汽车观后镜刮水及清洗系统设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 汽车观后镜刮水及清洗系统设计 摘要 :安全是人类生存的基本要求，作为主动安全装置的后视镜是驾驶员间接视野的主要特征。本设计首先对后视镜的结构形式及研究状况进行了介绍；针对目前观后镜在雨天雨水及时常有灰尘附于上视野变差的问题，提出了具有刮水及清洗系统的后视镜总体布置设计的思路；对后视镜刮水传动机构及清洗系统作了详细的设计，完成了相应机构设计计算过程；并对刮水及清洗系统控制电路了进行了设计。所设计的后视镜系统可以在下雨天间隙清除镜面上附着的雨水，在镜面上附着尘土时根据需要进行清洗，实现后视镜良好视野。 关键词： 后视镜 刮水装置 清洗系统 设计 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 is of as an is s of At of of in or on of a of of of on to it to as to 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 . 1 车后视镜的国内外研究现状 . . 1 视镜刮水器研究的目的意义 2 题来源 2 2. 后视镜刮水器及清洗系统的方案设计 . 4 述 4 案设计 4 计方案的确定 . 4 动方式的选择 . 4 定传动方式 . 5 定螺杆长度和螺母的移动范围 . 5 定清洗装置方案 . 5 3. 后视镜传 动机构设计 . 6 动机的选择 6 水电动机功率选择 . 6 定电动机的转速 . 6 轮的设计 6 料及精度等级 . 6 . 7 齿根弯曲强度设计 . 9 何尺寸计算 . 11 的设计 12 出轴的设计计算 . 12 入轴的设计 . 13 间轴的设计 . 14 承的设计 15 间轴轴承的设计 . 15 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 出轴轴承的设计 . 19 杆、螺母的设计 20 4. 后视镜刮水及清洗系统的控制电路设计 . 27 述 27 路组成 27 水器往复运动电路设计 28 洗电路原理设计 28 水片自动复位电路设计 . 29 5. 参考文献 . 31 6. 小结 . 31 致谢 . 33 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1. 引言 车后视镜的国内外研究现状 作为最主要的现代化交通工具之一，汽车在人类日常生活中扮演着越来越重要的角色。人们对于汽车的安全性要求也越来越高。汽车要安全运行，与驾驶员接受信息正确确与否、信息输入装置的多少和快慢有着重要影响。汽车在行驶过程中，有 80%的信息是靠视觉得到的，确保良好的视野是预防汽车事故的必要条件，所谓的视野是驾驶员行车时的视线范围。一般情况下，按视野获得的方式可分为直接视野和间接视野，直接视野就是驾驶员在驾驶位置时，直接透过前风窗玻璃、车门玻璃和后风窗玻璃所能直接、清 晰地看到的道路的范围大小。间接视野即驾驶员通过内外后视镜看到的车辆后方情况的清晰图像，图像所反映的范围即为得到的视野。后视镜是驾驶员间接视野的主要保证，因而后视镜的合理布置和表面的清洁时提高汽车主动安全性的重要因素之一。 通过对国内外后视镜刮水器材料的收集与整理，总结出目前国内外后视镜刮水器的主要有如下几种形式： 将一根伸缩杆套入导杆内并与导杆滑动连接，在伸缩杆的一侧轴向连接一排水拨，在导杆上设有凹槽和水拨对应连接。该装置与后视镜连接后，可形成来回转动、左右来回及上下来回拨水，使得清洁到位，收取时便于隐藏。 将直流电机通过齿轮组连接转臂，转臂连接雨刮板在后视镜上摆动，从而实现将后视镜上的雨水或水汽刮掉。 将两个电磁铁对置安装在刮臂两侧，每个电磁铁能产生相反方向磁力线。将两个电磁铁能使两个活动铁芯同时做相向或相背运动的激磁绕组并联成一组。并联后的两组激磁绕组与继电器的两个静触点连接，动触点和振荡器通过开关与电源相接。继电器磁化线圈受振荡器控制。刮臂安装在刮臂轴上。刮片插接在刮臂上且停止位置由挂接在刮臂顶端的回位弹簧控制。两个电磁铁中的两个活动铁芯通过连杆分别接于刮臂轴两侧对称处的刮臂上。刮水器装于安装底板上。通 过电磁使刮臂来回移动，从而实现将后视镜上的雨水或水汽刮掉。 一种刮水器是由动力、减速箱、曲柄和刮水杆构成，利用动力转动，经减速箱减速带动曲拐作圆周运动，使与之活动连接的刮水杆往复摆动，将挂在倒后镜上的水珠刮掉。