车  型
H13
文件编号
系  统
雨刮系统
日    期
2007-07-09
编    制
项  目
                H13
审    核
属  性
雨刮设计计算说明
批    准
1计算条件
1.1雨刮电机计算条件：
    1.1.1 流水槽数据；
1.1.2装饰盖板数据；
1.1.3 雨刮刮臂和刮片长度；
1.1.4 雨刮器结构形式；
1.1.5设计要求的刮刷轨迹；
      1.1.6刮刷角度等；
1.2 刮刷面积计算条件：
1.2.1 必须给出前风窗玻璃数据及其尺寸资料，主要包括：
a包括玻璃数模；
b A、B区域边界；
c 玻璃阴影部分边界以及密封条；
1.2.2 雨刮的刮刷轨迹,主要包括：
a 由流水槽和装饰板等边界数据，设计好雨刮器结构，做出数模中的刮刷面积；
b 给出A、B区面积
2 计算方法
2.1 刮刷面积计算
由以上计算条件，雨刮的刮片和刮臂长度如下表所示：
驾驶员侧刮片长度（mm）为
550
乘客侧刮片长度（mm）为
550
驾驶员侧刮杆长度（mm）为
463
乘客侧刮杆长度（mm）为
475
后侧刮片长度（mm）为
汽车雨刷350
后侧刮杆长度（mm）为
283
主刮刮刷角度
85°±2°
副刮刮刷角度
109°±2°
由此计算刮刷面积为：
A区刮刷比例为：S1w/SA×100%＝100%( S1w刮片在A区范围内的刮刷面积，SA为A区的总面积)
B区刮刷比例为：S2w/SB×100%＝87.8%( S2w刮片在B区范围内的刮刷面积，SB为B区的总面积)
结论：符合法规 《GB 11565-89 轿车风窗玻璃刮水器刮刷面积 》中刮刷面积的要求
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2.2 雨刮电机性能计算：
2.2.1刮水器电机和刮片、刮杆组装后，刮水器电机负载时的转矩可以用下列公式进行计算:
T = k×n×μ×l×P（千克力·厘米）{牛顿·米}
式中 T：刮水器电机负载时的转矩（千克力·厘米）{牛顿·米}
        n ：刮片的片数
        l ：刮杆的长度（厘米）
        P ：刮杆的压力（千克力）{牛顿}
        K ：传动杆的传动杆的传动系数=作用在电机轴上的转矩/作用在刮水器轴上的转矩
            设计中，K值一般取1或小于1。
μ：挡风玻璃表面与刮片胶条之间的摩擦系数
挡风玻璃表面状态十分湿润时（Wet）μ=0.1～0.3
    挡风玻璃表面状态干燥时（Dry）  μ=0.4～0.6
    挡风玻璃表面状态由湿润向干燥过度中间的半干燥时（Dump dry）  μ=0.7～1.2
    因为在负载下工作的电机，其转矩（假设为干燥或轻度的半干燥状态）是公称转矩的15%，所以公称转矩可以由下式进行计算。
    公称转矩  T=Tw/0.15=（8～10）l×P（千克力·厘米）{牛顿·米}
  这时 K=1，μ=0.6～0.75，n=2
    刮杆的压力：P=L×0.12N/cm（千克力）{牛顿}
      其中：P ：刮杆的压力（千克力）{牛顿}
L ：刮片长度（厘米）
当负载为最大时，电机功率:
                P= Td×2×N×3.14/60/（η1×η2×η3）
（根据电机输出特性曲线，负载为Td时查出电机转速N）
其中：P：电机功率（W），从而选定电机额定功率；
η1，η2，η3：电机内部的阻尼系数，轴承和转子，一般取0.87～0.99；
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2.2.2刮水器总成刮水电机性能计算：
1）前刮水器
刮水电机湿状态负载（μ取0.28）：
Tw= 0.28×(463×550+475×550)×1e-6×0.12×1e+2=1.733N.m
刮水电机半干燥状态负载（μ取0.8）：
Td=0.8×(463×550+475×550)×1e-6×0.12×1e+2=4.593N.m
公称转矩:
T=(1.732+4.593)/2/0.15=21.083N.m
（因为实际状况一般为湿状态或者半干状态下刮刷，所以取这两个状态下的平均值来计算公称转矩）
当负载为最大时，电机功率：
                P= 4.593×2×56×3.14/60/（0.99×0.98×0.88）= 31.53W
（根据电机输出特性曲线，负载为4.593N.m时，转速为58r/min.）
2）后刮水器
刮水电机湿状态负载（μ取0.28）：
Tw= 0.28 ×283×350×1e-6×0.12×1e+2=0.333N.m
刮水电机半干燥状态负载（μ取0.8）:
Td=0.8×283×350×1e-6×0.12×1e+2=0.951N.m
公称转矩:
T=(0.333+0.951)/2/0.15=4.28N.m
（因为实际状况一般为湿状态或者半干状态下刮刷，所以取这两个状态下的平均值来计算公称转矩）
当负载为最大时，电机功率:
              P=0.951×2×55×3.14/60/（0.99×0.98×0.88）= 6.41W
（根据电机输出特性曲线，负载为0.951N.m时，转速为55r/min.
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3 选择电机类型
3.1 根据电机扭矩选择合适电机；
    依据上述所计算，并且考虑制动功率和经验值，所选电机功率要大于计算功率，所选电机参数如表一和表二：
3.2选用的电机特性曲线如下图例所示：
1）前刮电机特性曲线