汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)【雨刮器】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、 課題研究的目的意義及國內(nèi)外研究概況 1.1 課題研究的目的意義： 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車已成為人們出行的必備的交通工具。在汽車行駛過程中，為了確保司機(jī)能可以看到汽車后方、側(cè)方和下方，在各種汽車的外部都裝有一種可以用來反映汽車后方、側(cè)方和下方的的情況，使駕駛者可以間接的看清楚這些位置的情況的鏡子——汽車后視鏡。 可當(dāng)司機(jī)在霧天或雨天行駛時(shí)，由于霧氣造成的后視鏡鏡面的積霧、冬天積霜或雨水侵襲會(huì)造成司機(jī)對(duì)側(cè)后方的視線不清，從而使駕駛員在行車時(shí)很難通過后視鏡看清情況，特別是駕駛大型車輛需左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變道、倒車等情況時(shí)，影響了行車安全。此時(shí)駕駛員需伸出車窗外進(jìn)行清潔鏡面表面，這樣極不方便，又是暫時(shí)措施，霧氣及雨水又會(huì)馬上使之模糊不清。因此，為了功能上的完備，駕駛的安全性及操作的方便性，必須采用各種裝置，當(dāng)產(chǎn)生上述情況時(shí)，駕駛員就可方便地開啟這種裝置，解除不必要的后顧之憂。 1.2 國內(nèi)外研究概況： 作為最主要的現(xiàn)代化交通工具之一，汽車在人類日常生活中扮演著越來越重要的角色。人們對(duì)于汽車的安全性要求也越來越高。汽車要安全運(yùn)行，與駕駛員接受信息正確確與否、信息輸入裝置的多少和快慢有著重要影響。汽車在行駛過程中，有80%的信息是靠視覺得到的，確保良好的視野是預(yù)防汽車事故的必要條件，所謂的視野是駕駛員行車時(shí)的視線范圍。一般情況下，按視野獲得的方式可分為直接視野和間接視野，直接視野就是駕駛員在駕駛位置時(shí)，直接透過前風(fēng)窗玻璃、車門玻璃和后風(fēng)窗玻璃所能直接、清晰地看到的道路的范圍大小。間接視野即駕駛員通過內(nèi)外后視鏡看到的車輛后方情況的清晰圖像，圖像所反映的范圍即為得到的視野。后視鏡是駕駛員間接視野的主要保證，因而后視鏡的合理布置和表面的清潔時(shí)提高汽車主動(dòng)安全性的重要因素之一。 通過對(duì)國內(nèi)外后視鏡刮水器材料的收集與整理，總結(jié)出目前國內(nèi)外后視鏡刮水器的主要有如下幾種形式： 1. 將一根伸縮桿套入導(dǎo)桿內(nèi)并與導(dǎo)桿滑動(dòng)連接，在伸縮桿的一側(cè)軸向連接一排水撥，在導(dǎo)桿上設(shè)有凹槽和水撥對(duì)應(yīng)連接。該裝置與后視鏡連接后，可形成來回轉(zhuǎn)動(dòng)、左右來回及上下來回?fù)芩沟们鍧嵉轿?，收取時(shí)便于隱藏。 2. 將直流電機(jī)通過齒輪組連接轉(zhuǎn)臂，轉(zhuǎn)臂連接雨刮板在后視鏡上擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將后視鏡上的雨水或水汽刮掉。 3. 將兩個(gè)電磁鐵對(duì)置安裝在刮臂兩側(cè)，每個(gè)電磁鐵能產(chǎn)生相反方向磁力線。將兩個(gè)電磁鐵能使兩個(gè)活動(dòng)鐵芯同時(shí)做相向或相背運(yùn)動(dòng)的激磁繞組并聯(lián)成一組。并聯(lián)后的兩組激磁繞組與繼電器的兩個(gè)靜觸點(diǎn)連接，動(dòng)觸點(diǎn)和振蕩器通過開關(guān)與電源相接。繼電器磁化線圈受振蕩器控制。刮臂安裝在刮臂軸上。刮片插接在刮臂上且停止位置由掛接在刮臂頂端的回位彈簧控制。兩個(gè)電磁鐵中的兩個(gè)活動(dòng)鐵芯通過連桿分別接于刮臂軸兩側(cè)對(duì)稱處的刮臂上。刮水器裝于安裝底板上。通過電磁使刮臂來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將后視鏡上的雨水或水汽刮掉。 4. 一種刮水器是由動(dòng)力、減速箱、曲柄和刮水桿構(gòu)成，利用動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速箱減速帶動(dòng)曲拐作圓周運(yùn)動(dòng)，使與之活動(dòng)連接的刮水桿往復(fù)擺動(dòng)，將掛在倒后鏡上的水珠刮掉。 二、課題研究的主要內(nèi)容 本課題是針對(duì)已有的后視鏡刮水器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)更簡(jiǎn)單、更實(shí)用的刮水器，憑借啟動(dòng)雨刷傳動(dòng)裝置以驅(qū)動(dòng)雨刷刮除后視鏡鏡面上的水氣，以使鏡面保持明亮，可供車輛駕駛清楚觀看到后視鏡內(nèi)反映的景象，以確保行車安全。主要是對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行研究： 1) 后視鏡刮水器及清洗系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2) 后視鏡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3) 后視鏡刮水及清洗系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì) 4) 設(shè)計(jì)出相關(guān)的圖紙并編寫設(shè)計(jì)說明書 三、課題的關(guān)鍵問題及解決的思路 本課題是在已有的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)更簡(jiǎn)單、更方便的刮水器。通過翻閱大量資料和專利，最終設(shè)計(jì)出以下三種方案： 方案一： 此方案采用的是與前擋風(fēng)玻璃的傳動(dòng)原理相同的。該刮水器由動(dòng)力、減速箱、曲柄和刮水桿構(gòu)成，利用動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速箱減速帶動(dòng)曲拐作圓周運(yùn)動(dòng)，使與之活動(dòng)連接的刮水桿往復(fù)擺動(dòng)，將掛在后視鏡上的水珠刮掉。 方案二： 此方案的刮水器由動(dòng)力、鏈、鏈輪和刮水桿構(gòu)成。利用動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)鏈輪傳動(dòng)，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，使與之連接的刮水桿往復(fù)擺動(dòng)，從而將后視鏡上的水珠刮掉。 方案三： 本方案提供了一種汽車后視鏡的雨刷裝置，通過傳動(dòng)組帶動(dòng)雨刷以刮除后視鏡所沾附的水滴等污物。其中傳動(dòng)組分別固設(shè)于后視鏡的內(nèi)部空間內(nèi)，各傳動(dòng)組包括有一電動(dòng)機(jī)、兩組嚙合的齒輪、移動(dòng)座、固定架，其中銜接桿上方與雨刷連接，電動(dòng)機(jī)的軸心帶動(dòng)主動(dòng)傳動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與其嚙合的從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿的旋轉(zhuǎn)，螺桿的正逆方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，使其上的螺母帶動(dòng)雨刮器來回移動(dòng)，固定架的兩側(cè)各設(shè)有感測(cè)組件—位置傳感器。來實(shí)現(xiàn)螺桿的正反轉(zhuǎn)。 以上三種方案中，方案一采用的是曲柄搖桿結(jié)構(gòu)，對(duì)空間范圍要求很大，并已有設(shè)計(jì)出來，所以不以采用；方案二中需采用鏈接結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)精度不高，所以也不以采用，所以最終確定以第三種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 四、預(yù)期的成果 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使大學(xué)四年的理論知識(shí)與實(shí)際有效結(jié)合在一起，提高了自己機(jī)械設(shè)計(jì)方面的能力。 通過對(duì)汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)，了解了很多機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，了解機(jī)械設(shè)計(jì)的方法及流程，了解國內(nèi)外發(fā)展的狀況和方向，把自己四年的知識(shí)得到了運(yùn)用和掌握。對(duì)自己的專業(yè)外語也有了很大的提高，在CAD等相關(guān)軟件的運(yùn)用上得到了鞏固。最后完成了機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說明書。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 第八版. 北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 周建平主編. 汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修. 