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 后视镜刮水器研究的目的和意义 随着现代科学技术的迅猛发展和人们生活水平的提高，汽车已成为人们出行的必备的交通工具。在汽车行驶过程中，为了确保司机能可以看到汽车后方、侧方和下方，在各种汽车的外部都装有一种可以用来反映汽车后方、侧方和下方的的情况，使驾驶者可以间接的看清楚这些位置的情况的镜子 汽车后视镜。 可当司机在雾天或雨天行驶时，由于雾气造成的后视镜镜面的积雾、冬天积霜或雨水侵袭会造成司机对侧后方的视线不清，从而使驾驶员在行车时很难通过后视镜看清情况，特别是驾驶大型车辆需左转弯、右转弯、变道、倒车等情况时，影响了行车安全。此时驾驶员需伸出车窗外进行清洁镜面表面，这样极不方便，又是暂时措施，雾气及雨水又会马上使之模糊不清。因此，为了功能上的完备，驾驶的安全性及操作的方便性，必须采用各种装置，当产生上述情况时，驾驶员就可方便地开启这种装置，解除不必要的后顾之忧。 课题来源 随着现代科 学技术的迅猛发展和人们生活水平的提高，汽车已成为人们出行的必备的交通工具。在汽车行驶过程中，为了确保司机能可以看到汽车后方、侧方和下方，在各种汽车的外部都装有一种可以用来反映汽车后方、侧方和下方的的情况，使驾驶者可以间接的看清楚这些位置情况的镜子 汽车后视镜。 可当司机在雾天或雨天行驶时，由于雾气造成的后视镜镜面的积雾、冬天积霜或雨水侵袭会造成司机对侧后方的视线不清，从而使驾驶员在行车时很难通过后视镜看清情况，特别是驾驶大型车辆需左转弯、右转弯、变道、倒车等情况时，影响了行车安全。此时驾驶员需伸出车窗外进 行清洁镜面表面，这样极不方便，又是暂时措施，雾气及雨水又会马上使之模糊不清。因此，为了功能上的完备，驾驶的安全性及操作的方便性，必须采用各种装置，当产生上述情况时，驾驶员就可方便地开启这种装置，解除不必要的后顾之忧。 本课题是针对已有的后视镜刮水器的基础上设计一个更简单、更实用的刮水器，凭借启动雨刷传动装置以驱动雨刷刮除后视镜镜面上的水气，以使镜面保持明亮，可供车辆驾驶清楚观看到后视镜内反映的景象，以确保行车安全。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2. 后视镜刮水器及清洗系统的方案设计 述 后视镜作为汽车行驶过程中一个必不可少 工具，其作用与否，直接关系到驾驶员接受信息时的正确与否、信息输入的多少。 案设计 计方案的确定 本课题是在已有的设计的基础上设计一个更简单、更方便的刮水器。通过翻阅大量资料和专利，最终设计出以下三种方案： 方案一： 此方案采用的是与前挡风玻璃的传动原理相同的。该刮水器由动力、减速箱、曲柄和刮水杆构成，利用动力转动，经减速箱减速带动曲拐作圆周运动，使与之活动连接的刮水杆往复摆动，将挂在后视镜上的水珠刮掉。 方案二： 此方案的刮水器由动力、链、链轮和刮水杆构成。利用动力转动，经链轮传动， 带动螺杆旋转，使与之连接的刮水杆往复摆动，从而将后视镜上的水珠刮掉。 方案三： 本 方案 提供了一种汽车后视镜 的 雨刷装置，通过传动组带动雨刷以刮除后视镜所沾附的水滴等污物。其中传动组分别固设于 后视镜的 内部空间 内 ，各传动组包括有一 电动机 、 两组啮合的齿轮 、移动座、固定架，其中衔接杆上方与雨刷连接， 电动机 的轴心 带动主 动传动轮旋转，并 带动与 其啮合的从动轮旋转，从动轮旋转 带动螺杆的旋转，螺杆的 正逆方向旋转时， 使其上的螺母带动雨刮器来回移动， 固定架的两侧各设有感测组件 位置传感器 。 来实现螺杆的正反转。 以上三种方案中，方案 一采用的是曲柄摇杆结构，对空间范围要求很大，并已有设计出来，所以不以采用；方案二中需采用链接结构，传动精度不高，所以也不以采用，所以最终确定以第三种方案进行设计。 动方式的选择 由于永磁式电动机体积小、重量轻、结构简单，本刮水器的选用电机驱动方式，选用永磁式电动机。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 定传动方式 在机械的传动中，其传动方式主要有： 摩擦传动、链条传动，齿轮传动、皮带传动、 蜗 轮 蜗 杆传动、棘轮传动、曲轴连杆传动、气动传动、液压传动 、钢丝索传动（电梯中应用最广） 、 联轴器传动、花键传动 等 。 对于本刮水器的 传动方式，由于对于刮水器需传递准确的传动比，且 传递运动 需 准确可靠 、 传动效率高 ,使用寿命长 ，因此采用两对齿轮传动的传动方式来进行传动。 定螺杆长度和螺母的移动范围 本刮水器是根据大众后视镜的大小做为参考来进行设计的。因此，本刮水器的螺杆长度等于后视镜的长度，根据螺杆所在位置及后视镜的长度，确定螺杆的长度为 165母的移动范围为 定清洗装置方案 后视镜的清洗装置与刮水装置配合使用，可以使汽车后视镜的玻璃刮水器更好地完成刮水工作，并获得更好的刮水效果。 