汽车风窗刮水器机构 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
武汉工程科技学院
机械原理课程设计说明书
汽车风窗刮水器机构姓名
班级
学号
指导教师
年月日
目录
.
前言
1.课程设计的目的
机械原理课程是培养学生具有进行机械系统运动方案设计初步能力的技术基础课。课程设计则是机械原理课程的实践环节。其基本目的是：
①通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，并使所学的知识进一步巩固、加深。
②使学生得到拟定运动方案的训练，并具有机械选型与组合以及传动方案的能力，培养学生开发和创新机械产品的能力。
③使学生对运动学和动力学的分析与设计有一套完整的概念。
④通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅有关资料的能力。
2.课程设计的任务
机械原理的任务一般可分为以下几部分：
①根据机械的工作要求，进行机械的选型与组合。
②设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进行对比和选择，确定运动方案。
③对选定方案中的机构进行设计和分析。
④拟定、绘制机构运动循环图。
⑤进行机械动力分析与设计。
一.方案分析和比较
1.概述?
根据雨刮器的传动连杆机构不同可分为对向式刮刷和平行式刮刷，根据刮水器臂可分为单臂雨刮器和双臂雨刮器。单臂式雨刮器刮水范围较小效率比较高但没有双臂式的刮得清洁也没有双臂式的刮刷范围大，对向式雨刮器会影响驾驶员的视线，也会干扰驾驶员的正常驾驶，为此目前汽车前风窗几乎均采用双臂平行式刮刷形式的雨刮器。
2.方案比较
方案一:动力源是永磁直流电动机,其转速和方向的控制由电子控制电路负责。动力输出经过蜗轮蜗杆机构实现减速增扭作用,蜗轮的转动带动与之铰接的连杆运动，连杆将运动传导至铰接的三角架，从而带动刮刷臂同向摆动达到刮刷目的。?
此方案的主要缺点是三角形铰接架占用空间比较大,结构相对复杂。
方案二：动力源同样是永磁直流电动机，动力输出后经过减速器减速增扭后输出，输出轴与三根连杆铰接的三角架铰接点①相连，带动三角架旋转从而带动雨刮臂实现同向平行刮刷运动。?
此种方法减速通过减速器实现，其减速作用相比蜗轮蜗杆机构可靠，但比较复杂，成本也会比蜗轮蜗杆机构高一些，占用空间也会相对较大。
方案三：动力源是永磁直流电动机，通过轮杆机构减速增扭，齿轮的转动带动连杆运动，从而带动刮臂实现刮刷，此种方?案结构较为简单，原理也比较简单，且容易实现刮刷运动。具体优点如下：?
1.整体构建布局可以在汽车上较为容易实现；?
2.机构简单实用，在满足运动要求前提下大大节省了材料；?
3.设置了急回特性（推杆快，收杆慢），因为在刮片起挂前，挡风玻璃上附着的雨水量相对较多，对司机观察前方路线不利，这时刮片需快速挂清雨水，而在回程时玻璃上雨量较少，这时慢挂可进一步刮净雨水，是玻璃保持相对较长的清晰度。同时急回特性的运用也提高了雨刮器的工作效率；
3.最终方案选定?