北京：人民交通出版社，2005.8 [3] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11 [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8 [5] 劉鴻文主編. 材料力學(xué). 第4版. 北京：高等教育出版社，2004.1 [6] 龐國星主編. 工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8 [7] 龔溎義主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 北京：高等教育出版社，1990.4 [8] 孫恒，陳作模主編. 機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社，2000 [9] G. Boothroyd and P. Dewhurst,Product Design for Manufacture and Assembly. Manuf, Eng., 1988 [10] Joseph Constance. DFMA：Learning to Design for Manufacture and Assembly. Mech.Eng.,1992 [11] 邱映輝主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2004 [12] 劉惟信主編. 汽車設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2001 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì) II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求 (1) 后視鏡刮水器及清洗系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) (2) 后視鏡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (3) 后視鏡刮水及清洗系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì) (4) 設(shè)計(jì)出相關(guān)的圖紙并編寫設(shè)計(jì)說明書 III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： （1）查閱文獻(xiàn)、熟悉相關(guān)軟件使用，撰寫開題報(bào)告； 2周 （2）相關(guān)外文文獻(xiàn)閱讀與翻譯（6000字符以上）； 1周 （3）運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算； 2周 （4）總裝圖設(shè)計(jì)； 1周 （5）主要零、部件強(qiáng)度及選用計(jì)算； 2周 1周 （6）完成主要圖形的設(shè)計(jì) 2周 （7）繪制零、部件圖 6周 （8）答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 1周 Ⅳ 、主 要參考資料： [1] 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 第八版. 北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 周建平主編. 汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修. 北京：人民交通出版社，2005.8 [3] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11 [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8 . [5] 劉鴻文主編. 材料力學(xué). 第4版. 北京：高等教育出版社，2004.1 [6] 龐國星主編. 工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8 [7]G. Boothroyd and P. Dewhurst,Product Design for Manufacture and Assembly. Manuf, Eng., 1988 [8] Joseph Constance. DFMA：Learning to Design for Manufacture and Assembly. Mech.Eng.,1992 航空制造工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)類 0781051 班 學(xué)生（簽名）： 肖俊 日期： 自 2011 年 月 日 至 2011 年 月 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 系（室） 主任（簽名）： 附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書首頁。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要:安全是人類生存的基本要求，作為主動(dòng)安全裝置的后視鏡是駕駛員間接視野的主要特征。本設(shè)計(jì)首先對(duì)后視鏡的結(jié)構(gòu)形式及研究狀況進(jìn)行了介紹；針對(duì)目前觀后鏡在雨天雨水及時(shí)常有灰塵附于上視野變差的問題，提出了具有刮水及清洗系統(tǒng)的后視鏡總體布置設(shè)計(jì)的思路；對(duì)后視鏡刮水傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及清洗系統(tǒng)作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，完成了相應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程；并對(duì)刮水及清洗系統(tǒng)控制電路了進(jìn)行了設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的后視鏡系統(tǒng)可以在下雨天間隙清除鏡面上附著的雨水，在鏡面上附著塵土?xí)r根據(jù)需要進(jìn)行清洗，實(shí)現(xiàn)后視鏡良好視野。 關(guān)鍵詞：后視鏡 刮水裝置 清洗系統(tǒng) 設(shè)計(jì) The design of Rear view mirror wiper and washing system Abstract：Security is the basic requirements of human existence, as an active safety device，the Rear view mirror is the driver's main features of indirect vision. At first,the article introduces the structure and the research status of the Rear view mirror；Against the deterioration of vision problem when the Rear view mirror used in rain day or dust on it ,the rearview mirror general design ideas of a cleaning system with wiper are been Proposed . and the transmission of the rear-view mirror wiper cleaning system detailed design, completion of the corresponding mechanism design calculation process, and the wiper and washing system control circuit has been designed. The design of the mirror system can clear the water on the rain mirror when attaches to the rain, and it can clean the mirror when the mirror attaches to dust as needed to achieve good vision mirror. Keywords：Rear view mirror wiping device washing system Design 目錄 1.引言 1 1.1汽車后視鏡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .. .... 1 1.2后視鏡刮水器研究的目的意義 2 1.3課題來源 2 2. 后視鏡刮水器及清洗系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 4 2.1概述 4 2.2方案設(shè)計(jì) 4 2.2.1設(shè)計(jì)方案的確定 4 2.2.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇 4 2.2.3確定傳動(dòng)方式 5 2.2.4確定螺桿長(zhǎng)度和螺母的移動(dòng)范圍 5 2.2.5確定清洗裝置方案 5 3. 