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乘用车车轮力传感器设计与应用研究
| 论文题名： | 乘用车车轮力传感器设计与应用研究 |
| 关键词： | 乘用车;车轮力传感器;结构设计;适配件结构 |
| 摘要： | 汽车车轮力传感器是获取地面对轮胎作用力的最直接有效的方式，在许多的汽车电控系统开发以及研究更高精度的车辆控制模型中，都需要获取实际车轮所受的力，而目前来看，随着传感器技术的发展，已经出现了多种技术成熟的专业级车轮力测量传感器，它们都有着较高的精度和较为先进的测量方式，广泛应用于汽车道路测试、道路谱数据采集等方面，目前许多汽车厂也使用车轮力传感器来测试新型研发车辆的基本性能。但昂贵的成本无法满足不同企业的开发需求，对使用环境的较高要求也无法满足日常生活中汽车电控系统获取实时车轮力的需求。 根据上述现状及实际项目需求，本文设计了一种新型的车轮力测量传感器，相较于传统的外置型，本传感器采用了内置的方式，将传感器安装在了车轮轴承上，与车轮附近结构装配成为一体，避免了外置带来的各种问题，同时也对这种传感器进行了各方面的分析研究，本文主要研究内容如下： （1）车轮力传感器结构研究。以车轮力传感器为研究对象，结合SAE坐标系规定了传感器在车辆上使用时的坐标系。提出了本文所设计的传感器结构及其适配件结构。经过整体装配效果可知本传感器能够满足在车轮内侧安装的需求。 （2）车轮力传感器的测量原理研究。分析了传感器受各方向力时不同变形梁的变形方式，之后根据不同敏感栅应变片能够检测不同方向应变的特点选择了合适的应变片。在对称性原理和惠斯通电桥原理的基础上，结合之前分析的变形梁变形方式，对贴附应变片的点位进行了分组组桥。理论分析研究结果显示该组桥方式能够对传感器信号输出进行解耦，同时也确保了不同测量桥路无复用应变片，减少了引发信号串扰的可能。 （3）车轮力传感器弹性体有限元仿真研究与标定分析。提出了弹性体在有限元仿真时的评价指标，使用正交试验的方法对弹性体应变槽及变形梁结构进行了进一步优化，之后采用标定装配仿真的方法对弹性体的通道间串扰进行了优化改进。在加工制作车轮三分力传感器后，对实际制作的传感器进行了标定分析，标定结果表明本传感器各通道输出线性度良好。 （4）车轮力测量系统搭建及实车测试验证。为了满足后续实车测试的需要，本文使用dSPACE MicroAutoBox Ⅱ作为控制器，实现了车轮力测量系统的搭建，保证了传感器信号的顺利传递与接收；之后，为确定传感器的实际使用效果，采用MSC专业车轮力测量设备与本传感器同时安装于车轮内外侧的方式进行了实车对比测试。测试数据结果说明了设计方案的可行性，同时本次数据对比结果也为后续优化指明了方向。 |
| 作者： | 赵博 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 卢荡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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