轿车雨刮器结构设计与运动仿真
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。
汽车雨刮电机控制系统设计与仿真
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。
汽车雨刮器仿真设计
汽车雨刮器仿真设计汽车雨刮器是车辆上非常重要的一个零部件，它能够有效地清除风挡玻璃上的雨水，提供良好的视线条件，确保驾驶安全。
在汽车自动化专业综合设计中，汽车雨刮器的设计是一个重要的课题。
下面将介绍汽车雨刮器的仿真设计过程。
首先，需要进行雨刮器的系统建模。
对于汽车雨刮器系统来说，主要包括雨刮器马达、雨刮臂、雨刮片等几个主要部分。
雨刮器马达是提供动力的主要部分，通过电动机驱动雨刮臂做往复运动，进而使雨刮片能有效地清除风挡玻璃上的雨水。
因此，在系统建模时，需要考虑电动机的特性以及雨刮臂和雨刮片的参数。
其次，需要进行雨刮器系统的运动学分析。
首先，可以通过建立几何关系模型来描述雨刮臂和雨刮片的运动轨迹。
雨刮臂和雨刮片的长度、夹角等参数可以通过测量得到。
然后，可以根据几何关系模型，建立运动学方程，描述雨刮臂和雨刮片的运动规律。
例如，通过建立角度与时间的关系，可以得到雨刮臂和雨刮片的运动速度和加速度。
接下来，需要进行雨刮片与玻璃之间的摩擦力分析。
摩擦力是雨刮片清除雨水的关键。
通过分析雨刮片和玻璃之间的接触情况，可以得到摩擦力的大小。
在分析过程中，需要考虑雨刮片的材料特性、玻璃的表面特性以及雨刮器的清洗效果等因素。
然后，可以进行雨刮器系统的动力学分析。
动力学分析可以通过建立动力学方程来描述雨刮器系统的运动规律。
在建立动力学方程时，需要考虑雨刮臂和雨刮片的质量、电动机驱动力的作用以及摩擦力的影响等因素。
通过求解动力学方程，可以得到雨刮臂和雨刮片的运动轨迹和运动规律。
最后，可以进行雨刮器系统的仿真分析。
通过使用仿真软件，如MATLAB、ADAMS等，可以建立雨刮器系统的仿真模型，并进行仿真分析。
在仿真分析中，可以通过改变各种参数，如马达功率、雨刮臂长度、雨刮片材料等，来评估雨刮器系统的性能。
例如，可以通过仿真分析得到雨刮臂和雨刮片的运动速度、运动角度、清洗效果等参数，并进行性能评估。
综上所述，汽车雨刮器的仿真设计是汽车自动化专业综合设计中的重要课题。
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 (13)６.２分析速度与加速度图线 (14)七.心得体会 (15)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 60 180 100 １５０．０１５００30 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=23AB ∴CD=332AB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 LAB60=在左极限位置, 由已知条件可得:W L VAB AB B⨯=60m/s π230(÷⨯=）WAB∴anc =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,=+=VV V V CBCBC, s m V BC /188.0=∵a a a a tbc nBC B C ++= ，∴s m LL V a BC BC BC n BC /195.022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= ∴a a a n BC n Bt C +=︒⨯30sin s m a t C /573.12= s m a C /573.1p`c`2au =⨯=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 nC t BC n BCB C an B=L W ABAB ⨯2=/s 0.592m 2,0=a nC∴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 nBC tC =+︒⨯60cos, s m a t C /792.02=s m a C /792.0p`c`2au =⨯=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 VAB AB B⨯=60m/s π230(÷⨯=）WAB∴anc =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 BCB C ∴s m L LV a BC BCBC nBC /350.022=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= ∵a a a n B n BC tC =+︒⨯60cos ，∴s m a t C /278.22= s m a C /278.2p`c`2au =⨯= 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 BCB Cs 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。
