机械原理课程设计汽车风窗刮水器.docx

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

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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设计内容 (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

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

单位

数据30 1 120 60 180 100 15 0.01 500

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)/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

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.机构12个位置的速度、加速度线图和位置图

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

a C=p`c`*μa=1.6225

m/s2

（2）由图2的速度多边形及

加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.139 m/s

V BC=0.056m/s

a C^n=0.280m/s2

a BC^n=0.018m/s2

a C =p`c`*μa=0.472m/s2 （3）由图3的速度多边形及

加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.149 m/s

V BC=0.031m/s

a C^n=0.319m/s2

a BC^n=0.005m/s2

a C =p`c`*μa=0.59m/s2

加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.188 m/s

V BC=0m/s

a C^n=0.513m/s2

a BC^n=0m/s2

a C =p`c`*μa=0.56 m/s2 （5）由图5的速度多边形及

加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.194 m/s

V BC=0.016m/s

a C^n=0540m/s2

a BC^n=0.002m/s2

a 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/s

V BC=0.026m/s

a C^n=0.349m/s2

a BC^n=0.004m/s2

a C =p`c`*μa=0.68 m/s2 （7）由图7的速度多边形及

加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0 m/s

V BC=0.188m/s

a C^n=0m/s2

a BC^n=0.197m/s2

a 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/s

V BC=0.226m/s

a C^n=0.196m/s2

a BC^n=0.284m/s2

a C =p`c`*μa=0.15 m/s2 （9）由图9的速度多边形及

加速度多边形，根据比例尺得到：V C =0.119 m/s

V BC=0.188m/s

a C^n=0.118m/s2

a BC^n=0.197m/s2

a 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：