统 清洁风 外表面的部件加上必要启停控制装置组成的系统 3.2 刮片—由支持和控制雨刷部件的合适的支架组成，并能接收摇臂施力达到有效清洁目的的装置。 刮片—由支持和控制雨刷部件的合适的支架组成，并能接收摇臂施力达到有效清洁目的的装置。 部件 摇臂施力达到有效清洁目的 3.3 胶条部分—接触风窗玻璃表面的刮片的有弹性的部分。 胶条部分—接触风窗玻璃表面的刮片的有弹性的部分。 玻璃表面的刮片的有弹性的部分 3.4 刮臂— 一种连接雨刮片和马达连杆的装置。它具有双重功能： 刮臂— 一种连接雨刮片和马达连杆的装置。它具有双重功能： a. 确保刮片在整个刮拭面内保持在理想位置。 确保刮片在整个刮拭面内保持在理想位置 刮片在整个刮拭面内保持在理想位置。 b. 施足够的力于刮片上从而实现其功能。 施足够的力于刮片上从而实现其功能。 功能 3.5 3.6 连杆—与刮臂连接（在适当的地方）传递作用力驱动刮片精确运动的多个部件。 连杆—与刮臂连接（在适当的地方）传递作用力驱动刮片精确运动的多个部件。 驱动刮片精确运动的多个部件 雨刷控制阀 开关 允许通过气动或电动方式发信号给刮水器电机使刮水器系统进入不同操作或非操作状态 开关— 通过气动或电动方式发信号给刮水器电机使刮水器系统进入 雨刷控制阀/开关—允许通过气动或电动方式发信号给刮水器电机使刮水器系统进入不同操作或非操作状态 手动机械装置 机械装置。 的手动机械装置。 刷雨区域—风窗玻璃上将被覆盖的特别区域。且与客车 轻型卡车 多功能机动车视野要求保持一致 轻型卡车,多功能机动车视野要求保持一致。 刷雨区域—风窗玻璃上将被覆盖的特别区域。且与客车,轻型卡车 多功能机动车视野要求保持一致。 的特别区域 眼椭圆—机动车内司机眼睛位置代表性的统计 代表性的统计， 版本） 给出了 眼椭圆—机动车内司机眼睛位置代表性的统计，SAE J941（最新版本）的4.1.5给出了头扭转的定义。鉴于本 （最新版本 给出 头扭转的定义。鉴于本 文出的目的，将不考虑SAE J941的4.1.5中提到的头扭转。对单个客车座椅，使用SAE J941附录 2.2的相关 的目的，将不考虑 的 中提到的头扭转。对单个客车座椅，使用 附录A 的相关 中提到的头扭转 附录 内容。 内容。 有效刷雨模式— 刮片以最高频率进行一个刮刷循环时被清洁的湿风窗玻璃表面的部分。最小清洁区在 有效刷雨模式—当刮片以最高频率进行一个刮刷循环时被清洁的湿风窗玻璃表面的部分。最小清洁区在4.1.1 刷雨模式 最高频率进行一个刮刷循环 中详细说明。 中详细说明。 周期— 一个周期指刮片由一端到另一端再返回初始端的运动过程 由一端到另一端再返回初始端 过程。 周期— 一个周期指刮片由一端到另一端再返回初始端的运动过程。 一前一后模式—指刮片同时同向运动产生的模式。 一前一后模式—指刮片同时同向运动产生的模式。见图1。 模式 。
汽车风窗刮水器说明书
30
1
120 60 180 100
1
主动件 由表格可知 LAB=60mm 曲 柄 （ 主 动） 从动件（雨刷杆） 不计长度 摇杆 LAB=60mm
判断有无急回特性 θ=180 (k-1)(k+1) 极位夹 角 k=1 ∴θ=0° θ=0° 无急回特性
VAB=WAB×LAB WAB=30π/60 m/s 速度的 多边形 LAB=60mm ∴VAB=0.188m/s VAB=0.188 m/s
aC =p`c`*μa=1.6225 m/s²
3
由上图的速度多边形及加速度多边形， 得到： 运动副 反力 VC =0 m/s aC =0m/s² VBC=0.188m/s aBC =0.197m/s²
aC =p`c`*μa= 0.91m/s²
4
平衡力 矩
5
参考文献： 机械原理（第八版）/孙桓，陈作模， 葛 文 华 主 编 .- 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社，2013 机械制造技术基础课程设计指导教程 （第二版）/ 邹青，呼咏主编 .-北京： 机械工业出版社，2011
机械原理
课
程
设
计
题 目：汽车风窗刮雨器机构 系 别：机电工程系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机械（本）122 姓 名：吕世伟 孙洪波 张显伟 指导教师：包玉花
设计内 容
计算过程
计算结果
ABCD 四杆机 构
原始数据符 号n1kφLABx
LDS4
单 r∕ （°） mm mm mm mm 位 min 数 据
6
aB=WAB²×LAB=0.592m²/s
2
加速度 与速度
VC=VB+VBC aC=aB+ aCB +aCB aB=0.592 m ²/s 选比例尺： μv=VB/pb=9.42 (m/s)/m
舒适系统(风窗刮水、清洗和除霜装置)
滑片8与壳体绝缘，滑片9直接搭铁；触片6、7靠自身弹力保持与自动 复位滑片8、9接触。
当减速蜗轮运转时，两弹片触点与两组滑片处于时通时断的状态。
