課程設(shè)計(jì)—汽車(chē)雨刮器

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-汽車(chē)風(fēng)窗刮水器院 系：專(zhuān) 業(yè)：年 級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：2013 工學(xué)院 機(jī)械系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 2011級(jí) 張 俊 茂 201101030209 王海生 年8月目 錄一.設(shè)計(jì)題目 . 11.1 課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù) . 11.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求 . 21.3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.4 參考數(shù)據(jù) . 51.5設(shè)計(jì)要求 . 5二. 設(shè)計(jì)方案比較 . 62.1 設(shè)計(jì)方案一 . 62.2 設(shè)計(jì)方案二 . 72.3 設(shè)計(jì)方案三 . 82.4 最終設(shè)計(jì)方案 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。三. 虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1 ADAMS/VI

2、EW 的樣機(jī)建模 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。四. 虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果分析 . 104.1 滑塊水平位移仿真曲線 . 104.2 塊水平運(yùn)動(dòng)速度仿真曲線 . 104.3 滑塊水平運(yùn)動(dòng)加速度仿真曲線 . 114.4 帶刮片擺桿角速度仿真曲線 . 114.5 帶刮片白桿角速度仿真曲線 . 11五. 課程設(shè)計(jì)總結(jié) . 125.1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總結(jié) . 125.2 設(shè)計(jì)過(guò)程 . 135.3 設(shè)計(jì)展望 . 145.4 設(shè)計(jì)工作分工表 . 155.5 參考文獻(xiàn) . 15一題目：汽車(chē)風(fēng)扇刮水器1.1課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力，是學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程所學(xué)理論知識(shí)和技能解決

3、實(shí)際問(wèn)題，獲得工程技術(shù)訓(xùn)練的必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)所要達(dá)到的目的是：1、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程的理論知識(shí)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來(lái)分析和解決工程問(wèn)題的能力。2、通過(guò)制定設(shè)計(jì)方案、合理選擇機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、正確地對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行分析和計(jì)算，讓學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念。3、訓(xùn)練學(xué)生收集和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及計(jì)算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步掌握編制計(jì)算機(jī)程序并在計(jì)算機(jī)上計(jì)算來(lái)解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的基本技能。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)的任務(wù)是：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)通常選擇一般用途的機(jī)構(gòu)為題目，根據(jù)已知機(jī)械的工作要

4、求，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型與組合，設(shè)計(jì)出幾種機(jī)構(gòu)方案，并對(duì)其加以比較和確定，然后對(duì)所選定方案中的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，確定出最優(yōu)的機(jī)構(gòu)參數(shù)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能曲線。11.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本要求機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是在機(jī)械原理課程完成后集中進(jìn)行的教學(xué)環(huán)節(jié)，它是在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成的。每個(gè)學(xué)生都應(yīng)明確課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃，保證設(shè)計(jì)進(jìn)度、設(shè)計(jì)質(zhì)量，按時(shí)完成課程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡獨(dú)立思考、深入鉆研，主動(dòng)地、創(chuàng)造性地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。要求設(shè)計(jì)態(tài)度嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍，反對(duì)不求甚解，這樣才能確保課程設(shè)計(jì)達(dá)到教學(xué)基本要求，并在設(shè)計(jì)思想、方法和技能等方面得到良好的訓(xùn)練和提高。1) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)步驟（

5、1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定機(jī)構(gòu)方案；（2）設(shè)計(jì)上述各機(jī)構(gòu)。根據(jù)選定的方案采用各機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其組合機(jī)構(gòu)等，即具體機(jī)構(gòu)的尺度綜合，求出機(jī)構(gòu)的主要尺寸；（3）根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫(huà)出全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（4）據(jù)此對(duì)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，并進(jìn)行基于ADAMS軟件的機(jī)構(gòu)建模與運(yùn)動(dòng)仿真。即繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖，或進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析；（5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)要求課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是學(xué)生證明自己設(shè)計(jì)正確合理并供有關(guān)人員參考的文件，它是課程設(shè)計(jì)的重要組成部分。收集整理課程設(shè)計(jì)報(bào)告工作關(guān)系到課程設(shè)計(jì)的

6、成敗，通過(guò)這項(xiàng)工作，能提高學(xué)生的技術(shù)概括能力和表達(dá)能力。編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)也是科技工作者必須掌握的基本技能之一。因此，學(xué)生在校期間就應(yīng)加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步形成，課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，再作必要的補(bǔ)充和整理。而設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容視設(shè)計(jì)任務(wù)而定，大致包括：（1）設(shè)計(jì)題目（包括設(shè)計(jì)條件和要求）。（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖或設(shè)計(jì)方案的確定。2（3）全部原始數(shù)據(jù)。（4）完成設(shè)計(jì)所用方法及其原理的簡(jiǎn)要說(shuō)明。（5）建立設(shè)計(jì)所需的數(shù)學(xué)模型并列出必要的計(jì)算公式、計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明，寫(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果。（6）繪出計(jì)算機(jī)程序框圖，寫(xiě)出自編的程序?；?qū)⒒贏DAMS軟件的機(jī)構(gòu)建模與仿真方法過(guò)程描述出來(lái)。（7）用表格