为了更方便 及使刮水器结构更简单，本后视镜的刮水器的清洗装置利用前挡风玻璃的清洗装置的清洗液及其驱动装置，从前挡风玻璃的清洗装置中引出一根管子来作为后视镜的清洗装置，这样不仅降低成本、更使整个刮水器的结构变得简单。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 3. 后视镜传动机构设计 动机的选择 水电动机功率选择 已知汽车使用电压为 12V,本刮水器所要求的电流为 此，刮水电动机的功率为： 2 8 . 8 412 定电动机的转速 已知刮水片的行程为 汽车风窗玻璃电动刮水器技术条件中规定： 刮水器最低刮刷频率不应低于 20 次 高刮刷频率不应低于 45 次 于本刮水器，其刮刷频率选为： 22 次 /以螺母的移动速度为： s，故螺杆的转速为： m i n/2 5 06 1 0 0 00 2 rp 已知齿轮的传动比为 3，则 m 503250 d 由表 选取马达的型号： 参数如表 3示 表 3达参数 型号 电压 /V 转速r/矩mNm 功率 /W 2 750 65 40 轮的设计 择齿轮类型、材料及精度等级 1）按雨刮器的传动要求，选用直齿圆柱齿轮传动。 2）考虑雨刮器传递功率不大，但要求传动平稳、低噪声、以及能在无 润滑状态下正常工作，所以齿轮的材料选牌号为 龙 )1，小齿轮硬度为21齿轮硬度为 14 3）雨刮器为一般传动，速度不高，由表 3用 7 级精度。 4) 选小齿轮的齿数为 1Z 18，大齿轮的齿数为 45183Z 2 。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 3 各类机器所用齿轮传动的精度等级范围 1 注：主传动齿轮或重要齿轮传动，靠上限选； 辅助齿轮传动或一般齿轮传动，居中或靠下限选择。 齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式（ 101进行计算，即 3 211 )( 式中： K 载荷系数； 齿轮传递的转矩； d 齿宽系数（数值参看表 3 齿数比； 弹性影响系数， 21数值参看表 10。 （ 1）确定公式 内的各计算参数 1) 试选载荷系数 3.12) 计算小齿轮传递的转矩 97 5 0 51 1513) 由表 3取齿宽系数 d 。 表 3圆柱齿轮的齿宽系数 d 1 机 器 名 称 精度等级 机 器 名 称 精度等级 汽轮机 3 6 拖拉机 6 8 切削机床 3 8 通用减速器 6 8 航空发动机 4 8 锻压机床 6 9 轻型汽车 5 8 起重机 7 10 载重汽车 7 9 农机 8 11 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 装置状况 两支承相对小齿轮对称布置 两 支承相对小齿 轮做非对称布置 悬臂布置 d 明： 1) 大小齿轮皆为硬齿面时， d 应取小值，否则取大值； 2) 括号内的数值用于人字齿轮； 3) 机床中的齿轮，若传递功率不大时， d 可小到 4) 非金属齿轮可取， d = 4) 由式 10计算材料的弹性影响系数50)1()1(1 ) 查得夹布塑料的接触疲劳许用应力 H =110。 （ 2）计算 1）计算小齿轮分度圆直 径 代人 H ( 23 211 ）（2）计算圆周速度 0060 0060 m/s 3）计算齿宽 b 4）计算齿宽与齿高之比 模数 高 5）计算载荷系数 根据 55.0v m/s , 7 级精度 ， 由图 3的动载系数 05.1直齿轮， 1 FH 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 由表 10用插值法求得精度为 7 级，小齿轮相对支撑非对称布置时， 由 37.6图 10得 故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（ 101得 t 311 7) 计算模数 图 3载荷系数 齿根弯曲强度设计 由式（ 101得弯曲强度的计算公式为 )(23112 式中： K 载荷系数； 齿轮传递的转矩； 0 10 20 30 40 50 v(m/s) 十分精密的齿轮装置 10 8 7 6 9 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 d 齿宽系数（数值参看表 3 1Z 齿轮齿数； 齿形系数（数值参看表 3 载荷作用于齿顶时的应力校正系数（数值参看表 3 (1) 确定公式中的参数 1）查得胶布橡胶的弯曲疲劳许用应力 F =50。 