经以上综合分析,选择方案三较好,目前在汽车上运用也较多。
二．机构的功能、简介和数据
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。
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。
3．刮水器的运动简图
4．原始数据
5.设计内容
曲柄摇杆机构的设计及运动分析
做机构的速度多边形和加速度多边形，并整理计算说明书。
三.刮水器机构相关数据的计算及分析
=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(b2+c2-〖(d-a)〗2)/2bc
r1′=180 - arcos(b2+c2-〖(d-a)〗2)/2bc
计算得r′=r1′= 30
四. 加速度，速度多边形的计算与分析
V B=ωAB×L AB
ωAB=30π/60 m/s
L AB=60 mm
∴V AB= m/s
∴ a B=ωAB2×L AB=s
选比例尺：μv=V B/pb= (m/s)/m
μa=a B/p`b`=(m2/s)/m
理论力学公式：V C=V B+V CB
a C=a B+ a CB?+a CB t
1.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C =0 V
BC
= m/s
a c? =0 a c? =s2
a = p`c`*μa=s2
2.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C = V
BC
= m/s
a c? = a c? =s2
a = p`c`*μa=s2
3.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C = V
BC
= m/s
a c? = a c? =s2
a = p`c`*μa=s2
4.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C = V
BC
=0 m/s
a c? = a c? =0m/s2 a = p`c`*μa=s2
5.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C = V
BC
= m/s
a c? = a c? =s2
a = p`c`*μa=s2
6.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C = V
BC
= m/s
a c? = a c? =s2
a = p`c`*μa=s2
7.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：
V C =0 V BC = m/s a c ? =0 a c ? =s2 a = p`c`*μa =s2
8.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到： V C = V BC = m/s a c ? = a c ? =s2 a = p`c`*μa =s2
9.
由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到： V C = V BC = m/s a c ? = a c ? =s2 a = p`c`*μa =s2
五.总结
这学期我们学习了机械原理课程设计，通过对这门课的学习，让我了解到了很多以前没学习过的知识，包括机械的原理、运用和设计等等。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。机械原理课程设计教学所要达到的目的是：
1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械原理课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。
2、通过制定设计方案、合理选择机构的类型、正确地对机构的运动和受力进行分析和计算，让学生对机构设计有一个较完整的概念。
3、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决机构设计问题的基本技能。
机械原理课程设计教学的任务是：机械原理课程设计通常选择一般用途的机构为题目，根据已知机械的工作要求，对机构进行选型与组合，设计出几种机构方案，并对其加以比较和确定，然后对所选定方案中的机构进行运动和动力分析，确定出最优的机构参数，绘制机构运动性能曲线。
六.收获与感想
经过几周的奋战，我们的课程设计终于完成了，在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。同时课程设计也是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，必须要自己思考，自己动手实践，才能提升自己观察、分析和解决问题的实际工作能力。??
这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。课程设计是一种学习同学优秀品质的过程,但是我所赞赏的还是追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越。通过这次的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼
了能力，综合素质得到较大提高。对我们机械专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。通过课程设计，也让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。在这次课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对机械设计流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的机器。
