汽车雨刮器设计

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 (12)
６.２分析速度与加速度图线 (13)
七.心得体会 (14)
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 60 180 100 １５０．０１５００
30 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=
23
AB ∴CD=3
32AB
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 L
AB
60=
在左极限位置, 由已知条件可得:
W L V
AB AB B
⨯=
60m/s π230(÷⨯=）W
AB
∴
a
n
c =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,=+=V
V V V C
BC
B
C
, s m V BC /188.0=
∵a a a a t
bc n
BC B C ++= ，
∴s m L
L V a BC BC BC n BC /195.022
=⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ∴a a a n BC n B t C +=︒⨯30sin s m a t C
/573.12
= s m a C /573.1p`c`2
a
u =⨯=
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 n
C t BC n BC
B C a n B
=L W AB AB ⨯2=/s 0.592m 2
,0=a n C ∴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 n BC
t C =+︒⨯60cos , s m a t C /792.02
= s m a C /792.0p`c`2
a
u =⨯=
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 V
AB AB B
⨯=
60m/s π230(÷⨯=）W
AB
∴
a
n
c =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 BC
B C ∴s m L
L V a BC BC BC n BC
/350.022
=
⨯⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ∵a a a n B n BC t C =+︒⨯60cos ，∴s m a t C
/278.22
= s m a C /278.2p`c`2
a
u =⨯= 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 BC
B C
s 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。

综上所述，最终方案为方案一。

七.心得体会
一个周的机械原理设计就要结束了。

碰到课程设计，一开始没有一点头绪，不知如何下手，老师说的ADAMS软件安装不成功，后来在《课程设计》里面看到用ＭＡＤ软件也可以达到同样的效果，而且更加方便快捷，所以改用ＭＡＤ软件来构图。

由于刚开始学习应用这个软件，我们对于这个软件应用很不熟悉，不断犯错，有些机构知道用处，就是画不出来，很烦恼。

但是碰到难题，大家一起做，一点点画，一点点熟悉软件，操作也越来越快，终于把方案做出来，虽然还不能实现真正的打印，但是我们有开始一点点想，一起画，一起找不足，一起实现一个成果，那是一种快乐。

也许，做出来的东西还不能真正像那些产品一样成熟。

但是我收获了很多，特别是团队一起动手，一起解决问题才是真正的收获。

很高兴能够在学习中发现自身不足，学习更多的东西。

在这一周里，我们付出了辛勤的劳动和大量的时间。

虽然这让我们付出了无数的汗水，但是我们还是收获很大的。

在设计和计算尺寸时,我和同学进行了激烈的讨论,随着讨论的深入,我们的设计也逐渐清晰.在计算尺寸时,我发现有的机构不太理想,于是又找资料从新设计.得到组员的认可之后,我门进一步完善了设计.
最难的还是对Auto-CAD、ADAMS、ＭAD等软件
的不
熟悉,一切都要从头开始学.设计完了的时候.我负责的说明书草稿,最伤心的是在打了一中午的字后,计算机发生故障.一切又从头开始.这让我懊悔了好久,打字打得腰疼手酸,坐了一个下午.
整个过程虽然比较累,但收获也不少.第一我有了设计的经验,为以后的设计打下了良好的基础.第二我懂得了如何与其他人配合工作.第三这次设计使我认识到自己的不足之处,比如说对一些基本的软件不熟悉.也认识到基础知识的重要性.感谢这次课程设计,使我学到了这么多新知识！
本来我总感觉自己所学的知识总是那么枯燥，与实际生活格格不入。

这次课程设计让我体会到理论与实际生活的密切联系性，使自己的设计思想与机械原理课程的理论知识充分结合，设计出结合生活生产相关的工程问题。

深刻体会到理论联系实际与学习息息相关。

八．参考文献
（1）《机械原理课程设计》陆凤仪主编机械工业出版社2002 （2）《机械原理》李光敏主编中国水利水电出版社2012 （3）《机械原理》孙恒陈作模主编高等教育出版社2013。