2）计算载荷系数 K 3）查取齿形系数 由表 3得 1 Y 表 3形系数 应力校正系数 (17 18 19 20 21 22 3 24 25 26 27 28 29 0 35 40 45 50 60 70 0 90 100 150 200 ： 1)基准齿形的参数为 =20 、 h*a=1、 C*= =( 2)对内齿轮：当 =20 、 h*a=1、 C*= =，齿形系数： 应力校正系数： 4）查取应力校正系数 由表 3得 5）计算大、小齿轮的 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 0 950 1 2 a 1F a 1 F 2 a 2F a 2 F 小齿轮的数值大。 （ 2）设计计算 (2 3 23112 ）（比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数 圆整为标准值 m =接触强度算的分度圆直径 ，算出小齿轮齿数 1 d ，取 19 大齿轮齿数 75193Z 2 这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 何尺寸计算 （ 1）计算大、小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径 11 19(1 （ ）（）（ 22 （）（ ）（）（ （ 2）惰轮的计算 由于所选电动机的直径大于两齿轮 的中心距，所以在中间增加一个齿轮，其尺寸如下： （）（ ）（）（ 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 计算齿宽 d 取 , ， 。 轴的设计 出 轴的设计计算 由于输出轴主要承受扭矩，所以按扭转强度进行计算。 （ 1）求输出轴上的功率 2p 、转速 2n 和转矩 2T 已知输入轴的功率为 31040 中轴承、以有： 323212 pp kw 502 5 12 5 0 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3222 （ 2） 求作用在齿轮上的力 齿轮所承受的力可按下式进行计算： (3因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 22 由式 3算得 : 5 122t a a o s 2 o （ 3） 确定轴的最小直径 轴的最小直径的计算可按式（ 15计算。选取轴的材料为 45 钢。根据表 3 126 ，由式 15得 33220m i n 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 取 （ 4）轴的结构设计 轴上零件的定位，固定和装配 刮水器中可将齿轮安排在后视镜左侧，相对两轴承不对称分布，齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴 承分别以套筒定位，并采用过渡配合固定。 入轴的设计 由于输入轴主要承受的也是扭矩，所以也按扭转强度进行计算。 （ 1）求输入轴上的功率 1p 、转速 1n 和转矩 1T 31 1040 p kw 501 0409 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3111（ 2） 求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径为 22 由式 3算得 921t a a o s o （ 3） 确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢，根据表 3 126 ，由式 15得 040126 3 33110m i n 取 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 3轴常用材料的 T值和 轴的材料 20 35 (1 45 4035 38 3 T / 15 25 20 35 25 45 35 55 49 126 135 112 126 103 112 97 注： 1）表中 T 值是考虑了弯矩影响而降低了的许用扭转切应力。 2） 在下述情况时， T 取较大值， 较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只作单向旋转；反之， T 取较小值， 较大值。 间轴的设计 (1.)