乘用車雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含CATIA三維及8張CAD圖,乘用車,雨刮器,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),catia,三維,cad 一、選題依據(jù) 1、研究領(lǐng)域 汽車零部件設(shè)計(jì) 2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 雨刮器屬汽車附件，用于消除擋風(fēng)玻璃、后窗玻璃及大燈玻璃上的雨雪、灰塵和泥水等,以保證玻璃透明清晰，是汽車安全行駛的重要零部件。通過本課題的研究工作， 能夠提高分析問題的能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，有利于將理論知識(shí)與實(shí)際工程問題聯(lián)系起來。進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解 ，經(jīng)過本課題的研究工作，為今后走入工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家發(fā)布了雨刮器的性能標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于雨刮器都有明確并且高標(biāo)準(zhǔn)的要求。如美國(guó)的 SAEJ903b 和日本的 JISD5510 都規(guī)定了雨刮器的耐久性能。 SAEJ903b 還規(guī)定了雨刮的強(qiáng)度性能以及掛刷性能要求以及試驗(yàn)方法；英國(guó)，法國(guó)也都相關(guān)的規(guī)定刮刷頻率，接觸面壓力，摩擦系數(shù)和工作溫度等等。國(guó)外整車廠與設(shè)計(jì)公司還涉及設(shè)計(jì)了雨刮器試驗(yàn)平臺(tái)，可以測(cè)試雨刮器的擺角與聯(lián)動(dòng)效率，和刮動(dòng)扭矩等等，通過該平臺(tái)，可以按照各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，并通過淋雨試驗(yàn)來測(cè)試實(shí)際的工作效果。三維建模以及虛擬樣機(jī)的使用，使得國(guó)外的雨刮設(shè)計(jì)更加貼近擋風(fēng)玻璃， 實(shí)現(xiàn)更大的掛掃范圍。 我國(guó)對(duì)汽車的研究開發(fā)落后西方發(fā)達(dá)國(guó)家二十年，雖然通過以市場(chǎng)化技術(shù)的策略得以引進(jìn)西方技術(shù)彌補(bǔ)自身不足，但還需要進(jìn)一步的發(fā)展。局部雨刮一直是現(xiàn)用雨刮器的缺陷，小范圍雨刮后視覺效果差，影響駕駛員對(duì)前方全景的判斷，經(jīng)過不斷改進(jìn)， 把雨刮片的曲線由圓周往復(fù)運(yùn)動(dòng)修改為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，雨刮的工作面積加大，但是由于前擋風(fēng)玻璃微弧面設(shè)計(jì)，難以安裝。2010 年，王遠(yuǎn)帆等人為了更準(zhǔn)確地研究具六連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)行為,在 catia 中完成連桿機(jī)械結(jié)構(gòu)建模,并通過 DMU 模塊進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析。2010 年，司雯雯，司亮等人利用 matlab 軟件中的 Simulink 模塊，建立了雨刮器的模型，該模型包括了電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、連桿機(jī)構(gòu)等等，實(shí)現(xiàn)了汽車雨刮器的運(yùn)動(dòng)仿真。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃煌，結(jié)合當(dāng)時(shí)汽車產(chǎn)品電控發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)了基于 LIN 總線的控制的雨刮電機(jī)的策略，成功的使國(guó)產(chǎn)汽車行業(yè)開始意識(shí)到電控系統(tǒng)對(duì)于汽車未來發(fā)展的意義，并開始大力推進(jìn)汽車電控系統(tǒng)研究與應(yīng)用。 雨刮器發(fā)展的趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)外雨刮器設(shè)計(jì)都存在不能消除的掛掃死角，或者刮掃不干凈的現(xiàn)象，但是隨著終端客戶越來越重視安全以及駕乘感受的大環(huán)境下，更多更復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)被應(yīng)用于雨刮器設(shè)計(jì)，同時(shí)汽車電子電控的進(jìn)一步的深入研究，在雨刮器的結(jié)構(gòu)上改為多段設(shè)計(jì)，每一段都有單獨(dú)的電機(jī)操縱，以適應(yīng)不同曲面弧度的擋風(fēng)玻璃， 消除死角。