[發(fā)明專利]汽車雨刮器刮片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及雨刮器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911222368.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111046604A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方曉汾;金鑫君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/15;G06F111/04;B60S1/32;B60S1/38
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮

本發(fā)明涉及汽車雨刮器領(lǐng)域，提供一種汽車雨刮器刮片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法包括S1建立雨刮器摩擦系統(tǒng)三維模型及自由度約束條件，進(jìn)行有限元?jiǎng)澐郑⒃O(shè)置各部件材料參數(shù)；S2建立雨刮器摩擦系統(tǒng)在平衡點(diǎn)位置的動(dòng)力學(xué)方程，求得特征值和特征向量；S3調(diào)整摩擦系數(shù)，分析產(chǎn)生模態(tài)耦合振動(dòng)階次與不穩(wěn)定振動(dòng)頻率關(guān)系；S4比較不同雨刮器刮片寬度及橫截面結(jié)構(gòu)在不同摩擦系數(shù)情況下的振動(dòng)模態(tài)，選擇優(yōu)化后的刮片結(jié)構(gòu)，快速實(shí)現(xiàn)汽車雨刮器刮片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少汽車雨刮器系統(tǒng)摩擦顫振現(xiàn)象；本發(fā)明還提供了一種汽車雨刮器，選擇優(yōu)化后的刮片結(jié)構(gòu)，沒(méi)有負(fù)阻尼比值出現(xiàn)，在此結(jié)構(gòu)下的雨刮器摩擦系統(tǒng)穩(wěn)定性好，進(jìn)而提升汽車駕駛舒適度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車雨刮器領(lǐng)域，特別涉及一種汽車雨刮器刮片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及雨刮器。

背景技術(shù)

汽車雨刮器(Windscreen Wiper)是確保駕駛員能夠在雨雪天從事安全駕駛的重要部件，一般來(lái)說(shuō)，雨刮器主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、連桿、擺桿、刮臂和雨刮片等構(gòu)成，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刮臂和雨刮片在擋風(fēng)玻璃上往復(fù)摩擦，實(shí)現(xiàn)對(duì)附著在擋風(fēng)玻璃上的雨、雪、沙、泥和塵埃的清除，確保擋風(fēng)玻璃具有良好的透光性。

DE10132026B4公開(kāi)了涂布劑用于橡膠雨刮片，在雨刮片表面上，刮水橡膠的唇部設(shè)置涂膜，涂膜為顆粒狀固體潤(rùn)滑劑和粘結(jié)劑。CN209258071U 公開(kāi)了汽車除霧雨刮器，由雨刮片總成、導(dǎo)氣通道、橡膠刮片、出風(fēng)口、刮片支座、刮片架、上刮臂、下刮臂、搖桿、連桿、曲柄、導(dǎo)風(fēng)管組成，刮片支座與刮片架通過(guò)滑槽連接，所述雨刮片總成與上刮臂通過(guò)鉚釘連接，所述上刮臂與下刮臂通過(guò)鉸鏈連接，所述下刮臂與搖桿通過(guò)鉸鏈連接，所述搖桿與連桿通過(guò)鉸鏈連接，所述連桿與曲柄通過(guò)鉚釘連接，所述雨刮片總成與導(dǎo)風(fēng)管通過(guò)螺紋連接。

由于雨刮器在和玻璃摩擦運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生摩擦振動(dòng)噪聲現(xiàn)象，大大影響乘客的駕駛舒適度，降低車輛的運(yùn)行品質(zhì)，因此成為了車輛研究領(lǐng)域急需解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

目前汽車雨刮器摩擦振動(dòng)特征的分析研究通常采用簡(jiǎn)化自由度，并采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)，無(wú)法模擬真實(shí)的雨刮器摩擦運(yùn)動(dòng)過(guò)程。而通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行研究，往往實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，且每次實(shí)驗(yàn)只能模擬特定的工況，因此效率較低。通過(guò)有限元分析，并分析不同模態(tài)特性，對(duì)雨刮器進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)特性的調(diào)控，能改善和抑制雨刮器摩擦振動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種減少汽車雨刮器振動(dòng)不穩(wěn)定性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述汽車雨刮器刮片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括，

S1，建立雨刮器摩擦系統(tǒng)三維模型及自由度約束條件，進(jìn)行有限元?jiǎng)澐郑⒃O(shè)置各部件材料參數(shù)；

S2，建立雨刮器摩擦系統(tǒng)在平衡點(diǎn)位置的動(dòng)力學(xué)方程，求得特征值和特征向量；

S3，調(diào)整摩擦系數(shù)，分析產(chǎn)生模態(tài)耦合振動(dòng)階次與不穩(wěn)定振動(dòng)頻率關(guān)系；

S4，比較不同雨刮器刮片寬度及橫截面結(jié)構(gòu)在不同摩擦系數(shù)情況下的振動(dòng)模態(tài)，選擇優(yōu)化后的刮片結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，S1中雨刮器摩擦系統(tǒng)中各部件材料參數(shù)包括密度、彈性模量、泊松比。

優(yōu)選地，S2中平衡點(diǎn)位置的動(dòng)力學(xué)方程：

式中[M]表示質(zhì)量矩陣，[C]為阻尼矩陣，[K]為系統(tǒng)的剛度矩陣，為特征向量，動(dòng)力學(xué)方程通解：

優(yōu)選地，動(dòng)力學(xué)方程的特征值：

s_m＝λ_m+jω_m。

優(yōu)選地，S3中設(shè)置摩擦系數(shù)0.1-0.7。