眼球式除障外后视镜

本文格式为Word版，下载可任意编辑——眼球式除障外后视镜

每天上学，爸爸都会开车送我们。遇到天气不好时，爸爸常会用毛巾去擦拭左右外后视镜镜面，或者摇下车窗把手伸出窗外擦拭外后视镜镜面，往往导致衣服被雨水淋湿。我们问爸爸：“您为什么要擦拭外后视镜镜面啊？”

爸爸报告我们：“汽车的外后视镜就像是驾驶员的‘后眼睛’，可望见车后左右两侧路面的处境，为安好行车供给必要的路面信息。假设外后视镜凝雾、被雨滴遮掩，就像人的眼睛患了白内障一样，驾驶员会看不清车后两侧的路面处境，轻易发生交通事故。”

爸爸的话激发了我们的创新火花：能不能设计出一种“不会患‘白内障’的外后视镜”，为驾驶员安好行车供给明显的车后路面信息呢？有了想法，我们立刻行动。

一、对现有技术的分析与根本创新思路

（一）对现有技术的分析

通过市场走访、上网查询等调研方式，我们察觉针对外后视镜的防雨雾问题，市场上已展现以下三类产品，现分析对比如下：

1.电加热除雾的外后视镜。电加热除雾外后视镜是在外后视镜中安装了电加热装置，使镜面温度高于气温，用来防止凝雾或使已凝结的雾水蒸发。但它对雨水的作用不大，更加是持续大雨时无明显效果。

2.外后视镜专用雨挡。这是一种加装在外后视镜上方的挡雨装置，类似于帽檐，在确定范围内可以拦住一片面雨滴，但不能防止凝雾和驱雾。

3.外后视镜防雨剂。像擦皮鞋油一样在外后视镜镜面上涂一层防雨剂，令玻璃镜面与空气隔离，从而达成防雨雾的效果。然而，我们接洽的司机叔叔却说：用这种防雨剂跟他们涂洗涤剂、肥皂水、洗发剂等的效果差不多，一遇到雨水冲淋就会失效，故买了一次就不会再去买其次次了。

（二）根本创新思路

1.在不变更现有外后视镜成像原理、根本功能的前提下，举行创新设计。

2.在不停车、不开窗、不伸手的条件下，实现在车内完成对外后视镜镜面的除障工作。

3.运用仿生学原理，设计一种模仿眼帘或眼球的运动机制，来保持外后视镜的镜面清洁，要求可适时除掉附着在外后视镜镜面上的雨雾、灰尘等。

二、方案设计与选择

（一）方案构思

我们经过反复琢磨，在老师的指导下，依据仿生学原理，想到了两种方案：第一种是动眼帘方案，其次种是动眼球方案。

1.动眼帘方案。我们平日刺眼睛，眼球不动，让眼帘主动擦拭眼球，维持眼球的清洁。

如图1-a、图1-b所示，在原外后视镜上，设计一种转动式（方案1）或平移式（方案2）的专用擦拭器，模仿眼帘的运动来除掉外后视镜镜面上影响视觉的障碍物，恢复其正常功能。

2.动眼球方案。我们转动眼球，令眼帘不动，眼球转动采纳眼帘擦拭，维持眼球的清洁。

如图1-c所示，把后视镜镜面设计成类似眼球的椭球形，擦拭器固定在镜壳上不动（方案3），模仿眼球的运动来除掉外后视镜镜面上影响视觉的障碍物，使其恢复清洁。

（二）方案对比与测验

1.方案对比

我们通过反反复复分析和纸质模型测验察觉：

方案1镜面不动，擦拭器转动。从图1-a可见，由于除掉面为扇形，矩形镜面上的阴影区成为擦拭不到的死角，驾驶员查看不到阴影区的信息。而且据查新，后视镜加装转动式雨刮已有。所以我们抉择放弃此方案。

方案2镜面不动，擦拭器平动。从图1-b可见，镜面上虽然没有擦拭不到的死角了，且查新为0，但其动力传动机构很繁杂，发生故障的概率可能会较多，我们只好忍痛割爱淘汰了该方案。

方案3椭球形镜面转动，擦拭器不动。从图1-c可见，把后视镜的凸透镜设计成类似眼球的椭球形，固定式擦拭器可设计成与球状体弧线相吻合的弧形，当椭球形镜面转动时，镜面固定式弧形擦拭器可与之紧密合作，这样一来，镜面上没有擦拭不到的死角，动力传动机构也相对简朴，且科技查新结果为0，这个方案就成了我们的优选方案。

2.擦拭材料选择测验

本测验主要涉及擦拭器的材料选择，其材料的根本要求：吸水才能强、柔韧性好。

材料测验：先用备选的毛巾、海绵、PVA合成麂皮巾吸水，再用天平、量筒测量它们的吸水量，并对比判断它们的柔韧性。

测验结果说明，PVA水溶性高分子聚合材料的性能介于塑料和橡胶之间，吸水才能强、柔韧性好，可作为擦拭器的首选材料。

3.除雨雾外后视镜布局图

如图2所示，我们设计的“眼球式除障外后视镜”模型的布局，主要由可转动的椭球形镜面、固定式擦拭器、后视镜壳体等片面构成。

三、模型的制作

（一）材料的选择与模拟测验

1.材料的选择

①椭球形镜面材料的选择

镜面材料务必符合后视镜的成像要求。因市场无椭球形镜面的后视镜，我们只能找其他材料来制作模型，先后用樟木、工程塑料、玻璃等材料制作镜体镀膜，走了一大圈弯路，结果察觉都达不到镜面成像要求。后来，我们在地摊上察觉了一种不锈钢奶锅，其椭球体形状和成像明显度根本达成了测验要求，于是，我们抉择用它作为椭球形镜面的材料。