電控系統(tǒng)越來越穩(wěn)定，帶磁條的雙面雨刮器，其對(duì)電控系統(tǒng)的干擾將會(huì)被屏蔽，被大規(guī)模使用在現(xiàn)代汽車上，增加刮刷正壓力，刮刷更干凈。隨著玻璃生產(chǎn)技術(shù)以及對(duì)光學(xué)研究的深入，透明的雨刮器將最終可以避免形成透明的發(fā)光棒，還給司機(jī)一個(gè)最大的駕駛視野。而三維建模與虛擬樣機(jī)的應(yīng)用可以加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度與周期， 平臺(tái)化的試驗(yàn)臺(tái)的建設(shè)也會(huì)增多，新產(chǎn)品迭代速度將會(huì)將會(huì)加快?？傊哂械娜毕荻紝?huì)被慢慢改善，消除死角，增加干凈度，消除黑色都是指日可待。 8 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 1）查閱相關(guān)車廂的資料，確定基本尺寸參數(shù)； 2）計(jì)算雨刮器中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要尺寸； 3）應(yīng)用 CATIA 軟件進(jìn)行各零件的三維建模、裝配設(shè)計(jì)； 4）用 CATIA 軟件的 DMU 模塊對(duì)雨刮器的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真分析、校核； 5）繪制設(shè)計(jì)圖紙，編制設(shè)計(jì)說明書 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） 1）查閱文獻(xiàn)以及相關(guān)資料，了解研究課題的意義和發(fā)展趨勢(shì)； 2)分析了解雨刮器結(jié)構(gòu)，計(jì)算雨刮器尺寸； 3)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核； 4）利用 catia 軟件繪制三維模型。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 1) 理論成果：通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，深入了解汽車雨刮器的結(jié)構(gòu)型式，工作原理，設(shè)計(jì)出合理的雨刮器； 2) 三維模型：包括各個(gè)單體零件的詳細(xì)建模以及整個(gè)雨刮器的裝配模型 3) 設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書 1 份（一萬字）包括課題背景、意義、理論預(yù)期取得的成果 (1)設(shè)計(jì)圖紙一套（總工作量達(dá) 3 張 A0 圖紙）； (2)設(shè)計(jì)說明書； (3)與課題相關(guān)的一篇外文翻譯（3000 字以上）。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 1）調(diào)研奇瑞 SUV 車型的 A 柱、發(fā)罩等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 2）雨刮器的尺寸設(shè)計(jì)，理論計(jì)算； 3）對(duì)各零件進(jìn)行三維建模、裝配設(shè)計(jì)； 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第一周：通過查閱文獻(xiàn)，了解設(shè)計(jì)選題，與指導(dǎo)教師溝通理解任務(wù)書的內(nèi)容； 第二周：審題，查閱資料，寫文獻(xiàn)綜述； 第三周：開題報(bào)告； 第四周：修改開題報(bào)告，并進(jìn)行開題答辯； 第五、六、七周：設(shè)計(jì)雨刮器的總體方案； 第八周：整理前期工作，并進(jìn)行中期檢查，翻譯外文文獻(xiàn) 1 篇； 第九、十周：雨刮器的參數(shù)計(jì)算； 第十一、十二周：校核計(jì)算是否滿足要求； 第十三、十四周：繪制裝配圖和零件圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書； 第十五、十六周：完善設(shè)計(jì)說明書，整理設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]賀理. 機(jī)車雨刮器控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南工業(yè)大學(xué),2011. [2]徐寶智. 汽車雨刮器總成檢具的設(shè)計(jì)[J]. 科技尚品,2016,01:12. [3]徐正. 一款重卡雨刮器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 科技資訊,2016,17:53-54. [4]宋凱,楊合利. 汽車智能雨刮器的設(shè)計(jì)[J]. 河北農(nóng)機(jī),2016,10:30-31. [5]陳玉萍. 基于單片機(jī)的汽車智能雨刮器設(shè)計(jì)與研究[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013,0 2:59-60+62. [6]張洪波. 挖掘機(jī)雨刮器智能控制電路設(shè)計(jì)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015,05:13. [7]高鵬宇,高飛. 