7、列出計(jì)算結(jié)果并畫(huà)出主要曲線圖。（8）對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析討論，寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。（9）列出主要參考文獻(xiàn)資料。3) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的格式要求：（1）說(shuō)明書(shū)一般用A4紙打印，要求步驟清楚、敘述簡(jiǎn)明、文句通順、書(shū)寫(xiě)端正。（2）對(duì)每一自成單元的內(nèi)容，都應(yīng)有大小標(biāo)題，使其醒目突出，建議加上目錄。（3）通過(guò)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、繪制圖表和簡(jiǎn)圖，用工程術(shù)語(yǔ)表達(dá)設(shè)計(jì)成果的方法。（4）對(duì)所用公式和數(shù)據(jù)，應(yīng)標(biāo)明來(lái)源參考資料的編號(hào)和頁(yè)次。（5）說(shuō)明書(shū)應(yīng)加上封面，并與圖紙一起裝訂成冊(cè)。31.3機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介汽車(chē)風(fēng)窗刮水器是用于汽車(chē)刮水刷的驅(qū)動(dòng)裝置。如圖1- (a)所示，風(fēng)窗刮水器工作時(shí)，由電動(dòng)機(jī)

8、帶動(dòng)齒輪裝置1-2，傳至曲柄搖桿裝置2'-3-4。電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，刮水桿4作左右往復(fù)擺動(dòng)，要求左右擺動(dòng)的平均速度相同。其中，刮水刷的工作阻力矩如圖1- (b)所示。圖1 汽車(chē)風(fēng)窗刮水器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力線圖41.4參考數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示表1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.5設(shè)計(jì)要求1. 對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析作機(jī)構(gòu)1-2個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形，以上內(nèi)容與后面的動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫(huà)在2號(hào)圖紙上，整理計(jì)算說(shuō)明書(shū)。2. 對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析確定機(jī)構(gòu)一個(gè)位置的各運(yùn)動(dòng)副反力及應(yīng)加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分畫(huà)在運(yùn)動(dòng)分析的圖紙上，整理計(jì)算說(shuō)明書(shū)。3. 在Solidworks/PRO_E/A

9、dams中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真，作出位移、速度、加速度線圖。56二.設(shè)計(jì)方案比較2.1設(shè)計(jì)方案一分析：搖桿2轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)搖桿3，搖桿3帶動(dòng)雨刷4上下移動(dòng)，從而達(dá)到刮水效果。該方案優(yōu)點(diǎn)：雨刷刮水面積較大；結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)。該方案缺點(diǎn)：中間固定部位過(guò)長(zhǎng)，影響視線；雨刷向上移動(dòng)的時(shí)，又將雨水向上刮，從而影響效率。72.2設(shè)計(jì)方案二分析：此刮雨器由凸輪機(jī)構(gòu)組成，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)雨刷向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最高度時(shí)，雨刷因重力隨凸輪向下運(yùn)動(dòng)，但此方案有以下缺陷：1. 由凸輪帶動(dòng)極其不穩(wěn)定，2. 凸輪與擋板間有動(dòng)摩擦產(chǎn)生了磨損3. 僅靠雨刷重力來(lái)克服摩擦力，很可能經(jīng)常導(dǎo)致雨刷靜止在最高端4. 電機(jī)不僅要克服雨刷與玻璃的摩

10、擦還要克服雨刷的重力，浪費(fèi)資源。2.3設(shè)計(jì)方案三8搖桿2轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)搖桿3，搖桿3帶動(dòng)連桿移動(dòng)，從而使擺桿5、6左右以一定頻率擺動(dòng)，達(dá)到刮水的效果。該方案優(yōu)點(diǎn)：1.該方案的可行性與優(yōu)點(diǎn)：2.整體構(gòu)建布局可以在汽車(chē)上較為容易實(shí)現(xiàn)；3.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在滿足運(yùn)動(dòng)要求前提下大大節(jié)省了材料；4.設(shè)置了急回特性（推桿快，收桿慢），因?yàn)樵诠纹饞烨?，擋風(fēng)玻璃上附著的雨水量相對(duì)較多，對(duì)司機(jī)觀察前方路線不利，這時(shí)刮片需快速掛清雨水，而在回程時(shí)玻璃上雨量較少，這時(shí)慢掛可進(jìn)一步刮凈雨水，是玻璃保持相對(duì)較長(zhǎng)的清晰度。同時(shí)急回特性的運(yùn)用也提高了雨刮器的工作效率；5.在雨刮器收桿的時(shí)候，刮片貼緊擋風(fēng)玻璃下沿時(shí)間較長(zhǎng)，這就可以

