机械原理课程设计汽车风窗刮水器

机械原理 课程设计说明书

设计题目：汽车风窗刮水器机构设计与分析 学 院 ： 班 级 ： 设计者 ： 指导老师： 时 间 ：

目录

一、机构简介及设计数据 ........................................................................ 4 1.1机构简介及设计数据 ................................. 错误！未定义书签。 1.2设计内容 ........................................................................................ 3 二、刮水器机构相关数据的计算及分析 ............. 错误！未定义书签。 2.1机构尺寸、即为家教、传动角的计算 ..... 错误！未定义书签。 2.2加速度，速度多边形的计算与分析 ......... 错误！未定义书签。 2.3曲柄摇杆机构动态静力分析 ...................................................... 13 三、课程设计总结 .................................................................................. 15 3.1机械原理课程设计总结 .............................................................. 15 3.2收获与感想 .................................................................................. 15 3.3参考文献 ...................................................................................... 15

一．机构简介及设计数据

1.1机构简介与设计数据 （1）机构简介

汽车风窗刮水器是用于汽车刮水刷的驱动装置。如图1- (a)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。电动机单向连续转动，刮水杆4作左右往复摆动，要求左右摆动的平均速度相同。其中，刮水刷的工作阻力矩如图1- (b)所示。

图1 汽车风窗刮水器

（a）机动示意图；（b）工作阻力矩曲线

（2）设计数据

设计参考数据见表1所示

1.2设计内容

（1）对曲柄摇杆机构进行运动分析。作机构12个位置的运动速度和加速度线图，构件4的角速度与角加速度线图。

（2）对曲柄摇杆机构进行动态静力分析。确定机构一个位置的各个运动副反力及应加于曲柄上的的平衡力矩。

二．刮水器机构相关数据的计算及分析

2.1机构尺寸、极位夹角、传动角的计算

（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(b^2+c^2-{(d-a)}^2)/2bc r1′=180 - arcos(b^2+c^2-{(d-a)}^2)/2bc

计算得 r′= r1′=30

2.2加速度，速度多边形的计算与分析 1.由已知条件可得：

VB=WAB×LAB WAB=30π/60 m/s

LAB=60 mm ∴VAB=0.188 m/s ∴ a B=WAB²×LAB=0.592 m²/s

μ

μ

选比例尺：

v=VB/pb=9.42 a=

B

(m/s)/m

a /p`b`=29.5(m²/s)/m

理论力学公式：VC=VB+VBC

a C=a B+ a CB^n+a CB^t

2.机构12个位置的速度、加速度线图和位置图

加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0 VBC=0.188m/s

a ^n=0 a ^n=0.197m/s²

a =p`c`*μa=1.6225 m/s²

CBCC

（2）由图2的速度多边形及 加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.139 m/s VBC=0.056m/s

a ^n=0.280m/s² a ^n=0.018m/s²

a =p`c`*μa=0.472m/s²

CBCC

加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.149 m/s VBC=0.031m/s

a ^n=0.319m/s² a ^n=0.005m/s²

a =p`c`*μa=0.59m/s²

CBCC

（4）由图4的速度多边形及 加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.188 m/s VBC=0m/s

a ^n=0.513m/s² a ^n=0m/s²

a =p`c`*μa=0.56 m/s²

CBCC

加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.194 m/s VBC=0.016m/s

a ^n=0540m/s² a ^n=0.002m/s²

a =p`c`*μa=0.53 m/s²

CBCC

（6）由图6的速度多边形及 加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.155 m/s VBC=0.026m/s

a ^n=0.349m/s² a ^n=0.004m/s²

a =p`c`*μa=0.68 m/s²

CBCC

加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0 m/s VBC=0.188m/s

a ^n=0m/s² a ^n=0.197m/s²

a =p`c`*μa= 0.91m/s²

CBCC

（8）由图8的速度多边形及 加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.116 m/s VBC=0.226m/s

a ^n=0.196m/s² a ^n=0.284m/s²

a =p`c`*μa=0.15 m/s²

CBCC

加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.119 m/s VBC=0.188m/s

a ^n=0.118m/s² a ^n=0.197m/s²

a =p`c`*μa=0.24 m/s²

CBCC

（10）由图10的速度多边形及 加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.188 m/s VBC=0m/s

a ^n=0.512m/s² a ^n=0m/s²

a =p`c`*μa=0.47 m/s²

CBCC

加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.232 m/s VBC=0.148m/s

a ^n=0.780m/s² a ^n=0.121m/s²

a =p`c`*μa=0.97 m/s²

CBCC

（12）由图12的速度多边形及 加速度多边形，根据比例尺得到：

VC =0.221 m/s VBC=0.312m/s

a ^n=0.708m/s² a ^n=0.542m/s²

a =p`c`*μa=1.09 m/s²

CBCC

由计算数据及电脑辅助程序可得转动副B、C、S4的各个运动曲线：

（1）运动副C的位移、速度、加速度曲线：

（2）运动副B的位移、速度、加速度曲线:

（3）运动副S4的位移、速度、加速度曲线：

2.3曲柄摇杆机构动态静力分析

（1）通过计算机辅助程序可以得到动态静力分析计算结果：

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