《雨刮器的工作原理》课件
现代汽车中，智能雨刮器成为主流 ，能够根据雨量、车速、光照等因 素自动调节刮水速度。
雨刮器的未来发展趋势
感应控制
未来雨刮器将更加智能化，能够 根据天气、路况等多种因素自动
调节刮水速度。
静音化
随着消费者对舒适性的要求提高 ，未来雨刮器将更加注重静音性
能。
一体化设计
为了提高汽车的美观性和减少空 气阻力，未来雨刮器将更加注重
检查雨刮器的摆幅是否正常，以及是 否存在摆动不均匀或跳动等情况，如 有需要应及时调整或更换雨刮器。
雨刮器的常见故障及排除方法
雨刮器摆动不灵活或跳动
可能是由于雨刮器支架松动或损坏、雨刮器安装不当等原 因引起的。应检查雨刮器支架和安装情况，如有需要应及 时调整或更换。
雨刮器刮水效果不佳
可能是由于胶条老化或破损、前挡风玻璃上有油膜或蜡层 等原因引起的。应检查胶条和前挡风玻璃情况，如有需要 应及时更换胶条或进行清洁处理。
使用雨刮器前应先清除前挡风玻璃上的灰尘和杂物，以免影响雨刮器的刮水效果。
使用雨刮器时应控制好力度，避免过度摆动或用力过猛，以免损坏雨刮器和影响刮 水效果。
雨刮器的保养方法
定期清洗雨刮器，清除胶条上的污渍 和杂物，保持胶条的清洁和弹性。
定期更换雨刮器胶条，避免胶条老化 或破损，影响刮水效果和损坏前挡风 玻璃。
未来雨刮器可能会采用更加先进的材料和技术 ，以提高其刮水效果、耐用性和节能性。
同时，随着自动驾驶技术的不断发展，雨刮器 也可能会与自动驾驶系统相结合，实现更加智 能和自动化的刮水控制。
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感谢观看
摆动刮水
刮水片在摆动过程中，清除玻璃上的 雨水。
雨刮器的工作原理图解
图示1
汽车前挡雨刮系统设计
汽车前挡雨刮系统设计
首先，让我们来了解雨刮器和雨刷的工作原理。
雨刮器是由一个金属
臂和一个橡胶叶片组成的装置。
当马达运转时，金属臂将雨刷移动在玻璃上，并通过橡胶叶片将水滴刮除，以确保玻璃表面的清晰视野。
但是，仅仅有雨刮器和雨刷是不够的。
在挡风玻璃上还需要有一层液
体来帮助雨刷清除水滴。
这就是水箱的作用。
水箱位于引擎舱内，并连接
到挡风玻璃上的喷水嘴。
水箱内装有清洁液体，通常是一种含有清洁剂和
防冻剂的混合物。
在需要清洗玻璃时，控制装置会发出指令，将清洁液喷
洒到挡风玻璃上，帮助雨刷清除水滴和污垢。
水箱内的清洁液一般由马达提供压力，使其通过喷水嘴喷射到玻璃上。
水箱的容量通常足够驾驶者在行驶途中使用。
水箱还配备有一个液位传感器，用于检测清洁液的剩余量，并通过仪表盘上的指示灯提醒驾驶者需要
添加清洁液。
控制装置是整个雨刮系统的大脑，其作用是接收驾驶者的命令并控制
雨刮器和水箱的操作。
大多数新款汽车都会配备一个自动雨刮系统，该系
统能够根据雨量的变化智能调节雨刮器的频率和速度。
系统可以通过传感
器检测玻璃上的水滴，并根据水滴的密度和速度来调整雨刮器的操作。
这
种自动调节的雨刮系统可以让驾驶者专注于驾驶，而不需频繁地手动控制
雨刮器的开关。
总而言之，汽车前挡雨刮系统的设计是为了确保驾驶者的视线清晰，
提升行车安全。
它由雨刮器、雨刷、水箱、马达和控制装置等组成，并配
备了自动调节功能。
这样的设计可以让驾驶者在恶劣天气条件下获得更好
的驾驶体验。
【设计】课程设计汽车雨刮器
【关键字】设计机械原理课程设计说明书温州大学机电工程学院2010年6月机械原理设计说明书题目: 汽车风刷刮水器学院: 机电工程学院专业: 汽车服务工程班级: 08汽车服务本姓名: 骆铁城谢治陆阳学号: 024 032 023指导老师: 李振哲目录2.4最终设计方案一．题目：汽车风扇刮水器1.1课程设计目的和任务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。
1.2课程设计内容和基本要求机械原理课程设计是在机械原理课程完成后集中进行的教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。
每个学生都应明确课程设计的任务和要求，拟定设计计划，保证设计进度、设计质量，按时完成课程。
在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。
