乘用車雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計含CATIA三維及8張CAD圖

乘用車雨刮器結(jié)構(gòu)設(shè)計含CATIA三維及8張CAD圖,乘用車,雨刮器,結(jié)構(gòu)設(shè)計,catia,三維,cad 一、選題依據(jù) 1、研究領(lǐng)域 汽車零部件設(shè)計 2、論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 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算機應(yīng)用能力，有利于將理論知識與實際工程問題聯(lián)系起來。進一步加深對專業(yè)知識的理解 ，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 國外汽車工業(yè)發(fā)達的國家發(fā)布了雨刮器的性能標(biāo)準要求，對于雨刮器都有明確并且高標(biāo)準的要求。如美國的 SAEJ903b 和日本的 JISD5510 都規(guī)定了雨刮器的耐久性能。 SAEJ903b 還規(guī)定了雨刮的強度性能以及掛刷性能要求以及試驗方法；英國，法國也都相關(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。國外整車廠與設(shè)計公司還涉及設(shè)計了雨刮器試驗平臺，可以測試雨刮器的擺角與聯(lián)動效率，和刮動扭矩等等，通過該平臺，可以按照各個標(biāo)準進行相關(guān)的測試，并通過淋雨試驗來測試實際的工作效果。三維建模以及虛擬樣機的使用，使得國外的雨刮設(shè)計更加貼近擋風(fēng)玻璃， 實現(xiàn)更大的掛掃范圍。 我國對汽車的研究開發(fā)落后西方發(fā)達國家二十年，雖然通過以市場化技術(shù)的策略得以引進西方技術(shù)彌補自身不足，但還需要進一步的發(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，影響駕駛員對前方全景的判斷，經(jīng)過不斷改進， 把雨刮片的曲線由圓周往復(fù)運動修改為直線往復(fù)運動，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，難以安裝。2010 年，王遠帆等人為了更準確地研究具六連桿機構(gòu)的運動行為,在 catia 中完成連桿機械結(jié)構(gòu)建模,并通過 DMU 模塊進行了運動仿真分析。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，該模型包括了電動機、減速機、連桿機構(gòu)等等，實現(xiàn)了汽車雨刮器的運動仿真。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃煌，結(jié)合當(dāng)時汽車產(chǎn)品電控發(fā)展趨勢，開發(fā)了基于 LIN 總線的控制的雨刮電機的策略，成功的使國產(chǎn)汽車行業(yè)開始意識到電控系統(tǒng)對于汽車未來發(fā)展的意義，并開始大力推進汽車電控系統(tǒng)研究與應(yīng)用。 雨刮器發(fā)展的趨勢 目前國內(nèi)外雨刮器設(shè)計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)雜的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計將會被應(yīng)用于雨刮器設(shè)計，同時汽車電子電控的進一步的深入研究，在雨刮器的結(jié)構(gòu)上改為多段設(shè)計，每一段都有單獨的電機操縱，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，其對電控系統(tǒng)的干擾將會被屏蔽，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，還給司機一個最大的駕駛視野。而三維建模與虛擬樣機的應(yīng)用可以加快設(shè)計的進度與周期， 平臺化的試驗臺的建設(shè)也會增多，新產(chǎn)品迭代速度將會將會加快。總之具有的缺陷都將會被慢慢改善，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）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 1）查閱相關(guān)車廂的資料，確定基本尺寸參數(shù)； 2）計算雨刮器中曲柄搖桿機構(gòu)的主要尺寸； 3）應(yīng)用 CATIA 軟件進行各零件的三維建模、裝配設(shè)計； 4）用 CATIA 軟件的 DMU 模塊對雨刮器的運動進行仿真分析、校核； 5）繪制設(shè)計圖紙，編制設(shè)計說明書 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） 1）查閱文獻以及相關(guān)資料，了解研究課題的意義和發(fā)展趨勢； 2)分析了解雨刮器結(jié)構(gòu)，計算雨刮器尺寸； 3)對計算結(jié)果進行校核； 4）利用 catia 軟件繪制三維模型。 