求中间轴上的功率 已知输入轴的功率为 31040 中圆柱齿轮的传动效率为 以有： 33 ， m 7 32 8 510389 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 3333(2.)求作用在齿轮上的力 已知惰轮的分度圆直径为： 由式 3算得 7 323t a a (3.)由式 15确定轴的最小直径 03812633 3 330m i n ，取 10要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 承的设计 轴承的选择一般是根据结构布置并参考同类型的相应轴承以后 ,按国家规定的轴承标准选定 ,再进行其使用寿命的验算。 轴承的名义寿命 L（以 106转为单位） : （ 3 式中 C 轴承的额定载荷或承载容量， N，根据选定的轴承型号查轴 承手册； P 轴承的当量动载荷， N； 轴承寿命指数，对球轴承 =3；对圆柱滚子轴承取 =10/3。 L 与 L=6006 （ 3 式中 n 轴承的转数， r/ 间轴轴承的设计 由输入轴的最小直径试选轴承，由表 择其型号为 61900，对所选轴承进行验算 1F= N = 其中， 为雨刮片与镜面的摩擦系数，其值为 N 为雨刮片对镜面的压力，其值可参考汽车风窗玻璃电机刮水器技术条件中的 2. 求中间轴上的功率 3p 、转速 3n 和转矩 3T 443 Pp 中， 为齿轮传动的效率，其值根据表 17选取为 m 7 32 8 510389 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0T 33333. 求作用在齿轮上的力 已知齿轮的分度圆直径为 3 由式 3算 7 323t 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 a a 4. 求比值 FF a 当量动载荷 P( 的一般计算公式为 r （ 3 式中， X、 Y 分别为径向载荷系数和轴向载荷系数，其值见表 3在实际中，在许多支撑中还会出现一些附加载荷，如冲击力、不平衡力、惯性力等，这些因素很难从理论上精确计算。为了计及这些影响，可对当量动载荷乘上一个根据经验而定的载荷系数 其值参见表 3实际计算时，轴承的当量动载荷应为： 表 3径向动载荷系数 X 和轴向动载荷系数 Y 轴承类型 相对轴向载荷 e e e 名称 代号 0 X Y X Y 调心球轴承 10000 (调心滚子轴承 20000 (深沟球轴承 60000 0 表 3要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 角接触球轴承 70000C 0 ( （ 3 轴承的静载荷的一般计算公式为 000 （ 3 式中， 0S 为轴承静强度安全系数。 0S 的选择可参考表 30P 为当量静载荷，其计算公式为： （ 3 式中， 00 分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，其值可参考表 3 按照表 3取 .1取 2.1由表 3取 00 ，分别为 由式 3 算当量静载荷 0P ，为 6 由表 3取 静强度安全系数 0S 为 根据公式 3 2 . 1 14 . 2 20 . 500 则 0 2 1 0a ,因此判断 系数 e有 。 按照表 3取 X=1， Y=0，则由式 3算得： 1( 查得， 61900 轴承应有的基本额定动载荷为 1300N 表 3向载荷系数 0X 和轴向载荷系数 0Y 轴承类型 单列轴承 双列轴承 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 0X 0Y 0X 0Y 深沟球轴承 接触球轴承 015 020 025 030 035 040 045 心球轴承 1 调心滚子轴承 1 圆锥滚子轴承 1 注：对于中间接触角的值，用线性插值法求取。 表 3强度安全系数 0S 1 旋转条 件 载荷条件 0S 使用条件 0S 连续旋转轴承 普通载荷 12 高精度旋转场合 击载荷 23 振动冲击场合 连续及做摆动运动的轴承 普通载荷 通旋转精场合 击及不均匀载荷 1许有变形量 3荷系数 荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击 h 8366 根据表 3轴承合格 表 3 推荐的轴承预期计算寿命 Lh 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 机 器 类 型 L h /h 不经常使用的仪器或设备 300 3000 短时间或间断使用的机械，中断时不致引起严重后果 3000 80