轿车雨刮器结构设计与运动仿真.docx
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轿车雨刮器结构设计与运动仿真.docx
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本科学生毕业设计
轿车雨刮器结构设计与运动仿真
系部名称:
汽车与交通工程学院
专业班级:
车辆工程B07-01班
学生姓名:
裴立梅
指导教师:
杨兆
职称:
讲师
黑龙江工程学院
二○一一年六月
TheGraduationThesisforBachelor'sDegree
DesignandMotionSimulationofWindscreenWiperofAutomobile
Candidate:
PEILiMei
Class:
B07-01
Supervisor:
VehicleEngineering
Supervisor:
Lecturer.YANGZhao
HeilongjiangInstituteofTechnology
2011-06·Harbin
黑龙江工程学院本科生毕业设计
摘 要
汽车雨刮器,是一个很小却又不容忽视的汽车部件,它能擦亮汽车的挡风玻璃,使司机的视线更加清晰。
其功能是将玻璃上的雨水、尘埃、泥污刮净,以获得清晰的视野,保证行车安全。
有的国家已将雨刮器的技术状态列入车辆年检项目。
本设计要求进行轿车雨刮器部件尺寸的设计,求解刮扫面积,电机选型,电路分析,利用ADAMS软件进行运动分析,获得运动的轨迹和速度,并用Pro/E绘出三维模型。
运用三维建模软件Pro/E与动力学仿真软件ADAMS建立雨刮器模型,并进行运动仿真,分析雨刮器的运动曲线,对雨刮器做进一步的设计,力求使刮刷区域进一步增大,为生产实际提供理论参考。
关键词:
雨刮器;间歇电路控制;虚拟设计;ADAMS;Pro/E
ABSTRACT
Windscreenwiperisasmallpartofautomotivebutcannotbeignored.Itcanpolishthewindscreensothatthedriver'sattentionwillbemoreclearly.Itsfunctionistowashtheglasstoobtainaclearfieldofvisionandensurethetrafficsafety.Somecountrieshavehadthestateofwipertechnologyprojectsincludedintotheannualinspectionofvehicles.
Mydesignrequirementsaretodesignthesizeofthewiperpartsinthecar,solvingthelinkedscanarea,motorselection,circuitanalysis,motionanalysisusingADAMSsoftware,trajectoryandspeedofaccesstoandusingPro/Edrawthree-dimensionalmodel.
Theuseofthree-dimensionalmodelingsoftware,Pro/E,anddynamicsimulationsoftware,ADAMS,toestablishamodelofthewiper,simulatethefullmotion,analyzethemovementcurvesofwiper,makeafurtherdesigntothewiper,increasethescratchbrushareafurther,andprovideatheoreticalreferencefortheactualproduction.
Keyword:
Wiper;IntermittentControlCircuit;VirtualDesign;ADAMS;Pro/E
II
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章绪 论 1
1.1 虚拟样机技术 1
1.2 虚拟样机技术的应用及发展 1
1.3 设计的目的意义 2
1.4 设计的基本内容与解决的主要问题 2
1.4.1 研究的基本内容 2
1.4.2 拟解决的主要问题 3
第2章轿车雨刮器 4
2.1 引言 4
2.2 汽车雨刮器的研究现状 4
2.3 刮水电机 7
2.3.1 刮水电机型号的编制方法 7
2.3.2 减速器的结构特点 9
2.3.3 刮水电机的控制电路分析 11
2.4 雨刮器 14
2.4.1 雨刮的组成和结构特点 14
2.4.2 雨刮品质的评价 14
2.4.3 刮水器传动机构 16
2.5 雨刮器相关参数的选择 17
2.5.1 雨刮器尺寸初定 17
2.5.2 曲柄摇杆结构设计 18
2.6 刮水电机的选择及蜗轮蜗杆设计分析 20
2.6.1 雨刮电机性能计算 20
2.6.2 雨刮电机蜗轮蜗杆设计分析 22
2.7 本章小结 25
第3章ADAMS建模分析 26
3.1 ADAMS功能简介 26
3.2 基于ADAMS虚拟样机开发流程 27
3.3 曲柄摇杆机构改进 28
3.4 新模型建立 28
3.5 本章小结 30
第4章Pro/E模型的建立与装配 31
4.1 三维CAD建模技术在汽车行业的应用 31
4.2 零件模型的建立 32
4.3 零件模型的装配 36
4.4 本章小结 38
第5章模拟仿真 39
5.1 将Pro/E装配模型导入ADAMS中 39
5.2 给Pro/E装配模型施加约束 41
5.3 给Pro/E装配模型施加力和驱动进行仿真 42
