雨刮系统设计介绍
汽车雨刷器的设计
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。
汽车雨刮设计规范
汽车雨刮设计规范一、概述汽车雨刮是车辆上用来清洁挡风玻璃上雨水、灰尘等杂物的装置。
其设计规范的制定对于确保驾驶员安全视线、提升行车安全起到至关重要的作用。
本文将从结构设计、材料选择、安装位置等多个方面介绍汽车雨刮设计规范。
二、结构设计规范1.软性刮片：刮片应选用高弹性、耐候性能良好的材料，如天然橡胶或硅胶。
刮片的表面应设计为弧形，以确保整个刮片与挡风玻璃能够充分接触，减少残留水迹。
刮片的细颗粒应当均匀、紧密，不能有毛刺或杂质，以免刮伤挡风玻璃。
2.手动操作机构：手动操作机构的设计应便于驾驶员的操作，需要方便稳固的开关按钮或拉杆，并且在手动操作过程中具有良好的传递力与稳定性。
3.自动清洗机构：自动清洗机构应基于传感器或计时器的信号来启动，能够根据雨水大小和频率进行智能清洗，以降低驾驶员的操作频率。
三、材料选择规范1.刮片材料：刮片应采用高弹性、耐候性良好、耐高温变形的材料。
天然橡胶和硅胶是常见的刮片材料，具有良好的抗磨损和耐候性能。
2.雨刮机构材料：雨刮机构的主要材料应选用高强度、抗腐蚀的材料，如不锈钢、铝合金等，以保证雨刮机构的稳定性和耐久性。
四、安装位置规范1.刮片安装位置：刮片应与挡风玻璃成一定角度，以确保刮片能够将雨水顺利刮除，不产生漏刮现象。
刮片安装时需要考虑驾驶员的视野范围，尽量减少遮挡。
2.刮片长度：刮片的长度应覆盖整个驾驶员的视野范围，同时需要适应不同车型的挡风玻璃倾角。
五、其他规范1.刮片噪音：汽车雨刮在工作时产生的噪音应尽量降低，不影响驾驶员的正常听力。
2.刮片寿命：刮片的使用寿命应达到一定标准，例如可正常工作一定时间后才需要更换，以确保雨刮性能的持久及驾驶安全。
3.雨刮机构防冻：对于寒冷地区，雨刮机构应具备防冻功能，以确保在极寒天气条件下正常工作。
4.雨刮倾斜角度：雨刮的倾斜角度应变化适切，不宜过大或过小，以保证刮片刮除雨水的效果。
六、结语汽车雨刮设计规范的制定是为了确保驾驶员的行车安全，提升行车体验。
汽车前挡雨刮系统设计
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。
雨刮系统简介
中 规 定 ： 贮 藏 液
性 能 要 求 在
。
喷嘴用铜材制成。挡风玻璃洗涤器通常可调方向。喷嘴
一般安装在挡风玻璃下面，也有一些轿车的喷嘴在刮臂中部， 刮水器与洗涤器联动工作、间歇喷水，能更有效的清洗挡风 玻璃。喷嘴喷出的水集中，压力通常选在70~80kPa。各个喷 嘴的排液量应均匀，其喷嘴孔的直径一般为0.8mm。
刮片是雨刮系统的执行器件，它由四连杆机构通过安装在前围板 上的转轴来带动刮刷风窗玻璃。功能是将玻璃上的雨水抹平形成
均一的水膜层，使光线顺利穿过，不会产生折射和弯曲变形。
• 雨刮臂：由刮臂头部，刮片弹簧，刮杆和 夹持架构成。
• 刮臂对刮片的压紧力要求：主刮臂工装刮 臂压力，7.2到8.8牛
• 副刮臂工装刮臂压力8到9.6牛
雨量阳光传感器 •信号的收发
BCM
•接受信号发出 指令
洗涤电机
•电能转化为机 械能，提供动 力
减速机构 •减速增扭
四连杆机构
•把电机的旋转 运动，转化为 左右运动
刮臂/刮片 •清洁风挡玻璃
基础要求
项目 刮刷面积 刮水频率 刮片复位 压紧力 刮刷效果
温度 抗性
技术标准要求 至少覆盖区域A区域98%，B区域80%
减速机构 • 减速增扭
四连杆机构
• 把电机的 旋转运动， 转化为左 右运动
刮臂/刮片
• 清洁风挡 玻璃
感应式自动雨刮器，它通过传感器感应雨量大小来自动
调节雨刷运行的速度。雨量传感器的工作原理是由发光二极 管对前挡风玻璃发出一道光束，利用光线在玻璃和雨滴之间 运行出现的散射现象，借助光束反射回来的强度，就能自动 判断玻璃上的雨水量。若感应到水滴，雨刷就开始动作，而 且还会依照当时的雨量大小自动调整雨刷运行的速度，使驾 驶者不用自己动手动脑，方便又安全。随着科技水平的进步， 越来越多的车型配备了雨量感应式自动雨刷器。这种新型雨 刷器能够大大提高雨天驾驶的方便性和安全性。
风挡刮水器系统的整体设计与实现
风挡刮水器系统的整体设计与实现随着汽车行业的不断发展，风挡刮水器系统在车辆上的应用越来越广泛。
风挡刮水器是一种常见的雨刷装置，用于清除风挡上的雨水，保障驾驶人的安全视野。
在这篇文章中，我将为大家介绍风挡刮水器系统的整体设计与实现。