要求设计态度严肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保课程设计达到教学基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。
1)机械原理课程设计步骤（1）机构运动方案设计。
单动雨刮器的运动仿真
采 用 交 叉 连 杆 机 构 ，其 结 构 形 式 如 图 １ （ ） 示 。 其 工 ａ所 作 原 理 过 程 为 ， 当 摇 杆 Ａ 绕 Ａ 点 转 动 时 ，在 连 接 杆 Ｂ
收 稿 日期 ： ２ １ － ５ １ ０ １０ — ５ 作 者 简 介 ： 陈 力 捷 （９ ３ ） 男 ， 广 东 雷 州人 ， 副 教 授 ，硕 １７一 ，
叉 连 杆 机 构 仿 真 模 型 ，得 到 其 动 态 仿 真 系统 ， 以非 常 直 可
观地 观察 到机构 的动态情况 ， 并且还可 以修 改仿 真模型 中
圈 ２ 仿 真模型
鬻曩圈 霉囊 蕾■ ■ —— — —— —— 一
的仿 真 参 数 ． 而 得 到 更 加 精 确 的 运 动 系 统 。 与 传 统 的 图 从
（ 上接 第 １２页） 模块 等组 成 ， ０ 根据 需要 ， 也可 扩充 故障 诊断推 理模块 ， 网络应用 采用 ＢＳ模 式 ， ／ 基本结 构见 图 ３ 。
国 内神龙 公 司等 的部 分 车 型 则 采 用 了单 雨 刷 单 动 雨 刮 器 。单 雨刷 单 动 雨 刮器 ，结 构 简 单 ，不 仅 刮刷 面 积 大 ，
而且 还避 免 了双杆 摆动影 响 驾驶员 的视 野 。
（） ａ （ ｂ）
图 １ 雨 刮 器 结 构 简 图
１ 雨刮 器 结 构 原 理 分 析
利 用 Ｍａ ａ 的 Ｓｍ ｌ ｋ Ｓｍ ｃａ ｉｓ 块 建 立 仿 ｄｂ ｉ ｕｉ ／ ｉ Ｍｅ ｈｎｃ 模 ｎ
３ 仿真
为 了便 于观察 ，在 图 １ 示 的交叉 连杆机 构 中 ，在 所
Ｇ 点 的 位 置 加 上 一 个 长 约 １ ０ ｍ 的 雨 刷 示 意 杆 ，假 设 ６ｍ
机械原理课程设计汽车雨刷机构
雨刷机构的种类和结构
传统式雨刷机构
由电动马达驱动两个雨刷 臂进行前后往复摆动以清 除挡风玻璃上的雨水。
悬挂式雨刷机构
通过悬挂系统将雨刷臂悬 挂在挡风玻璃上，实现更 广泛的清洗范围。
无骨雨刷机构
采用弹性条作为支撑结构， 更加灵活且适应性强，Fra bibliotek 高了清洗效果。
雨刷机构的工作原理
雨刷机构通过电动马达或驱动装置将雨刷臂带动，使雨刷片来回摆动，通过 与挡风玻璃的接触，清除雨水和杂物。
机械原理课程设计汽车雨 刷机构
在本次课程设计中，我们将深入了解汽车雨刷机构的定义，种类和结构，并 探讨其工作原理。我们还将讨论设计要求和考虑因素以及常见的故障分析和 解决方法。最后，我们将展望雨刷机构的改进和创新。
汽车雨刷机构的定义
了解汽车雨刷机构是保证行车安全的关键。雨刷机构是指安装在汽车前挡风 玻璃上的清洗装置，用于清除雨水和杂物。
雨刷机构的设计要求和考虑因素
1 清洗效果
2 可靠性
确保雨刷机构能够有效清除挡风玻璃上的 水滴和污物。
确保雨刷机构能够长时间稳定工作，不易 损坏。
3 安全性
4 噪音
确保雨刷机构的操作和设计不会对驾驶安 全造成影响。
减少雨刷机构工作时产生的噪音，提供更 好的行车体验。
常见的雨刷机构故障分析和解决方法
1
雨刷片破损
更换破损的雨刷片以保证清洗效果。
2
驱动装置故障
检查并修复电动马达或驱动装置的问题。
3
雨刷臂松动
重新固定雨刷臂以确保稳定性。
雨刷机构的改进和创新
为提高清洗效果和用户体验，新型雨刷机构采用声波清洗技术、智能感应系 统以及自适应清洗模式等创新设计。
雨刮器 毕业设计
汽车雨刮器的机构设计
3.设计方案比较
方案1 简图
汽车雨刮器的机构设计
1 2蜗轮 摇杆3 Nhomakorabea雨刷
分析：蜗轮1带动摇杆2转动，进而带动雨刷3上下移动，从而达到刮 水效果。 该方案优点： 雨刷刮水面积较大； 结构相对较简单。 该方案缺点： 中间固定部位过长，影响视线； 雨刷向上移动的时，又将雨水向上刮，从而影响效率，实际上，这 是一个很不成熟的方案。
汽车雨刮器的机构设计
谢谢大家！ 谢谢各位老师！
07机械设计制造 及其自动化5班 黄志文
汽车雨刮器的机构设计
图1 电动式雨刮器结构原理
1-直流电动机；2-蜗轮箱；3-底板；4、6-曲柄；5、 7-连杆； 8、10-摆杆；9、11-摆臂
汽车雨刮器的机构设计
2.设计内容
