机械原理课程设计汽车风窗刮水器机构.docx

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机械原理课程设计汽车风窗刮水器机构

武汉工程科技学院

机械原理课程设计说明书

汽车风窗刮水器机构

姓名

班级

学号

指导教师

年月日

.

前言

1.课程设计的目的

机械原理课程是培养学生具有进行机械系统运动方案设计初步能力的技术基础课。

课程设计则是机械原理课程的实践环节。

其基本目的是：

①通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，并使所学的知识进一步巩固、加深。

②使学生得到拟定运动方案的训练，并具有机械选型与组合以及传动方案的能力，培养学生开发和创新机械产品的能力。

③使学生对运动学和动力学的分析与设计有一套完整的概念。

④通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅有关资料的能力。

2.课程设计的任务

机械原理的任务一般可分为以下几部分：

①根据机械的工作要求，进行机械的选型与组合。

②设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进行对比和选择，确定运动方案。

③对选定方案中的机构进行设计和分析。

④拟定、绘制机构运动循环图。

⑤进行机械动力分析与设计。

一.方案分析和比较

1.概述 

根据雨刮器的传动连杆机构不同可分为对向式刮刷和平行式刮刷，根据刮水器臂可分为单臂雨刮器和双臂雨刮器。

单臂式雨刮器刮水范围较小效率比较高但没有双臂式的刮得清洁也没有双臂式的刮刷范围大，对向式雨刮器会影响驾驶员的视线，也会干扰驾驶员的正常驾驶，为此目前汽车前风窗几乎均采用双臂平行式刮刷形式的雨刮器。

2.方案比较

方案一:

动力源是永磁直流电动机,其转速和方向的控制由电子控制电路负责。

动力输出经过蜗轮蜗杆机构实现减速增扭作用,蜗轮的转动带动与之铰接的连杆运动，连杆将运动传导至铰接的三角架，从而带动刮刷臂同向摆动达到刮刷目的。

此方案的主要缺点是三角形铰接架占用空间比较大,结构相对复杂。

方案二：

动力源同样是永磁直流电动机，动力输出后经过减速器减速增扭后输出，输出轴与三根连杆铰接的三角架铰接点①相连，带动三角架旋转从而带动雨刮臂实现同向平行刮刷运动。

此种方法减速通过减速器实现，其减速作用相比蜗轮蜗杆机构可靠，但比较复杂，成本也会比蜗轮蜗杆机构高一些，占用空间也会相对较大。

方案三：

动力源是永磁直流电动机，通过轮杆机构减速增扭，齿轮的转动带动连杆运动，从而带动刮臂实现刮刷，此种方 案结构较为简单，原理也比较简单，且容易实现刮刷运动。

具体优点如下：

1.整体构建布局可以在汽车上较为容易实现； 

2.机构简单实用，在满足运动要求前提下大大节省了材料； 

3.设置了急回特性（推杆快，收杆慢），因为在刮片起挂前，挡风玻璃上附着的雨水量相对较多，对司机观察前方路线不利，这时刮片需快速挂清雨水，而在回程时玻璃上雨量较少，这时慢挂可进一步刮净雨水，是玻璃保持相对较长的清晰度。

