1、機械原理設計說明書機械原理設計說明書題題 目目: : 汽車風刷刮水器汽車風刷刮水器 學學 院院: : 機電工程學院機電工程學院 專專 業業: : 汽車服務工程汽車服務工程 班班 級級: : 0808 汽車服務本汽車服務本 姓姓 名名: : 駱鐵城駱鐵城 謝治謝治 陸陽陸陽 學學 號號: : 0811300332408113003324 0811300323208113003232 0811300332308113003323 指導老師指導老師: : 李振哲李振哲 目目 錄錄一一.設計題目設計題目.11.1 課程設計目的和任務.11.2 課程設計內容與基本要求.21.3 機構簡介.41.4 參考

2、數據.51.5 設計要求.5二二. 設計方案比較設計方案比較.62.1 設計方案一.62.2 設計方案二.72.3 設計方案三.82.4 最終設計方案.8三三. 虛擬樣機實體建模與仿真虛擬樣機實體建模與仿真.93.1 ADAMS/VIEW 的樣機建模.9四四. 虛擬樣機仿真結果分析虛擬樣機仿真結果分析.104.1 滑塊水平位移仿真曲線 .104.2 塊水平運動速度仿真曲線 .104.3 滑塊水平運動加速度仿真曲線 .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 .11五五. 課程設計總結課程設計總結.125.1 機械原理課程設計總結.125.2 設計過程.135

3、.3 設計展望.145.4 設計工作分工表.155.5 參考文獻.150一題目：汽車風扇刮水器一題目：汽車風扇刮水器1.11.1 課程設計目的和任務課程設計目的和任務機械原理課程設計能夠培養機械類專業學生創新能力，是學生綜合運用機械原理課程所學理論知識和技能解決實際問題，獲得工程技術訓練的必不可少的實踐性教學環節。機械原理課程設計教學所要達到的目的是：1、培養學生理論聯系實際的設計思想，訓練學生綜合運用機械原理課程的理論知識，并結合生產實際來分析和解決工程問題的能力。2、通過制定設計方案、合理選擇機構的類型、正確地對機構的運動和受力進行分析和計算，讓學生對機構設計有一個較完整的概念。3、訓練學

4、生收集和運用設計資料以及計算、制圖和數據處理及誤差分析的能力，并在此基礎上利用計算機基礎理論知識，初步掌握編制計算機程序并在計算機上計算來解決機構設計問題的基本技能。機械原理課程設計教學的任務是：機械原理課程設計通常選擇一般用途的機構為題目，根據已知機械的工作要求，對機構進行選型與組合，設計出幾種機構方案，并對其加以比較和確定，然后對所選定方案中的機構進行運動和動力分析，確定出最優的機構參數，繪制機構運動性能曲線。11.21.2 課程設計內容和基本要求課程設計內容和基本要求機械原理課程設計是在機械原理課程完成后集中進行的教學環節，它是在教師指導下由學生獨立完成的。每個學生都應明確課程設計的任務

5、和要求，擬定設計計劃，保證設計進度、設計質量，按時完成課程。在設計過程中，提倡獨立思考、深入鉆研，主動地、創造性地進行設計工作。要求設計態度嚴肅認真、一絲不茍，反對不求甚解，這樣才能確保課程設計達到教學基本要求，并在設計思想、方法和技能等方面得到良好的訓練和提高。1)1) 機械原理課程設計步驟機械原理課程設計步驟（1）機構運動方案設計。即根據給定的原始數據和工藝要求，構思并選定機構方案；（2）設計上述各機構。根據選定的方案采用各機構，如凸輪機構、連桿機構、齒輪機構、間歇運動機構及其組合機構等，即具體機構的尺度綜合，求出機構的主要尺寸；（3）根據上面求得的尺寸，按比例畫出全部機構的運動簡圖及運動

6、循環圖；（4）據此對上述機構進行運動分析，并進行基于 ADAMS 軟件的機構建模與運動仿真。即繪制機構的運動線圖，或進一步進行運動和動力分析；（5）編寫設計說明書。2)2) 設計說明書編寫要求設計說明書編寫要求課程設計說明書是學生證明自己設計正確合理并供有關人員參考的文件，它是課程設計的重要組成部分。收集整理課程設計報告工作關系到課程設計的成敗，通過這項工作，能提高學生的技術概括能力和表達能力。編寫說明書也是科技工作者必須掌握的基本技能之一。因此，學生在校期間就應加強這方面的訓練。課程設計說明書應在課程設計過程中逐步形成，課程設計結束時，再作必要的補充和整理。而設計說明書的內容視設計任務而定，