一、风挡刮水器系统的组成部分风挡刮水器系统由电机、传动装置、刮水臂和刮水片组成。
1. 电机：风挡刮水器系统的核心部分，负责驱动刮水臂进行来回运动。
电机通常采用直流电动机，其转速和扭矩通过电路控制器来调节。
2. 传动装置：将电机的运动转化为刮水臂的线性运动。
传动装置通常由减速机构、连杆和滑块组成。
3. 刮水臂：安装在车辆风挡上，负责携带刮水片进行刮水操作。
刮水臂通常由铝合金或钢材制成，具有较好的强度和耐腐蚀性能。
4. 刮水片：接触风挡表面进行刮水的部件。
刮水片采用橡胶材质，能够有效地清除雨水并保持风挡的清洁。
二、风挡刮水器系统的工作原理风挡刮水器系统的工作原理相对简单，主要分为两个步骤：刮水和喷水。
1. 刮水：当刮水器系统开启时，电机通过传动装置驱动刮水臂进行来回运动，刮水臂上的刮水片紧贴风挡，并在连续的刮动中清除风挡上的水迹。
刮水臂的运动方式可以是直角式、弧形式或匀速式，具体取决于车辆设计和使用情况。
2. 喷水：刮水器系统通常配备喷水装置，喷水器通常位于刮水片上方，在刮水过程中向风挡喷洒清洁液体，帮助刮水片更好地清洗风挡。
喷水装置通常由液体储存罐、泵和喷嘴组成。
三、风挡刮水器系统的技术要求在设计和实现风挡刮水器系统时，需要满足以下技术要求：1. 刮水效果：刮水片的材质选择和设计要能够确保高效而且低噪音地清除雨水，保持驾驶人的良好视野。
刮水臂的设计要能够适应不同车辆型号和风挡曲率，确保刮水片与风挡之间的充分接触。
2. 高速运行：风挡刮水器系统在高速行驶时必须能够保持稳定的工作，刮水片不能因为风压而丧失刮水效果。
传动装置和刮水臂的设计要能够承受大风压和较高的刮水速度。
3. 耐用性：风挡刮水器系统需要经受各种恶劣天气条件的考验，材料的选择和制造工艺要能够保证系统的耐用性和抗腐蚀能力。
雨刮系统设计介绍
雨刮系统的性能要求
02
03
清除效果
雨刮系统的性能要求应考 虑清除效果，即雨刮器应 能够在不同的速度和角度 下都能有效地清除雨水。
噪音
雨刮系统的性能要求还应 考虑噪音，即雨刮器在工 作时应尽可能地减少噪音 的产生。
耗能
雨刮系统的性能要求还应 考虑耗能，即雨刮器在工 作时应尽可能地减少能源 的消耗。
雨刮系统设计介绍
contents
目录
• 雨刮系统概述 • 雨刮系统的设计要素 • 雨刮系统的设计流程 • 雨刮系统的应用与发展趋势 • 雨刮系统设计案例分析
01 雨刮系统概述
雨刮系统的定义
• 雨刮系统：雨刮系统是汽车的重要安全部件之一，主要用于清 除挡风玻璃上的雨水、雪和灰尘，确保驾驶者的视线清晰。
方案评估
对构思的方案进行可行性评估，考虑技术实现、成本预算等因素，确保方案具 有可行性和竞争力。
设计实施与优化
详细设计
根据评估通过的方案，进行雨刮系统的详细设计，包括绘制图纸、建立三维模型 等。
优化改进
在设计实施过程中，根据实际情况对设计方案进行优化改进，以提高雨刮系统的 性能和可靠性。
设计验证与测试
模拟验证
利用仿真软件对设计的雨刮系统进行模拟验证，检查系统是 否满足设计要求。
实车测试
将设计的雨刮系统安装到实际车辆上进行测试，验证系统的 实际性能和可靠性。
04 雨刮系统的应用与发展趋 势
雨刮系统的应用场景
1 2 3
汽车
雨刮系统是汽车的重要安全部件之一，用于清除 挡风玻璃上的雨水、污垢和冰雪，确保驾驶视线 清晰。
感谢您的观看
案例三：环保型雨刮系统设计
总结词
环保性、节能性
汽车自动雨刷控制系统的设计
汽车自动雨刷控制系统的设计1.系统组成汽车自动雨刷控制系统的主要组成部分包括传感器、控制单元、雨刷电机和雨刷臂。
传感器用于感知降雨量和雨刷工作状态，控制单元根据传感器的反馈信号来控制雨刷电机的启停和调速，雨刷电机通过雨刷臂将雨刷刷片移动到所需位置。
2.传感器选择传感器是汽车自动雨刷控制系统中最关键的部件之一，可以选择光电传感器和雨滴传感器。
前者利用光电原理感知雨滴的存在，后者通过感应特定频率的电流信号来检测雨滴落在车窗上的情况。
选择合适的传感器可确保系统的准确性和可靠性。
3.控制单元设计控制单元是汽车自动雨刷控制系统的核心，它负责接收传感器的信号并进行处理，根据降雨量的大小和雨刷的工作状态来控制雨刷电机的运行。
控制单元应具备高性能的处理器和合适的算法，以快速、准确地响应外部环境变化，并确保雨刷的工作效果。
4.雨刷电机选择雨刷电机是实现雨刷刷片移动的关键部件，可以选择直流电机或步进电机。
直流电机可以通过改变电压和电流来控制速度和运行方向，而步进电机可以通过控制脉冲信号来精确控制移动距离。