在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…. 并且通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识分析和解决与课程设计有关的实际问题，使我们所学到的知识进一步巩固、加深。虽然整个过程虽然比较累,但也是获益良多.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东西不熟悉.也认识到基础知识的重要性。也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。感谢这次课程设计,使我学到了这么多新知识！
七.参考文献
1.《机械原理教程》（第3版）张伟社主编西北工业大学出版社；
2.《机械原理课程设计指导书》戴娟主编高等教育出版社；
3. 《机械原理课程设计》（第2版）陆凤仪主编机械工业出版社；
4. 《机械原理》（第8版）孙恒、陈作模、葛文杰主编高等教育出版社；
5.《机械原理课程设计编着》王淑仁主编科学出版社；
6.《机械原理课程设计手册》邹慧君、?张青主编．高等教育出版社;
7.《机械原理课程设计指导》张晓玲主编北京航空航天大学出版社。
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
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.............................................. 1.1机构简介及设计数据 .......................................... 1.2设计内容 (3) 二、刮水器机构相关数据的计算及分析.................................. 2.1机构尺寸、即为家教、传动角的计算.............................. 2.2加速度，速度多边形的计算与分析................................ 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 表1 设计数据 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。
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 (2) 1.1机构简介及设计数据 (2) 1.2设计容 (3) 二、刮水器机构相关数据的计算及分析 (4) 2.1机构尺寸、即为家教、传动角的计算 (4) 2.2加速度，速度多边形的计算与分析 (4) 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 表1 设计数据
1.2设计容 （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)/2bc r1′=180 - arcos(b^2+c^2-{(d-a)}^2)/2bc 计算得r′= r1′=30 2.2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 AB W AB=30π/60 m/s L 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)/m
. . . . .. . 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 (2) 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 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 1n K ? AB l 1x 4DS L 4G 4S J 1M 单位 r/min ()? mm N 2m kg ? mm N ? 数据 30 1 120 60 180 100 15 0.01 500
一．设计任务书 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。 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。 3．刮水器的运动简图
二．原始数据 设计内容曲柄摇杆机构的设计及运动分析 三．刮水器机构相关数据的计算及分析 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)/2bc r1′=180 - arcos(b^2+c^2-〖(d-a)〗^2)/2bc 计算得r′= r1′=30 四．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 AB W AB=30π/60 m/s L AB=60 mm ∴V AB=0.188 m/s ∴a B=W AB2×L AB=0.592m2/s 选比例尺：μv=V B/pb=9.42 (m/s)/m
μa=a B/p`b`=29.5(m2/s)/m 理论力学公式：V C=V B+V BC a C=a B+ a CB^n+a CB^t 2. 由图二的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0 V BC=0.188m/s a C^n=0 a BC^n=0.197m/s2
中华人民共和国国家标准 汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器的 性能要求及试验方法GB 15085—94 Motor vehicles—Windshield wipers and washer systems —Performance requirements and test methods 1 主题内容与适用范围 本标准规定了汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器的性能要求和试验方法。 本标准适用于M 类汽车。 1 2 引用标准 GB 11555汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法 3术语 3．1刮水器刮片 装有刮水胶条用以刮刷风窗玻璃外表面的部件。 3．2 刮水器刮刷面积 刮水器刮片刷过的风窗玻璃外表面上的面积 3．3 喷嘴 将洗涤液引向风窗玻璃外表面的器件。喷嘴方向是可调的。 3．4 喷射性 在洗涤器系统正常工作情况下喷嘴喷射洗涤液至风窗玻璃目标位置上的能力。 3．5 洗涤液 硬度低于205g/t的水并加入适量商用添加剂的水溶液。 3．6 目标位置 由汽车制造厂家规定的，洗涤液喷射到风窗玻璃外表面上的位置。 4 性能要求 每辆汽车均须装备刮水器和洗涤器