刮水器开关拉到“I”档时，电流从蓄电池的正极→电源开 关→熔丝→电刷4→电枢绕组→电刷10→刮水器“I”档→ 搭铁，刮水器电动机低速运转。
刮水器开关拉到“II”档时，电流从蓄电池的正极→电源 开关→熔丝→电刷4→电枢绕组→电刷11→刮水器“Ⅱ” 档→搭铁，刮水器电动机高速运转。
摆臂
拉杆
摆臂
电动机的结构及分类 刮水器的电动机由磁场、电枢、电刷等组成。
按磁场结构来分，电动机有绕线式（励磁式）和永磁式两种， 永磁式电动机具有体积小、质量轻、结构简单的特点，广泛应用在 轿车上。
永磁式电动机 1—电枢；2—永久磁铁磁极；3—蜗杆原理是利用直流电动机的变速原理实现的，由直 流电动机电压平衡方程式可得转速公式为：
后雨刮的开关也设置在雨刮拨杆上，与前雨刮机构是两个独立的系 统，可以单独控制。后雨刮开关有两种样式，分别为拨动式和旋钮 式。 与前雨刮相比，后雨刮的功能就简单得多了，只具备单一摆动频率 及喷水功能。
4.电动刮水系统的组成
电动刮水器系统主要由操纵开关（和雨量传感器）、控制电路/控制 电脑和电动刮水器执行装置三部分组成。
当关掉刮水器开关时，若刮水片不在风窗玻璃下缘位置，自动 复位触片7与滑片9接触，维持电机电路接通，电动机实际并 没断电，以低速运行。
当刮水片摆到适当位置，触片7与滑片9脱开，切断电机搭铁 线，电机减速，为使其尽快停止，通过滑片8将触片6、7短接， 将电枢绕组短路，当电枢绕组无电池的电流，但因转动产生感 应的电流，产生制动作用。
n U IaRa (r / min)
汽车风窗刮水洗涤系统-雨刮设计-长城
1922年 卡迪拉克产量超过 20,000辆。它的成功一部分就是 因为其配备的标准风挡刮水器。
一、系统总述
前风窗刮水器类型
刮水器按驱动方式可分为机械式、真空式、气压式、 液压式和电动式。现代汽车一般采用电动刮水器 其优 点是结构简单、控制方便。
一、系统总述
按刮臂总成数量
单刮臂
双刮臂
三刮臂
一、系统总述
凸轮开关
一、系统总述
后风窗刮水器： 后雨刮器没有专门的四连杆机构，只在电
电器
动机上附加一个紧凑的转换机构，将旋转变为
后刮水器
摆动。
M11后刮系统示意图
6
一、系统总述
风窗洗涤系统 洗涤系统的组成：
储液罐
输水管 喷嘴
洗涤泵
一、系统总述
洗涤泵是洗涤系统的核心组 成部分。它由永磁直流电机和离 心式叶片泵构成一个小总成，一 般安装在储液罐上，前后风窗的 洗涤泵可以共用，通过电机的正 反转来实现。泵的喷射压力约为 70—88KPa，其连续工作时间一 般不超过1min。
刮片的固定结构和 固定方法应当保证 能够从风挡玻璃外 表面拆下刮片以便 于手动清洁。
美国国家标准
高频≮45次／min， 低频≮20次／min， 高低频之差： ≮15次／min
此项空白
二、性能与技术要求
高低温试验
刮水器在-40℃—80℃ 温度条件下应能正常工 作,金属件的油漆层和 塑料喷涂层应无皱缩和 起层现象。
四、工作原理
刮水洗涤的操控解析
0.停止 1.间歇刮水 2.慢速刮水 3.快速刮水 4.点动刮水 5. 清洗
四、工作原理
四、工作原理
低速档控制
把组合开关的刮水手柄打到“Ⅰ”档，电流从蓄电池
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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。
四、任务图示
图1 汽车风窗刮水器机构
五、要求
（1）针对题目查阅、收集和研究与设计内容相关的参考文献与资料，在功能分析的基础上，拟定出至少两种机械系统运动方案；进行分析对比、评价选优，确定设计方案；
（2）机械系统中各机构的运动尺寸设计和有关结构参数的确定。
（3）绘制机械系统运动简图。
（4）用解析法对主体机构各位置（一个运动循环）进行运动分析，绘制主体机构执行构件的运动线图；用相对运动图解法对主体机构某一位置进行运动分析，并将结果与解析法比较。
（5）编写设计计算说明书。
第一章机械方案的设计与选择
1.1 功能要求
根据任务书的要求和汽车风窗刮水器机构的工作实际，确定刮水器机械系统的功能要求。
（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；
刮水器的启动与停止由控制系统控制，不在本课程设计范围。
1.2 机械方案的设计与选择
1、方案1：
图2 方案1结构草图
对心曲柄滑块机构没有急回特性，但从动件作滑块来回直线往复运动，需要将其转化为往复摆动的运动，为此，方案1主要包括以下两组机构：（1）对心曲柄滑块机构
由主动件AB杆、连杆BC、滑块3和机架组成。
滑块的两个极限位置为C1和C2。
（2）移动转块导杆机构
由移动转块4、摆杆5组成，其中转块与滑块4通过活动铰链相连，跟随构件4作平动，同时也作转动，带动摆杆5来回摆动。
特点分析：
（1）传动角分析
图3 曲柄滑块机构传动角分析图
