课题一 刮水器的作用、组成及其工作原理

单元五 舒适和安全装置 课题一 刮水器的作用、组成及其工作原理 由现在人
们的追求
和重视导
入本单元
一、刮水器的作用、组成 简单介绍
安全装置
在汽车上
的应用
1、刮水器的作用 除去挡风玻璃上的水、雪及沙尘，保证在不良天气时驾驶员仍具有良好的视线。

简单介绍
2、刮水器的类型
真空式、气动式和电动式3种。

详细介绍刮水器的组成
3、刮水器的组成
工作过程： 电动机旋转，带动蜗轮蜗杆减速机构，使与蜗轮轴相连的摇臂带着两侧拉杆做往复运动，拉杆则通过摆杆带着左、右刷架作往复摆动，橡皮雨刷便刷去风窗玻璃上的雨水、雪和尘污。

重点讲解
二、刮水器的工作原理
1、刮水器电动机 1、5-
刮片架 2、4、6-摆杆 3、7、8-拉杆 9-蜗轮 10-蜗杆 11-电动机 12底板 1—电枢 2—永久磁铁磁极 3—蜗杆 4—蜗轮 5—自动停位滑片
图1 刮水器的结构
图2 刮水电动机解剖图
刮水电动
机的调速
原理
图3 双速永磁式刮水电动机的分解图
1-平垫圈 2-O形圈 3-减速器壳 4-弹簧 5-复位开关顶杆 6-输出齿轮和轴
7-惰轮和蜗轮 8-减速器盖 9-放在凸轮表面的部分 10复位开关的定位板 11-长螺钉
12-电动机外壳和磁铁总成13-电枢 14-三个电刷的安装位置和复位开关总成
15-复位开关顶杆及其与开关联动的销子 16-弹簧垫圈 17-输出臂
（1）调速原理
直流电动机的转速公式为
n = ( U - Ia·Ra )/K·Z·φ
式中： n—电动机的转速；
U—电动机端电压；
Ia—电枢绕组中的电流；
Ra—电枢绕组的电阻；
K—常数；
Z—正、负电刷间串联的导体数；
Φ—磁极磁通；
刮水电动机通常采用改变两电刷串联的导体数来进行调整，电刷B3为高低速公用电刷，B1用于低速，B2用于高速，B1和B2相差60度。

电枢采用对称叠绕式。

（2）三刷式电动机变速原理
图4 双速永磁式刮水电动机变速原理图
分析清楚
永磁式电动机一般采用三刷式电动机。

电动机高、低速档位工作原理：
电动机工作时，在电枢内每个小线圈都产生相等的反电动势
E反=C nφ
当开关S拨到低速档L时：
电源电压U加在B1和B3之间,线圈①⑥⑤和线圈②③④两条支路产生的全部反电势与电源电压平衡后，电动机便稳定旋，转转速较低。

当开关S拨到低速档H时：
电源电压U加在B2和B3之间,线圈②①⑥⑤和线圈③④两条支路串联,线圈②与线圈①⑥⑤的反电势相反，互相抵消，变为只用两个线圈的反电动势与电源电压U平衡因而只有转速升高使反电动势增大，才能得到新的平衡，故转速较高。

由于反电动势的减小，使电枢的转速上升，重新达到电压平衡，这样永磁式电动机刮水器就得到了高、低不同的工作档位。

启发分析：刮片如何实现自动复位
2、刮片自动复位原理
在任何时刻切断刮水电动机电路时，都能使刮水片自动停止在风窗玻璃的下部以免影响驾驶员的视线。

在电动机减速的蜗轮上嵌有铜环，铜环分两个部分，面积较大的一片与电机外壳相连(搭铁)。

刮水器开关：
三个档位0、Ⅰ、Ⅱ；4个接线柱0档为复位档，Ⅰ档为低速档、Ⅱ档为高速档。

自动复位功能的永磁电动机双速刮水器的基本控制电路如下
（1）接通电源总开关，当刮水变速开关置Ⅰ档，其电路为：蓄电池“+”→总开关→保险→电刷→电枢→电刷“L”→变速开关“I”→搭铁。

此时，电动机以低速运转。

（2）当变速开关Ⅱ档时，其电路为：蓄电池“+”→总开关→保险→电刷→电枢→电刷“H”→变速开关“Ⅱ”→搭铁。

当刮水器开关推到“0”位时，若刮水片尚未达到停放位置，其内触片与长滑片接触，触片处于开路状态。

其电路为：蓄电池“+”→总开关→保险器→电刷→电枢→电刷“L”→刮水器开关“0”档→内触片→长滑片→搭铁→蓄电池“-”。

此时刮水器低速运转，当摇臂摆到停止位置时，内外触片都与短滑片接触，电动机被短路而停转。

与此同时电枢由于惯性而产生感生电流，产生制动力矩，刮水器处于复回状态。

图5 电动双速刮水器自动复位装置示意图
重点分析：间歇式刮水器如何实现间歇工作
通过实例分析：分析间歇式刮水器工作原理
3、间歇式电动刮水器
能使刮水器按一定周期停止和刮拭，每动作一次停止2s~12s，可使驾驶员获得更好的视线。

主要靠间歇控制器来实现。

当刮水器开关置于断开位置（“0”档），间歇开关置于接通时，电源便向C充电。

当C两端电压增加到一定值时，T1导通，T2也随之导通，继电器J得电，常闭触点打开，常开触点闭合，刮水电机运转。

此时的电路为蓄电池正极→B3→B1→刮水器开关→J 的常开触点→搭铁→蓄电池负极。

当刮水电机转动使自停触点与下边接触时，电容器C便通过D迅速放电，此时刮水电机仍然继续运转。

电容C放电，使T1的基极电位降低，从而使T1、T2转为截止状态，J中的电流中断，常闭触点闭合。

但由于这时自停触点与下边接触，故刮水电机仍然继续转动，直到刮水橡皮刷摆回原位，自停触点与上边接通为止，电机才因电枢短路而停止。

接着电源又通过自停触点向C充电，重复上述过程，使刮水器橡皮刷间歇动作。

其停歇时间长短取决于R1、C的充电时间常数。

并且由上述工作原理可知，这种电路保证每个停歇周期内，雨刮只摆动一次。

教学总结1、复习：采用老师引导思路的方式综合复习上次课的重点内容
2、由老师介绍目前汽车在舒适性和安全方面的话题，引出本次内容
3、提出问题：要是下雨、下雪天，挡风玻璃上面都是水，该怎么办？
4．互动性质疑：由学生针对知识进行自由提问。

5．对学生提出的问题进行解答及归纳性总结并引导学生对本次课内容作系统回顾。

6．布置作业，结束
布置作业：1、刮水器有什么作用？主要有哪几个部分组成？
2、刮水器在任何时刻切断电源时如何实现自动复位？
3、间歇式刮水器如何实现间歇运动？这样有什么好处？
图6 间歇式电动刮水器的互补间歇振动电路
1-刮水电机 2-刮水器开关 3-间歇刮。