4．1 风窗玻璃刮水器系统 4．1．1 刮水器的刮刷面积应覆盖A区域的98％以上，B区域的80％以上。A、B区域按GB 11555中第5章有关规定进行确定。 4．1．2 刮水器系统至少应具备两种刮刷频率。高频必须不小于45次／min， 低频不得小于20次／min，且高频与低频之差应不小于15次／min（刮水器工作时刮片的一个往返运动为一次）。 4．1．3 刮水器关闭时，刮片应自动返回至其初始位置。 4．1．4 刮水器工作时能承受15s的外力阻挡负荷，之后所有部件仍能工作。4．1．5 刮水器系统在外界温度－18±3℃的干燥风窗上应能持续工作2min。 对刮刷面积不作特定要求。 4．2 风窗玻璃洗涤器系统 4．2．1 洗涤器应有能力在常温下供给足够的液体，将占A区域60％以上的面 积清洗干净。 4．2．2 洗涤器应能承受喷嘴被堵塞时的负荷，经过堵塞试验后，洗涤器仍具 有喷射性。 4．2．3 洗涤器应能承受温度试验，在经过5.2.3、5.2.4、5.2.5、5.2.6试验后，该系统仍具有喷射性。 4．2．4 洗涤器贮液罐容量不得小于1L。 5 试验方法 5．1 风窗玻璃刮水器系统 5．1．1 试验条件（另有规定的试验条件除外） a．环境温度应在10～40℃之间； b．风窗玻璃应保持潮湿； c．蓄电池电压不得低于额定电压，且不能超过额定电压2V d．发动机转速必须接近但不得超过最大功率转速的30％； e．接通近光前照灯；
武汉工程科技学院机械原理课程设计说明书汽车风窗刮水器机构 姓名 班级 学号 指导教师 年月日
前言 (3) 1.课程设计的目的 (3) 2.课程设计的任务 (3) 一.方案分析和比较 (3) 1.概述 (3) 2.方案比较 (4) 3.最终方案选定 (6) 二．机构的功能、简介和数据 (7) 1.刮水器的功用 (7) 7 7 7 8 8 8 18 18 19
1.课程设计的目的 机械原理课程是培养学生具有进行机械系统运动方案设计初步能力的技术基础课。课程设计则是机械原理课程的实践环节。其基本目的是： ①通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，并使所学的知识进一步巩固、加深。 一.方案分析和比较 1.概述 根据雨刮器的传动连杆机构不同可分为对向式刮刷和平行式刮刷，根据刮水器臂可分为单臂雨刮器和双臂雨刮器。单臂式雨刮器刮水范围较小效率比较高但没有双臂式的刮得清洁也没有双臂式的刮刷范围大，对向式雨刮器会影响驾驶员
的视线，也会干扰驾驶员的正常驾驶，为此目前汽车前风窗几乎均采用双臂平行式刮刷形式的雨刮器。 2.方案比较 方案一:动力源是永磁直流电动机,其转速和方向的控制由电子控制电路负责。动力输出经过蜗轮蜗杆机构实现减速增扭作用,蜗轮的转动带动与之铰接的连杆运动，连杆将运动传导至铰接的三角架，从而带动刮刷臂同向摆动达到刮刷目的。 此方案的主要缺点是三角形铰接架占用空间比较大,结构相对复杂。
方案二：动力源同样是永磁直流电动机，动力输出后经过减速器减速增扭后输出，输出轴与三根连杆铰接的三角架铰接点①相连，带动三角架旋转从而带动雨刮臂实现同向平行刮刷运动。 此种方法减速通过减速器实现，其减速作用相比蜗轮蜗杆机构可靠，但比较复杂，成本也会比蜗轮蜗杆机构高一些，占用空间也会相对较大。
基于Matlab／SimMechanics的汽车风窗刮水器建模与仿真 | [<<][>>] 为了保证汽车在雨雪天有良好的视野，各种车辆均配有刮水器，他利用连杆机构将电机连续的旋转运动转化为刮片的往复刮刷运动。由于刮水器在工作过程中是动态的，运动关系较为复杂，要确定其合理的连杆长度和固定点位置，在平面图上要经过反复运算和校核，工作量较大，效率低。为了在短周期内设计出合格的产品，满足客户的要求和增加市场竞争力，设计者通过Matlab／SimMe-chanics仿真建模环境提供的良好的人机交互图形界面，建立产品模型，对刮水器进行虚拟设计和动态仿真分析，并及时对设计进行改进和优化。 1 SimMechanics简介 SimMechanics机械系统建模与仿真集成于Simulink之中，是进行控制器和对象系统跨领域／学科的研究分析模块集。SimMechanic s为多体动力机械系统及其控制系统提供了直观有效的建模分析手段，一切工作均在Simulink环境中完成。他提供了大量对应实际系统的元件，如：刚体、铰链、约束、坐标系统、作动器和传感器等。使用这些模块可以方便地建立复杂图形化机械系统模型，进行机械系统的单独分析或与任何Simulink设计的控制器及其他动态系统相连进行综合仿真。他扩展了Simulink的建模能力，利用他做出的模型仍能与传统Simulink模块所建立的模型相融合。 SimMechanics系统包含有刚体模块组(Bodies)，运动铰模块组(J oins)，约束与驱动模块组(Constraints&Driver)，传感器与作动器模块组(Seneors&Actuators)，力单元模块组(Force Elements)等，各模块组中所包涵的模块及其功能详见文献[3]。 2 创建刮水器机构的仿真模型 2.1 刮水器机构简图及工作原理 刮水器一般分为对刮和顺刮两种形式。如图1所示是顺刮式刮水器的机构简图，包括连杆、刮臂、刮片等。刮水电机以30 r／min
. . . .. .. . 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 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 1n K ? AB l 1x 4DS L 4G 4S J 1M 单位 r/min ()? mm N 2m kg ? mm N ? 数据 30 1 120 60 180 100 15 0.01 500
汽车风窗刮水器机构 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
武汉工程科技学院 机械原理课程设计说明书 汽车风窗刮水器机构姓名 班级 学号 指导教师 年月日 目录 .