7、大致包括：（1）設計題目（包括設計條件和要求） 。（2）機構運動簡圖或設計方案的確定。2（3）全部原始數據。（4）完成設計所用方法及其原理的簡要說明。（5）建立設計所需的數學模型并列出必要的計算公式、計算過程及說明，寫出設計計算結果。（6）繪出計算機程序框圖，寫出自編的程序。或將基于 ADAMS 軟件的機構建模與仿真方法過程描述出來。（7）用表格列出計算結果并畫出主要曲線圖。（8）對設計結果進行分析討論，寫出課程設計的收獲和體會。（9）列出主要參考文獻資料。3)3) 設計說明書的格式要求：設計說明書的格式要求：（1）說明書一般用 A4 紙打印，要求步驟清楚、敘述簡明、文句通順、書寫端正。（2）

8、對每一自成單元的內容，都應有大小標題，使其醒目突出，建議加上目錄。（3）通過課程設計說明書的編寫，學生應該學會整理設計數據、繪制圖表和簡圖，用工程術語表達設計成果的方法。（4）對所用公式和數據，應標明來源參考資料的編號和頁次。（5）說明書應加上封面，并與圖紙一起裝訂成冊。31.3機構簡介機構簡介汽車風窗刮水器是用于汽車刮水刷的驅動裝置。如圖 1- (a)所示，風窗刮水器工作時，由電動機帶動齒輪裝置 1-2，傳至曲柄搖桿裝置 2-3-4。電動機單向連續轉動，刮水桿 4 作左右往復擺動，要求左右擺動的平均速度相同。其中，刮水刷的工作阻力矩如圖 1- (b)所示。圖 1 汽車風窗刮水器機構簡圖及阻力

9、線圖41.4 參考數據參考數據設計數據見表 1 所示表 1 設計數據內容曲柄搖桿機構設計及運動分析曲柄搖桿機構動態靜力分析符號1nKABl1x4DSL4G4SJ1M單位r/minmmN2mkg mmN 數據30112060180100150.015001.5 設計要求設計要求1. 對曲柄搖桿機構進行運動分析作機構 1-2 個位置的速度多邊形和加速度多邊形，以上內容與后面的動態靜力分析一起畫在 2 號圖紙上，整理計算說明書。2. 對曲柄搖桿機構進行動態靜力分析確定機構一個位置的各運動副反力及應加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分畫在運動分析的圖紙上，整理計算說明書。3. 在 Solidworks/PR

10、O_E/Adams 中進行運動仿真和動力學仿真，作出位移、速度、加速度線圖。56二二.設計方案比較設計方案比較2.1 設計方案一設計方案一分析：分析：搖桿 2 轉動帶動搖桿 3，搖桿 3 帶動雨刷 4 上下移動，從而達到刮水效果。該方案優點該方案優點：雨刷刮水面積較大；結構相對較簡。該方案缺點：該方案缺點：中間固定部位過長，影響視線；雨刷向上移動的時，又將雨水向上刮，從而影響效率。72.2 設計方案二設計方案二分析：分析：此刮雨器由凸輪機構組成，凸輪的轉動帶動雨刷向上運動，達到最高度時，雨刷因重力隨凸輪向下運動，但此方案有以下缺陷：1. 由凸輪帶動極其不穩定，2. 凸輪與擋板間有動摩擦產生了磨

11、損3. 僅靠雨刷重力來克服摩擦力，很可能經常導致雨刷靜止在最高端4. 電機不僅要克服雨刷與玻璃的摩擦還要克服雨刷的重力，浪費資源。82.3 設計方案三設計方案三 方案方案 3 簡圖簡圖1、7、8支座支座4連桿連桿2、3搖桿搖桿5、6擺桿擺桿分析：分析：搖桿 2 轉動帶動搖桿 3，搖桿 3 帶動連桿移動，從而使擺桿 5、6 左右以一定頻率擺動，達到刮水的效果。該方案優點該方案優點：1.該方案的可行性與優點：2.整體構建布局可以在汽車上較為容易實現；3.機構簡單實用，在滿足運動要求前提下大大節省了材料；4.設置了急回特性（推桿快，收桿慢） ，因為在刮片起掛前，擋風玻璃上附著的雨水量相對較多，對司機

12、觀察前方路線不利，這時刮片需快速掛清雨水，而在回程時玻璃上雨量較少，這時慢掛可進一步刮凈雨水，是玻璃保持相對較長的清晰度。同時急回特性的運用也提高了雨刮器的工作效率；5.在雨刮器收桿的時候，刮片貼緊擋風玻璃下沿時間較長，這就可以讓雨刷器間隔工作，剩去了需脈沖控制讓雨刷器間隔工作這一步。2.4 最終設計方案：方案三最終設計方案：方案三9三三. .虛擬樣機實體建模與仿真虛擬樣機實體建模與仿真3.13.1 ADAMS/ViewADAMS/View 的樣機建模的樣機建模10四四. .虛擬樣機仿真結果分析虛擬樣機仿真結果分析利用 ADAMS 仿真軟件對已建立模型的搖桿的位移、速度、加速度進行數據分析，并

