373191580一種刮水器參數(shù)化設(shè)計的方法

1、一種刮水器參數(shù)化設(shè)計的方法龍明富，明銳，呂妮娜長安汽車股份有限公司商用車事業(yè)部【摘要】本文對于用catia軟件進(jìn)行刮水器設(shè)計的方法進(jìn)行了介紹，采用參數(shù)化的設(shè)計方法，能夠快速的確定刮水器系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)并準(zhǔn)確的完成刮水器的系統(tǒng)設(shè)計以及避免設(shè)計缺陷的重復(fù)。本文介紹前刮水器的設(shè)計方法，同向刮刷，其余類似?！娟P(guān)鍵詞】刮水器、參數(shù)化設(shè)計the parameterized design method of wiper long ming fu，ming rui, lv ni nacommercial vehicle division，changan automobile co.，ltd. chinaabst

2、ract this paper introduce a design method of wiper by the software catia, adopt the parameterized design method, we can fix on all the parameters of the wiper quickly and finish the design rightly once time. this paper introduce the front wiper, tandem, other types of wiper resemble to this method.k

3、eywords wiper, design by parameter引言刮水器的設(shè)計過程包含在整車的設(shè)計過程中，刮水器的設(shè)計也隨整車不斷的作相應(yīng)的變化。在catia軟件中運(yùn)用參數(shù)化的設(shè)計方法，通過簡單的調(diào)整某些參數(shù)，讓刮水器各零部件快速的變化以適應(yīng)整車設(shè)計的變化，避免每次變化都要重新布置刮水器。運(yùn)用此方法，可提高效率，同時可精確控制刮水器系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計參數(shù)，提高設(shè)計質(zhì)量，避免由于設(shè)計缺陷而產(chǎn)生的問題。在catia軟件中，刮水器設(shè)計的過程主要為：刮刷區(qū)域的規(guī)劃、刮臂輸出軸線及電機(jī)輸出軸線的參數(shù)化建立、各零部件數(shù)據(jù)初步布置、整個系統(tǒng)的運(yùn)動模擬分析、刮臂輸出軸位置及方向的調(diào)整、電機(jī)輸出軸位置及方向的

4、確定、連桿長度的調(diào)整等。本文重點(diǎn)介紹刮刷區(qū)域規(guī)劃、刮臂輸出軸線的參數(shù)化建立、刮臂輸出軸線位置及方向的調(diào)整及連桿長度的調(diào)整等。1 刮刷區(qū)域的規(guī)劃在玻璃中間位置作一切于玻璃面的平面，在平面上作草圖，根據(jù)玻璃面、玻璃黑邊及ab區(qū)，初步規(guī)劃刮刷區(qū)域，在刮刷區(qū)域初步確定后，刮臂輸出軸線也初步確定下來，如下圖：軸線軸線2 輸出軸參數(shù)化建立2.1 刮臂輸出軸位置的參數(shù)化建立參數(shù)化設(shè)計的基礎(chǔ)在于參考基準(zhǔn)的選擇，參考基準(zhǔn)可根據(jù)個人習(xí)慣及方便性任意選擇。將玻璃面延伸足夠?qū)挾?，用玻璃正中的交線及原始玻璃邊界作為參考線作曲面上的平行線，得交點(diǎn)，可分別做出帶參數(shù)化的主、副刮臂軸的位置，如下圖：玻璃面延伸段玻璃下邊界玻璃

5、中心線參數(shù)化參數(shù)化參數(shù)化參數(shù)化兩線相交點(diǎn)為軸線位置兩線相交點(diǎn)為軸線位置當(dāng)相關(guān)的周圍條件變化需要刮水器位置變化時，調(diào)整各輸出軸對應(yīng)的平行曲線參數(shù)就可實(shí)現(xiàn)。2.2 輸出軸線的方向參數(shù)化建立根據(jù)上一步平行曲線所得的交點(diǎn)位置即輸出軸位置，用參數(shù)化方法確定輸出軸在兩個參考平面內(nèi)的偏轉(zhuǎn)方向，最終確定輸出軸的方向，以決定刮刷在玻璃上各個位置的攻擊角。第一步，在玻璃面上輸出軸位置點(diǎn)作一直線垂直于曲面，作為第一參考線，如下圖：第二參考線第一參考線第一參考線第二步，以第一參考線為基礎(chǔ)，用曲線的角度命令，以某一個平面如xy面為支持面，作第二條參考線，如下圖：xy面第三步，以第一參考線為基礎(chǔ)，用曲線的角度命令，以某一

