基于Matlab／SimMechanics的汽车风窗刮水器建模与仿真

　　为了保证汽车在雨雪天有良好的视野，各种车辆均配有刮水器，他利用连杆机构将电机连续的旋转运动转化为刮片的往复刮刷运动。由于刮水器在工作过程中是动态的，运动关系较为复杂，要确定其合理的连杆长度和固定点位置，在平面图上要经过反复运算和校核，工作量较大，效率低。为了在短周期内设计出合格的产品，满足客户的要求和增加市场竞争力，设计者通过Matlab/SimMe-chanics仿真建模环境提供的良好的人机交互图形界面，建立产品模型，对刮水器进行虚拟设计和动态仿真分析，并及时对设计进行改进和优化。

　　1 SimMechanics简介

　　SimMechanics机械系统建模与仿真集成于Simulink之中，是进行控制器和对象系统跨领域/学科的研究分析模块集。SimMechanics为多体动力机械系统及其控制系统提供了直观有效的建模分析手段，一切工作均在Simulink环境中完成。他提供了大量对应实际系统的元件，如：刚体、铰链、约束、坐标系统、作动器和传感器等。使用这些模块可以方便地建立复杂图形化机械系统模型，进行机械系统的单独分析或与任何Simulink设计的控制器及其他动态系统相连进行综合仿真。他扩展了Simulink的建模能力，利用他做出的模型仍能与传统Simulink模块所建立的模型相融合。

　　SimMechanics系统包含有刚体模块组(Bodies)，运动铰模块组(Joins)，约束与驱动模块组(Constraints&Driver)，传感器与作动器模块组(Seneors&Actuators)，力单元模块组(Force Elements)等，各模块组中所包涵的模块及其功能详见文献[3]。

　　2 创建刮水器机构的仿真模型

　　2.1 刮水器机构简图及工作原理

　　刮水器一般分为对刮和顺刮两种形式。如图1所示是顺刮式刮水器的机构简图，包括连杆、刮臂、刮片等。刮水电机以30 r/min的速度单向连续转动，刮臂作左右往复摆动，且左右摆动的速度相同。已知初始设计参数为曲柄lAB=60 mm，连杆LBC=LBC1=200 mm，固定点位置水平方向lAD=lAD1=200 mm，刮臂摆角φ =120