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1、需要全套設計及圖紙請聯(lián)系：731767310 1 引言 1.1 汽車后視鏡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 作為最主要的現(xiàn)代化交通工具之一，汽車在人類日常生活中扮演著越來越重要的角色。人們對于汽車的安全性要求也越來越高。汽車要安全運行，與駕駛員接受信息正確確與否、信息輸入裝置的多少和快慢有著重要影響。汽車在行駛過程中，有80%的信息是靠視覺得到的，確保良好的視野是預防汽車事故的必要條件，所謂的視野是駕駛員行車時的視線范圍。一般情況下，按視野獲得的方式可分為直接視野和間接視野，直接視野就是駕駛員在駕駛位置時，直接透過前風窗玻璃、車門玻璃和后風窗玻璃所能直接、清晰地看到的道路的范圍大小。間接視野即駕駛員

2、通過內(nèi)外后視鏡看到的車輛后方情況的清晰圖像，圖像所反映的范圍即為得到的視野。后視鏡是駕駛員間接視野的主要保證，因而后視鏡的合理布置和表面的清潔時提高汽車主動安全性的重要因素之一。 通過對國內(nèi)外后視鏡刮水器材料的收集與整理，總結(jié)出目前國內(nèi)外后視鏡刮水器的主要有如下幾種形式： 1. 將一根伸縮桿套入導桿內(nèi)并與導桿滑動連接，在伸縮桿的一側(cè)軸向連接一排水撥，在導桿上設有凹槽和水撥對應連接。該裝置與后視鏡連接后，可形成來回轉(zhuǎn)動、左右來回及上下來回撥水，使得清潔到位，收取時便于隱藏。 2. 將直流電機通過齒輪組連接轉(zhuǎn)臂，轉(zhuǎn)臂連接雨刮板在后視鏡上擺動，從而實現(xiàn)將后視鏡上的雨水或水汽刮掉。 3. 將兩

3、個電磁鐵對置安裝在刮臂兩側(cè)，每個電磁鐵能產(chǎn)生相反方向磁力線。將兩個電磁鐵能使兩個活動鐵芯同時做相向或相背運動的激磁繞組并聯(lián)成一組。并聯(lián)后的兩組激磁繞組與繼電器的兩個靜觸點連接，動觸點和振蕩器通過開關(guān)與電源相接。繼電器磁化線圈受振蕩器控制。刮臂安裝在刮臂軸上。刮片插接在刮臂上且停止位置由掛接在刮臂頂端的回位彈簧控制。兩個電磁鐵中的兩個活動鐵芯通過連桿分別接于刮臂軸兩側(cè)對稱處的刮臂上。刮水器裝于安裝底板上。通過電磁使刮臂來回移動，從而實現(xiàn)將后視鏡上的雨水或水汽刮掉。 4. 一種刮水器是由動力、減速箱、曲柄和刮水桿構(gòu)成，利用動力轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速箱減速帶動曲拐作圓周運動，使與之活動連接的刮水桿往復擺動，

4、將掛在倒后鏡上的水珠刮掉。 1.2 后視鏡刮水器研究的目的和意義 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車已成為人們出行的必備的交通工具。在汽車行駛過程中，為了確保司機能可以看到汽車后方、側(cè)方和下方，在各種汽車的外部都裝有一種可以用來反映汽車后方、側(cè)方和下方的的情況，使駕駛者可以間接的看清楚這些位置的情況的鏡子——汽車后視鏡。 可當司機在霧天或雨天行駛時，由于霧氣造成的后視鏡鏡面的積霧、冬天積霜或雨水侵襲會造成司機對側(cè)后方的視線不清，從而使駕駛員在行車時很難通過后視鏡看清情況，特別是駕駛大型車輛需左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變道、倒車等情況時，影響了行車安全。此時駕駛員需伸出車窗外進行

5、清潔鏡面表面，這樣極不方便，又是暫時措施，霧氣及雨水又會馬上使之模糊不清。因此，為了功能上的完備，駕駛的安全性及操作的方便性，必須采用各種裝置，當產(chǎn)生上述情況時，駕駛員就可方便地開啟這種裝置，解除不必要的后顧之憂。 本課題是針對已有的后視鏡刮水器的基礎上設計一個更簡單、更實用的刮水器，憑借啟動雨刷傳動裝置以驅(qū)動雨刷刮除后視鏡鏡面上的水氣，以使鏡面保持明亮，可供車輛駕駛清楚觀看到后視鏡內(nèi)反映的景象，以確保行車安全。 2設計任務書 2.1 設計題目 汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)的設計。 2.2傳動布置方案 在機械的傳動中，其傳動方式主要有：摩擦傳動、鏈條傳動，齒