本次要做的是雨刮器的机构设计，说实在的，对于雨刮器， 这个题材真的太不起眼了，好像也不太受关注，目前市场上， 雨刮器的结构基本上千篇一律，大同小异，实在没什么要做设 计，首先应明确设计的任务和要求，拟定设计计划，保证设计 进度、设计质量，按时完成。在设计过程中，提倡独立思考、 深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。要求设计态度严 肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保毕业设计达 到基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训 练和提高。
汽车雨刮器的机构设计
设计内容
• （1）机构运动方案设计。即根据给定的原始数据和工艺要求， 构思并选定机构方案； • （2）设计上述各机构。根据选定的方案采用各机构，如凸轮机 构、连杆机构、齿轮机构、间歇运动机构及其组合机构等，即具 体机构的尺度综合； • （3）根据已选定好的设计方案，求出各机构的主要尺寸； • （4）根据上面求得的尺寸，按比例画出全部机构的运动简图； 据此对上述机构进行运动分析，即绘制机构的运动线图，或进一 步进行运动和动力分析
轿车雨刮器结构设计与运动仿真-任务书
六、备注
自学ADAMS、Pro/E软件。
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
（4）在ADAMS软件平台上建立零件的等比例物理模型，进行运动学分析第8、9、10、11周（4月11～5月8日）
（5）设计1.5万字说明书一份，零件图一套（包括Pro/E零件图）第12、13、14周（5月9日～5月29日）
（6）毕业设计审核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日）
（7）毕业设计答辩准备及答辩 第17周（6月13日～6月19日）
2、完成设计说明书一份，字说不少于2万字。
四、设计进度安排
（1）调研、资料收集、完成开题报告 第1、2周（2月28日～3月6日）
(2)根据选定轿车的相关尺寸参数进行相关部件的参数计算，并进行验证 第3、4周（3月7日～3月20日）
(3)在Pro/E软件中建立物理模型，利用部件的链接关系建立部件之间的装配第5、6、7周（3月21～4月10日）
意义：汽车雨刮器，是一个很小却又不容忽视的汽车部件，它能擦亮汽车的“双眼”，使司机的视线更加清晰。雨刮器一旦失去作用，将直接影响到司机雨天驾驶视野的清晰度。雨刮器看似结构简单，但是从驱动电机到最终的刮刀的结构尺寸和运动方式都决定雨刮器的性能。
二、设计内容、技术要求（研究方法）
主要内容：
雨刮器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等。本设计要求进行捷达轿车雨刮器部件尺寸的设计，求解挂扫面积等；电机选型，电路分析；利用利用ADAMS软件进行运动分析，获得运动的轨迹和速度，并Pro/E绘出三维模型。
五、主要参考资料
（1）汽车教材：汽车构造、汽车设计、专用车设计、机械设计、机械原理等；
汽车雨刮系统原理分析演示文稿
汽车雨刮系统原理分析演示文稿一、引言：雨刮系统是汽车的重要安全设备，它确保了驾驶员在雨天行车时的视线清晰。
雨刮系统由雨刮器和雨刮开关控制器组成，通过控制雨刮器的运动实现清洁挡风玻璃的功能。
本文将对汽车雨刮系统的原理进行详细分析。
二、雨刮器的工作原理：1.电动雨刮器的结构及工作原理：电动雨刮器通常由电动机、雨刮臂、雨刮片和连接系统组成。
电动机通过传动装置带动雨刮臂运动，进而驱动雨刮片刮擦挡风玻璃，清除雨水。
雨刮开关控制器将信号传递给电动机，以实现雨刮器的启动和停止。
2.电动雨刮器的工作过程：当驾驶员触发雨刮开关时，雨刮开关控制器接收到信号，从而激活电动机。
电动机启动后，通过传动装置带动雨刮臂以特定的速度运动，同时雨刮片与挡风玻璃表面接触并刮擦。
刮擦过程中，雨刮片将雨水从玻璃上清除，确保驾驶员的视线清晰。
当驾驶员关闭雨刮开关时，电动机停止工作，雨刮器停止运动。
三、雨刮开关控制器的工作原理：1.雨刮开关的结构及工作原理：雨刮开关通常由操作杆和控制电路组成。
通过旋转或按压操作杆，驾驶员可以开启或关闭雨刮系统，并调整雨刮器的速度。
控制电路接收来自雨刮开关的信号，并相应地激活或停止电动雨刮器。
2.雨刮开关的功能：雨刮开关具备多种功能，包括：-开启和关闭雨刮器：通过旋转或按压操作杆，驾驶员可以开启或关闭雨刮器，以根据需要来清除雨水。
-调节雨刮器的速度：雨刮开关通常配备多个档位，驾驶员可以通过调节操作杆的位置来改变雨刮器的运动速度，以适应不同场景下的需求。
四、雨刮系统的控制原理：1.雨刮器的自动启停功能：现代汽车雨刮系统通常具备自动启停功能，能够根据雨量的大小自动启动或停止雨刮器。
这一功能是通过安装在挡风玻璃上的雨量感应器实现的。
雨量感应器能够感知到挡风玻璃上的雨水，当雨水滴落到一定程度时，感应器将发出信号给雨刮开关控制器，从而启动雨刮器。