前言 1.课程设计的目的 机械原理课程是培养学生具有进行机械系统运动方案设计初步能力的技术基础课。课程设计则是机械原理课程的实践环节。其基本目的是： ①通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，并使所学的知识进一步巩固、加深。 ②使学生得到拟定运动方案的训练，并具有机械选型与组合以及传动方案的能力，培养学生开发和创新机械产品的能力。 ③使学生对运动学和动力学的分析与设计有一套完整的概念。 ④通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅有关资料的能力。 2.课程设计的任务 机械原理的任务一般可分为以下几部分： ①根据机械的工作要求，进行机械的选型与组合。 ②设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进行对比和选择，确定运动方案。
③对选定方案中的机构进行设计和分析。 ④拟定、绘制机构运动循环图。 ⑤进行机械动力分析与设计。 一.方案分析和比较 1.概述? 根据雨刮器的传动连杆机构不同可分为对向式刮刷和平行式刮刷，根据刮水器臂可分为单臂雨刮器和双臂雨刮器。单臂式雨刮器刮水范围较小效率比较高但没有双臂式的刮得清洁也没有双臂式的刮刷范围大，对向式雨刮器会影响驾驶员的视线，也会干扰驾驶员的正常驾驶，为此目前汽车前风窗几乎均采用双臂平行式刮刷形式的雨刮器。 2.方案比较 方案一:动力源是永磁直流电动机,其转速和方向的控制由电子控制电路负责。动力输出经过蜗轮蜗杆机构实现减速增扭作用,蜗轮的转动带动与之铰接的连杆运动，连杆将运动传导至铰接的三角架，从而带动刮刷臂同向摆动达到刮刷目的。? 此方案的主要缺点是三角形铰接架占用空间比较大,结构相对复杂。 方案二：动力源同样是永磁直流电动机，动力输出后经过减速器减速增扭后输出，输出轴与三根连杆铰接的三角架铰接点①相连，带动三角架旋转从而带动雨刮臂实现同向平行刮刷运动。?
武汉工程科技学院 欧阳光明（2021.03.07） 机械原理课程设计说明书 汽车风窗刮水器机构 姓名 班级 学号 指导教师 年月日 目录 前言3 1.课程设计的目的3 2.课程设计的任务3 一.方案分析和比较3 1.概述3 2.方案比较4 3.最终方案选定6 二．机构的功能、简介和数据7 1.刮水器的功用7 2. 刮水器的机构简介及运动原理7
3．刮水器的运动简图7 4．原始数据7 5.设计内容8 三.刮水器机构相关数据的计算及分析8 四.加速度，速度多边形的计算与分析8 五.总结18 六.收获与感想18 七.参考文献19 . 前言 1.课程设计的目的 机械原理课程是培养学生具有进行机械系统运动方案设计初步能力的技术基础课。课程设计则是机械原理课程的实践环节。其基本目的是： ①通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，并使所学的知识进一步巩固、加深。 ②使学生得到拟定运动方案的训练，并具有机械选型与组合以及传动方案的能力，培养学生开发和创新机械产品的能力。 ③使学生对运动学和动力学的分析与设计有一套完整的概念。