6、輪傳動、皮帶傳動、蝸輪蝸桿傳動、棘輪傳動、曲軸連桿傳動、氣動傳動、液壓傳動、鋼絲索傳動、聯(lián)軸器傳動、花鍵傳動等。 對于本刮水器的傳動方式，由于對于刮水器需傳遞準確的傳動比，且傳遞運動需準確可靠、傳動效率高,使用壽命長，因此采用兩對齒輪傳動的傳動方式來進行傳動。 2.3 確定螺桿長度和螺母的移動范圍 本刮水器是根據(jù)大眾后視鏡的大小做為參考來進行設計的。因此，本刮水器的螺桿長度等于后視鏡的長度，根據(jù)螺桿所在位置及后視鏡的長度，確定螺桿的長度為165mm，螺母的移動范圍為135.5mm。 2.4設計內(nèi)容及設計要求 設計內(nèi)容：包括傳動方案的設計和擬定、傳動零件主要參數(shù)和尺寸的確定、分析和選

7、定主要機械部件、裝配圖工作圖的繪制、零件圖的設計和繪制、編寫設計說明書。 設計要求：工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號的圖紙3張； 設計說明書的字數(shù)不少于1.5萬字； 查閱文獻15篇以上，翻譯與課題有關(guān)的外文資料。 2.5進度安排 2011年3月19日：洛陽一拖實習 2011年3月27日：上交任務書 2011年4月3日：完成第一稿 2011年5月3日：完成第二稿 2011年6月1日：完成定稿 3 設計計算說明書 3.1 電動機的選擇 3.1.1 刮水電動機功率選擇 已知汽車使用電壓為12V,本刮水器所要求的電流為2.4A，因此，

8、刮水電動機的功率為： 3.1.2 確定電動機的轉(zhuǎn)速 已知刮水片的行程為135.5mm，由《汽車風窗玻璃電動刮水器技術(shù)條件》中規(guī)定：刮水器最低刮刷頻率不應低于? 20 次／min；最高刮刷頻率不應低于? 45 次／min。對于本刮水器，其刮刷頻率選為：22次/min。所以螺母的移動速度為：m/s，故螺桿的轉(zhuǎn)速為： 已知齒輪的傳動比為3，則 由表35.2-24[4]選取馬達的型號：J-ZYT（SZ）-PX，其參數(shù)如表3-1所示 表3-1 馬達參數(shù) 型號 電壓/V 轉(zhuǎn)速r/min 轉(zhuǎn)矩mNm 功率/W J-ZYT（SZ）-PX 12 750 65 40 3

9、.2 齒輪的設計 3.2.1 選擇齒輪類型、材料及精度等級 1）按雨刮器的傳動要求，選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）考慮雨刮器傳遞功率不大，但要求傳動平穩(wěn)、低噪聲、以及能在無潤滑狀態(tài)下正常工作，所以齒輪的材料選牌號為PA（MC尼龍)，小齒輪硬度為21HBS,大齒輪硬度為14HBS。 3）雨刮器為一般傳動，速度不高，由表3-2選用7級精度。 4) 選小齒輪的齒數(shù)為18，大齒輪的齒數(shù)為。 表3-2 各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍[1] 機 器 名 稱 精度等級 機 器 名 稱 精度等級 汽輪機 3 ~ 6 拖拉機 6 ~ 8 切削機床 3 ~ 8 通用減速

10、器 6 ~ 8 航空發(fā)動機 4 ~ 8 鍛壓機床 6 ~ 9 輕型汽車 5 ~ 8 起重機 7 ~ 10 載重汽車 7 ~ 9 農(nóng)機 8 ~ 11 注：主傳動齒輪或重要齒輪傳動，靠上限選； 輔助齒輪傳動或一般齒輪傳動，居中或靠下限選擇。 3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式（10-9a)[1]進行計算，即 式中：K——載荷系數(shù)； T1——齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩； ——齒寬系數(shù)（數(shù)值參看表3-3）； ——齒數(shù)比； ——彈性影響系數(shù)，，數(shù)值參看表10-6[1]。 （1）確定公式內(nèi)的各計算參數(shù) 1) 試

11、選載荷系數(shù) 2) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3) 由表3-3選取齒寬系數(shù) 。 表3-3 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)[1] 裝置狀況 兩支承相對小齒輪對稱布置 兩支承相對小齒 輪做非對稱布置 懸臂布置 0.9~1.4 (1.2~1.9) 0.7~1.15 (1.1~1.65) 0.4~0.6 說明：1) 大小齒輪皆為硬齒面時，應取小值，否則取大值； 2) 括號內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪； 3) 機床中的齒輪，若傳遞功率不大時，可小到0.2； 4) 非金屬齒輪可取， =0.5-1.2。 4) 由式10-6[1]計算材料的彈性影響系數(shù)M

