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1、机械原理课程设计说明书学院: 车 辆 与 能 源 学 院 专业: 车 辆 工 程 （卓越） 班级: 13级车辆工程（卓越计划）班 姓名: 宋子维 杨瑞彤 商健 教师: 陈革新 2015年6月18日 目录1.选择和设计题目1.1项目的题目1.2选题的意义2.功能分析2.1功能分析2.2功能分解2.3功能求解3.方案选择及评价 3.1方案选择 3.2方案确定4.传动机构的尺寸5. 图解法分析 5.1速度分析5.2加速度分析 5.3力分析6. 解析法分析 6.1解析法机构简图 6.2解析法方程 6.3解析法图线6.4 代码7. 误差分析 7.1速度误差分析 7.2加速度误差分析8.机构三维仿真及运动
2、循环图 8.1三维绘图 8.2运动循环图9.课程设计总结 9.1机械原理课程设计总结9.2设计过程10.参考文献附录1 程序代码附录2 详细图解法、解析法过程1. 选择和设计题目1.1项目的题目为汽车设计雨刷机构（风挡刮水器），刮水器通过在挡风玻璃上不断来回移动擦除积水，保持车窗洁净。1.2选题的意义雨刷器是安装在风窗上的重要附件，它的作用是扫除风窗玻璃上妨碍视线的雨雪和尘土，保证驾驶者在车内可以拥有良好的前方视野。因此，它对于行车安全具有重要的作用。2. 功能分析2.1功能分析 雨刷器的功能是用于交通器的挡风玻璃上，清除表面的积水。2.2功能分解 雨刷器的功能是用于交通器的挡风玻璃上，清除表
3、面的积水。可以按照功能把机构分为：(1)减速机构-把电动机的高转速转换为雨刷器可以接受的低转速。(2)刮水机构-把低转速转换到最末端雨刷的结构。2.3功能求解（1） 减速机构可以采用变速器或者齿轮机构（因传动比太大采用蜗轮蜗杆）等来实现，但是变速器显然比蜗轮蜗杆结构性能更好（蜗轮蜗杆结构易磨易坏）。所以我们采用电动机连接变速器再连接刮水机构来实现这个功能。（2）刮水机构可以采用曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构等不同机构实现，但是考虑到机构的简单性、材料性能的要求等因素。所以我们采用曲柄摇杆机构。3.方案选择及评价3.1方案选择（1） 方案一: 机构简单实用，在满足运动要求前提下大大节省了材
4、料；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。(2) 方案二: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。（3） 方案三: 双摇杆双曲柄，结构十分复杂，双臂不同步。本方案中通过电动机带动曲柄转动从而实现两个摇杆相向运动，实现擦拭运动。3.2方案确定综合三种方案，方案一结构简单实用，在满足运动要求前提下大
5、大节省了材料，设置了急回特性（推杆快，收杆慢），提高了雨刮器的工作效率，整体构建布局较易在汽车上实现，可行性好。所以最终选择方案一。4. 传动机构的尺寸上图是一前风窗的尺寸示意图,经搜索资料和文献我们选择一款轿车尺寸为标准，于是可知其前风窗大概尺寸L1为1100mm，L2为850mm，L3为1400mm，L4为900mm。 汽车风窗刮水器机构简图及阻力线图刮水器是用于汽车刮水刷的驱动装置。如上图所示，风窗刮水器工作时，由电动机带动装置1-2，传至曲柄摇杆装置2-3-4。电动机单向连续转动，刮水杆4作左右往复摆动。 目前雨刮器雨刮臂尺寸已标准化。如上图所示由于车窗左右两边宽850mm，故L=85
6、0mm，根据、 的标准化尺寸可选择=250mm，=600mm。 根据急回运动，而且我们想让雨刷旋转90度，所以我们设计的尺寸 L为700mm，这个雨刷经过的面积基本符合我们的要求。面积 5. 图解法分析（具体详细过程见附录2 ） 5.1速度分析（1） 第一位置 c = + p ？ ？ 0.291 b 0.246 (2) 第二位置 b = + c p ? ? 0.140 0.084 5.2加速度分析（1） 第一位置 = + = + + + ? ? 0 0.959 = 2.664 = 1.895 c b (2) 第二位置 = + = + + + ? ? 0 0.257 = 0.240 = 0.46
7、8 b c 5.3力分析(1)第一位置 给定 则= 取= 假设= = 270N 已知条件同上 =90N 已知条件同上 =200N（2） 第二位置 给定 则= 取= 假设= = 330N 已知条件同上 =150N 已知条件同上 =200N 6.解析法分析 6.1解析法机构简图 6.2解析法方程 列方程的目的是把所有未知量都用表示出来。 = -是弧度制，是角度制，作图用角度制 6.3解析法图线（使用编程软件）6.4 代码主要利用.来编写程序。代码见附录1 代码。7.误差分析7.1速度误差分析第一位置误差摇杆42.7%连杆0.9%第二位置误差摇杆0.6%连杆39.2%7.2加速度误差分析第一位置误差
8、摇杆0.3%连杆0.7%第二位置误差摇杆5.3%连杆0.4%8.机构三维仿真及运动循环图8.1三维绘图8.2运动循环图曲柄150度360度逆时针0度150度逆时针连杆150度180度顺时针0度30度逆时针摇杆100度10度顺时针10度100度逆时针9.课程设计总结 9.1机械原理课程设计总结首先我们确定摇杆的长度，并用CAXA画出了它的运动简图。通过这次课程设计我学会了软件的基本操作掌握了更多的使用工具。并且在此设计过程中也培养了团队之间的协作精神。在学完机械原理这门课程的同时，作为一名车卓学生，需要将所学的应用到实际设计机构中去，提高我们综合运用机械原理课程理论分析的能力，并结合生产实际来分析和解决工程问题。根据已知机械的工作要求，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，让我们对机构设计有一个较完整的概念。同时也训练我们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。完成了整个课程设计，收获颇多，尤其是在软件应用上面，同时对机械原理的知识有了更进一步的认识。 纵观课程设计过程，