后視鏡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 6 3.1.1刮水電動(dòng)機(jī)功率選擇 6 3.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 6 3.2 齒輪的設(shè)計(jì) 6 3.2.1.選擇齒輪類型、材料及精度等級(jí) 6 3.2.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7 3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9 3.2.4幾何尺寸計(jì)算 11 3.3軸的設(shè)計(jì) 12 3.3.1輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.3.2輸入軸的設(shè)計(jì) 13 3.3.3中間軸的設(shè)計(jì) 14 3.4軸承的設(shè)計(jì) 15 3.4.1中間軸軸承的設(shè)計(jì) 15 3.4.2輸出軸軸承的設(shè)計(jì) 19 3.5螺桿、螺母的設(shè)計(jì) 20 4. 后視鏡刮水及清洗系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì) 27 4.1概述 27 4.2電路組成 27 4.3 刮水器往復(fù)運(yùn)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 28 4.4清洗電路原理設(shè)計(jì) 28 4.5刮水片自動(dòng)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 29 5. 參考文獻(xiàn) 31 6. 小結(jié) 31 致謝 33 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯 題目 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì) 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105122 學(xué) 生 姓 名 肖俊 指 導(dǎo) 教 師 賀紅林 填 表 日 期 2011 年 03 月 08 日 汽車觀后鏡刮水及清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要:安全是人類生存的基本要求，作為主動(dòng)安全裝置的后視鏡是駕駛員間接視野的主要特征。本設(shè)計(jì)首先對(duì)后視鏡的結(jié)構(gòu)形式及研究狀況進(jìn)行了介紹；針對(duì)目前觀后鏡在雨天雨水及時(shí)常有灰塵附于上視野變差的問題，提出了具有刮水及清洗系統(tǒng)的后視鏡總體布置設(shè)計(jì)的思路；對(duì)后視鏡刮水傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及清洗系統(tǒng)作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，完成了相應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程；并對(duì)刮水及清洗系統(tǒng)控制電路了進(jìn)行了設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的后視鏡系統(tǒng)可以在下雨天間隙清除鏡面上附著的雨水，在鏡面上附著塵土?xí)r根據(jù)需要進(jìn)行清洗，實(shí)現(xiàn)后視鏡良好視野。 關(guān)鍵詞：后視鏡 刮水裝置 清洗系統(tǒng) 設(shè)計(jì) The design of Rear view mirror wiper and washing system Abstract：Security is the basic requirements of human existence, as an active safety device，the Rear view mirror is the driver's main features of indirect vision. At first,the article introduces the structure and the research status of the Rear view mirror；Against the deterioration of vision problem when the Rear view mirror used in rain day or dust on it ,the rearview mirror general design ideas of a cleaning system with wiper are been Proposed . and the transmission of the rear-view mirror wiper cleaning system detailed design, completion of the corresponding mechanism design calculation process, and the wiper and washing system control circuit has been designed. The design of the mirror system can clear the water on the rain mirror when attaches to the rain, and it can clean the mirror when the mirror attaches to dust as needed to achieve good vision mirror. Keywords：Rear view mirror wiping device washing system Design 目錄 1.引言 1 1.1汽車后視鏡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .. .... 1 1.2后視鏡刮水器研究的目的意義 2 1.3課題來源 2 2. 后視鏡刮水器及清洗系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 4 2.1概述 4 2.2方案設(shè)計(jì) 4 2.2.1設(shè)計(jì)方案的確定 4 2.2.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇 4 2.2.3確定傳動(dòng)方式 5 2.2.4確定螺桿長(zhǎng)度和螺母的移動(dòng)范圍 5 2.2.5確定清洗裝置方案 5 3. 后視鏡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 6 3.1.1刮水電動(dòng)機(jī)功率選擇 6 3.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 6 3.2 齒輪的設(shè)計(jì) 6 3.2.1.選擇齒輪類型、材料及精度等級(jí) 6 3.2.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7 3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9 3.2.4幾何尺寸計(jì)算 11 3.3軸的設(shè)計(jì) 12 3.3.1輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.3.2輸入軸的設(shè)計(jì) 13 3.3.3中間軸的設(shè)計(jì) 14 3.4軸承的設(shè)計(jì) 15 3.4.1中間軸軸承的設(shè)計(jì) 15 3.4.2輸出軸軸承的設(shè)計(jì) 19 3.5螺桿、螺母的設(shè)計(jì) 20 4. 后視鏡刮水及清洗系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì) 27 4.1概述 27 4.2電路組成 27 4.3 刮水器往復(fù)運(yùn)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 28 4.4清洗電路原理設(shè)計(jì) 28 4.5刮水片自動(dòng)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 29 5. 參考文獻(xiàn) 31 6. 小結(jié) 31 致謝 33 1. 引言 1.1 汽車后視鏡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 作為最主要的現(xiàn)代化交通工具之一，汽車在人類日常生活中扮演著越來越重要的角色。人們對(duì)于汽車的安全性要求也越來越高。汽車要安全運(yùn)行，與駕駛員接受信息正確確與否、信息輸入裝置的多少和快慢有著重要影響。汽車在行駛過程中，有80%的信息是靠視覺得到的，確保良好的視野是預(yù)防汽車事故的必要條件，所謂的視野是駕駛員行車時(shí)的視線范圍。一般情況下，按視野獲得的方式可分為直接視野和間接視野，直接視野就是駕駛員在駕駛位置時(shí)，直接透過前風(fēng)窗玻璃、車門玻璃和后風(fēng)窗玻璃所能直接、清晰地看到的道路的范圍大小。間接視野即駕駛員通過內(nèi)外后視鏡看到的車輛后方情況的清晰圖像，圖像所反映的范圍即為得到的視野。