12、Pa 5) 查得夾布塑料的接觸疲勞許用應力[]=110MPa[1]。 （2）計算 1）計算小齒輪分度圓直徑，代人[] 2）計算圓周速度 m/s 3）計算齒寬 4）計算齒寬與齒高之比 模數(shù) mm 齒高 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)m/s , 7級精度 ， 由圖3-1查的動載系數(shù) 直齒輪， 由表10-4[1]用插值法求得精度為7級，小齒輪相對支撐非對稱布置時，。 由，查圖10-13[1]得，故載荷系數(shù) 6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a)[1]得 7) 計算模數(shù) 1.8 1.6

13、 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50v(m/s) 十分精密的齒輪裝置 10 8 7 6 Kv 9 圖3-1 動載荷系數(shù)值 圖10-13 彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù) K Fβ 3.2.3 按齒根彎曲強度設計 由式（10-5)[1]得彎曲強度的計算公式為 式中：K——載荷系數(shù)； T1——齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩； ——齒寬系數(shù)（數(shù)值參看表3-3）； ——齒輪齒數(shù)； ——齒形系數(shù)

14、（數(shù)值參看表3-4）； ——載荷作用于齒頂時的應力校正系數(shù)（數(shù)值參看表3-4）。 (1) 確定公式中的參數(shù) 1）查得膠布橡膠的彎曲疲勞許用應力[]=50MPa[1]。 2）計算載荷系數(shù)K 3）查取齒形系數(shù) 由表3-4查得 表3-4 齒形系數(shù)YFa及應力校正系數(shù)YSa Z(Zv) 17 18 19 20 21 22 YFa 2.97 2.91 2.85 2.8 2.76 2.72 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 23 24 25 26 27 2

15、8 29 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 30 35 40 45 50 60 70 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 1.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 80 90 100 150 200 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 注：1)基準齒形

16、的參數(shù)為α =20? 、h*a=1、C*=0.25 、ρ =0.38m (m-模數(shù)) 2)對內(nèi)齒輪：當α =20? 、h*a=1、C*=0.25 、ρ =0.15m 時，齒形系數(shù)：YFa =2.053 ; 應力校正系數(shù)：YSa =2.65。 4）查取應力校正系數(shù) 由表3-4查得 5）計算大、小齒輪的 小齒輪的數(shù)值大。 （2）設計計算 mm 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)0.77并圓整為標準值m

17、 =0.8，按接觸強度算的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) ，取19 大齒輪齒數(shù) 這樣設計的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 3.2.4幾何尺寸計算 （1）計算大、小齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑 （2）惰輪的計算 由于所選電動機的直徑大于兩齒輪的中心距，所以在中間增加一個齒輪，其尺寸如下： 計算齒寬 取,，。 3.3 軸的設計 3.3.1 輸出軸的設計計算 由于輸出軸主要承受扭矩，所以按扭轉(zhuǎn)強度進行計算。

18、 （1）求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 已知輸入軸的功率為Kw，其中軸承、圓柱齒輪的傳動效率分別為0.98、0.95。所以有： kw （2） 求作用在齒輪上的力 齒輪所承受的力可按下式進行計算： (3-1) 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 由式3-1計算得: （3） 確定軸的最小直徑 軸的最小直徑的計算可按式（15-2）來計算。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)表3-5，取，

19、由式15-2[1]得 取 （4）軸的結(jié)構(gòu)設計 軸上零件的定位，固定和裝配 刮水器中可將齒輪安排在后視鏡左側(cè)，相對兩軸承不對稱分布，齒輪右面由軸肩定位，左面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以套筒定位，并采用過渡配合固定。 3.3.2 輸入軸的設計 由于輸入軸主要承受的也是扭矩，所以也按扭轉(zhuǎn)強度進行計算。 （1）求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kw （2） 求作用在齒輪上的力 因已知高速級小齒輪的分度圓直徑為 由式3-1計算得

20、 （3） 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，根據(jù)表3-5，取，由式15-2[1]得 取 表3-5 軸常用材料的[τT]值和A0值 軸的材料 Q235-A、 20 Q275、 35 (1Cr18Ni9Ti) 45 40Cr、35SiMn、 38SiMnMo 、3Cr13 [τT] / MPa 15 ~ 25 20 ~ 35 25 ~ 45 35 ~ 55

21、 A0 149 ~ 126 135 ~ 112 126 ~ 103 112 ~ 97 注：1）表中[τT] 值是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應力。 2） 在下述情況時， [τT] 取較大值， A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)；反之，[τT] 取較小值， A0 取較大值。 3.3.3 中間軸的設計 (1.)求中間軸上的功率 已知輸入軸的功率為Kw，其中圓柱齒輪的傳動效率為0.95。所以有： ， (2.)求作用在齒輪上的力 已知惰輪的分度圓直徑為： 由式3-1計算得

