ANSYS车轮力传感器弹性体的有限元分析(3)

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1.1车轮力传感器弹性体的研究意义

本文通过车轮力传感器弹性体的有限元分析来提高车轮力传感器的灵敏度。汽车运动是轮胎与地面作用的结果, 通过测量车轮运动时所受的力和力矩, 能够准确地反映整车运动的性能指标。研究车轮力对汽车的很多方面有着极其重要的作用，主要包括以下几个方面：

（1）汽车制动

汽车制动性是汽车最重要的安全性能之一，利用车轮力传感器弹性体可以测量制动过程中汽车车轮所受到的地面制动力的大小，从而为研究汽车的制动稳定性、方向操纵性以及前后轴制动力分配等方面提供了技术手段，为改进汽车制动系统设计提供了实验依据。

（2）汽车ABS的研究

利用此方法可以实时测取地面制动力矩和制动系制动力矩,为ABS 的研究和定量分析提供了实验手段。

（3）汽车道路路谱的数据采集

利用此方法在汽车道路试验中采集路谱然后在试验台架上再现, 从而可以在室内进行汽车疲劳性、可靠性项目的研究。

1.2国外车轮力传感器弹性体研究现状

1.3国内车轮力传感器弹性体的研究现状

1.4 车轮力传感器弹性体研究现存主要问题

存在问题：为了提高多维力传感器的静态性能，就必须对弹性体进行结构优化，现在的弹性体结构设计都是根据设计人员的经验，所以针对结构体的优化问题还需要探讨，所以本文将针对这一问题采用ANSYS软件对弹性体进行受力分析得出受力梁上的最佳应变片粘帖位置及优化分析。

第二章车轮力传感器弹性体及ANSYS优化

本章主要对车轮力传感器与弹性体进行介绍，详细阐明了车轮力传感器的特点及弹性体的结构优点等，然后介绍测量弹性体上的力的技术应用情况，最后对ANSYS软件的特点、环境、构架等进行介绍。

2.1车轮力传感器简介

车轮力传感器采用轮辐式结构与轮鼓与轮辋直接联接, 轮辐随车轮一起转动, 车轮所受的各维载荷使弹性梁发生拉压和扭弯变形, 通过测量点的选择及应变片布片和组桥, 使各桥路输出直接对应各维载荷, 实现多维力的测量。

2.2车轮力传感器特点

在汽车车轮力传感器技术中,传感器弹性体的设计是关键技术之一,源!自%751>文)论(文]网[www.751com.cn。通常光电式、磁电式、相位式原理组成的传感器均为单维力测量传感器,且轴向尺寸较大, 不能安装在车轮上,只有应变式原理的传感器能够满足车轮多维力测量的要求。利用应变式原理组成的多维力测量传感器在国外有一些产品,如用于飞机风洞试验的多分力天平;用于机器人腕力测量的传感器;用于机床刀具研究的二分力传感器等,这些传感器的结构设计是随着应用对象的变化而改变的。轮力传感器测量的对象为汽车车轮在运行时受的力,由于被测对象结构复杂,空间尺寸较小,且联接方式不能有较大的改变,因此弹性体的设计比较困难。国外只有少数公司拥有该项技术,且未解密。轴承结构由于轴向尺寸较大,无法满足汽车车轮轴向结构尺寸的要求,故采用盘式结构。综合考虑后设计的传感器弹性体采用轮辐式结构,如图2-1所示。它通过内环上的固定孔与轮鼓上的螺栓相联,利用螺母固定。弹性体的外环通过螺栓将其固定孔与轮辋上的固定孔相联,这样传感器弹性体就相当于一个联接法兰,将车轮与轮毂连起来。车轮受的扭矩、侧向力及侧倾力矩、回正力矩通过固定螺栓和变形梁进行传递。弹性体内环面与轮鼓上的凸面配合,外环上的凸面与轮辋配合,车轮受的切向力和垂直载荷由这两个配合面与变形梁进行传递。在变形梁上合理地布片,通过组桥来测量变形梁受力的变形,进而计算出车轮受的力和力矩。