11、讓雨刷器間隔工作，剩去了需脈沖控制讓雨刷器間隔工作這一步。2.4最終設(shè)計(jì)方案：方案三三.虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真93.1 ADAMS/View 的樣機(jī)建模五.課程設(shè)計(jì)總結(jié)105.1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總結(jié)：首先我們確定搖桿的長(zhǎng)度，并用CAXA畫(huà)出了它的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，之后用ADMAS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了ADMAS軟件的基本操作掌握了更多的使用工具。并且在此設(shè)計(jì)過(guò)程中也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作精神。在學(xué)完機(jī)械原理這門(mén)課程的同時(shí)，作為一名合格的機(jī)電學(xué)生，需要將所學(xué)的應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)中去，提高我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論分析的能力，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來(lái)分析和解決工程問(wèn)題。根據(jù)已知機(jī)械的工作要求，通過(guò)

12、制定設(shè)計(jì)方案、合理選擇機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、正確地對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行分析和計(jì)算，讓我們對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念。同時(shí)也訓(xùn)練我們收集和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及計(jì)算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步掌握編制計(jì)算機(jī)程序并在計(jì)算機(jī)上計(jì)算來(lái)解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的基本技能。完成了整個(gè)課程設(shè)計(jì)，收獲頗多，尤其是在軟件應(yīng)用上面，同時(shí)對(duì)機(jī)械原理的知識(shí)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。縱觀課程設(shè)計(jì)過(guò)程，我們各組員任務(wù)分配明確，相互溝通交流，互幫互助，工作有條不紊地前進(jìn)。短短的兩周讓我們受益匪淺：首先要對(duì)問(wèn)題認(rèn)真重視，然后就是數(shù)學(xué)思想的完美性的思考，將機(jī)構(gòu)放之現(xiàn)實(shí)生活中我們要考慮的問(wèn)題，安全、穩(wěn)定、美觀

13、、便捷、經(jīng)濟(jì)。這是最復(fù)雜和困難的，也是想的最多的地方，也是能夠突出成績(jī)的地方。我們?cè)谶@方面想了很多，雖然有很多都沒(méi)有在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來(lái)，但總體上以滿足要求。此外我們也參考了一些網(wǎng)上的資料，大多數(shù)都比我們的方案要復(fù)雜，完善。這也是我們此次設(shè)計(jì)的不足之處，可是我們確是在這些簡(jiǎn)單的零件組合與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)比，修改，調(diào)整中慢慢地喜歡上了一門(mén)原本被認(rèn)為枯燥的課程。當(dāng)我們看到自己辛苦了幾天所最終確定下來(lái)方案在ADAMS軟件里動(dòng)起來(lái)時(shí)，激動(dòng)之心溢于言表?？偠灾己玫膱F(tuán)隊(duì)精神與認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度在讓我們受益良多的同時(shí)也圓滿地完成了此次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)。5.2設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們真是收獲頗豐,不僅溫習(xí)

14、、鞏固了課本上學(xué)所學(xué)知識(shí)，而11且使讓我們?cè)趯?shí)際操作中學(xué)會(huì)了多動(dòng)腦帶來(lái)的快樂(lè)，團(tuán)體合作的力量以及相互討論的好處。對(duì)于設(shè)計(jì)流程：參與課程設(shè)計(jì)的選題，對(duì)刮水器的機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)思，設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)思路。繪制刮水器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。對(duì)選定的方案進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。在ADMAS軟件中設(shè)計(jì)出雨刮器機(jī)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行仿真，得到各運(yùn)動(dòng)參數(shù)。在此次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中，我們對(duì)于某些機(jī)構(gòu)的原理知識(shí)，有了更高有一層的認(rèn)識(shí)，有感性的認(rèn)識(shí)變?yōu)榱死硇缘睦斫庖约罢莆?。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們對(duì)于CAXA軟件的使用變得越來(lái)越熟練，用于仿真分析的ADMAS也更加?jì)故煜到y(tǒng)了。125.3設(shè)計(jì)展望 生活中我們發(fā)現(xiàn)，雨下得很大時(shí)使用雨刷感覺(jué)不錯(cuò)，可是當(dāng)下小雨啟動(dòng)雨刷時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)雨刷會(huì)在玻璃面上留下擦拭不均的痕跡；還有的時(shí)候會(huì)卡在玻璃上造成視線不良。這種情況表明雨刷已硬化。若排除此故障，應(yīng)先了解一下雨刷的工作原理。原來(lái)，雨刷是借馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)作用，靠連接棒轉(zhuǎn)變成一來(lái)一往的運(yùn)動(dòng)，并將此作用力傳達(dá)至雨刷臂及雨刷本身。當(dāng)雨刷的橡膠部分硬化時(shí)，雨刷便無(wú)法與玻璃面緊密貼合，或者雨刷一有了傷痕便會(huì)造成擦拭上的不均勻，形成殘留污垢。雨刷或雨刷橡膠片的更換很簡(jiǎn)單，但在更換時(shí)應(yīng)注意，車(chē)型及年份不同，雨刷的安裝方法及長(zhǎng)度不同。有的雨刷只需要更換橡膠片即可。1.雨刷臂如果是可立式的就立起來(lái)，如果是不可立的屏