22、 (3.)由式15-2[1]確定軸的最小直徑 ，取10mm 3.4 軸承的設計 軸承的選擇一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置并參考同類型的相應軸承以后,按國家規(guī)定的軸承標準選定,再進行其使用壽命的驗算。 軸承的名義壽命L（以106轉(zhuǎn)為單位）: （3-2） 式中 C——軸承的額定載荷或承載容量，N，根據(jù)選定的軸承型號查軸承手冊； P——軸承的當量動載荷，N； ε——軸承壽命指數(shù)，對球軸承ε

23、=3；對圓柱滾子軸承取ε=10/3。 L與Lh之間的換算關(guān)系為 （3-3） 式中 n——軸承的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。 3.4.1中間軸軸承的設計 由輸入軸的最小直徑試選軸承，由表20.6-1選擇其型號為61900，對所選軸承進行驗算 (1)計算軸承的軸向載荷 其中，為雨刮片與鏡面的摩擦系數(shù)，其值為0.3；為雨刮片對鏡面的壓力，其值可參考《汽車風窗玻璃電機刮水器技術(shù)條件》中的4.4.4。 (2) 求中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kw 式中，為齒輪傳動的效率，其值根據(jù)表1[7]選取為0.95。 (3)求作用在齒輪上的力

24、 已知齒輪的分度圓直徑為 由式3-1計算 (4)求比值 (5)計算軸承的當量動載荷 當量動載荷P()的一般計算公式為 （3-4） 式中，X、Y分別為徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，其值見表3-6?？稍趯嶋H中，在許多支撐中還會出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡力、慣性力等，這些因素很難從理論上精確計算。為了計及這些影響，可對當量動載荷乘上一個根據(jù)經(jīng)驗而定的載荷系數(shù)，其值參見表3-7。故實際計算時，軸承的當量動載荷應為：

25、 （3-5） 表3-6 徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y 軸承類型 相對軸向載荷 Fa / Fr ≤ e Fa / Fr >e e 名稱 代號 Fa/C0 X Y X Y 調(diào)心球軸承 10000 ---- ---- 1 (Y1) 0.65 (Y2) 調(diào)心滾子軸承 20000 ---- ---- 1 (Y1) 0.67 (Y2) 深溝球軸承 60000 0.025 0.040 0.070 0.130 0.250 0.500 1

26、 0 0.56 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.22 0.24 0.27 0.31 0.37 0.44 角接觸球軸承 70000C 0.015 0.029 0.058 0.087 0.120 0.170 0.290 0.440 0.580 1 0 0.44 1.47 1.40 1.30 1.23 1.29 1.12 1.02 1.00 1.00 0.38 0.40 0.43 0.46

27、 0.47 0.50 0.55 0.56 0.56 軸承的靜載荷的一般計算公式為: （3-6） 式中，為軸承靜強度安全系數(shù)。 的選擇可參考表3-8；為當量靜載荷，其計算公式為： （3-7） 式中，分別為當量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，其值可參考表3-7。 按照表3-9，選取，取 由表3-7選取，分別為0.6、0.5，則由式3-7計算當量靜載荷，為 由表3-8選取靜強度安全系數(shù)為0.5，則根據(jù)公式3-6有 則,因此判斷系數(shù)e>0.44,

28、則有。 按照表3-6，選取X=1，Y=0，則由式3-5計算得： 查得，61900軸承應有的基本額定動載荷為1300N 表3-7 徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù) 軸承類型 單列軸承 雙列軸承 深溝球軸承 0.6 0.5 0.6 0.5 角接觸球軸承 0.5 0.46 0.42 0.38 0.33 0.29 0.26 0.22 1 0.92 0.84 0.76 0.66 0.58 0.52 0.44 調(diào)心球軸承 0.5 0.22cot 1 0.44cot 調(diào)心滾子軸承 0.5 0

29、.22cot 1 0.44cot 圓錐滾子軸承 0.5 0.22cot 1 0.44cot 注：對于中間接觸角的值，用線性插值法求取。 表3-8 靜強度安全系數(shù)[1] 旋轉(zhuǎn)條件 載荷條件 使用條件 連續(xù)旋轉(zhuǎn)軸承 普通載荷 1~2 高精度旋轉(zhuǎn)場合 1.5~2.5 沖擊載荷 2~3 振動沖擊場合 1.2~2.5 不連續(xù)及做擺動運動的軸承 普通載荷 0.5 普通旋轉(zhuǎn)精場合 1.0~1.2 沖擊及不均勻載荷 1~1.5 允許有變形量 0.3~1.0 表3-9 載荷系數(shù) fP 載荷性質(zhì) 無沖擊或輕微沖擊 中等沖擊