13、輸出所需要的數據及曲線，如下：4.14.1 滑塊水平位移仿真曲線滑塊水平位移仿真曲線4.24.2 滑塊水平運動速度仿真曲線滑塊水平運動速度仿真曲線114.34.3 滑塊水平運動加速度仿真曲線滑塊水平運動加速度仿真曲線4.44.4 帶刮片擺桿角速度仿真曲線帶刮片擺桿角速度仿真曲線4.54.5 帶刮片擺桿角速度仿真曲線帶刮片擺桿角速度仿真曲線12五五. .課程設計總結課程設計總結5.15.1 機械原理課程設計總結：機械原理課程設計總結：首先我們確定搖桿的長度，并用 CAXA 畫出了它的運動簡圖，之后用 ADMAS 進行運動仿真。通過這次課程設計我學會了 ADMAS 軟件的基本操作掌握了更多的使用工

14、具。并且在此設計過程中也培養了團隊之間的協作精神。在學完機械原理這門課程的同時，作為一名合格的機電學生，需要將所學的應用到實際設計機構中去，提高我們綜合運用機械原理課程理論分析的能力，并結合生產實際來分析和解決工程問題。根據已知機械的工作要求，通過制定設計方案、合理選擇機構的類型、正確地對機構的運動和受力進行分析和計算，讓我們對機構設計有一個較完整的概念。同時也訓練我們收集和運用設計資料以及計算、制圖和數據處理及誤差分析的能力，并在此基礎上利用計算機基礎理論知識，初步掌握編制計算機程序并在計算機上計算來解決機構設計問題的基本技能。完成了整個課程設計，收獲頗多，尤其是在軟件應用上面，同時對機械原

15、理的知識有了更進一步的認識。 縱觀課程設計過程，我們各組員任務分配明確，相互溝通交流，互幫互助，工作有條不紊地前進。短短的兩周讓我們受益匪淺：首先要對問題認真重視，然后就是數學思想的完美性的思考，將機構放之現實生活中我們要考慮的問題，安全、穩定、美觀、便捷、經濟。這是最復雜和困難的，也是想的最多的地方，也是能夠突出成績的地方。我們在這方面想了很多，雖然有很多都沒有在設計中體現出來，但總體上以滿足要求。此外我們也參考了一些網上的資料，大多數都比我們的方案要復雜，完善。這也是我們此次設計的不足之處，可是我們確是在這些簡單的零件組合與機構運動分析，對比，修改，調整中慢慢地喜歡上了一門原本被認為枯燥的

16、課程。當我們看到自己辛苦了幾天所最終確定下來方案在 ADAMS 軟件里動起來時，激動之心溢于言表。 總而言之，良好的團隊精神與認真負責的態度在讓我們受益良多的同時也圓滿地完成了此次機械原理課程設計。135.25.2 設計過程設計過程通過這次課程設計，我們真是收獲頗豐,不僅溫習、鞏固了課本上學所學知識，而且使讓我們在實際操作中學會了多動腦帶來的快樂，團體合作的力量以及相互討論的好處。對于設計流程：參與課程設計的選題，對刮水器的機構進行構思，設計方案和設計思路。繪制刮水器的機構簡圖。對選定的方案進行尺寸設計。在 ADMAS 軟件中設計出雨刮器機構，并對其進行仿真，得到各運動參數。在此次的機械原理課

17、程設計中，我們對于某些機構的原理知識，有了更高有一層的認識，有感性的認識變為了理性的理解以及掌握。在設計過程中我們對于 CAXA 軟件的使用變得越來越熟練，用于仿真分析的 ADMAS 也更加嫻熟系統了。完成這項課題，還得感謝李振哲老師的幫助。145.35.3 設計展望設計展望生活中我們發現，雨下得很大時使用雨刷感覺不錯，可是當下小雨啟動雨刷時，就會發現雨刷會在玻璃面上留下擦拭不均的痕跡；還有的時候會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，應先了解一下雨刷的工作原理。原來，雨刷是借馬達的轉動作用，靠連接棒轉變成一來一往的運動，并將此作用力傳達至雨刷臂及雨刷本身。當雨刷的橡膠部分硬化時，雨刷便無法與玻璃面緊密貼合，或者雨刷一有了傷痕便會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單，但在更換時應注意，車型及年份不同，雨刷的安裝方法及長度不同。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，如果是不可立的屏蔽式，先將玻璃面弄濕，當雨刷在較易更換的位置時將馬達開關定在 OFF。2.雨刷的安裝方法有 U 鉤型、螺絲鎖定型。鉤型者只要將鉤子拉起來雨刷即可拔下。3.取下來的雨刷最好與新裝的雨刷的長度比一比，看看是否相同，再觀察一下安裝方法是否相同。4.將雨刷盡量按原來的方式插入，使其固定