汽车雨刷器设计
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一．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。
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 60 180 100 １５０．０１５００
30 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=
23
AB ∴CD=3
32AB
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 L
AB
60=
在左极限位置, 由已知条件可得:
W L V
AB AB B
⨯=
60m/s π230(÷⨯=）W
AB
∴
a
n
c =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,=+=V
V V V C
BC
B
C
, s m V BC /188.0=
∵a a a a t
bc n
BC B C ++= ，
∴s m L L V a BC BC BC n BC /195.022
=⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ∴a a a n BC n B t C +=︒⨯30sin s m a t C
/573.12
= s m a C /573.1p`c`2
a
u =⨯=
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 n
C t BC n BC
B C a n B
=L W AB AB ⨯2=/s 0.592m 2
,0=a n C ∴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 n BC
t C =+︒⨯60cos , s m a t C /792.02
= s m a C /792.0p`c`2
a
u =⨯=
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 V
AB AB B
⨯=
60m/s π230(÷⨯=）W
AB
∴
a
n
c =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 BC
B C ∴s m L L V a BC BC BC n BC /350.022
=⨯⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ∵a a a n B n BC t C =+︒⨯60cos ，∴s m a t C
/278.22
= s m a C /278.2p`c`2
a
u =⨯= 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 BC
B C
s 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`2
a
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