当雨量减小或停止时，感应器会再次发出信号，使雨刮器停止工作。
2.雨刮器的间歇运行功能：有些雨刮系统还具备间歇运行功能，即雨刮器按照一定时间间隔工作。
汽车雨刮器自动控制系统设计与实现
汽车雨刮器自动控制系统设计与实现汽车雨刮器的自动控制系统设计与实现设计总说明本次设计的汽车自动雨刷省去了人为手动操作雨刷的问题，能够自动感应雨量并进行相应的工作。
自动雨刷用雨滴传感器作为检测器来感应雨量的大小，把感应信号传给单片机，通过软件的控制驱动芯片自动调节电机的正反转与转动频率。
此次设计采用40引脚的单片机AT89S52，设计中运用ULN2003AN驱动芯片来驱动步进电机的运转，克服了电机在低频工作时的噪音大，震动大的缺点。
本次设计在一定的程度上为驾驶者提供了舒适性和安全性的保障，避免了由于驾驶者手动操作雨刷的不当而带来的交通安全问题，同时也大大的提高了汽车雨刷的全面性与可靠性。
在汽车智能雨刮系统中由于两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就存在两个雨刮摆动不同步的问题。
本文在分析了模糊控制理论及雨刮同步摆动规则的基础上，提出了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。
该系统将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。
关键词：雨滴传感器；步进电机；单片机；雨刮器CarWiperBladeDeignandImplementationofAutomaticControlSytemDeignDecription：rainenor;Steppermotor;MCU;windcreenwiper目录1.绪论概述雨刮器属汽车附件，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃及大灯玻璃上的雨雪和灰尘等，以保证玻璃透明清晰。
在汽车智能雨刮系统中由于两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就存在两个雨刮摆动不同步的问题。
本文在分析了模糊控制理论及雨刮同步摆动规则的基础上，提出了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。
该系统将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。
CATIADMU实例教程-雨刮器运动仿真
CATIADMU实例教程-雨刮器运动仿真雨刮的运动模拟仿真一、基本原则：将雨刮器拆分成各个零件，然后调入同一个 product 文件里面，通过约束，使自由度为 0，即可使机构按照预定的设计进行运转。
二、将雨刮器分为以下几个部件：部件一、雨刮电机（包括输出轴，但不包括曲柄）★ 雨刮电机作为整个机构的固定部分，即作为固定基准，其他一些不动的固定管、电机安装板之类的也可以一起作为固定参考部分，见图1。
★ 在电机输出轴的位置分别做一条轴线，和一个参考面，见图 2。
图1图2 部件二、雨刮电机曲柄（包括与连杆连接的球头）---见图 3 ★ 曲柄作为雨刮电机的驱动源，他的旋转带动了整个机构的旋转。
★ 注意在曲柄与电机输出轴的部位同样建立一个轴线和一个平面，注意此轴线必须与电机的轴线同心，否则，无法建立约束。
两个球心轴线和平面图3★ 同时在与两个连杆连接的球头处，分别做出球头的球心点。
部件三、主侧连杆（包括与曲柄球头、摇臂球头连接的球碗）---见图 4★ 注意在各球碗处，建立球碗的球心点，此球心点必须与相应的球头球心同心或重回，否则无法建立约束。
注：在这种情况下，可以在建球头、球碗的球心时，采用同一个参考元素，这样建立的球心必定重回。
其他的如建立轴线时也可以采取这种方法。
★ 建立两球碗之间的联系。
球心和球心连线图4部件四、副侧连杆（包括与曲柄球头、摇臂球头连接的球碗）---方法和注意事项同主侧相同。
部件五、主侧摇臂（包括摇臂、球头、主刮臂、刮片）--图 5图5★ 摇臂的运动与刮平的运动是同步的，摇臂的运动角度，就是刮臂刮片的运动角度。
★ 注意在主摇臂与主衬套连接的部位做一个轴线和一个平面，因为摇臂与轴套之间是旋转的关系，与曲柄和电机轴之间的关系是一样的。
见图6. ★ 注意在与连杆连接的球头处建立球心，和球心到摇臂连接平面的垂线。
球心和轴线平面和轴线图6 部件六、副侧摇臂（包括摇臂、球头、主刮臂、刮片）----方法同主侧摇臂部件七、主侧衬套-----图7 ★在主侧衬套上，建立与主摇臂相对应的轴线和平面平面和轴线图7 部件八、副侧衬套----方法与主侧相同。
基于ADAMS的某汽车雨刮器的仿真分析研究
果。对以图 8 为例进行分析，在 0.1 秒时，左刮片在 x