后視鏡是駕駛員間接視野的主要保證，因而后視鏡的合理布置和表面的清潔時(shí)提高汽車主動(dòng)安全性的重要因素之一。 通過對(duì)國內(nèi)外后視鏡刮水器材料的收集與整理，總結(jié)出目前國內(nèi)外后視鏡刮水器的主要有如下幾種形式： 將一根伸縮桿套入導(dǎo)桿內(nèi)并與導(dǎo)桿滑動(dòng)連接，在伸縮桿的一側(cè)軸向連接一排水撥，在導(dǎo)桿上設(shè)有凹槽和水撥對(duì)應(yīng)連接。該裝置與后視鏡連接后，可形成來回轉(zhuǎn)動(dòng)、左右來回及上下來回?fù)芩沟们鍧嵉轿?，收取時(shí)便于隱藏。 將直流電機(jī)通過齒輪組連接轉(zhuǎn)臂，轉(zhuǎn)臂連接雨刮板在后視鏡上擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將后視鏡上的雨水或水汽刮掉。 將兩個(gè)電磁鐵對(duì)置安裝在刮臂兩側(cè)，每個(gè)電磁鐵能產(chǎn)生相反方向磁力線。將兩個(gè)電磁鐵能使兩個(gè)活動(dòng)鐵芯同時(shí)做相向或相背運(yùn)動(dòng)的激磁繞組并聯(lián)成一組。并聯(lián)后的兩組激磁繞組與繼電器的兩個(gè)靜觸點(diǎn)連接，動(dòng)觸點(diǎn)和振蕩器通過開關(guān)與電源相接。繼電器磁化線圈受振蕩器控制。刮臂安裝在刮臂軸上。刮片插接在刮臂上且停止位置由掛接在刮臂頂端的回位彈簧控制。兩個(gè)電磁鐵中的兩個(gè)活動(dòng)鐵芯通過連桿分別接于刮臂軸兩側(cè)對(duì)稱處的刮臂上。刮水器裝于安裝底板上。通過電磁使刮臂來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將后視鏡上的雨水或水汽刮掉。 一種刮水器是由動(dòng)力、減速箱、曲柄和刮水桿構(gòu)成，利用動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速箱減速帶動(dòng)曲拐作圓周運(yùn)動(dòng)，使與之活動(dòng)連接的刮水桿往復(fù)擺動(dòng)，將掛在倒后鏡上的水珠刮掉。 1.2 后視鏡刮水器研究的目的和意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車已成為人們出行的必備的交通工具。在汽車行駛過程中，為了確保司機(jī)能可以看到汽車后方、側(cè)方和下方，在各種汽車的外部都裝有一種可以用來反映汽車后方、側(cè)方和下方的的情況，使駕駛者可以間接的看清楚這些位置的情況的鏡子——汽車后視鏡。 可當(dāng)司機(jī)在霧天或雨天行駛時(shí)，由于霧氣造成的后視鏡鏡面的積霧、冬天積霜或雨水侵襲會(huì)造成司機(jī)對(duì)側(cè)后方的視線不清，從而使駕駛員在行車時(shí)很難通過后視鏡看清情況，特別是駕駛大型車輛需左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變道、倒車等情況時(shí)，影響了行車安全。此時(shí)駕駛員需伸出車窗外進(jìn)行清潔鏡面表面，這樣極不方便，又是暫時(shí)措施，霧氣及雨水又會(huì)馬上使之模糊不清。因此，為了功能上的完備，駕駛的安全性及操作的方便性，必須采用各種裝置，當(dāng)產(chǎn)生上述情況時(shí)，駕駛員就可方便地開啟這種裝置，解除不必要的后顧之憂。 1.3 課題來源 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車已成為人們出行的必備的交通工具。在汽車行駛過程中，為了確保司機(jī)能可以看到汽車后方、側(cè)方和下方，在各種汽車的外部都裝有一種可以用來反映汽車后方、側(cè)方和下方的的情況，使駕駛者可以間接的看清楚這些位置情況的鏡子——汽車后視鏡。 可當(dāng)司機(jī)在霧天或雨天行駛時(shí)，由于霧氣造成的后視鏡鏡面的積霧、冬天積霜或雨水侵襲會(huì)造成司機(jī)對(duì)側(cè)后方的視線不清，從而使駕駛員在行車時(shí)很難通過后視鏡看清情況，特別是駕駛大型車輛需左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、變道、倒車等情況時(shí)，影響了行車安全。此時(shí)駕駛員需伸出車窗外進(jìn)行清潔鏡面表面，這樣極不方便，又是暫時(shí)措施，霧氣及雨水又會(huì)馬上使之模糊不清。因此，為了功能上的完備，駕駛的安全性及操作的方便性，必須采用各種裝置，當(dāng)產(chǎn)生上述情況時(shí)，駕駛員就可方便地開啟這種裝置，解除不必要的后顧之憂。 本課題是針對(duì)已有的后視鏡刮水器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)更簡(jiǎn)單、更實(shí)用的刮水器，憑借啟動(dòng)雨刷傳動(dòng)裝置以驅(qū)動(dòng)雨刷刮除后視鏡鏡面上的水氣，以使鏡面保持明亮，可供車輛駕駛清楚觀看到后視鏡內(nèi)反映的景象，以確保行車安全。 2. 后視鏡刮水器及清洗系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2.1 概述 后視鏡作為汽車行駛過程中一個(gè)必不可少工具，其作用與否，直接關(guān)系到駕駛員接受信息時(shí)的正確與否、信息輸入的多少。 2.2 方案設(shè)計(jì) 2.2.1 設(shè)計(jì)方案的確定 本課題是在已有的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)更簡(jiǎn)單、更方便的刮水器。通過翻閱大量資料和專利，最終設(shè)計(jì)出以下三種方案： 方案一： 此方案采用的是與前擋風(fēng)玻璃的傳動(dòng)原理相同的。該刮水器由動(dòng)力、減速箱、曲柄和刮水桿構(gòu)成，利用動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速箱減速帶動(dòng)曲拐作圓周運(yùn)動(dòng)，使與之活動(dòng)連接的刮水桿往復(fù)擺動(dòng)，將掛在后視鏡上的水珠刮掉。 方案二： 此方案的刮水器由動(dòng)力、鏈、鏈輪和刮水桿構(gòu)成。利用動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)鏈輪傳動(dòng)，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，使與之連接的刮水桿往復(fù)擺動(dòng)，從而將后視鏡上的水珠刮掉。 方案三： 本方案提供了一種汽車后視鏡的雨刷裝置，通過傳動(dòng)組帶動(dòng)雨刷以刮除后視鏡所沾附的水滴等污物。其中傳動(dòng)組分別固設(shè)于后視鏡的內(nèi)部空間內(nèi)，各傳動(dòng)組包括有一電動(dòng)機(jī)、兩組嚙合的齒輪、移動(dòng)座、固定架，其中銜接桿上方與雨刷連接，電動(dòng)機(jī)的軸心帶動(dòng)主動(dòng)傳動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與其嚙合的從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿的旋轉(zhuǎn)，螺桿的正逆方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，使其上的螺母帶動(dòng)雨刮器來回移動(dòng)，固定架的兩側(cè)各設(shè)有感測(cè)組件—位置傳感器。來實(shí)現(xiàn)螺桿的正反轉(zhuǎn)。 以上三種方案中，方案一采用的是曲柄搖桿結(jié)構(gòu)，對(duì)空間范圍要求很大，并已有設(shè)計(jì)出來，所以不以采用；方案二中需采用鏈接結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)精度不高，所以也不以采用，所以最終確定以第三種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2.2 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 由于永磁式電動(dòng)機(jī)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本刮水器的選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，選用永磁式電動(dòng)機(jī)。 2.2.3 確定傳動(dòng)方式 在機(jī)械的傳動(dòng)中，其傳動(dòng)方式主要有：摩擦傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、棘輪傳動(dòng)、曲軸連桿傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、鋼絲索傳動(dòng)（電梯中應(yīng)用最廣）、聯(lián)軸器傳動(dòng)、花鍵傳動(dòng)等。 對(duì)于本刮水器的傳動(dòng)方式，由于對(duì)于刮水器需傳遞準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，且傳遞運(yùn)動(dòng)需準(zhǔn)確可靠、傳動(dòng)效率高,使用壽命長(zhǎng)，因此采用兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)方式來進(jìn)行傳動(dòng)。 