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 1) 理論成果：通過畢業(yè)設(shè)計，深入了解汽車雨刮器的結(jié)構(gòu)型式，工作原理，設(shè)計出合理的雨刮器； 2) 三維模型：包括各個單體零件的詳細建模以及整個雨刮器的裝配模型 3) 設(shè)計說明書：設(shè)計說明書 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)計圖紙一套（總工作量達 3 張 A0 圖紙）； (2)設(shè)計說明書； (3)與課題相關(guān)的一篇外文翻譯（3000 字以上）。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(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，理論計算； 3）對各零件進行三維建模、裝配設(shè)計； 2.論文（設(shè)計）進度計劃 第一周：通過查閱文獻，了解設(shè)計選題，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，寫文獻綜述； 第三周：開題報告； 第四周：修改開題報告，并進行開題答辯； 第五、六、七周：設(shè)計雨刮器的總體方案； 第八周：整理前期工作，并進行中期檢查，翻譯外文文獻 1 篇； 第九、十周：雨刮器的參數(shù)計算； 第十一、十二周：校核計算是否滿足要求； 第十三、十四周：繪制裝配圖和零件圖，撰寫設(shè)計說明書； 第十五、十六周：完善設(shè)計說明書，整理設(shè)計資料，準備畢業(yè)答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 [1]賀理. 機車雨刮器控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[D].湖南工業(yè)大學(xué),2011. 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[17]黃煌.基于 LIN 和 USB 總線的雨刮電機控制系統(tǒng)的研制[J].吉林大學(xué)學(xué)報， 2012.09. 附：文獻綜述 文獻綜述 1 引言 下雨的時候，大車小車前檔風(fēng)玻璃上的雨刮器就會齊齊動作，兩只雨刮片以固定的轉(zhuǎn)軸柱為中心作擺動，將前檔風(fēng)玻璃的雨水刮去，還司機一個有效的視野。雨刮器看似簡單，實際上構(gòu)造并不簡單。雨刮器總成含有電動機、減速器、四連桿機構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。當(dāng)司機按下雨刮器的開關(guān)時，電動機啟動，電動機的轉(zhuǎn)速經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動擺臂，擺臂帶動四連桿機構(gòu)，四連桿機構(gòu)帶動安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動，最后由轉(zhuǎn)軸帶動雨刮片刮掃擋風(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;按運動方式分, 有四桿機構(gòu)左右擺動式、導(dǎo)軌式直線和弧線運動式;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構(gòu)黑膠體雨刮器。 隨著三維建模技術(shù)以及虛擬樣機的不斷普及和發(fā)展，利用其運動仿真功能設(shè)計汽車零部件已經(jīng)成為主流，有效的提高零部件設(shè)計的精度與實用性，極大的縮短研發(fā)周期，降低了試驗制造的成本。以下主要分析了雨刮器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及與之相關(guān)三維建模虛擬樣機運動仿真等方面的進展，為本次畢業(yè)設(shè)計提供參考。 2 國外研究現(xiàn)狀 國外汽車設(shè)計和性能開發(fā)研究起步相對較早，對于整車任何一個零部件的設(shè)計細節(jié)方面的重視度遠超國內(nèi)。在設(shè)計方法上，大量借用了計算機輔助的方式，是的零件得到最大程度的優(yōu)化，將設(shè)計成本降至最低，也極大的縮短開發(fā)所需要的時間。 目前汽車工業(yè)發(fā)達的國家發(fā)布了雨刮器的性能標(biāo)準要求，對于雨刮器都有明確并且高標(biāo)準的要求。如美國的 SAEJ903b 和日本的 JISD5510 都規(guī)定了雨刮器的耐久性能。 SAEJ903b 還規(guī)定了雨刮的強度性能以及掛刷性能要求以及試驗方法；英國，法國也都相關(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)計了雨刮器試驗平臺，可以測試雨刮器的擺角與聯(lián)動效率，和刮動扭矩等等，通過該平臺，可以按照各個標(biāo)準進行相關(guān)的測試， 并通過淋雨試驗來測試實際的工作效果，該平臺的建立可以說是雨刮器發(fā)展的跨越性節(jié)點之一。 