轴负方向运动的角加速度为 4805mm/s2，在 y 轴和 z 轴
上的运动角加速度为 0；在 1 秒时，左刮片在 x 轴正方
向运动达到最小角加速度为 4605mm/s2，在 y 轴和 z 轴
上的运动角加速度为 0；在 2 秒时，左刮片在 x 轴负方
为右雨刮片速度仿真结果。结合图 4 与图 5 可知，
左右雨刮片速度同步运动。雨刮片速度运动特点以
图2
雨刮器实体模型
进入 ADAMS 界面，设置仿真数据，
如图 3 所示。
图 3 为例，雨刮片的运动周期是 2 秒，在一个周期内
出现 2 个波峰，2 个波谷。在刚开始启动时（0.1 秒
时），左 刮 片 在 x 轴 正 方 向 运 动 达 到 最 大 速 度 ，为
图3
2
ADAMS 仿真界面设置
汽车雨刷系统模型仿真分析
通过 Adams 软件仿真的结果如图 4 至图 9 所示。
方向变为正方向，速度大小无变化，为 0.34m/s，在 z
轴上的运动速度为 0。在 2 秒时，左刮片在 x 轴负方
向运动达到最大速度为 0.48m/s，在 y 轴正方向运动
达到最小速度为 0.14m/s，在 z 轴上的运动速度为 0，
[8]王嵩.关于汽车雨刮设计开发探讨[J].时代汽车,2017(06)：
77-78.
图 12 左雨刮片速度仿真结果
降低摇杆的长度后，左雨刮片速度仿真结果如
图 12 所示，对比图 4 可知，将摇杆尺寸在原来摇杆尺
寸 130mm 的模型基础上改为 95mm 后，对雨刮器的刮
片速度影响不大，说明摇杆尺寸的改变主要影响左
汽车雨刮器设计及运动仿真
汽车雨刮器设计及运动仿真杨保成;苏秋;焦洪宇【摘要】从汽车雨刮器工作的基本原理出发,对四连杆机构进行计算并通过ADAMS软件对其优化,利用Pro/E建立了雨刮器的实体模型,并将Pro/E模型导入到ADAMS中进行运动仿真.通过仿真发现两个雨刷没有发生干涉现象,满足正常运行条件,且雨刮器呈现周期性的运动形式.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)009【总页数】4页(P56-58,83)【关键词】雨刮器;设计优化;模型;运动仿真【作者】杨保成;苏秋;焦洪宇【作者单位】215500 江苏省常熟市常熟理工学院汽车工程学院;215500 江苏省常熟市常熟理工学院汽车工程学院;215500 江苏省常熟市常熟理工学院汽车工程学院【正文语种】中文【中图分类】U463.85+5;TH132.440 引言汽车雨刮器，是一个很小却又不容忽视的汽车附件，是汽车安全行驶的重要部件。
雨刮器主要作用是扫除挡风玻璃、后窗玻璃上妨碍视线的雨雪、灰尘等，以获得清晰的视野，保证行车安全。
有的国家已将雨刮器的技术状态列入车辆年检项目[1]。
雨刮器总成含有电动机、蜗轮蜗杆减速机、四连杆机构、刮水臂心轴、挂水片总成等。
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[1-2]。
无论哪种雨刮器，都要求运动不干涉，并力求使刮刷面积进一步增大。
本文主要是对轿车雨刮器进行设计及运动仿真，为实际生产提供理论参考。
1 雨刮器曲柄摇杆结构设计与优化对某车型雨刮器进行参数测量，绘制运动轨迹草图，如图1所示。
图1 雨刮器车窗面积及雨刮尺寸示意图Fig.1 Schematic diagram of wiper window area and wiper size1.1 曲柄摇杆结构设计根据某款轿车实际条件，曲柄与左、右摇杆之间的距离分别为250 mm，200 mm。
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摘要汽车雨刮器，是一个很小却又不容忽视的汽车部件，它能擦亮汽车的挡风玻璃，使司机的视线更加清晰。
其功能是将玻璃上的雨水、尘埃、泥污刮净，以获得清晰的视野，保证行车安全。
有的国家已将雨刮器的技术状态列入车辆年检项目。
本设计要求进行轿车雨刮器部件尺寸的设计，求解刮扫面积，电机选型，电路分析，利用ADAMS软件进行运动分析，获得运动的轨迹和速度，并用Pro/E绘出三维模型。
运用三维建模软件Pro/E与动力学仿真软件ADAMS建立雨刮器模型，并进行运动仿真，分析雨刮器的运动曲线，对雨刮器做进一步的设计，力求使刮刷区域进一步增大，为生产实际提供理论参考。