④通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅有关资料的能力。 2.课程设计的任务 机械原理的任务一般可分为以下几部分： ①根据机械的工作要求，进行机械的选型与组合。 ②设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进行对比和选择，确定运动方案。 ③对选定方案中的机构进行设计和分析。 ④拟定、绘制机构运动循环图。 ⑤进行机械动力分析与设计。 一.方案分析和比较 1.概述 根据雨刮器的传动连杆机构不同可分为对向式刮刷和平行式刮刷，根据刮水器臂可分为单臂雨刮器和双臂雨刮器。单臂式雨刮器刮水范围较小效率比较高但没有双臂式的刮得清洁也没有双臂式的刮刷范围大，对向式雨刮器会影响驾驶员的视线，也会干扰驾驶员的正常驾驶，为此目前汽车前风窗几乎均采用双臂平行式刮刷形式的雨刮器。
QCT 44-1997 汽车风窗玻璃电动刮水器技术条 件 前言 中华人民共和国汽车行业标准 QC／T44—1997 代替QC/T44—92 汽车风窗玻璃电动刮水器技术条件 1范畴 本标准规定了汽车风窗玻璃电动刮水器的技术要求、检验和试验方法、标志、标签和包装。 本标准适用于汽车风窗玻璃电动刮水器。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB2828—1987逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查） JB2864—1981汽车用电镀层和化学处理层 JB4159—1985热带电工产品通用技术要求。 QC／T46—1992汽车风窗玻璃电动刮水器型式与尺寸 QC／T29090—1992汽车用刮水电动机技术条件 3定义 本标准采纳下列定义。 3．1风窗玻璃电动刮水器 风窗玻璃电动刮水器（以下简称刮水器）是指由电动机驱动、能刮刷风窗玻璃外表面上雨水、霜雪和灰尘等物质的装置。 3．2刮水器刮片 刮水器刮片（以下简称刮片）是指用于有效刮净汽车风窗玻璃外表面
的部件，能承担刮杆的压紧力，并有一个适于安装和固定胶条的支架。分平刮和曲刮两种结构型式。 3．3刮片胶条 刮片胶条（以下简称胶条）是指刮水器上与风窗玻璃外表面相接触的弹性零件。 3．4刮水器刮杆 刮水器刮杆（以下简称刮杆）是指刮水器上连接刮片和刮水器轴的部件。 3．5刮刷循环 刮水器在正常工作状态下，刮片从刮刷范畴的一端运行到另一端后再返回至其初始位置的过程称为一次刮刷循环。 3．6刮刷频率 刮水器在正常工作状态下，每分钟内的刮刷循环次数。 4技术要求 4．1刮水器应符合本标准的要求，并按经规定程序批准的产品图样及设计文件制造。 4．2结构 4．2．1刮水器结构型式与尺寸按QC／T46。 4．2．2刮杆和刮水器轴、可拆卸的刮片和刮杆，连接应紧固可靠，拆装方便，在使用过程中不显现松动和明显变形。 4．2．3刮水器轴和轴套间应密封良好，不承诺渗水。 4．2．4刮水器在正常工作状态下，刮杆和刮片摆动应平均，不应显现抖动现象。 4．3外观 4．3．1刮水器金属件必须经防腐蚀处理，或使用具有耐腐蚀性的材料制造。 4．3．2刮水器金属件油漆层、塑料喷涂层应平均，无气泡、堆积、流挂现象。 4．3．3电镀部分应镀层平均，不应露出基底，无明显裂纹和其它有害缺
前言 为了保证汽车在雨雪天拥有良好的视野，各种车辆均配有刮水器。它利用连杆运动机构将电机的连续转动化为刮片的往复摆动，清除汽车风窗上的水滴或者污垢，从而保持清晰的视野。 本次课程设计通过对该连杆机构进行运动分析与力学分析，从而更深地理解该连杆机构的运动原理，并在此基础上，大胆地提出一种创新方案。
目录 一、计算连杆BC与摇杆DC的长度 (1) 二、对曲柄摇杆机构进行运动分析 (2) 三、对曲柄摇杆机构进行动态静力分析 (6) 四、汽车风窗刮水器进行创新设计 (10) 五、设计感想 (11) 六、参考文献 (12)