1998 年，德國大眾公司，利用控制器控制雨刮器的運動，實現(xiàn)了雨刮器的電控， 實現(xiàn)了雨刮的自動復(fù)位操作，并通過 LIN 線傳輸雨刮器的運動狀態(tài)實時位置，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)布了首個面向汽車產(chǎn)品設(shè)計的設(shè)計 CAD 軟件 Catia，這款設(shè)計系統(tǒng)的問市為汽車及機械設(shè)計開發(fā)的自動化打下了夯實的現(xiàn)實基礎(chǔ)， 將理論研究提升到現(xiàn)實應(yīng)用水平，自此飛機、汽車、船舶等機械制造工業(yè)的開發(fā)設(shè)計制造開始廣泛應(yīng)用參數(shù)化以及變量化和運動仿真的技術(shù)，并不斷發(fā)展進步，其造的經(jīng)濟效益也不斷提高。 Adams 是由美國 MSCSoftware 公司開發(fā)的機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件，被廣泛地應(yīng)用在汽車制造業(yè)、工程機械、航天航空業(yè)、國防工業(yè)及通用機械制造業(yè)等不同領(lǐng)域中。國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，完成了多個汽車復(fù)雜運動零部件的運動仿真分析[13]。 2005 年，John Fenton 通過將雨刮模型導(dǎo)入 Adams 進行仿真，在弧面設(shè)計的防風(fēng)玻璃上實現(xiàn)了很大的刮掃面積，同時減少了試驗次數(shù)，節(jié)約了成本，并將雨刮雨刮器的運動過程更為直接的展現(xiàn)在了工程師的眼前。因此國外目前包括雨刮器在內(nèi)的運動部件在干涉跳躍間隙方面都做的十分好[14]。 3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國對汽車的研究開發(fā)落后西方發(fā)達國家而是，雖然通過以市場化技術(shù)的策略得以引進西方技術(shù)彌補自身不足，但還需要進一步的發(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，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，把內(nèi)雨刮片改為皮磁條式的，無機械聯(lián)動 ，需要時貼上，不需要時去下。但是實際使用中發(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，影響駕駛員對前方全景的判斷，經(jīng)過不斷改進，把雨刮片的曲線由圓周往復(fù)運動修改為直線往復(fù)運動， 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，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, 增強了視覺感光效果。在具體測試時, 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” , 司機原本可遠距離觀察, 這時卻被發(fā)光棒來回運動構(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)商改進的動力不足。 在理論研究當(dāng)面，國內(nèi)的工程師取得十分可喜的進展。 2010 年，王遠帆等人為了更準確地研究具六連桿機構(gòu)的運動行為,在 catia 中完成連桿機械結(jié)構(gòu)建模,并通過 DMU 模塊進行了運動仿真分析。因此可以借助三維軟件對雨刮器的運動進行仿真模擬，設(shè)計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，該模型包括了電動機、減速機、連桿機構(gòu)等等，實現(xiàn)了汽車雨刮器的運動仿真[6]。 2002 年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃煌，結(jié)合當(dāng)時汽車產(chǎn)品電控發(fā)展趨勢，開發(fā)了基于 LIN 總線的控制的雨刮電機的策略，成功的使國產(chǎn)汽車行業(yè)開始意識到電控系統(tǒng)對于汽車未來發(fā)展的意義，并開始大力推進汽車電控系統(tǒng)研究與應(yīng)用[17]。 4 未來發(fā)展趨勢與本文設(shè)計 雨刮器雖然是汽車的附件，但是也是絕對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，基本都會被置于電子系統(tǒng)的監(jiān)控之下，雨刮器進一步的電子化，通過單片機進行控制，并在整車網(wǎng)絡(luò)占有一席之地也是在勢不可擋。 目前國內(nèi)外雨刮器設(shè)計都存在不能消除的掛掃死角，本次設(shè)計先運用機械原理的知識計算出初步的四連桿機構(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 模塊進行簡單的運動軌跡模擬，析觀察是否有干涉現(xiàn)象。在完成干涉檢驗之后，確定適合的尺寸，再利用 Catia 建立精確的模型。最后導(dǎo)入 Adams 進行聯(lián)合運動仿真，力求增大刮掃面積，給駕駛員盡可能大的最寬闊的視野。