②电动机的选择

电动机是驱动椭球形镜面的动力。汽车上蓄电池供给的电源是直流12V，市场上的220V交流电动机是不能用的，平日的电动玩具的电动机虽是直流电机，但功率不够。我们在老师的指导下，在网上添置了12V的慢速直流电机来作为驱动电动机。

2.椭球形镜面转动方案的模拟测验

①本模拟测验的主要目的是：检验PVA材料能否除掉转动的椭球形镜面外观附着物。

②测验设置与材料：PVA合成麂皮巾、洗衣机、粉笔灰、喷水壶、卫生纸等。

③测验方法：利用洗衣机的甩水程序，以洗衣機内壁为镜面，给洗衣机内壁抹上粉笔灰，喷射上水雾，同时把PVA合成麂皮巾轻按在内壁上，开启洗衣机转动一周，再用卫生纸擦拭检验。

④检验结果：洗衣机内壁被PVA材料擦拭处的粉笔灰、水滴均被除掉明净，外观清洁光亮，再用卫生纸擦拭被PVA材料擦拭过的地方举行检测，卫生纸仍保持枯燥无污渍的原状，这说明PVA材料可除掉转动的椭球形镜面附着物。

（二）模型的制作与外观

在材料打定齐全的根基上，我们请五金加工厂的孙师傅和袁师傅，按我们的设计图纸和要求，完成了汽车用“眼球式除障外后视镜”模型的加工制作。

我们设计的模型布局（如图3）主要由可转动的椭球形镜面、固定式擦拭器、后视镜镜壳等片面构成。

（三）模型应用测验检测

模型制作完成后，我们在岳阳市交警支队岳阳楼大队指导员卢叔叔、岳阳市教科院物理研究员唐叔叔和科学课李老师等的见证下，举行测试和检验。我们接通电源，电机驱动椭球形镜面转动，然后用喷雾器对“眼球式除障外后视镜”镜面喷雾。测验结果说明，喷射到镜面上的雾水被擦拭器全部除掉明净（如图4），不锈钢镜面光亮，成像未受影响，用卫生纸擦拭检验，卫生纸保持明净。

虽说手工制作的模型对比粗糙，外观不够精致，擦拭器与镜体的弧度合作未完全达成设计要求，但测验结果根本达成了镜面明显无障的设计目的，这说明我们的设计是具有可行性的。

卢叔叔和唐叔叔评价说：“你们设计的汽车用眼球式除障外后视镜，可有效地除掉附着在镜面上的雾水，能为行车安好供给相应保障，但模型的镜面材料和外观设计、加工精度等还有待进一步完善。”

四、主要付出和提升思路

（一）主要付出

1.设计了一种可转动的椭球形镜体除雾水、灰尘的外后视镜。通过转动的镜体与固定擦拭器的相互作用，遇恶劣气候时，可不停车、不摇下车窗、不伸手擦拭镜面，自动完成镜面的除障工作。

2.设计的擦拭器材料——吸水除尘才能强、柔韧性好的聚乙烯醇（PVA）水溶性高分子聚合物材料，能在恶劣条件下确保镜面的清白度。

3.设计的固定式擦拭器布局，其弧度与椭球形镜体吻合，且可调理擦拭器与镜面之间的间隙，可拆卸安装，便于实时清洗、保养。

（二）进一步提升思路

1.本设计还可加设自动操纵系统。例如在雨遮上加装一个湿度传感器，当传感器上的湿度达成影响镜面视觉时，通过操纵器的识别，自动启动电动机运转，就可达成全自动除障要求了。当然，理应设有手动和自动两种操纵模式，便当驾驶员按需选用。

2.本设计还可作为“马路弯道安好凸面镜”（图5），扶助驾驶员查看弯道前方的路况信息，裁减交通事故。只是要增加太阳能供电系统，为椭球形镜体的转动供给电能。

五、研制体会

我们在设计和研制过程中，学习了上网搜寻资料的一些根本方法，感觉到网上的学识真丰富，好多不知道的困惑，在这里都可能会迎刃而解，比玩嬉戏要有意思得多。

在市场调研过程中，我们察觉汽车用的后视镜品种繁多，在根本功能一样的前提下，其外观布局令人眼花缭乱，其辅佐功能也花招百出。由此我们感悟到，创新的空间真大，只要不违背科学规律，按人们的需求去专心琢磨，大胆设计，就可能创造出实用的新东西来。

我们在观摩师傅们下料、打孔、焊接等时，感受到了完成一件创新作品真的要付出好多。设计与制作过程中往往会发生好多思想碰撞，需要反复磨合调整。每一次的失敗，都将为再设计供给新的正确方案，假设由于某次失败而放弃，那就永远体会不到告成的喜悦了。所以，我们认为举行研发创造时，学识纵然很重要，毅力和执着也同样重要。人的才干、才能都是在创新实践中逐步提高的。