雨刮器非线性黏滑振动及其对刮刷效果的影响

张立军，黄 萌

（1.同济大学 汽车学院，上海201804；2.同济大学 新能源汽车工程中心，上海201804）

汽车雨刮器的作用是清除附着在挡风玻璃上的雨、雾、霜、雪、泥、尘埃及其他污物，保证驾驶员视野清晰，行车安全［1］.但是，如果雨刮器的结构设计、材料特性以及运行控制参数不合理，可能会恶化雨刮器的刮刷效果，损害视野.基于雨刮器的工作原理以及前期研究，雨刮器的刮刷效果会受到刮臂压紧力、刮片特性、玻璃表面形貌以及运行车速（导致空气动力学特性的改变）的影响［1－6］.因此，有关刮刷效果的控制主要从调整刮臂压紧力、攻击角等方面开展［2－3，5－6］.

实际上，在刮片对挡风玻璃刮拭时，刮片与玻璃之间的摩擦力的速度依赖性、非线性与时变特性是影响刮刷效果的根本原因.其中，由于摩擦系数—速度的负斜率特性所引起的刮臂或刮片黏滑振动可能会加剧刮刷速度的波动，从而在玻璃上产生刮痕残留，严重影响刮刷效果.目前，黏滑振动对于刮刷效果的影响尚未进行深入的研究与分析.为此，本文将建立雨刮器非线性动力学模型，通过数值计算的方法，利用分岔图和相轨迹分析刮刷过程中存在的黏滑振动现象及其与刮刷速度的关系；在此基础上，针对刮刷速度进行时间域和空间域的考察与评价，分析黏滑振动引起的刮痕的时空分布特性，并提出黏滑占空比和刮痕数量等指标，综合分析黏滑振动对刮刷效果的影响.本文的研究将为雨刮器的结……