6、個平面如yz面為支持面，作第三條線，得最終的輸出軸線，如下圖：yz面輸出軸線第二參考線第一參考線經(jīng)過以上參數(shù)化操作，輸出軸的方向得以確定并可按要求進(jìn)行調(diào)整。輸出軸線的方向決定刮刷在玻璃上運(yùn)動時的攻擊角，通過調(diào)整第二參考線及輸出軸線的角度參數(shù)，可方便調(diào)整刮刷在運(yùn)動時其在玻璃上各位置的攻擊角。而攻擊角的合理與否決定著刮刷效果，合理的攻擊角可避免刮刷抖動（刮不干凈）及異響問題。電機(jī)輸出軸線的參數(shù)化建立可參考上述方法。3 各零部件數(shù)據(jù)初步布置在刮臂軸線及電機(jī)軸線按參數(shù)化方法初步確定后，將各零部件的初步數(shù)據(jù)先布置，在后續(xù)運(yùn)動模擬分析時更直觀方便。4 整個系統(tǒng)的運(yùn)動模擬分析刮水器系統(tǒng)的設(shè)計離不開運(yùn)動模擬分

7、析，通過模擬分析，可準(zhǔn)確掌握刮水器系統(tǒng)各參數(shù)，從而判斷各參數(shù)是否合理，如攻擊角、刮刷加速度等，在catia軟件中調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)可達(dá)到理想的參數(shù)。進(jìn)行運(yùn)動模擬分析要將整個雨刮系統(tǒng)按實(shí)際狀態(tài)建立運(yùn)動副分析，如各個轉(zhuǎn)動副及刮刷各節(jié)點(diǎn)需貼合玻璃面運(yùn)動等，在不影響分析結(jié)果的情況下，有些運(yùn)動副也可省略。5 刮臂輸出軸線位置及方向的調(diào)整5.1 刮臂輸出軸線位置的調(diào)整位置的調(diào)整就是調(diào)整其相交的兩條曲面平行線的參數(shù)即可，如下圖：調(diào)整此參數(shù)值5.2 刮臂輸出軸線方向的調(diào)整輸出軸線的方向決定著刮刷在玻璃上的攻擊角，軸線方向的調(diào)整是通過調(diào)整其兩個角度參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。如果攻擊角在上極限的位置不合適，則調(diào)整第二參考線的角度

8、參數(shù)，如xy支持面內(nèi)的角度；如果攻擊角在下極限的位置不合適，則調(diào)整第三條線即輸出軸線的角度參數(shù)，如yz支持面內(nèi)的角度，如下圖：上極限攻擊角調(diào)整此參數(shù)值下極限攻擊角調(diào)整此參數(shù)值 調(diào)整輸出軸線方向需要逐步調(diào)整，調(diào)整一次分析一次，多次調(diào)整后可得理想的結(jié)果。在catia軟件中如果沒有第三方軟件集成的情況下，此法雖約顯繁瑣，但可精確掌握設(shè)計參數(shù)，以提高設(shè)計質(zhì)量。6 電機(jī)輸出軸位置及方向的調(diào)整電機(jī)輸出軸位置及方向的調(diào)整主要根據(jù)周圍條件，在建立參數(shù)化后，調(diào)整方法同刮臂輸出軸線的調(diào)整。7 連桿長度調(diào)整連桿的長度決定著刮刷在各個位置的加速度，也決定了連桿推角即連桿與擺臂之間在兩個極限位置的夾角。刮刷在極限位置加速度太大，則容易產(chǎn)生刮刷刮出邊框及異響問題；推角太小，則會減短產(chǎn)品壽命減短及產(chǎn)生刮刷角度不穩(wěn)定等問題。連桿長度的調(diào)整是刮刷加速度與連桿推角調(diào)整相結(jié)合進(jìn)行的。7.1加速度分析加速度調(diào)整的基礎(chǔ)是加速度分析，加速度的分析是在基本的運(yùn)動分析基礎(chǔ)上設(shè)定電機(jī)曲柄的旋轉(zhuǎn)速度。7.2 連桿長度調(diào)整刮刷的加速度主要考慮在兩個極限位置的情況，如果極限位置加速度過大，則刮刷容易刮出邊界，通過連桿長度的調(diào)整來控制刮刷的加速度，一般建議兩個極限位置的加速度相差不超過15%，由于在下邊時有重力的影響，建議下邊位置的加速度略小。連桿推角根據(jù)機(jī)械設(shè)計原理不得小于30，為了系統(tǒng)剛性更好