30、強烈沖擊 fP 1.0 ~ 1.2 1.2 ~ 1.8 1.8 ~ 3.0 (6)計算軸承的壽命 根據(jù)表3-10，此軸承合格 表3-10 推薦的軸承預期計算壽命 L’h 機 器 類 型 L’h /h 不經(jīng)常使用的儀器或設備 300 ~ 3000 短時間或間斷使用的機械，中斷時不致引起嚴重后果 3000 ~ 8000 間斷使用的機械，中斷使用后果嚴重 8000 ~ 12000 每天8h工作的機械 （利用率不高） 12000 ~ 20000 每天24h連續(xù)工作的機械 40000 ~ 60000 3.4.2 輸出軸

31、軸承的設計 由輸出軸的最小直徑根據(jù)表20.6-1試選軸承，其型號為618/7，對所選軸承進行驗算 (1).計算軸承的軸向載荷 =F=1.5N (2).計算軸承的徑向載荷 求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kw (3).求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 由式15-2[1] 得 (4).求比值 (5).計算軸承的當量動載荷 根據(jù)式3-5 按照表3-8，，取 由表3-7選取，分別為0.6、0.5，則由式

32、3-7計算當量靜載荷 由表3-8選取靜強度安全系數(shù)為0.5，則根據(jù)公式3-6有 則,因此判斷系數(shù)e>0.44,則有。 按照表3-7，選取X=1，Y=0，則 查得，618/7軸承應有的基本額定動載荷為550N (6).計算軸承的壽命 根據(jù)表3-10，此軸承合格。 3.5 螺桿、螺母的設計 根據(jù)刮水器的運動要求和條件，由表3-11、表3-12選取螺桿的材料為45鋼，螺母材料為耐磨鑄鐵。 由表3-13計算螺桿的許用壓力為： 取90Mpa 螺母許用彎曲應力為： 取50Mpa 許用切應力為： 由于刮水器的運動速度較低，所以由表3-

33、14選取 取7MPa。 表3-11 螺桿材料及其選用 螺桿材料 熱處理 應用 45、50、Y40Mn 輕載、低速、精度不高的傳動。 45 正火170~200HBS 調(diào)質(zhì) 220~250HBS 中等精度的一般傳動。 40Cr、40CrMn 調(diào)質(zhì) 230~280HBS 低溫回火 65Mn 表面淬火、低溫回火45~50HRC T10、T12 球化調(diào)200~230HBS 淬火、低溫回56~60HRC 有較高的耐磨性，用于精度較高的主要傳動。 20CrMnTi 滲碳、高頻淬火56~60HRC CrWMn 9Mn2V 淬火、低溫回火55~60HRC

34、 耐磨性高，有較好的尺寸穩(wěn)定性，用于精密傳動。 38CrMoAl 氮化、氮化層深0.45~0.6mm 850HV 表3-12 螺母材料及選用 材料 特點和應用 ZCuSn10Zn2 ZCuSn10Pb1 ZCuSn5Pb5Zn5 和鋼制螺桿配合，摩擦系數(shù)低，有較好的抗交合能力和耐磨性；但強度稍低。適用于輕載、中高速傳動精度高的傳動。 ZQAl10Fe3 ZQAl10Fe3Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 和鋼制螺桿配合，摩擦系數(shù)較低，強度高，抗膠合能力較低。適用于重載，低速傳動。 35 球墨鑄鐵 螺旋副的摩擦系數(shù)較高，強度高，用于重載調(diào)整螺旋。 耐磨鑄

35、鐵 強度高，用于低速、輕載傳動。 表3-13 滑動螺旋副材料的許用應力 螺旋副材料 許用應力/Mpa 螺桿 鋼 螺母 青銅 40~60 30~40 鑄鐵 45~55 40 鋼 （1.0~1.2） 0.6 表3-14 螺旋傳動的許用壓強 螺紋副材料 速度范圍/m/s 許用壓強/Mpa 鋼—青銅 低速 <0.05 0.1~0.2 >0.25 18~25 11~18 7~10 1~2 螺紋副材料 速度范圍/m/s 許用壓強/Mpa 鋼—耐磨鑄鐵 0.1~0.2 6~8 鋼—

36、鑄鐵 <0.04 0.1~0.2 13~18 4~7 鋼—鋼 低速 7.5~13 淬火鋼—青銅 0.1~0.2 10~13 注：1.當<2.5或人力驅(qū)動時，可提高20%。 2.當螺母為剖分式時，應降低15%~20%。 3.5.1 按耐磨性計算螺紋中徑 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力[p]。 如圖3-2所示，假設作用于螺桿的軸向力為Q（N），螺紋的承壓面

