雨刮器设计软件 算法

传动机构的构建数：5个（曲柄组件、左右连杆组件和左右摇臂组件）。
传动机构的低副数：3个（曲柄组件和左右摇臂组件，每个限制5个自由度）。
传动机构的高副数：4个（左右连杆两段各有两个点约束，限制自由度3个）。
传动机构的自由度：F=6n-5PL-3PH=6x5-5x3-3x4 = 3
当F大于1时，理论上传动机构的运动不唯一。理论上存在两个连杆绕其球心连线的旋转运动，但实际运动过程中因为没有驱使这个运动产生的力，所以就没有这两个运动。即使自由度大于1，依然可以满足雨刮器的功能要求。
4.
连杆的轴线和曲柄平面存在一定的夹角，随着摇臂的运动这个夹角也会变化，当这个角度太大时，容易出现球头从球碗中脱出，所以要求这个角度不超过6度。在曲柄旋转360度过程中，这个角度的变化如4-10图所示：
图4-10连杆和摇臂平面夹角变化图
在整个运动过程中，左连杆和左摇臂平面的夹角最大只有4.03度。满足标准要求，所以球头一般不同意从球碗中脱出来。
（a）锥度为X度（b）锥度为X度
（c）锥度为X度（d）锥度为X度
图4-2刮片运动锥面和玻璃面位置关系图
图4-4倾ห้องสมุดไป่ตู้刮片刮刷
如图4-5垂直刮片刮刷运动，此时刮片攻击角为零度，整个刮片在玻璃上都是倾斜的，这是刮刷玻璃是阻力较大，噪音比较大，而且容易产生抖动、漏刮和刮片无法翻边等刮刷不顺畅的现象。刮片锥度为83度的攻击角值较小，徘徊在零度附近，所以刮刷效果不好，也不满足标准要求。
图4-1玻璃的最小曲率分析
由图可知玻璃的曲率非常复杂，如果把刮片想象成一条直线，那么它绕另一条直线旋转时形成锥面或柱面，当刮片与摆轴的空间位置垂直时，形成的是一个平面。当刮片与摆轴的位置不是垂直时，刮片绕摆轴旋转形成锥面。刮片刮刷形成的理论曲面不同是，这个曲面和玻璃的关系也不同，下面以左刮为研究对象分析刮片和摆轴的角度为什么值时，刮片绕摆轴旋转所形成的刮刷平面和玻璃面的曲率更接近：
图4-5垂直刮片刮刷
总结，通过对刮片的运动原理分析和对不同锥度的攻击角曲线分析，只有锥度为85度时，攻击角的曲线符合标准要求。
4.
在四连杆的设计中，当压力角的值变大时，机械效率就降低，所以要求传动角大于40度。在运动分析软件测量时传动角逐渐变大，超过90度以后不能自动取其补角，所以限制曲线在40度到140度之间就是满足要求的。在DMU机构运动分析时，激活传感器，测量连杆和摇臂之间的夹角，实际得出的曲线如4-7图所示：
图4-7连杆和摇臂夹角变化图
图中：左连杆和左摇臂形成的传动角简称左传动角，右连杆和右摇臂形成的传动角简称右传动角，左传动角从46.0861度到133.967度，满足要求。右传动角从45.2093度到134.884度，满足要求。
在四连杆传动机构中，更好连杆的长度可以优化传动角，当机构传递的力大小不变时，传动角增加，机械效率提高，所以通过DMU机构运动分析，测试不同的连杆长度，机构的传动角曲线不同，从中选择传动角最小值最大的一组结果，如4-8图所示。
4.
影响刮片的角加速度的因数是曲柄、摇臂、连杆的长度以及它们之间的相对位置，也就是控制刮片运动时不产生急回现象，没有急回时，角加速度的值就比较均衡。按照标准要求电机旋转45r/min的时候，刮片的角加速度不超过±1.5rad/s2，实际得到的曲线如4-9图所示：
图4-9刮片角加速度图
在设计时选好曲柄的长度以后，就把电机的位置定好，使电机曲柄在原始位置时，左右摇臂都处于极限位置；当曲柄旋转180度时，左右摇臂在另一个极限位置。这样整个传动机构就不存在急回，也容易满足刮片角加速度的要求。
传动机构的自由度：F = 6n-5Xz-3Qm-4Ty=6x5-5x3-3x2-4x2=1
所以系统只需一个驱动件就可以实现固定的运动。
在DMU运动机构中各部件之间的约束如表4-1所示：
表4-1构件约束条件表
4.2
4.2.1
每辆汽车玻璃的形状和尺寸各不相同，针对不同高宽比例的玻璃选择对刮和顺挂或单挂的刮刷方式也不同，本论文讨论的玻璃适合顺刮，所以对其它的刮刷方式没有讨论。玻璃的曲率分布更是各不相同，针对该方案研究的玻璃在数模里做了曲率分析，用最大曲率分析法（曲面在一点具有一条法线，通过该法线的平面有无数多个，每一个平面与曲面有一条交线，所有的交线在该点处的曲率的绝对值的最大值就是曲面在该点的最大曲率。最大曲率可正可负），分析所得的曲率分布如4-1图所示：
（2）DMU运动机构软件中约束设置
在运动分析软件中如果传动机构的自由度大于1，机构无法运动，所以需要设置和实际不同的约束条件来等价代换，使传动机构的自由度等于1。
传动机构的构件数：5个（曲柄组件、左右连杆组件和左右摇臂组件）。
旋转接合（Xz）限制自由度数：5个
球面接合（Qm）限制自由度数：3个
通用接合（Ty）限制自由度数：4个
雨刮器设计软件算法
第一章雨刮器轴的布置算法(五分钟之内完成X±0.01确定值攻击角轴的布置)
第二章雨刮器刮角的确定
第三章雨刮器曲柄、摇臂和连杆长度的算法（有了曲柄的长度，五分钟内完成其它尺寸计算）
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第四章
4.1
实际的设计需要考虑生产的工艺性和经济性，在传动结构的每个连接部位采用球头和球碗连接形式，这样的优点就是球头和球碗标准化生产，节约成本，同时又满足了雨刮器的功能要求。
(1)传动机构的自由度
因为实际曲柄和摇臂运动不在一个平面上，所以运动时空间的运动。空间每个零件有6个自由度，左右支座限制了4个自由度（限制了两个轴向的移动和两个轴向的旋转），因为左右摆轴有轴向挡圈，所有又限制了一个轴向的移动自由度，在左右支座处共限制了5个自由度。球头球碗的连接属于点接触，限制3个自由度（限制沿三个坐标轴的移动自由度）。
图4-8优化连杆和摇臂夹角曲线
以左刮为研究对象，优化前的传动角起始值为46.08度，优化后变为48.3792度，中间点的角度为133.96度，其补角为46.04度即为传动角，优化以后变为47.594度（180-132.406=47.594）；终点时的传动角为46.83度，优化以后变为47.2237度。通过比较每个极值点的传动角都变大了，所以在其它条件不变的情况下，机械效率得到了提高。