2.2.4 確定螺桿長(zhǎng)度和螺母的移動(dòng)范圍 本刮水器是根據(jù)大眾后視鏡的大小做為參考來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此，本刮水器的螺桿長(zhǎng)度等于后視鏡的長(zhǎng)度，根據(jù)螺桿所在位置及后視鏡的長(zhǎng)度，確定螺桿的長(zhǎng)度為165mm，螺母的移動(dòng)范圍為135.5mm。 2.2.5 確定清洗裝置方案 后視鏡的清洗裝置與刮水裝置配合使用，可以使汽車后視鏡的玻璃刮水器更好地完成刮水工作，并獲得更好的刮水效果。 為了更方便及使刮水器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，本后視鏡的刮水器的清洗裝置利用前擋風(fēng)玻璃的清洗裝置的清洗液及其驅(qū)動(dòng)裝置，從前擋風(fēng)玻璃的清洗裝置中引出一根管子來作為后視鏡的清洗裝置，這樣不僅降低成本、更使整個(gè)刮水器的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。 3. 后視鏡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1.1 刮水電動(dòng)機(jī)功率選擇 已知汽車使用電壓為12V,本刮水器所要求的電流為2.4A，因此，刮水電動(dòng)機(jī)的功率為： 3.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 已知刮水片的行程為135.5mm，由《汽車風(fēng)窗玻璃電動(dòng)刮水器技術(shù)條件》中規(guī)定：刮水器最低刮刷頻率不應(yīng)低于? 20 次／min；最高刮刷頻率不應(yīng)低于? 45 次／min。對(duì)于本刮水器，其刮刷頻率選為：22次/min。所以螺母的移動(dòng)速度為：m/s，故螺桿的轉(zhuǎn)速為： 已知齒輪的傳動(dòng)比為3，則 由表35.2-24[4]選取馬達(dá)的型號(hào)：J-ZYT（SZ）-PX，其參數(shù)如表3-1所示 表3-1 馬達(dá)參數(shù) 型號(hào) 電壓/V 轉(zhuǎn)速r/min 轉(zhuǎn)矩mNm 功率/W J-ZYT（SZ）-PX 12 750 65 40 3.2 齒輪的設(shè)計(jì) 3.2.1 選擇齒輪類型、材料及精度等級(jí) 1）按雨刮器的傳動(dòng)要求，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2）考慮雨刮器傳遞功率不大，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲、以及能在無潤滑狀態(tài)下正常工作，所以齒輪的材料選牌號(hào)為PA（MC尼龍)[1]，小齒輪硬度為21HBS,大齒輪硬度為14HBS。 3）雨刮器為一般傳動(dòng)，速度不高，由表3-2選用7級(jí)精度。 4) 選小齒輪的齒數(shù)為18，大齒輪的齒數(shù)為。 表3-2 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍[1] 機(jī) 器 名 稱 精度等級(jí) 機(jī) 器 名 稱 精度等級(jí) 汽輪機(jī) 3 ~ 6 拖拉機(jī) 6 ~ 8 切削機(jī)床 3 ~ 8 通用減速器 6 ~ 8 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 4 ~ 8 鍛壓機(jī)床 6 ~ 9 輕型汽車 5 ~ 8 起重機(jī) 7 ~ 10 載重汽車 7 ~ 9 農(nóng)機(jī) 8 ~ 11 注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，靠上限選； 輔助齒輪傳動(dòng)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。 3.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a)[1]進(jìn)行計(jì)算，即 式中：K——載荷系數(shù)； T1——齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩； ——齒寬系數(shù)（數(shù)值參看表3-3）； ——齒數(shù)比； ——彈性影響系數(shù)，，數(shù)值參看表10-6[1]。 （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) 1) 試選載荷系數(shù) 2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3) 由表3-3選取齒寬系數(shù) 。 表3-3 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)[1] 裝置狀況 兩支承相對(duì)小齒輪對(duì)稱布置 兩支承相對(duì)小齒 輪做非對(duì)稱布置 懸臂布置 0.9~1.4 (1.2~1.9) 0.7~1.15 (1.1~1.65) 0.4~0.6 說明：1) 大小齒輪皆為硬齒面時(shí)，應(yīng)取小值，否則取大值； 2) 括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪； 3) 機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)，可小到0.2； 4) 非金屬齒輪可取， =0.5-1.2。 4) 由式10-6[1]計(jì)算材料的彈性影響系數(shù)MPa 5) 查得夾布塑料的接觸疲勞許用應(yīng)力[]=110MPa[1]。 （2）計(jì)算 1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代人[] 2）計(jì)算圓周速度 m/s 3）計(jì)算齒寬 4）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) mm 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)m/s , 7級(jí)精度 ， 由圖3-1查的動(dòng)載系數(shù) 直齒輪， 由表10-4[1]用插值法求得精度為7級(jí)，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，。 由，查圖10-13[1]得，故載荷系數(shù) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a)[1]得 7) 計(jì)算模數(shù) 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50 v(m/s) 十分精密的齒輪裝置 10 8 7 6 Kv 9 圖3-1 動(dòng)載荷系數(shù)值 圖10-13 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) K Fβ 3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-5)[1]得彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為 式中：K——載荷系數(shù)； T1——齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩； ——齒寬系數(shù)（數(shù)值參看表3-3）； ——齒輪齒數(shù)； ——齒形系數(shù)（數(shù)值參看表3-4）； ——載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力校正系數(shù)（數(shù)值參看表3-4）。 (1) 確定公式中的參數(shù) 1）查得膠布橡膠的彎曲疲勞許用應(yīng)力[]=50MPa[1]。 2）計(jì)算載荷系數(shù)K 3）查取齒形系數(shù) 由表3-4查得 表3-4 齒形系數(shù)YFa及應(yīng)力校正系數(shù)YSa Z(Zv) 17 18 19 20 21 22 YFa 2.97 2.91 2.85 2.8 2.76 2.72 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 23 24 25 26 27 28 29 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 30 35 40 45 50 60 70 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 1.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 80 90 100 150 200 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 注：1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為α =20? 、h*a=1、C*=0.25 、ρ =0.38m (m-模數(shù)) 2)對(duì)內(nèi)齒輪：當(dāng)α =20? 、h*a=1、C*=0.25 、ρ =0.15m 時(shí)，齒形系數(shù)：YFa =2.053 ; 應(yīng)力校正系數(shù)：YSa =2.65。 