37、積（指螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為A（mm2），螺紋中徑為小（mm），螺紋工作高度為H（mm），螺紋螺距為 P（mm），螺母高度為 D（mm），螺紋工件圈數(shù)為n＝H/P 。則螺紋工作面上的耐磨性條件為 （3-8） 上式可作為校核計算用。為了導出設計計算式，令ф=H/d2， 則H=фd2，，代入式（3-8）引整理后可得 （3-9） 對于矩形和梯形螺紋，h＝0.5P，則

38、 （3-10） 對于30o鋸齒形螺紋。h＝0.75P，則 （3-11） 螺母高度 式中：[P]為材料的許用壓力，MPa，見表3-14；ф值一般取1.2～3.5。對于整體螺母，由于磨損后不能凋整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故取ф＝1.2～2.5對于剖分螺母和兼作支承的螺母，可取ф=2.5～3.5只有傳動精度較高；載荷較大，要求壽命較長時，才允許取ф=4。 根據(jù)公式算得螺紋中徑d2后，應按國家標準選取相應的公稱直徑d及螺距P。螺紋工作圈數(shù)不宜超過10圈。 由表12

39、-1-4（1）[3]，取，由公式3-10得： 由GB/T5796.3-2005 可選d = 8mm 、 P=6mm 、=7.25mm 、 =8.3mm，小徑，的梯形螺紋，中等精度 ，螺旋副標記為 Tr8 1.5 - 7H/7e。 螺母高度 取 H =13mm ，螺紋圈數(shù)。 3.5.2 螺桿強度驗算 由于為單頭螺紋，導程S=P=6mm 由表12-1-3[3] ，螺紋摩擦力矩 由表12-1-7[3]，鋼對耐磨鑄鐵，選取0.11，于是有： Mpa< (合格). 由表12-1-4 [3]得 ，牙根寬度 b = 0.65P = ，基本牙行高。代人公式有 <

40、 （合格） <（合格） 對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向力F大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F必須小于臨界載荷。則螺桿的穩(wěn)定性條件為： （3-12） 式中：—螺桿的穩(wěn)定性計算安全系數(shù)。 —螺桿的穩(wěn)定性安全系數(shù)；對于傳力螺桿（如起重螺桿等），=3.5~5.0；對于傳導螺桿，=2.5~4.0；對于精密螺桿或水平螺桿，>4.0。 —螺桿的臨界載荷；根據(jù)螺桿的柔度的值的大小來計算，。此處為螺桿的長度系數(shù)，見

41、表3-15,；為螺桿的工作長度，mm；為螺桿危險截面的慣量半徑，mm，其計算公式為。 臨界載荷可按歐拉公式進行計算，即 式中：E—螺桿材料的拉壓彈性模量，MPa，； I—螺桿危險截面的慣性量， 。 所以有： 則： > 所以合格。 表3-15 螺桿的長度系數(shù) 端部支撐情況 長度系數(shù) 端部支撐情況 長度系數(shù) 兩端固定 一端固定，一端不完全固定 一端鉸支，一端部完全固定 0.50 0.60 0.70 兩端部完全固定 兩端鉸支 一端固定，一端自由 0.75 1.00 2.00 圖3-2 螺旋副受力圖 4 使用說

42、明書 4.1 概述 汽車在雨天或雪天行駛時，后視鏡容易被雨水或雪花遮蓋，在泥濘道路上行駛時，行駛中的灰塵等會弄臟后視鏡玻璃，影響駕駛員的視線。為此，汽車上必須裝有后視鏡的刮水器和清洗器，以確保行車安全。要想讓刮水器及清洗器按預定的時間和動作來運行，就必須通過電路來進行控制。 后視鏡的刮水及清洗系統(tǒng)控制電路的設計是后視鏡設計中的最后一項任務，其需滿足的要求為：當汽車在雨天行駛過程中，能通過控制電動機來帶動雨刮片的來回移動，從而將后視鏡上的雨水刮掉；當汽車在正常行駛過程中，當鏡面有灰塵時，可以先打開清洗裝置，然后將其表面的清洗液刮除。 4.2 電路組成 本后視鏡的刮水及清洗系統(tǒng)電機的控制

43、線路由刮蓄電池、水器開關(guān)、保險絲、繼電器、行程開關(guān)、刮水電機、洗滌電機等組成。其具體電路圖及名稱如圖4-1和表4-1所示。 圖4-1 后視鏡的刮水及清洗系統(tǒng)電機的控制線路 表4-1 電器分配表 名稱 符號 屬性 名稱 符號 屬性 刮水電動機 M1 光電開關(guān)2 SQ2 清洗電動機 M2 接觸器1 KM1 熔斷器1 FR1 接觸器2 KM2 熔斷器2 FR2 接觸器3 KM3 開關(guān)2 SB2 常開 接觸器4 KM4 開關(guān)3 SB3 常開 時間繼電器1 KT1 3秒 光電開關(guān)1 SQ1

