基于Matlab／SimMechanics的汽車風(fēng)窗刮水器建模與仿真

　　為了保證汽車在雨雪天有良好的視野，各種車輛均配有刮水器，他利用連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刮片的往復(fù)刮刷運(yùn)動(dòng)。由于刮水器在工作過(guò)程中是動(dòng)態(tài)的，運(yùn)動(dòng)關(guān)系較為復(fù)雜，要確定其合理的連桿長(zhǎng)度和固定點(diǎn)位置，在平面圖上要經(jīng)過(guò)反復(fù)運(yùn)算和校核，工作量較大，效率低。為了在短周期內(nèi)設(shè)計(jì)出合格的產(chǎn)品，滿足客戶的要求和增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)者通過(guò)Matlab/SimMe-chanics仿真建模環(huán)境提供的良好的人機(jī)交互圖形界面，建立產(chǎn)品模型，對(duì)刮水器進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)仿真分析，并及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

　　1 SimMechanics簡(jiǎn)介

　　SimMechanics機(jī)械系統(tǒng)建模與仿真集成于Simulink之中，是進(jìn)行控制器和對(duì)象系統(tǒng)跨領(lǐng)域/學(xué)科的研究分析模塊集。SimMechanics為多體動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)提供了直觀有效的建模分析手段，一切工作均在Simulink環(huán)境中完成。他提供了大量對(duì)應(yīng)實(shí)際系統(tǒng)的元件，如：剛體、鉸鏈、約束、坐標(biāo)系統(tǒng)、作動(dòng)器和傳感器等。使用這些模塊可以方便地建立復(fù)雜圖形化機(jī)械系統(tǒng)模型，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的單獨(dú)分析或與任何Simulink設(shè)計(jì)的控制器及其他動(dòng)態(tài)系統(tǒng)相連進(jìn)行綜合仿真。他擴(kuò)展了Simulink的建模能力，利用他做出的模型仍能與傳統(tǒng)Simulink模塊所建立的模型相融合。

　　SimMechanics系統(tǒng)包含有剛體模塊組(Bodies)，運(yùn)動(dòng)鉸模塊組(Joins)，約束與驅(qū)動(dòng)模塊組(Constraints&Driver)，傳感器與作動(dòng)器模塊組(Seneors&Actuators)，力單元模塊組(Force Elements)等，各模塊組中所包涵的模塊及其功能詳見文獻(xiàn)[3]。

　　2 創(chuàng)建刮水器機(jī)構(gòu)的仿真模型

　　2.1 刮水器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及工作原理

　　刮水器一般分為對(duì)刮和順刮兩種形式。如圖1所示是順刮式刮水器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，包括連桿、刮臂、刮片等。刮水電機(jī)以30 r/min的速度單向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，刮臂作左右往復(fù)擺動(dòng)，且左右擺動(dòng)的速度相同。已知初始設(shè)計(jì)參數(shù)為曲柄lAB=60 mm，連桿LBC=LBC1=200 mm，固定點(diǎn)位置水平方向lAD=lAD1=200 mm，刮臂擺角φ =120