关键词：雨刮器；间歇电路控制；虚拟设计；ADAMS；Pro/EABSTRACTWindscreen wiper is a small part of automotive but can not be ignored. It can polish the windscreen so that the driver's attention will be more clearly. Its function is to wash the glass to obtain a clear field of vision and ensure the traffic safety. Some countries have had the state of wiper technology projects included into the annual inspection of vehicles.My design requirements are to design the size of the wiper parts in the car, solving the linked scan area, motor selection, circuit analysis, motion analysis using ADAMS software, trajectory and speed of access to and using Pro / E draw three-dimensional model.The use of three-dimensional modeling software, Pro/E, and dynamic simulation software, ADAMS, to establish a model of the wiper, simulate the full motion, analyze the movement curves of wiper, make a further design to the wiper , increase the scratch brush area further , and provide a theoretical reference for the actual production.Key word: Wiper; Intermittent Control Circuit; Virtual Design; ADAMS; Pro/E目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1虚拟样机技术 (1)1.2虚拟样机技术的应用及发展 (1)1.3设计的目的意义 (2)1.4设计的基本内容与解决的主要问题 (2)1.4.1研究的基本内容 (2)1.4.2拟解决的主要问题 (3)第2章轿车雨刮器 (4)2.1引言 (4)2.2汽车雨刮器的研究现状 (4)2.3刮水电机 (7)2.3.1刮水电机型号的编制方法 (7)2.3.2减速器的结构特点 (9)2.3.3刮水电机的控制电路分析 (11)2.4雨刮器 (14)2.4.1雨刮的组成和结构特点 (14)2.4.2雨刮品质的评价 (14)2.4.3刮水器传动机构 (16)2.5雨刮器相关参数的选择 (17)2.5.1雨刮器尺寸初定 (17)2.5.2曲柄摇杆结构设计 (18)2.6刮水电机的选择及蜗轮蜗杆设计分析 (20)2.6.1雨刮电机性能计算 (20)2.6.2雨刮电机蜗轮蜗杆设计分析 (23)2.7本章小结 (26)第3章ADAMS建模分析 (27)3.1ADAMS功能简介 (27)3.2基于ADAMS虚拟样机开发流程 (28)3.3曲柄摇杆机构改进 (29)3.4新模型建立 (29)3.5本章小结 (31)第4章Pro/E模型的建立与装配 (32)4.1三维CAD建模技术在汽车行业的应用 (32)4.2零件模型的建立 (33)4.3零件模型的装配 (37)4.4本章小结 (39)第5章模拟仿真 (40)5.1将Pro/E装配模型导入ADAMS中 (40)5.2给Pro/E装配模型施加约束 (42)5.3给Pro/E装配模型施加力和驱动进行仿真 (43)5.4绘制出仿真数据分析图 (46)5.5利用函数控制雨刮器进行间歇刮水 (55)5.6雨刮器刮扫面积的分析计算 (56)5.7本章小结 (57)结论 (58)参考文献 (59)致谢 (61)附录A (62)附录B ...................................................................... 错误!未定义书签。
第1章绪论1.1虚拟样机技术虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，它足一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。
这些数字模型即虚拟样机(virtual prototype)，将不同工程领域的开发模型结台在一起，它从外观、功能和行为上模拟真实产品．支持并行工程方法学。
虚拟样机技术涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术[21]。