44、 時間繼電器 KT2 10秒 4.3 刮水器往復運動電路設計 刮水器的往復運動是指當汽車在雨天或雪天行駛時，需使雨刮片來回的在鏡面上移動，從而實現(xiàn)連續(xù)的刮水動作。 本刮水器的往復運動電路如圖4-1所示，其原理為：當汽車在雨天或雪天行駛時，按下開關(guān)SB2,接觸器KM1動作，電流經(jīng)熔斷器FR、接觸器開關(guān)KM1帶動刮水電機轉(zhuǎn)動；當刮水片刮到最左邊時，碰到光電開關(guān)SQ2，則接觸器KM2閉合,與此同時，接觸器KM2斷開，電動機反轉(zhuǎn)；當刮水片行駛到最右邊時，碰到光電開關(guān)SQ1，則此時接觸器KM1閉合，KM2斷開，電動機正轉(zhuǎn)，以此類推。通過電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)雨刮片的來回移動，從而實現(xiàn)連續(xù)刮水

45、的動作。 4.4 清洗電路原理設計 清洗裝置是指汽車在風沙或塵土較多的環(huán)境中行駛時，會由于灰塵落在擋風玻璃上而影響駕駛員的視線。因此必須在汽車的刮水系統(tǒng)中安裝一個清洗裝置，必要時向擋風玻璃噴水或?qū)Ｓ们逑匆海ū狈降貐^(qū)冬季不宜用水，以免凍裂儲液罐或輸液管），在雨刷器的配合下，保持擋風玻璃潔凈。 本刮水器的清洗裝置的電路如圖4-1所示，其原理為：當汽車后視鏡玻璃鏡面上有灰塵時，按下開關(guān)SB3，清洗電機啟動，帶動液壓泵轉(zhuǎn)動，將清洗液經(jīng)輸水管送到噴水噴頭，經(jīng)噴頭加壓，噴到鏡面上；當噴水噴完3秒后，時間繼電器動作，清洗電動機關(guān)閉，刮水電動機動作，從而將玻璃上的清洗液刮掉，經(jīng)10后，刮水電動機停止轉(zhuǎn)動

46、，清洗完成。 4.5 刮水片自動復位電路設計 刮水片的自動復位裝置是指，當電動機在停止后，能按照設計者的意愿，回到規(guī)定的原點，或停到相應的位置的裝置。 圖4-2為刮水器的自動復位裝置，此設備具有自動復位的功能，下面分析其工作過程。 當把刮水器開關(guān)撥到“0”擋時，如果刮水片沒有停到規(guī)定的位置，由于點與銅環(huán)相接觸，如圖3-2b）所示，則電流繼續(xù)流入電樞，其電路為蓄電池正極 電源開關(guān) 熔斷絲 電刷B3 電樞繞組 電刷B1 接線柱② 接觸片 接線柱① 觸點臂 銅環(huán) 搭鐵 蓄電池負極。由此可以看出，電動機仍以低

47、速運轉(zhuǎn)直至渦輪旋轉(zhuǎn)到圖3-1a）所示的特定位置，電路中斷。由于電樞的運動慣性，電機不能立即停止，此時，電動機以發(fā)電的方式運行。因此電樞繞組通過觸臂與銅環(huán)接觸而短路，電樞繞組將產(chǎn)生強大的制動力矩，電動機迅速停止運轉(zhuǎn)，使刮水片復位到后視鏡的一邊。 圖4-2 刮水器自動復位裝置 圖4-3 自動復位電路 如圖4-3所示，當開關(guān)SB4斷開時，圖4-2中的控制電路斷開，圖4-3中的控制電路閉合，當自動復位裝置處于圖中所示位置時，KM5接通，則電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，當自動復位裝置運動到圖4-2（b）所示位置時，控制電路斷電，雨刮器停止運動，如將

48、該位置作為刮水器的復位點，則刮水器在每次工作結(jié)束時可停到該點。 5標準化審查報告 根據(jù)《中華人民共和國標準化法》和《機電產(chǎn)品標準化審查辦法》,對設計的新產(chǎn)品《汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)的設計》產(chǎn)品進行嚴格的標準化審查,結(jié)果如下: 一、產(chǎn)品型號及性能指標 產(chǎn)品名稱：《汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)的設計》產(chǎn)品 性能指標：外型尺寸：192* 183.5*80mm 電源電壓：12V±10%， 最大功耗：≤30W 二、產(chǎn)品設計標準 產(chǎn)品主要技術(shù)要求、尺寸規(guī)格符合如下標準： GB131、GB4457.4，4458.5、GB4459.1,