同时急回特性的运用也提高了雨刮器的工作效率；

3.最终方案选定 

经以上综合分析,选择方案三较好,目前在汽车上运用也较多。

二．机构的功能、简介和数据

1.刮水器的功用

为了保证汽车在雪雨天有良好的视野，各种车辆均配有刮水器，它利用连杆运动机构将电机连续旋转运动化为刮片的往复挂刷运动，清除车窗上的水滴或污垢，保持清晰的视野。

2.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。

3．刮水器的运动简图

4．原始数据

设计内容

曲柄摇杆机构设计及其运动分析

曲柄摇杆机构动态静力分析

符号

n

k

ψ

ab

Lab

x

G4

Js4

M1

单位

r/min

（°）

mm

mm

mm

N

Kg·m2

N·mm

数据

30

1

120

60

180

100

12

0.01

500

5.设计内容

曲柄摇杆机构的设计及运动分析

做机构的速度多边形和加速度多边形，并整理计算说明书。

三.刮水器机构相关数据的计算及分析

1.LBC=180mm

2.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．传动角

r′=arcos（b²+c²-〖（d-a）〗²）/2bc

r1′=180-arcos（b²+c²-〖（d-a）〗²）/2bc

计算得r′=r1′=30

四.加速度，速度多边形的计算与分析

VB=ωAB×LAB

ωAB=30π/60m/s

LAB=60mm

∴VAB=0.188m/s

∴aB=ωAB²×LAB=0.592m²/s

选比例尺：

μv=VB/pb=9.42（m/s）/m

μa=aB/p`b`=29.5（m²/s）/m

理论力学公式：

VC=VB+VCB

aC=aB+aCBⁿ+aCBt

1.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0VBC=0.188m/s

acⁿ=0acⁿ=0.197m/s²

a=p`c`*μa=1.6225m/s²

2.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.139VBC=0.056m/s

acⁿ=0.280acⁿ=0.018m/s²

a=p`c`*μa=0.472m/s²

3.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.149VBC=0.031m/s

acⁿ=0.319acⁿ=0.005m/s²

a=p`c`*μa=0.59m/s²

4.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.188VBC=0m/s

acⁿ=0.512acⁿ=0m/s²

a=p`c`*μa=0.56m/s²

5.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.194VBC=0.016m/s

acⁿ=0.540acⁿ=0.002m/s²

a=p`c`*μa=0.53m/s²

6.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.155VBC=0.026m/s

acⁿ=0.349acⁿ=0.004m/s²

a=p`c`*μa=0.68m/s²

7.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0VBC=0.188m/s

acⁿ=0acⁿ=0.197m/s²

a=p`c`*μa=0.91m/s²

8.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.116VBC=0.226m/s

acⁿ=0.196acⁿ=0.284m/s²

a=p`c`*μa=0.15m/s²

9.

由图的速度多边形及加速度多边形，根据比例尺得到：

VC=0.119VBC=0.188m/s

acⁿ=0.118acⁿ=0.197m/s²

a=p`c`*μa=0.24m/s²

五.总结

这学期我们学习了机械原理课程设计，通过对这门课的学习，让我了解到了很多以前没学习过的知识，包括机械的原理、运用和设计等等。

机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练的必不可少的实践性教学环节。

机械原理课程设计教学所要达到的目的是：

1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械原理课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。

2、通过制定设计方案、合理选择机构的类型、正确地对机构的运动和受力进行分析和计算，让学生对机构设计有一个较完整的概念。

3、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决机构设计问题的基本技能。

机械原理课程设计教学的任务是：

机械原理课程设计通常选择一般用途的机构为题目，根据已知机械的工作要求，对机构进行选型与组合，设计出几种机构方案，并对其加以比较和确定，然后对所选定方案中的机构进行运动和动力分析，确定出最优的机构参数，绘制机构运动性能曲线。

六.收获与感想

经过几周的奋战，我们的课程设计终于完成了，在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。

同时课程设计也是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，必须要自己思考，自己动手实践，才能提升自己观察、分析和解决问题的实际工作能力。

这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

课程设计是一种学习同学优秀品质的过程,但是我所赞赏的还是追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越。

通过这次的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。

对我们机械专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。

在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

通过课程设计，也让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。

在这次课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对机械设计流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。

由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的机器。

在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解….并且通过课程设计，综合运用机械原理课程的理论和实践知识分析和解决与课程设计有关的实际问题，使我们所学到的知识进一步巩固、加深。

虽然整个过程虽然比较累,但也是获益良多.第一我有了设计的经验,为以后的设计打下了良好的基础.第二我懂得了如何与其他人配合工作.第三这次设计使我认识到自己的不足之处,比如说对一些基本的东西不熟悉.也认识到基础知识的重要性。

也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。

感谢这次课程设计,使我学到了这么多新知识！

七.参考文献

1.《机械原理教程》（第3版）张伟社主编西北工业大学出版社；2.《机械原理课程设计指导书》戴娟主编高等教育出版社；

3.《机械原理课程设计》（第2版）陆凤仪主编机械工业出版社；

4.《机械原理》（第8版）孙恒、陈作模、葛文杰主编高等教育出版社；

5.《机械原理课程设计编著》王淑仁主编科学出版社；

6.《机械原理课程设计手册》邹慧君、 张青主编．高等教育出版社;

7.《机械原理课程设计指导》张晓玲主编北京航空航天大学出版社。

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