一般曲柄滑块机构传动角分析见图，最小值为 处，图中最高点
本方案第一机构为对心曲柄滑块机构，偏心距，，
可见，对心曲柄滑块机构最小传动角可以通过曲柄和连杆的长度来控制，容易满足最小传动角的要求。
不计转动导杆4与摆杆5之间的摩擦，第二机构的传动角始终为90 ，传动性能较好。
（2）结构分析
方案1需要设置尺寸较大的滑轨，给构件3定向，加工复杂。
（3）受力与功率分析
方案1中，滑块3与机架导轨之间、摆杆与移动转块之间可能存在严重的摩擦，使功率损耗严重，增加润滑系统则会显著增加开发和使用成本。
如果移动副之间过脏或出现卡滞，甚至造成损坏电机的严重后果。
总之，方案1具有传动性能较好，最小传动角容易控制的优点；但机构相对复杂，摩擦损耗大，可靠性较差等缺点。
2、方案2
图4 方案2结构草图
方案2由曲柄1、连杆2,、摆杆3、机架组成，构成曲柄摇杆机构，摆杆3的铰链中心在曲柄中心上方，曲柄铰链中心A与连杆BC的C点两个极限位置共线，显然，该机构极位夹角 ，则
机构无急回特性。
特点分析：
（1）该方案全部采用转动副，只要满足传动角要求，功率消耗较小。
（2）该方案采用转动副，结构简单，工作可靠，满足汽车恶劣气候条件（工作在雨雪天气）下工作的要求。
（3）该方案摆杆CD段处于转动副D点下端，尺寸较小，而工作段在上端，传动机构结构紧凑。
3、方案确定
通过两种方案的特点分析，综合考虑机构的使用要求、可靠性、经济性等因素，确定本设计采用方案2。
第五章图解法运动分析
5.1 选取分析位置
可以任选一位置进行图解法运动分析，并与解析法的结果进行比较。
我们选取作为分析位置。
5.2 分析位置机构运动简图绘制
图13 分析位置机构运动简图
（1）选取
（2）根据确定AD铰链中心
（3）根据和 确定铰链B的位置
（4）以B为圆心，以为半径画圆弧，以D为圆心，以为半径画圆弧，两圆弧的交点为铰链C的位置
5.3 速度分析
矢量方程：
图14 图解法速度分析
选择一点 为极点，根据速度比例尺作矢量 代表 （
）；过 作垂直于BC 的射线；过 作垂直于CD 的射线；两射线交于 。
代表C 点绝对速度值； 代表C 点相对于B 点的速度值。
计算 和
与解析法结果相比较，可以看出，求得的结果与解析法基本一致，由于作图难免带来误差，图解法的精度相对较低。
5.4 加速度分析
矢量方程：
即
大小 ？
? 方向 ∥DC ⊥DC ∥AB ∥BC ⊥BC
图15 图解法加速度分析
（1）选择一极点 ，根据加速度比例尺作矢量 代表
（
）,方向为平行于AB ； （2）以 开始作 矢量，大小为 ，方向平行于 BC ； （3）以 开始作一射线，方向垂直于 BC ；
（4）以 开始作矢量 代表 （ ）,方向为平行于CD ；
（5）以 开始作一射线，方向垂直于CD ； （6）两射线交点为 ；
与解析法结果相比较，可以看出，求得的结果与解析法基本一致，由于作图难免带来误差，图解法的精度相对较低。
第六章计算机编程
机构运动分析的解析法结果利用Matlab编程实现计算机自动运算。
6.1 交互界面设计
利用Matlab设计GUI界面
图16 软件界面设计
左侧为参数输入系列控件，参数监控用于输入的角度值，并观察对应，，，的结果。
右侧为，，，，，曲线观察axes控件。
6.2 数据输入有效性检验
参数输入系列控件输入值必须为数值型，如果为字符型，
1
总结
经过一个星期的努力，我们终于将机械设计课程设计做完了。
作为机械电子工程大二
的学生，我们觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。
在已度过的大二的时间里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我
想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。
为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。
我们是在作设计，但我们不是艺术家。
他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。
作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用auto CAD制图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。
虽然过去从未独立应用过它，但在学习的过程中带着问题去学，我发现效率好高，记
得大一学CAD时觉得好难，就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。
边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。
但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。