4）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表3-4查得 5）計(jì)算大、小齒輪的 小齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.77并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m =0.8，按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) ，取19 大齒輪齒數(shù) 這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 3.2.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑 （2）惰輪的計(jì)算 由于所選電動(dòng)機(jī)的直徑大于兩齒輪的中心距，所以在中間增加一個(gè)齒輪，其尺寸如下： 計(jì)算齒寬 取,，。 3.3 軸的設(shè)計(jì) 3.3.1 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于輸出軸主要承受扭矩，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 （1）求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 已知輸入軸的功率為Kw，其中軸承、圓柱齒輪的傳動(dòng)效率分別為0.98、0.95。所以有： kw （2） 求作用在齒輪上的力 齒輪所承受的力可按下式進(jìn)行計(jì)算： (3-1) 因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 由式3-1計(jì)算得: （3） 確定軸的最小直徑 軸的最小直徑的計(jì)算可按式（15-2）來計(jì)算。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)表3-5，取，由式15-2[1]得 取 （4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的定位，固定和裝配 刮水器中可將齒輪安排在后視鏡左側(cè)，相對(duì)兩軸承不對(duì)稱分布，齒輪右面由軸肩定位，左面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以套筒定位，并采用過渡配合固定。 3.3.2 輸入軸的設(shè)計(jì) 由于輸入軸主要承受的也是扭矩，所以也按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 （1）求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kw （2） 求作用在齒輪上的力 因已知高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為 由式3-1計(jì)算得 （3） 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，根據(jù)表3-5，取，由式15-2[1]得 取 表3-5 軸常用材料的[τT]值和A0值 軸的材料 Q235-A、 20 Q275、 35 (1Cr18Ni9Ti) 45 40Cr、35SiMn、 38SiMnMo 、3Cr13 [τT] / MPa 15 ~ 25 20 ~ 35 25 ~ 45 35 ~ 55 A0 149 ~ 126 135 ~ 112 126 ~ 103 112 ~ 97 注：1）表中[τT] 值是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 2） 在下述情況時(shí)， [τT] 取較大值， A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)；反之，[τT] 取較小值， A0 取較大值。 3.3.3 中間軸的設(shè)計(jì) (1.)求中間軸上的功率 已知輸入軸的功率為Kw，其中圓柱齒輪的傳動(dòng)效率為0.95。所以有： ， (2.)求作用在齒輪上的力 已知惰輪的分度圓直徑為： 由式3-1計(jì)算得 (3.)由式15-2[1]確定軸的最小直徑 ，取10mm 3.4 軸承的設(shè)計(jì) 軸承的選擇一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置并參考同類型的相應(yīng)軸承以后,按國家規(guī)定的軸承標(biāo)準(zhǔn)選定,再進(jìn)行其使用壽命的驗(yàn)算。 軸承的名義壽命L（以106轉(zhuǎn)為單位）: （3-2） 式中 C——軸承的額定載荷或承載容量，N，根據(jù)選定的軸承型號(hào)查軸承手冊(cè)； P——軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷，N； ε——軸承壽命指數(shù)，對(duì)球軸承ε=3；對(duì)圓柱滾子軸承取ε=10/3。 L與Lh之間的換算關(guān)系為 L=60nLh/106 （3-3） 式中 n——軸承的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。 3.4.1中間軸軸承的設(shè)計(jì) 由輸入軸的最小直徑試選軸承，由表20.6-1選擇其型號(hào)為61900，對(duì)所選軸承進(jìn)行驗(yàn)算 1. 計(jì)算軸承的軸向載荷 =F== 其中，為雨刮片與鏡面的摩擦系數(shù)，其值為0.3；為雨刮片對(duì)鏡面的壓力，其值可參考《汽車風(fēng)窗玻璃電機(jī)刮水器技術(shù)條件》中的4.4.4。 2. 求中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kw 式中，為齒輪傳動(dòng)的效率，其值根據(jù)表1[7]選取為0.95。 3. 求作用在齒輪上的力 已知齒輪的分度圓直徑為 由式3-1計(jì)算 4. 求比值 5. 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷P()的一般計(jì)算公式為 （3-4） 式中，X、Y分別為徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，其值見表3-6。可在實(shí)際中，在許多支撐中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡力、慣性力等，這些因素很難從理論上精確計(jì)算。為了計(jì)及這些影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)，其值參見表3-7。故實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為： 表3-6 徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y 軸承類型 相對(duì)軸向載荷 Fa / Fr ≤ e Fa / Fr >e e 名稱 代號(hào) Fa/C0 X Y X Y 調(diào)心球軸承 10000 ---- ---- 1 (Y1) 0.65 (Y2) 調(diào)心滾子軸承 20000 ---- ---- 1 (Y1) 0.67 (Y2) 深溝球軸承 60000 0.025 0.040 0.070 0.130 0.250 0.500 1 0 0.56 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.22 0.24 0.27 0.31 0.37 0.44 續(xù)表3-6 角接觸球軸承 70000C 0.015 0.029 0.058 0.087 0.120 0.170 0.290 0.440 0.580 1 0 0.44 1.47 1.40 1.30 1.23 1.29 1.12 1.02 1.00 1.00 0.38 0.40 0.43 0.46 0.47 0.50 0.55 0.56 0.56 （3-5） 軸承的靜載荷的一般計(jì)算公式為 （3-6） 式中，為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)。 的選擇可參考表3-8；為當(dāng)量靜載荷，其計(jì)算公式為： （3-7） 式中，分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，其值可參考表3-7。 按照表3-9，選取，取 由表3-7選取，分別為0.6、0.5，則由式3-7計(jì)算當(dāng)量靜載荷，為 由表3-8選取靜強(qiáng)度安全系數(shù)為0.5，則根據(jù)公式3-6有 則,因此判斷系數(shù)e>0.44,則有。 按照表3-6，選取X=1，Y=0，則由式3-5計(jì)算得： 查得，61900軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷為1300N 表3-7 徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù) 軸承類型 單列軸承 雙列軸承 深溝球軸承 0.6 0.5 0.6 0.5 角接觸球軸承 0.5 0.46 0.42 0.38 0.33 0.29 0.26 0.22 1 0.92 0.84 0.76 0.66 0.58 0.52 0.44 調(diào)心球軸承 0.5 0.22cot 1 0.44cot 調(diào)心滾子軸承 0.5 0.22cot 1 0.44cot 圓錐滾子軸承 0.5 0.22cot 1 0.44cot 注：對(duì)于中間接觸角的值，用線性插值法求取。 