根据系统的要求和成本预算，选择合适的电机类型。
5.雨刷臂设计雨刷臂是连接雨刷电机和雨刷刷片的机构，其设计应具备稳定性和可靠性。
雨刷臂的长度和强度应适当，以保证雨刷刷片能够覆盖整个前窗，并在高速行驶时不会产生抖动和噪音。
6.系统控制算法汽车自动雨刷控制系统的控制算法应能够根据降雨量的变化调节雨刷的运行速度和频率。
一种常用的算法是根据传感器的反馈信号判断降雨量的大小，然后根据预设的工作模式来调整雨刷的运行状态。
例如，在小雨情况下，雨刷启动时间间隔可以较长，运行速度可以较慢，而在大雨情况下，启动时间间隔可以较短，运行速度可以较快。
7.系统测试和调试设计完成后，需要对汽车自动雨刷控制系统进行测试和调试，以确保系统的可靠性和稳定性。
测试过程中需要关注系统的动作是否准确、响应速度是否满足要求以及系统的耐久性如何等方面。
总结：汽车自动雨刷控制系统对于驾驶员的行车安全具有重要意义。
雨刮系统介绍
雨刮的电动机控制电路和自动回位原理
1、雨刮的自动复位原理
雨刮的自动复位通过雨刮开关切换到“0”档经过短时间过渡后，当雨刮运行到 规定位置时，使电机电枢形成闭合回路，利用电枢产生反电动势继而产生与运 行方向相反的力矩实现快速制动的。 经过理论与实物对照，我对现在所用的雨刮的快速制动是这样理解的。在蜗轮 内侧附有一定规则的导体（如下图），当电机在高低速档时，复位电路并未接 通，当雨刮器开关置于“0”档时，该电路接通，此后的电机运行分为两种情况， 如果雨刮并没有恢复到指定位置，这时接入电路的为端子1和复位端，此时的 电路仍然通过内搭铁（面积比较大的部分与电机外壳相连构成）使电机转动； 当运行到指定位置时，接入电路为端子2和复位端，接入瞬间由于电机的惯性， 电机仍然旋转，电机电枢此刻也自己构成通路，切 割磁场产生的反电动势没有了蓄电池电压的 抵消，产生很大的制动力，使电机 在很短的时间内被制动。。
雨刮的未来发展
1、自感应雨刮控制系统
奔驰车自动感应式雨刮控制系统采用了全新的雨刮控制，完全改变了由 开关信号控制继电器的模式，它由电脑之间CAN-BUS网络信号传输综合控 制,电脑根据车速及雨滴传感器信号控制雨刮器工作。
当雨刮器开关置于“1”档及“2”档时，自动控制开始作用，当车 速低于5 km/h以下时，控制电脑工作，控制雨刮电机间歇工作，频率根据 雨滴传感器信号控制雨刷电机。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
雨刮系统介绍
目录
雨刮的作用 雨刮的分类 雨刮的组成 雨刮的结构与工作原理 雨刮的电动机控制电路和自动回位原理 雨刮的间歇控制
雨刮的作用
除去挡风玻璃上的水、雪及沙尘，保证在不 良天气时驾驶员仍具有良好的视线。
雨刮的分类
真空式 按 动 力 气动式 不 同
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雨刮系统设计简介
Date:
Hawk Lee
Master System Engineer 首席系统工程师
Develop procedure
开发流程
Vehicle Wiper Systems; Virtual WorkflowCustomer data 工作流程—顾客输入
hood 发动机仓盖 Molding 玻璃密封条 A-pillar (front)/D-pillar (rear) A-柱/D柱 cowl grille 塑料罩盖 cowl bar塑料罩盖 Plenum塑料罩盖 Engine 马达 brake booster 刹车 hood hinges 发动机罩盖的悬挂点 Sight Line Criteria 视线方向 mounting point 安装点 surrouding sheet metal 雨刮器周边钣金
10
May 20
Customer Data: Regulation 顾客输入—法规/标准
techinical data技术数据 Regulation / specification法规 Other data其它数据
Interactive questionnaire 顾客技术问卷 country for vehicle sold to 车销售的国家
数模设计
Finite Element Analysis 有限元分析
4
May 20
Vehicle Wiper Systems; Virtual Workflow, Visual Design 工作流程—可视化设计