一、计算连杆BC 与摇杆DC 的长度 因为行程速比系数K=1， 所以极位夹角θ= K K +-11[1] = 1 11 1+-=0°， 可知该机构没有急回特性，在另一极限位置AB ′与AB 共线，如图2所示。 在图2中，B C CB ''=，C O OC ''=, C B B B B C C C '+'='+', 所以mm DC mm OC 28.69,60== mm B C C O CO BC mm C B 180,60='+'+==' 可知连杆BC 长180mm ，摇杆DC 长69.28mm 。
二、对去柄摇杆机构进行运动分析 由表1可得： s m n l l V AB AB B 19.060 2100012=?=?='πω ， 2 2 12259.06021000s m n l l a AB AB B =?? ? ???=?=' πω 。 取mm mm l 3:1=μ，做曲柄转过216°之后的机构运动简图如图3所示：
GB150851994汽车风窗玻璃刮水器洗涤器的性能要求及试验方 法 汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器的 性能要求及试验方法GB 15085—94 Motor vehicles—Windshield wipers and washer systems —Performance requirements and test methods 1 主题内容与适用范畴 本标准规定了汽车风窗玻璃刮水器、洗涤器的性能要求和试验方法。 类汽车。 本标准适用于M 1 2 引用标准 GB 11555汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法 3术语 3．1刮水器刮片 装有刮水胶条用以刮刷风窗玻璃外表面的部件。 3．2 刮水器刮刷面积 刮水器刮片刷过的风窗玻璃外表面上的面积 3．3 喷嘴 将洗涤液引向风窗玻璃外表面的器件。喷嘴方向是可调的。 3．4 喷射性 在洗涤器系统正常工作情形下喷嘴喷射洗涤液至风窗玻璃目标位置上的能力。 3．5 洗涤液 硬度低于205g/t的水并加入适量商用添加剂的水溶液。 3．6 目标位置 由汽车制造厂家规定的，洗涤液喷射到风窗玻璃外表面上的位置。
4 性能要求 每辆汽车均须装备刮水器和洗涤器 4．1 风窗玻璃刮水器系统 4．1．1 刮水器的刮刷面积应覆盖A区域的98％以上，B区域的80％以上。A、B区域按GB 11555中第5章有关规定进行确定。 4．1．2 刮水器系统至少应具备两种刮刷频率。高频必须不小于45次／min， 低频不得小于20次／min，且高频与低频之差应不小于15次／min（刮水器工作时刮片的一个往返运动为一次）。 4．1．3 刮水器关闭时，刮片应自动返回至其初始位置。 4．1．4 刮水器工作时能承担15s的外力阻挡负荷，之后所有部件仍能工作。4．1．5 刮水器系统在外界温度－18±3℃的干燥风窗上应能连续工作2min。 对刮刷面积不作特定要求。 4．2 风窗玻璃洗涤器系统 4．2．1 洗涤器应有能力在常温下供给足够的液体，将占A区域60％以上的面 积清洗洁净。 4．2．2 洗涤器应能承担喷嘴被堵塞时的负荷，通过堵塞试验后，洗涤器仍具 有喷射性。 4．2．3 洗涤器应能承担温度试验，在通过5.2.3、5.2.4、5.2.5、5.2.6试验后，该系统仍具有喷射性。 4．2．4 洗涤器贮液罐容量不得小于1L。 5 试验方法 5．1 风窗玻璃刮水器系统 5．1．1 试验条件（另有规定的试验条件除外） a．环境温度应在10～40℃之间； b．风窗玻璃应保持潮湿； c．蓄电池电压不得低于额定电压，且不能超过额定电压2V