表3-8 靜強(qiáng)度安全系數(shù)[1] 旋轉(zhuǎn)條件 載荷條件 使用條件 連續(xù)旋轉(zhuǎn)軸承 普通載荷 1~2 高精度旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合 1.5~2.5 沖擊載荷 2~3 振動(dòng)沖擊場(chǎng)合 1.2~2.5 不連續(xù)及做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承 普通載荷 0.5 普通旋轉(zhuǎn)精場(chǎng)合 1.0~1.2 沖擊及不均勻載荷 1~1.5 允許有變形量 0.3~1.0 表3-9 載荷系數(shù) fP 載荷性質(zhì) 無沖擊或輕微沖擊 中等沖擊 強(qiáng)烈沖擊 fP 1.0 ~ 1.2 1.2 ~ 1.8 1.8 ~ 3.0 6. 計(jì)算軸承的壽命 根據(jù)表3-10，此軸承合格 表3-10 推薦的軸承預(yù)期計(jì)算壽命 L’h 機(jī) 器 類 型 L’h /h 不經(jīng)常使用的儀器或設(shè)備 300 ~ 3000 短時(shí)間或間斷使用的機(jī)械，中斷時(shí)不致引起嚴(yán)重后果 3000 ~ 8000 間斷使用的機(jī)械，中斷使用后果嚴(yán)重 8000 ~ 12000 每天8h工作的機(jī)械 （利用率不高） 12000 ~ 20000 每天24h連續(xù)工作的機(jī)械 40000 ~ 60000 3.4.2 輸出軸軸承的設(shè)計(jì) 由輸出軸的最小直徑根據(jù)表20.6-1試選軸承，其型號(hào)為618/7，對(duì)所選軸承進(jìn)行驗(yàn)算 1.計(jì)算軸承的軸向載荷 =F=1.5N 2.計(jì)算軸承的徑向載荷 求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kw 3.求作用在齒輪上的力 因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 由式15-2[1] 得 4.求比值 5.計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 根據(jù)式3-5 按照表3-8，，取 由表3-7選取，分別為0.6、0.5，則由式3-7計(jì)算當(dāng)量靜載荷 由表3-8選取靜強(qiáng)度安全系數(shù)為0.5，則根據(jù)公式3-6有 則,因此判斷系數(shù)e>0.44,則有。 按照表3-7，選取X=1，Y=0，則 查得，618/7軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷為550N 6.計(jì)算軸承的壽命 根據(jù)表3-10，此軸承合格。 3.5 螺桿、螺母的設(shè)計(jì) 根據(jù)刮水器的運(yùn)動(dòng)要求和條件，由表3-11、表3-12選取螺桿的材料為45鋼，螺母材料為耐磨鑄鐵。 由表3-13計(jì)算螺桿的許用壓力為： 取90Mpa 螺母許用彎曲應(yīng)力為： 取50Mpa 許用切應(yīng)力為： 由于刮水器的運(yùn)動(dòng)速度較低，所以由表3-14選取 取7MPa。 表3-11 螺桿材料及其選用 螺桿材料 熱處理 應(yīng)用 45、50、Y40Mn 輕載、低速、精度不高的傳動(dòng)。 45 正火170~200HBS 調(diào)質(zhì) 220~250HBS 中等精度的一般傳動(dòng)。 40Cr、40CrMn 調(diào)質(zhì) 230~280HBS 低溫回火 65Mn 表面淬火、低溫回火45~50HRC T10、T12 球化調(diào)200~230HBS 淬火、低溫回56~60HRC 有較高的耐磨性，用于精度較高的主要傳動(dòng)。 20CrMnTi 滲碳、高頻淬火56~60HRC CrWMn 9Mn2V 淬火、低溫回火55~60HRC 耐磨性高，有較好的尺寸穩(wěn)定性，用于精密傳動(dòng)。 38CrMoAl 氮化、氮化層深0.45~0.6mm 850HV 表3-12 螺母材料及選用 材料 特點(diǎn)和應(yīng)用 ZCuSn10Zn2 ZCuSn10Pb1 ZCuSn5Pb5Zn5 和鋼制螺桿配合，摩擦系數(shù)低，有較好的抗交合能力和耐磨性；但強(qiáng)度稍低。適用于輕載、中高速傳動(dòng)精度高的傳動(dòng)。 ZQAl10Fe3 ZQAl10Fe3Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 和鋼制螺桿配合，摩擦系數(shù)較低，強(qiáng)度高，抗膠合能力較低。適用于重載，低速傳動(dòng)。 35 球墨鑄鐵 螺旋副的摩擦系數(shù)較高，強(qiáng)度高，用于重載調(diào)整螺旋。 耐磨鑄鐵 強(qiáng)度高，用于低速、輕載傳動(dòng)。 表3-13 滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力 螺旋副材料 許用應(yīng)力/Mpa 螺桿 鋼 螺母 青銅 40~60 30~40 鑄鐵 45~55 40 鋼 （1.0~1.2） 0.6 表3-14 螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng) 螺紋副材料 速度范圍/m/s 許用壓強(qiáng)/Mpa 鋼—青銅 低速 <0.05 0.1~0.2 >0.25 18~25 11~18 7~10 1~2 螺紋副材料 速度范圍/m/s 許用壓強(qiáng)/Mpa 鋼—耐磨鑄鐵 0.1~0.2 6~8 鋼—鑄鐵 <0.04 0.1~0.2 13~18 4~7 鋼—鋼 低速 7.5~13 淬火鋼—青銅 0.1~0.2 10~13 注：1.當(dāng)<2.5或人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，可提高20%。 2.當(dāng)螺母為剖分式時(shí)，應(yīng)降低15%~20%。 1. 按耐磨性計(jì)算螺紋中徑 滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力[p]。 如圖3-2所示，假設(shè)作用于螺桿的軸向力為Q（N），螺紋的承壓面積（指螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為A（mm2），螺紋中徑為?。╩m），螺紋工作高度為H（mm），螺紋螺距為 P（mm），螺母高度為 D（mm），螺紋工件圈數(shù)為n＝H/P 。則螺紋工作面上的耐磨性條件為 ?? （3-8） ??? 上式可作為校核計(jì)算用。為了導(dǎo)出設(shè)計(jì)計(jì)算式，令ф=H/d2， 則H=фd2，，代入式（3-8）引整理后可得 ??????? （3-9） 對(duì)于矩形和梯形螺紋，h＝0.5P，則 ??????? （3-10） 對(duì)于30o鋸齒形螺紋。h＝0.75P，則 ???? （3-11） 螺母高度 ???????????????????????????? H=фd2 式中：[P]為材料的許用壓力，MPa，見表3-14；ф值一般取1.2～3.5。對(duì)于整體螺母，由于磨損后不能凋整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故取ф＝1.2～2.5對(duì)于剖分螺母和兼作支承的螺母，可取ф=2.5～3.5只有傳動(dòng)精度較高；載荷較大，要求壽命較長(zhǎng)時(shí)，才允許取ф=4。 根據(jù)公式算得螺紋中徑d2后，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d及螺距P。螺紋工作圈數(shù)不宜超過10圈。 F = = 由表12-1-4（1）[3]，取，由公式3-10得： 由GB/T5796.3-2005 可選d = 8mm 、 P=6mm 、=7.25mm 、 =8.3mm，小徑，的梯形螺紋，中等精度 ，螺旋副標(biāo)記為 Tr8 1.5 - 7H/7e。 螺母高度 取 H =13mm ，螺紋圈數(shù)。 2. 螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算 由于為單頭螺紋，導(dǎo)程S=P=6mm 由表12-1-3[3] ，螺紋摩擦力矩 由表12-1-7[3]，鋼對(duì)耐磨鑄鐵，選取0.11，于是有： Mpa< (合格). 3. 螺母強(qiáng)度校驗(yàn) 由表12-1-4 [3]得 ，牙根寬度 b = 0.65P = ，基本牙行高。代人公式有 < （合格） <（合格） 4. 螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向力F大于某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F必須小于臨界載荷。則螺桿的穩(wěn)定性條件為： （3-12） 式中：—螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算安全系數(shù)。 —螺桿的穩(wěn)定性安全系數(shù)；對(duì)于傳力螺桿（如起重螺桿等），=3.5~5.0；對(duì)于傳導(dǎo)螺桿，=2.5~4.0；對(duì)于精密螺桿或水平螺桿，>4.0。 —螺桿的臨界載荷；根據(jù)螺桿的柔度的值的大小來計(jì)算，。此處為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，見表3-15,；為螺桿的工作長(zhǎng)度，mm；為螺桿危險(xiǎn)截面的慣量半徑，mm，其計(jì)算公式為=。 