Customer data 顾客输入
Design Toolkit 设计工具
Visual Design 可视化设计
Linkage Design 传动设计
CATIA V5 Methodologies & Smart Parts
数模设计
Finite Element Analysis 有限元分析
▪ Wipe patterns 刮刷轨迹 ▪ Vision areas 可视面积 ▪ Attack Angle 接触角 ▪ Rise and Fall 刮杆上升/下降角度 ▪ Glass parameters 玻璃参数 ▪ Output shaft Optimization 输出轴优化 ▪ Wipe prediction 刮刷预测
Visual Design 可视化设计
Linkage Design 传动设计
CATIA V5 Methodologies & Smart Parts
数模设计
Finite Element Analysis 有限元分析
8
▪ Validation 验证
May 20
Customer Data: Define the wiper pattern 顾客输入—定义刮刷轨迹
CБайду номын сангаасstomer data 顾客输入
Design Toolkit 设计工具
Visual Design 可视化设计
Linkage Design 传动设计
CATIA V5 Methodologies & Smart Parts
数模设计
Finite Element Analysis 有限元分析
3
May 20
Vehicle Wiper Systems; Virtual Workflow, Design toolkit 工作流程—设计工具
Customer data 顾客输入
Design Toolkit 设计工具
Visual Design 可视化设计
Linkage Design 传动设计
CATIA V5 Methodologies & Smart Parts
▪ Kinematics Methodologies运动设计
Finite Element
Analysis 有限元分析
7
May 20
Vehicle Wiper Systems; Virtual Workflow, FEA 工 作流程—有限元分析
Customer data 顾客输入
Design Toolkit 设计工具
5
May 20
Vehicle Wiper Systems; Virtual Workflow, Linkage Design 工作流程—机构设计
Customer data 顾客输入
Design Toolkit 设计工具
Visual Design 可视化设计
Linkage Design 传动设计
CATIA V5 Methodologies & Smart Parts
11
Glass & Mounding玻璃/密封条
H-point or SRGP point H 点 seat back angle座椅移动距离 seat travel distance座椅摆角 frit-line 视力线
9
May 20
Customer Data: Define clearance 顾客输入—定义间隙
数模设计
Finite Element Analysis 有限元分析
6
▪ Linkage synthesis 传动设计 ▪ Linkage analysis 传动分析 ▪ Kinematics 运动分析
May 20
Vehicle Wiper Systems; Virtual Workflow, Methodologies 工作流程—数模设计
For FMVSS104 Glass & Mounding 玻璃/密封条 H-point or SRGP point H 点 Vehicle width 车的宽度 seat back angle 座椅移动距离 seat travel distance 座椅摆角 frit-line 视力线
For EEC or GB
Customer data 顾客输入
Design Toolkit 设计工具
Visual Design 可视化设计
Linkage Design 传动设计
CATIA V5
▪ 3D Parts Methodologies零件设计
Methodologies & Smart Parts 数模设计
▪
Assembly Methodologies装配设计