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汽车观后镜刮水及清洗系统设计.rar

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    编号:20180802233205878    类型:共享资源    大小:857.86KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    汽车 观后镜刮水 清洗 系统 设计
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    南昌航空大学科技学院学士学位论文 11. 引言1.1 汽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。南昌航空大学科技学院学士学位论文 21.2 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。1.3 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。南昌航空大学科技学院学士学位论文 32. 后视镜刮水器及清洗系统的方案设计2.1 概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。2.2 方案设计2.2.1 设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。2.2.2 驱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。南昌航空大学科技学院学士学位论文 42.2.3 确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。2.2.4 确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 165mm,螺母的移动范围为 135.5mm。2.2.5 确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。南昌航空大学科技学院学士学位论文 53. 后视镜传动机构设计3.1 电动机的选择3.1.1 刮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 2.4A,因此,刮水电动机的功率为: 28.W.41IUP3.1.2 确定电动机的转速已知刮水片的行程为 135.5mm,由《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/min;最高刮刷频率不应低于 45 次/min。对于本刮水器,其刮刷频率选为:22 次/min。所以螺母的移动速度为: m/s,故螺杆的转速为: 025.7.213tSvmin/606rpn已知齿轮的传动比为 3,则 min/75032rd由表 35.2-24[4]选取马达的型号:J-ZYT(SZ)-PX ,其参数如表 3-1 所示表 3-1 马达参数型号 电压/V 转速r/min转矩mN m功率/WJ-ZYT( SZ)-PX 12 750 65 403.2 齿轮的设计3.2.1 选择齿轮类型、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 PA(MC 尼龙) [1],小齿轮硬度为21HBS,大齿轮硬度为 14HBS。3)雨刮器为一般传动,速度不高,由表 3-2 选用 7 级精度。4) 选小齿轮的齿数为 18,大齿轮的齿数为 。1Z45183Z2南昌航空大学科技学院学士学位论文 6表 3-2 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。3.2.2 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式(10-9a) [1]进行计算,即3211 )][(2. HEt ZdkTd式中:K——载荷系数;T1——齿轮传递的转矩;——齿宽系数(数值参看表 3-3);d——齿数比;——弹性影响系数, ,数值参看表 10-6[1]。eZ21MPa(1)确定公式内的各计算参数1) 试选载荷系数 3.1tk2) 计算小齿轮传递的转矩 mNn 3.5097504.9P05.9T3113) 由表 3-3 选取齿宽系数 。8.d表 3-3 圆柱齿轮的齿宽系数 [1]d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南昌航空大学科技学院学士学位论文 7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0.9~1.4 (1.2~1.9) 0.7~1.15 (1.1~1.65) 0.4~0.6说明:1) 大小齿轮皆为硬齿面时, 应取小值,否则取大值;d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, 可小到 0.2;4) 非金属齿轮可取, =0.5-1.2。d4) 由式 10-6[1]计算材料的弹性影响系数MPa50)]178.0()1785.0[(14.3)]1()[(Z 4422 e5) 查得夹布塑料的接触疲劳许用应力[ ]=110MPa[1]。H(2)计算1)计算小齿轮分度圆直径 ,代人[ ]td1 mZdkTHEt 17.405318.05932.)][(13. 2 )(2)计算圆周速度m/s56.1067.4754.3106nv3)计算齿宽 mdt ..81b4)计算齿宽与齿高之比模数 mm79.018.4zm齿高 h8.125.3768.1b5)计算载荷系数根据 m/s , 7 级精度 , 由图 3-1 查的动载系数5.0v 05.1vk直齿轮, 1FHk南昌航空大学科技学院学士学位论文 8由表 10-4[1]用插值法求得精度为 7 级,小齿轮相对支撑非对称布置时,。28.1Hk由 , 查图 10-13[1]得 ,故载荷系数376hb28.1Hk24.1Fk3.8.05.HVAk6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10-10a) [1]得mkdt 31.4.17.43317) 计算模数 zm9.018.图 3-1 动载荷系数 值vk3.2.3 按齿根弯曲强度设计由式(10-5) [1]得弯曲强度的计算公式为 )][(231FSadYzKTm式中:K——载荷系数;T1——齿轮传递的转矩;1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50v(m/s)十分精密的齿轮装置10 8 7 6 Kv 9 图 10-13 弯曲强度计算的齿向载荷分布系数 K Fβ南昌航空大学科技学院学士学位论文 9——齿宽系数(数值参看表 3-3);d——齿轮齿数;1Z——齿形系数(数值参看表 3-4);FaY——载荷作用于齿顶时的应力校正系数(数值参看表 3-4)。s(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[ ]=50MPa[1]。F2)计算载荷系数 K 30.124.05.1FAkvk3)查取齿形系数由表 3-4 查得 .,9.21FFY表 3-4 齿形系数 YFa 及应力校正系数 YSaZ(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 1.5723 24 25 26 27 28 292.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.531.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.6230 35 40 45 50 60 702.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.241.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.7580 90 100 150 2002.22 2.20 2.18 2.14 2.121.77 1.78 1.79 1.83 1.865注:1)基准齿形的参数为 α =20˚ 、h*a=1、C*=0.25 、ρ =0.38m (m-模数)2)对内齿轮:当 α =20˚ 、 h*a=1、C*=0.25 、ρ =0.15m 时,齿形系数:YFa =2.053 ; 应力校正系数:YSa =2.65。4)查取应力校正系数南昌航空大学科技学院学士学位论文 10由表 3-4 查得 71.Y,53.1sa2sa5)计算大、小齿轮的 ][SF0.8951.329][YSa1F..7a2F小齿轮的数值大。(2)设计计算mm7.089.18.0352)][(32312  )(FSadYzKTm对比计算结果,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 0.77 并圆整为标准值 m =0.8,按接触强度算的分度圆直径 ,md31.4算出小齿轮齿数,取 1918.034mz1d大齿轮齿数 75193Z2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。3.2.4 几何尺寸计算(1)计算大、小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径mmZd2.1598.08.6)()1a1 (m213.f )()(d4578.02Z.47).a ()(m6322f2 )()((2)惰轮的计算
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