收稿日期:1997-01-20汽车电动雨刮器总成(CAD)系统)))雨刮电机设计窦晓霞(北京联合大学机械工程学院,北京100020)[摘要]汽车电动雨刮器是用以清扫风挡玻璃上的雨水、霜雪和尘埃等物质的重要安全装置。本系统软件开发的目的在于使CAD技术逐步成为汽车电器产品的研制开发、优化设计及其制造的重要手段,与采用传统的手工设计方法相比,周期短、效率高、方便可靠。本系统考虑到产品不同的开发研究条件,面向有一定设计经验的工程技术人员,论述了汽车雨刮器总成(CAD)系统的结构、功能,介绍了雨刮电机的设计特点及该电机计算机辅助设计软件,现已成功地用于产品设计中。[关键词]CAD系统;电动机;特点;设计[分类号]U4611851系统简介汽车电动雨刮器总成CAD系统软件是在北京航空航天大学开发的PEDS系统(ParamenterEngineeringDesignSystem)基础上研制的,PEDS系统具有工程绘图、曲面设计和三维实体造型、立体图形编辑、视图自动生成等功能,并具有方便的二次开发工具,是良好的CAD支撑软件。汽车电动雨刮器总成CAD系统软件除利用AutoCAD绘制技术图样部分外,完全与PEDS系统集成在一起,包括电机电磁设计、蜗轮蜗杆传动副设计、刮水器运动分析及产品技术图样设计四部分。按照用户使用方便的原则,采用人机对话、交互式设计方式。其中设计菜单由汉字显示,对话区有提示信息,设计人员只需按设计原则输入相应的参数,按软件设定的步骤执行,即可设计出所需产品。当设计人员对工作结果不满意时可重新设计,直至满意为止。所有复杂的设计、计算、图样绘制和运动模拟等工作全部由计算机自动完成。本CAD系统的软件结构是一个树形结构,其功能选单结构见图1。2雨刮电机设计特点211技术指标在国际汽车电器行业中雨刮电机一般采用永磁直流电机结构,对该电机最基本的技术要求1997年9月第11卷第3期总29期北京联合大学学报JournalofBeijingUnionUniversitySep.1997Vol.11No.3SumNo.29雨刮总成蜗轮蜗杆中心距模数依据中心距依据强度齿厚计算返回电磁设计绘制电枢50系列电枢40系列电枢新系列设计电磁计算输入数据返回雨刮器BJ4115零件图输入数据BJ130零件图返回打印结果动态模拟手动生成BJ130动态生成BJ4115动态生成动态初始输入数据动态模拟存储动态调出动态动态结果绘制轨迹图1功能选单结构是:应输出足够的转矩,能带动负载在标准规定的转速下稳定可靠地运行,同时它的电压和电流与电源相适应。为了满足上述性能要求,电机的设计需以一定的技术指标为依据,就是说,要求所设计的电动机在额定电压下,带额定负载转矩时,能满足一定的转速和电流指标。一般雨刮电机的主要技术指标规定为:额定电压(标称电压)UN;额定电流IN;额定转速nN;额定转矩TN(或额定功率PN)。有时考虑便于生产过程的控制及负载等因素,还规定了电机空载运行时的电流、转速及电机制动时等有关数值。1)设计雨刮电机时要考虑到其电压应与所用电源相适应。由于汽车蓄电池电压有一正常的波动范围,上述额定电压只是标称电压,设计时要考虑到高于或低于该电压时,电动机都能带动负载正常运行,或参照采用相关标准中规定的电压值进行设计。2)当与电动雨刮器相匹配的负载确定时,雨刮电机的额定转矩和额定转速就根据该负载来确定;若不是针对某一种负载时,则由某一类型或某一定范围的负载确定。雨刮电机是通过减速装置驱动连杆机构来带动负载工作的,因此实际负载转矩应按照系统的速比折算到电动机轴上。转速也应按速比折算。具体负载和传动系统的改进,均会影响对电动机性能指标的要求。指标中TN、nN、PN三者有确定的关系,只要规定二项即可,给定TN和nN,或给定PN和nN是一样的,电动机的输出功率PN也是负载要求的。3)在较多情况下,对电流只有一般性的限制,电机的效率指标可按总的经济合理性来规定。在有些情况下,受整车体积及电源容量限制,又要求运行寿命长,而对雨刮电机的电流或效率提出严格要求。设计雨刮电动机时,除了要满足主要的技术指标外,还应满足共同的和特殊的要求,如温升、噪声、寿命等。总而言之,汽车对配套电机提出了比在普通常规使用条件下更高的要求,希望电动机在有足够的输出转矩或功率的情况下,输入的电流尽量小,也就是效率尽量高,而电机的体积尽可能小,重量尽可能轻。...