重卡雨刮器淋雨試驗(yàn)臺(tái)——車輛雨刮器性能檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā) [J]. 汽車實(shí)用技術(shù),2015,08:81-82. [8]徐寶智. 一種汽車雨刮器搖臂部件鉚接工裝的設(shè)計(jì)[J]. 科學(xué)家,2016,05:190. [9]劉政,曾雷. 新型雨刮器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā),2012,Z1:49-50. [10]王遠(yuǎn),劉學(xué)淵,于曉華,王應(yīng)彪. 農(nóng)用三輪車雨刮器曲柄切斷模出料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J]. 模具技術(shù),2012,06:19-21. [11] Hsu B.S，Ling S.F. Windshield Wiper System Design[J]．International Journal of Vehicle Design，2010，11(1)：63—78. [12] Chin Y.K，Kade A，Kovalik J.Graham,D．Electronic windshield wiper system Ⅰ Control and Sensitivity[J].Int.J.OfVehicle Design，2012，12(2)：183—196. [13]李增剛.ADAMS 入門詳解與實(shí)例[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2012.04. [14]John Fenton.Windshield Wiper System with Adams[J].Middle East Journal of Scientific Research, 2014. [15]王遠(yuǎn)帆.基于 Catia DMU 的六連桿仿真[J].上海黃浦農(nóng)業(yè)機(jī)械廠，2010. [16]司雯雯，基于 Simulink 的汽車雨刮器運(yùn)動(dòng)仿真分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010.09. [17]黃煌.基于 LIN 和 USB 總線的雨刮電機(jī)控制系統(tǒng)的研制[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012.09. 附：文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 1 引言 下雨的時(shí)候，大車小車前檔風(fēng)玻璃上的雨刮器就會(huì)齊齊動(dòng)作，兩只雨刮片以固定的轉(zhuǎn)軸柱為中心作擺動(dòng)，將前檔風(fēng)玻璃的雨水刮去，還司機(jī)一個(gè)有效的視野。雨刮器看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上構(gòu)造并不簡(jiǎn)單。雨刮器總成含有電動(dòng)機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。當(dāng)司機(jī)按下雨刮器的開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動(dòng)擺臂，擺臂帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)，四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動(dòng)，最后由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)雨刮片刮掃擋風(fēng)玻璃。 雨刮器的種類很多, 按安裝位置分, 有頂置、底置、側(cè)置、前后置和內(nèi)外置等; 按雨刮范圍分, 有局部雨刮、整體雨刮、單面雨刮和雙面雨刮;按運(yùn)動(dòng)方式分, 有四桿機(jī)構(gòu)左右擺動(dòng)式、導(dǎo)軌式直線和弧線運(yùn)動(dòng)式;按制作材料分,有普通黑膠體雨刮器、透明塑料體雨刮器和磁性體雨刮器。目前,車輛上廣泛使用的是曲柄連桿機(jī)構(gòu)黑膠體雨刮器。 隨著三維建模技術(shù)以及虛擬樣機(jī)的不斷普及和發(fā)展，利用其運(yùn)動(dòng)仿真功能設(shè)計(jì)汽車零部件已經(jīng)成為主流，有效的提高零部件設(shè)計(jì)的精度與實(shí)用性，極大的縮短研發(fā)周期，降低了試驗(yàn)制造的成本。以下主要分析了雨刮器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及與之相關(guān)三維建模虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真等方面的進(jìn)展，為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供參考。 