虚拟样机技术是在CAx(如CAD、CAM、CAE等)／DFx(如DFA、DFM等)技术基础卜的发展，它进一步融合信息技术、先进制造技术和先进仿真技术，将这些技术应用于复杂系统全生命周期、全系统、并对它们进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持“由上至下”的复杂系统开发模式。
虚拟样机技术不仅是计算机技术在工程领域的成功应用，更是一种全新的机械产品设计理念。
一方面与传统的仿真分析相比，传统的仿真一般是针对单个子系统的仿真，而虚拟样机技术则是强调整体的优化，它通过虚拟整机与虚拟环境的耦合，对产品多种设计方案进行测试、评估，并不断改进设计方案，直到获得最优的整机性能。
另一方面，传统的产品设计方法是一个串行的过程，各子系统（如：整机结构、液压系统、控制系统等）的设计都是独立的，忽略了各子系统之间的动态交互与协同求解，因此设计的不足往往到产品开发的后期才被发现，造成严重浪费。
运用虚拟样机技术可以快速地建立包括控制系统、液压系统、气动系统在内的多体动力学虚拟样机，实现产品的并行设计，可在产品设计初期及时发现问题、解决问题，把系统的测试分析作为整个产品设计过程的驱动。
1.2虚拟样机技术的应用及发展近年来，虚拟样机技术及其应用已经获得重大进展，已经具备处理日益复杂的工程问题的能力，被广泛地应用在汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业及通用机械制造业等不同领域中。
世界著名的制造公司在生产开发过程中广泛地应用虚拟样机技术，波音飞机公司777飞机的设计就是采用虚拟开发技术的典型实例，开发周期从通常的8午减少到5年，设计、装机、测试均是在计算机中模拟完成．初步做到无纸设计，保证了一次试制成功。
其它如在克莱斯勒公司，已常采用虚拟产品建模。
在福特汽车公司，虚拟分析样机已很普遍。
Motorola也正在研究和利用虚拟样机技术进行2l世纪商业和DoD的军用移动分布式无线全球通讯系统和网络技术的研制，以减低开发设计的风险和成本。
虚拟样机技术改变了传统的设计思想，对制造业产生了深远的影响。
虚拟样机技术的发展，使产品设计可摆脱对物理样机的依赖，体现了一种全新的研发模式，它在工程领域的迅速发展，必将给企业带来重大的影响。
虚拟产品的销售。
虚拟样机技术和柔性制造技术已经使虚拟产品销售成为可能，即企业先通过虚拟样机找到客户，再组织生产。
因此企业在产品制造和市场竞争方面更具灵活性。
企业间的动态联盟。
产品的数字化使企业能够通过Internet进行产品信息的快速交流，克服单个企业资源的局限性，将具有开发某种新产品所需的知识和技术的不同组织或企业组成一个临时的企业联盟，即企业间的动态联盟，以适应瞬息万变的市场需求和激烈竞争。
1.3设计的目的意义本设计的目的，是根据当前的先进设计理论，通过所学知识，并利用Pro/E软件平台，对雨刮器做进一步的设计，力求使刮刷面积进一步增大，使得司机在任何时候都有一个清晰的视野，提高汽车行驶安全性。
1.4设计的基本内容与解决的主要问题1.4.1研究的基本内容雨刮器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等。
本设计要求进行捷达轿车雨刮器部件尺寸的设计，求解刮扫面积等；要选择电机的型号，分析雨刮器的控制电路及间歇电路，分析电机的自动回位装置，确定雨刮器的硬件的尺寸等，求解雨刮器的刮扫面积，利用ADAMS软件进行运动分析，获得运动的轨迹和速度，并运用Pro/E绘出三维模型。
1.4.2拟解决的主要问题解决问题：（1）分析雨刮器电子间歇控制电路；（2）分析雨刮器的自动回位装置；（3）确定雨刮器的控制方式；（4）优化雨刮器传动机构；（5）确定刮刷区域，并计算最大刮刷面积；（6）实现雨刮器的运动仿真；（7）最终实现三维模型建立(Pro/E)。
解决方法：（1）分析比较不同车型的控制电路及间歇控制电路，选择其中一种；（2）分析其他车型的自动回位装置，选择合适的；（3）比较分析不同雨刮器的控制方式，选择一种；（4）分析比较其他车型的传动机构，选择合适的优化传动机构；（5）查阅参考资料中求解雨刮器的算法；（6）学习ADAMS软件，实现雨刮器的运动仿真；（7）学习Pro/E软件，建立雨刮器的三维模型。
第2章轿车雨刮器2.1引言汽车风窗玻璃上时常会附着雨雪和尘土，如果不及时擦拭干净，将会影响驾驶员的视线，对行车安全带来很大不利。
为了确保挡风玻璃清洁明亮，汽车上都装有风窗雨刮器。
其功能是将玻璃上的雨水、尘埃、污垢刮净，以获得清晰的视野，保证行车安全。
汽车雨刮器，是一个很小却又不容忽视的汽车部件，它能擦亮汽车的“双眼”，使司机的视线更加清晰。
汽车雨刮器是用来清扫汽车风窗玻璃上的雨雪和尘埃的装置，一旦它失去作用，将直接影响到司机雨天驾驶视野的清晰度。