臨界載荷可按歐拉公式進(jìn)行計(jì)算，即 式中：E—螺桿材料的拉壓彈性模量，MPa，E=MPa； I—螺桿危險(xiǎn)截面的慣性量，I=,。 所以有： I== 則：= > 所以合格。 表3-15 螺桿的長(zhǎng)度系數(shù) 端部支撐情況 長(zhǎng)度系數(shù) 端部支撐情況 長(zhǎng)度系數(shù) 兩端固定 一端固定，一端不完全固定 一端鉸支，一端部完全固定 0.50 0.60 0.70 兩端部完全固定 兩端鉸支 一端固定，一端自由 0.75 1.00 2.00 圖3-2 螺旋副受力圖 4. 后視鏡刮水及清洗系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì) 4.1 概述 汽車在雨天或雪天行駛時(shí)，后視鏡容易被雨水或雪花遮蓋，在泥濘道路上行駛時(shí)，行駛中的灰塵等會(huì)弄臟后視鏡玻璃，影響駕駛員的視線。為此，汽車上必須裝有后視鏡的刮水器和清洗器，以確保行車安全。要想讓刮水器及清洗器按預(yù)定的時(shí)間和動(dòng)作來運(yùn)行，就必須通過電路來進(jìn)行控制。 后視鏡的刮水及清洗系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)是后視鏡設(shè)計(jì)中的最后一項(xiàng)任務(wù)，其需滿足的要求為：當(dāng)汽車在雨天行駛過程中，能通過控制電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)雨刮片的來回移動(dòng)，從而將后視鏡上的雨水刮掉；當(dāng)汽車在正常行駛過程中，當(dāng)鏡面有灰塵時(shí)，可以先打開清洗裝置，然后將其表面的清洗液刮除。 4.2 電路組成 本后視鏡的刮水及清洗系統(tǒng)電機(jī)的控制線路由刮蓄電池、水器開關(guān)、保險(xiǎn)絲、繼電器、行程開關(guān)、刮水電機(jī)、洗滌電機(jī)等組成。其具體電路圖及名稱如圖4-1和表4-1所示。 圖4-1 后視鏡的刮水及清洗系統(tǒng)電機(jī)的控制線路 表4-1 電器分配表 名稱 符號(hào) 屬性 名稱 符號(hào) 屬性 刮水電動(dòng)機(jī) M1 光電開關(guān)2 SQ2 清洗電動(dòng)機(jī) M2 接觸器1 KM1 熔斷器1 FR1 接觸器2 KM2 熔斷器2 FR2 接觸器3 KM3 開關(guān)2 SB2 常開 接觸器4 KM4 開關(guān)3 SB3 常開 時(shí)間繼電器1 KT1 3秒 光電開關(guān)1 SQ1 時(shí)間繼電器 KT2 10秒 4.3 刮水器往復(fù)運(yùn)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 刮水器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是指當(dāng)汽車在雨天或雪天行駛時(shí)，需使雨刮片來回的在鏡面上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的刮水動(dòng)作。 本刮水器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)電路如圖4-1所示，其原理為：當(dāng)汽車在雨天或雪天行駛時(shí)，按下開關(guān)SB2,接觸器KM1動(dòng)作，電流經(jīng)熔斷器FR、接觸器開關(guān)KM1帶動(dòng)刮水電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)刮水片刮到最左邊時(shí)，碰到光電開關(guān)SQ2，則接觸器KM2閉合,與此同時(shí)，接觸器KM2斷開，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)刮水片行駛到最右邊時(shí)，碰到光電開關(guān)SQ1，則此時(shí)接觸器KM1閉合，KM2斷開，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，以此類推。通過電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)雨刮片的來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)刮水的動(dòng)作。 4.4 清洗電路原理設(shè)計(jì) 清洗裝置是指汽車在風(fēng)沙或塵土較多的環(huán)境中行駛時(shí)，會(huì)由于灰塵落在擋風(fēng)玻璃上而影響駕駛員的視線。因此必須在汽車的刮水系統(tǒng)中安裝一個(gè)清洗裝置，必要時(shí)向擋風(fēng)玻璃噴水或?qū)Ｓ们逑匆海ū狈降貐^(qū)冬季不宜用水，以免凍裂儲(chǔ)液罐或輸液管），在雨刷器的配合下，保持擋風(fēng)玻璃潔凈。 本刮水器的清洗裝置的電路如圖4-1所示，其原理為：當(dāng)汽車后視鏡玻璃鏡面上有灰塵時(shí)，按下開關(guān)SB3，清洗電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)，將清洗液經(jīng)輸水管送到噴水噴頭，經(jīng)噴頭加壓，噴到鏡面上；當(dāng)噴水噴完3秒后，時(shí)間繼電器動(dòng)作，清洗電動(dòng)機(jī)關(guān)閉，刮水電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，從而將玻璃上的清洗液刮掉，經(jīng)10后，刮水電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗完成。 4.5 刮水片自動(dòng)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 刮水片的自動(dòng)復(fù)位裝置是指，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在停止后，能按照設(shè)計(jì)者的意愿，回到規(guī)定的原點(diǎn)，或停到相應(yīng)的位置的裝置。 圖4-2為刮水器的自動(dòng)復(fù)位裝置，此設(shè)備具有自動(dòng)復(fù)位的功能，下面分析其工作過程。 當(dāng)把刮水器開關(guān)撥到“0”擋時(shí)，如果刮水片沒有停到規(guī)定的位置，由于點(diǎn)與銅環(huán)相接觸，如圖3-2b）所示，則電流繼續(xù)流入電樞，其電路為蓄電池正極 電源開關(guān) 熔斷絲 電刷B3 電樞繞組 電刷B1 接線柱② 接觸片 接線柱① 觸點(diǎn)臂 銅環(huán) 搭鐵 蓄電池負(fù)極。由此可以看出，電動(dòng)機(jī)仍以低速運(yùn)轉(zhuǎn)直至渦輪旋轉(zhuǎn)到圖3-1a）所示的特定位置，電路中斷。由于電樞的運(yùn)動(dòng)慣性，電機(jī)不能立即停止，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)以發(fā)電的方式運(yùn)行。因此電樞繞組通過觸臂與銅環(huán)接觸而短路，電樞繞組將產(chǎn)生強(qiáng)大的制動(dòng)力矩，電動(dòng)機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，使刮水片復(fù)位到后視鏡的一邊。 圖4-2 刮水器自動(dòng)復(fù)位裝置 圖4-3 自動(dòng)復(fù)位電路 如圖4-3所示，當(dāng)開關(guān)SB4斷開時(shí)，圖4-2中的控制電路斷開，圖4-3中的控制電路閉合，當(dāng)自動(dòng)復(fù)位裝置處于圖中所示位置時(shí)，KM5接通，則電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)自動(dòng)復(fù)位裝置運(yùn)動(dòng)到圖4-2（b）所示位置時(shí)，控制電路斷電，雨刮器停止運(yùn)動(dòng)，如將該位置作為刮水器的復(fù)位點(diǎn)，則刮水器在每次工作結(jié)束時(shí)可停到該點(diǎn)。 5. 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 第八版. 北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 周建平主編. 汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修. 北京：人民交通出版社，2005.8 [3] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11 [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8 [5] 劉鴻文主編. 材料力學(xué). 第4版. 北京：高等教育出版社，2004.1 [6] 龐國星主編. 工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8 [7] 龔溎義主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 北京：高等教育出版社，1990.4 [8] 孫恒，陳作模主編. 機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社，2000 [9] G. 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