49、4459.6《機械制圖》 GB1800~1804《公差與配合》 GB1182 、GB1184 《形狀和位置公差》 JB/T5054.1~5054.6 《產(chǎn)品圖樣及設計文件》 三、產(chǎn)品加工執(zhí)行標準 GB/Tl2468.4 –1998《焊接質(zhì)量保證》 四、產(chǎn)品圖樣、設計文件的質(zhì)量水平 全套產(chǎn)品圖樣完整,符合 GB4457 -4460-84 《機械制圖》 GB1800《形狀和位置公差》 等基礎標準的規(guī)定。 圖樣設計文件達到簡明、統(tǒng)一。 六、標準化審查意見 1. 產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和性能指標達到企業(yè)標準水平。 2. 該產(chǎn)品所執(zhí)行的各項標準齊全。 3. 各種圖樣和技術(shù)文件完

50、整、統(tǒng)一、齊全。 結(jié)論 以上是我對汽車觀后鏡的設計,考慮到觀后鏡整體尺寸的緊湊性,保證傳動平穩(wěn)且噪聲較小,采用了齒輪式傳動結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)掛水片的來回移動。由于觀后鏡空間較小,對于其清洗系統(tǒng),利用了前擋風玻璃的清洗裝置的清洗液及其驅(qū)動裝置，并設置了轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)前擋風玻璃和觀后鏡清洗系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,可以說比較理想的實現(xiàn)了我設計觀后鏡的目的。 在我的設計過程中，通過對汽車參數(shù)的選擇和傳動比的選擇，分配了各齒輪的齒數(shù)比和齒數(shù)；但由于觀后鏡中的螺桿和齒輪在傳動過程中無潤滑，會使螺桿和齒輪在傳動過程中產(chǎn)生磨損，所以選擇螺桿和齒輪的齒輪是關(guān)鍵點，通過我在圖書館對大量相關(guān)圖書的翻閱，并請教

51、陳老師和同學，決定將螺桿的材料選為45鋼，螺母的材料選為耐磨鑄鐵，齒輪則選用尼龍作為其齒輪，終于使螺桿、螺母和齒輪的設計符合了要求。 但是在此次設計中，我的設計也存在著一些不足，比如齒輪齒形的設計，是否符合不互相干涉的要求；由于電機尺寸比較大，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復雜，所以對與觀后鏡的尺寸及內(nèi)部還需改進；并且我還需對結(jié)構(gòu)進行一定的檢查并進行修改，從而避免以上問題。 參考文獻 [1] 濮良貴，紀名剛主編.《機械設計》［Ｍ］. 第八版. 北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 周建平主編.《汽車電氣設備構(gòu)造與維修》［Ｍ］. 北京：人民交通出版社，2005.8

52、[3] 成大先主編.《機械設計手冊（第五版）》［Ｍ］.北京：化學工業(yè)出版社，2007.11 [4] 機械設計手冊編委會主編.《機械設計手冊》［Ｍ］. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.8 [5] 劉鴻文主編.《材料力學》［Ｍ］. 第4版. 北京：高等教育出版社，2004.1 [6] 龐國星主編.《工程材料與成形技術(shù)基礎》［Ｍ］. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.8 [7] 龔溎義主編.《機械設計課程設計指導書》［Ｍ］. 北京：高等教育出版社，1990.4 [8] 孫恒，陳作模主編. 《機械原理》［Ｍ］. 北京：高等教育出版社，2000 [9] G. Boohooed and P. D

53、ewhurst.《Product design for manufacture and assembly》［Ｍ］. Manu, Eng, 1988 [10] Joseph Constance. 《 DFMA：Learning to Design for Manufacture and Assembly》［Ｍ］. Mech.Eng.1992 [11] 邱映輝主編.《機械設計》［Ｍ］. 北京：清華大學出版社，2004 [12] 劉惟信主編.《汽車設計》［Ｍ］. 北京：清華大學出版社，2001 致謝 我們迎來了我們大學學習生

54、涯中的最后一項學習——畢業(yè)設計。這也將意味著我們的大學生活已經(jīng)開始步入倒計時階段了。三月初，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然、無從下手，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 我不會忘記這難忘的幾個月的時間。畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶，也讓我學到了很多。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多關(guān)于設計的知識，讓我對我所學過的知識有所鞏固和提高，并且

55、讓我對當今刮水器的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的可以和同學商量，聽聽不同的看法，這對我的設計有更好的幫助，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 在此更要感謝我的導師，是你的細心指導和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著陳老師辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 當然此次的設計中，限于水平和時間，錯誤或不當之處在所難免，請各位批評指正。 - 31 -