2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外汽車設(shè)計(jì)和性能開發(fā)研究起步相對(duì)較早，對(duì)于整車任何一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)方面的重視度遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)。在設(shè)計(jì)方法上，大量借用了計(jì)算機(jī)輔助的方式，是的零件得到最大程度的優(yōu)化，將設(shè)計(jì)成本降至最低，也極大的縮短開發(fā)所需要的時(shí)間。 目前汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家發(fā)布了雨刮器的性能標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于雨刮器都有明確并且高標(biāo)準(zhǔn)的要求。如美國(guó)的 SAEJ903b 和日本的 JISD5510 都規(guī)定了雨刮器的耐久性能。 SAEJ903b 還規(guī)定了雨刮的強(qiáng)度性能以及掛刷性能要求以及試驗(yàn)方法；英國(guó)，法國(guó)也都相關(guān)的規(guī)定刮刷頻率，接觸面壓力，摩擦系數(shù)和工作溫度等等[11]。 1991 年，Kovalik J.Graham 教授設(shè)計(jì)了雨刮器試驗(yàn)平臺(tái)，可以測(cè)試雨刮器的擺角與聯(lián)動(dòng)效率，和刮動(dòng)扭矩等等，通過該平臺(tái)，可以按照各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試， 并通過淋雨試驗(yàn)來測(cè)試實(shí)際的工作效果，該平臺(tái)的建立可以說是雨刮器發(fā)展的跨越性節(jié)點(diǎn)之一。 1998 年，德國(guó)大眾公司，利用控制器控制雨刮器的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了雨刮器的電控， 實(shí)現(xiàn)了雨刮的自動(dòng)復(fù)位操作，并通過 LIN 線傳輸雨刮器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)位置，如今更是將這些通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到 CAN 網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)信息的共享，便于其他控制系統(tǒng)使用[12]。 1982 年，Dassault System 公司發(fā)布了首個(gè)面向汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) CAD 軟件 Catia，這款設(shè)計(jì)系統(tǒng)的問市為汽車及機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)的自動(dòng)化打下了夯實(shí)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)， 將理論研究提升到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用水平，自此飛機(jī)、汽車、船舶等機(jī)械制造工業(yè)的開發(fā)設(shè)計(jì)制造開始廣泛應(yīng)用參數(shù)化以及變量化和運(yùn)動(dòng)仿真的技術(shù)，并不斷發(fā)展進(jìn)步，其造的經(jīng)濟(jì)效益也不斷提高。 Adams 是由美國(guó) MSCSoftware 公司開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件，被廣泛地應(yīng)用在汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航天航空業(yè)、國(guó)防工業(yè)及通用機(jī)械制造業(yè)等不同領(lǐng)域中。國(guó)外在利用各種三維軟件建立模型的基礎(chǔ)上，將模型導(dǎo)入 Adams，完成了多個(gè)汽車復(fù)雜運(yùn)動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)仿真分析[13]。 2005 年，John Fenton 通過將雨刮模型導(dǎo)入 Adams 進(jìn)行仿真，在弧面設(shè)計(jì)的防風(fēng)玻璃上實(shí)現(xiàn)了很大的刮掃面積，同時(shí)減少了試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)約了成本，并將雨刮雨刮器的運(yùn)動(dòng)過程更為直接的展現(xiàn)在了工程師的眼前。因此國(guó)外目前包括雨刮器在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件在干涉跳躍間隙方面都做的十分好[14]。 3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)汽車的研究開發(fā)落后西方發(fā)達(dá)國(guó)家而是，雖然通過以市場(chǎng)化技術(shù)的策略得以引進(jìn)西方技術(shù)彌補(bǔ)自身不足，但還需要進(jìn)一步的發(fā)展。 