5.4 绘制出仿真数据分析图 45
5.5 利用函数控制雨刮器进行间歇刮水 54
5.6 雨刮器刮扫面积的分析计算 55
5.7 本章小结 56
结 论 57
参考文献 58
致 谢 60
附 录A 61
附 录B 67
第1章绪 论
1.1虚拟样机技术
虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法,它足一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。
这些数字模型即虚拟样机(virtualprototype),将不同工程领域的开发模型结台在一起,它从外观、功能和行为上模拟真实产品.支持并行工程方法学。
虚拟样机技术涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现,是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术[21]。
虚拟样机技术是在CAx(如CAD、CAM、CAE等)/DFx(如DFA、DFM等)技术基础卜的发展,它进一步融合信息技术、先进制造技术和先进仿真技术,将这些技术应用于复杂系统全生命周期、全系统、并对它们进行综合管理,从系统的层面来分析复杂系统,支持“由上至下”的复杂系统开发模式。
虚拟样机技术不仅是计算机技术在工程领域的成功应用,更是一种全新的机械产品设计理念。
一方面与传统的仿真分析相比,传统的仿真一般是针对单个子系统的仿真,而虚拟样机技术则是强调整体的优化,它通过虚拟整机与虚拟环境的耦合,对产品多种设计方案进行测试、评估,并不断改进设计方案,直到获得最优的整机性能。
另一方面,传统的产品设计方法是一个串行的过程,各子系统(如:
整机结构、液压系统、控制系统等)的设计都是独立的,忽略了各子系统之间的动态交互与协同求解,因此设计的不足往往到产品开发的后期才被发现,造成严重浪费。
运用虚拟样机技术可以快速地建立包括控制系统、液压系统、气动系统在内的多体动力学虚拟样机,实现产品的并行设计,可在产品设计初期及时发现问题、解决问题,把系统的测试分析作为整个产品设计过程的驱动。
1.2虚拟样机技术的应用及发展
近年来,虚拟样机技术及其应用已经获得重大进展,已经具备处理日益复杂的工程问题的能力,被广泛地应用在汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业及通用机械制造业等不同领域中。
世界著名的制造公司在生产开发过程中广泛地应用虚拟样机技术,波音飞机公司777飞机的设计就是采用虚拟开发技术的典型实例,开发周期从通常的8午减少到5年,设计、装机、测试均是在计算机中模拟完成.初
步做到无纸设计,保证了一次试制成功。
其它如在克莱斯勒公司,已常采用虚拟产品建模。
在福特汽车公司,虚拟分析样机已很普遍。
Motorola也正在研究和利用虚拟样机技术进行2l世纪商业和DoD的军用移动分布式无线全球通讯系统和网络技术的研制,以减低开发设计的风险和成本。
虚拟样机技术改变了传统的设计思想,对制造业产生了深远的影响。
虚拟样机技术的发展,使产品设计可摆脱对物理样机的依赖,体现了一种全新的研发模式,它在工程领域的迅速发展,必将给企业带来重大的影响。
虚拟产品的销售。
虚拟样机技术和柔性制造技术已经使虚拟产品销售成为可能,即企业先通过虚拟样机找到客户,再组织生产。
因此企业在产品制造和市场竞争方面更具灵活性。
企业间的动态联盟。
产品的数字化使企业能够通过Internet进行产品信息的快速交流,克服单个企业资源的局限性,将具有开发某种新产品所需的知识和技术的不同组织或企业组成一个临时的企业联盟,即企业间的动态联盟,以适应瞬息万变的市场需求和激烈竞争。
1.3设计的目的意义
本设计的目的,是根据当前的先进设计理论,通过所学知识,并利用Pro/E软件平台,对雨刮器做进一步的设计,力求使刮刷面积进一步增大,使得司机在任何时候都有一个清晰的视野,提高汽车行驶安全性。
1.4设计的基本内容与解决的主要问题
1.4.1研究的基本内容
雨刮器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等。
本设计要求进行捷达轿车雨刮器部件尺寸的设计,求解刮扫面积等;要选择电机的型号,分析雨刮器的控制电路及间歇电路,分析电机的自动回位装置,确定雨刮器的硬件的尺寸等,求解雨刮器的刮扫面积,利用ADAMS软件进行运动分析,获得运动的轨迹和速度,并运用Pro/E绘出三维模型。
1.4.2拟解决的主要问题
解决问题:
(1)分析雨刮器电子间歇控制电路;
(2)分析雨刮器的自动回位装置;
(3)确定雨刮器的控制方式;
(4)优化雨刮器传动机构;
(5)确定刮刷区域,并计算最大刮刷面积;
(6)实现雨刮器的运动仿真;
(7)最终实现三维模型建立(Pro/E)。
解决方法:
(1)分析比较不同车型的控制电路及间歇控制电路,选择其中一种;
(2)分析其他车型的自动回位装置,选择合适的;
(3)比较分析不同雨刮器的控制方式,选择一种;
(4)分析比较其他车型的传动机构,选择合适的优化传动机构;
(5)查阅参考资料中求解雨刮器的算法;
(6)学习ADAMS软件,实现雨刮器的运动仿真;
(7)学习Pro/E软件,建立雨刮器的三维模型。
第2章轿车雨刮器
2.1引言
汽车风窗玻璃上时常会附着雨雪和尘土,如果不及时擦拭干净,将会影响驾驶员的视线,对行车安全带来很大不利。
为了确保挡风玻璃清洁
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- 关 键 词:
- 轿车 雨刮器 结构设计 运动 仿真