由于冬季車輛內(nèi)外溫差大，擋風(fēng)玻璃上有很厚的霜，必須是使用熱水擦拭才能保證正常的視覺效果，于是發(fā)明了雙面雨刮器。但是雙面雨刮器的不足在于，外雨刮片是車外物體，內(nèi)雨刮片與其一起聯(lián)動(dòng)，容易分散駕駛員的注意力引起視覺疲勞，危害行車安全。通過改進(jìn)，把內(nèi)雨刮片改為皮磁條式的，無機(jī)械聯(lián)動(dòng) ，需要時(shí)貼上，不需要時(shí)去下。但是實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)磁性很難控制，容易干擾車墊電子設(shè)備工作。 局部雨刮一直是現(xiàn)用雨刮器的缺陷，小范圍雨刮后視覺效果差，影響駕駛員對(duì)前方全景的判斷，經(jīng)過不斷改進(jìn)，把雨刮片的曲線由圓周往復(fù)運(yùn)動(dòng)修改為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 雨刮的工作面積加大，但是由于前擋風(fēng)玻璃微弧面設(shè)計(jì)，難以安裝。 傳統(tǒng)雨刮片的材料是黑膠體, 技術(shù)人員把它改成透明狀, 增強(qiáng)了視覺感光效果。在具體測(cè)試時(shí), 遇到雨天夜晚行車, 打開雨刮設(shè)備, 各類光源被透明雨刮片折射后與透明棒形成新的“ 發(fā)光棒” , 司機(jī)原本可遠(yuǎn)距離觀察, 這時(shí)卻被發(fā)光棒來回運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的發(fā)光“ 墻面”遮掩而眩目。 普通雨刮器經(jīng)久不衰，出了沒有可靠的替代品之外，另一個(gè)很重要的原因就是其質(zhì)量穩(wěn)定，故障率低，易于維修。雨刮器作為汽車的附件，盡管作用很大必不可少但是附加值低，因此供應(yīng)商改進(jìn)的動(dòng)力不足。 在理論研究當(dāng)面，國(guó)內(nèi)的工程師取得十分可喜的進(jìn)展。 2010 年，王遠(yuǎn)帆等人為了更準(zhǔn)確地研究具六連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)行為,在 catia 中完成連桿機(jī)械結(jié)構(gòu)建模,并通過 DMU 模塊進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析。因此可以借助三維軟件對(duì)雨刮器的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，設(shè)計(jì)出可可靠合理的雨刮器[15]。 2010 年，司雯雯，司亮等人利用 matlab 軟件中的 Simulink 模塊，建立了雨刮器的模型，該模型包括了電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、連桿機(jī)構(gòu)等等，實(shí)現(xiàn)了汽車雨刮器的運(yùn)動(dòng)仿真[6]。 2002 年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃煌，結(jié)合當(dāng)時(shí)汽車產(chǎn)品電控發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)了基于 LIN 總線的控制的雨刮電機(jī)的策略，成功的使國(guó)產(chǎn)汽車行業(yè)開始意識(shí)到電控系統(tǒng)對(duì)于汽車未來發(fā)展的意義，并開始大力推進(jìn)汽車電控系統(tǒng)研究與應(yīng)用[17]。 4 未來發(fā)展趨勢(shì)與本文設(shè)計(jì) 雨刮器雖然是汽車的附件，但是也是絕對(duì)不可缺少的安全汽車安全部件。許多整車廠商將雨刮器的一些功能特性（如雨刮頻率）等等列為安全特性，由此可見雨刮器是我們不容忽視的安全部件。隨著國(guó)產(chǎn)汽車行業(yè)越來越成熟，雨刮器也將受到更多的重視，國(guó)內(nèi)雨刮器將迎來快速的研究發(fā)展。 隨著整車電氣控制越來越多，尤其是涉及安全的部件，基本都會(huì)被置于電子系統(tǒng)的監(jiān)控之下，雨刮器進(jìn)一步的電子化，通過單片機(jī)進(jìn)行控制，并在整車網(wǎng)絡(luò)占有一席之地也是在勢(shì)不可擋。 目前國(guó)內(nèi)外雨刮器設(shè)計(jì)都存在不能消除的掛掃死角，本次設(shè)計(jì)先運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)計(jì)算出初步的四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，希望借助三維建模技術(shù)，繪制雨刮器的 3D 模型，并利用 catia 的 DMU 模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)軌跡模擬，析觀察是否有干涉現(xiàn)象。在完成干涉檢驗(yàn)之后，確定適合的尺寸，再利用 Catia 建立精確的模型。最后導(dǎo)入 Adams 進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)動(dòng)仿真，力求增大刮掃面積，給駕駛員盡可能大的最寬闊的視野。