用于胎—路接触应力测量的压电传感设计研究

发布时间：2022-10-09 16:15

　　车辆及其荷载通过轮胎作用于道路,轮胎-路面的接触必然产生应力,胎-路接触应力对车辆的安全性、舒适性和可靠性以及道路使用寿命等有着至关重要的影响。现有胎-路接触应力传感器存在动态测量精度不高、性能不稳定等缺陷。为了测量车辆高速行驶状态下的胎-路接触应力,本文基于压电材料的压电效应设计了一种新型压电式胎-路接触应力传感器。本文主要研究内容如下所示:（1）首先应用有限元分析法,建立了胎-路接触仿真模型,模拟静态以及稳态工况下胎-路接触状态,分析了不同工况下胎-路接触应力的分布特点,以及影响因素,并以此为参考设计胎-路接触应力测量传感器结构。（2）其次分析了传统压电陶瓷传感器的工作原理,根据胎-路接触应力测量要求,结合压电材料的力学、电学特性,选用适宜于高精度动态测量的PZT-5压电陶瓷作为传感器的敏感元件材料,压电效应和压电方程,设计了传感器敏感元件,并构建了传感器的整体结构及布局方案;（3）其次结合现有的数据采集条件及传感器结构特点,根据现有信号调理电路的研究成果,优化设计了配套传感器使用的信号调理电路,并搭建简单实验平台,通过简单实验验证了信号调理电路的设计是合理有效的;本文研制的新型压... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 胎-路接触应力传感器国内外研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 本章小结
第2章 胎-路接触有限元分析
    2.1 胎-路接触模型的建立
        2.1.1 建立模型
        2.1.2 材料参数的设置
        2.1.3 接触分析
        2.1.4 载荷工况及边界条件设置
    2.2 静态工况下胎-路接触分析
    2.3 稳态工况下胎-路接触分析
    2.4 本章小结
第3章 压电材料的基本传感原理
    3.1 压电效应
    3.2 压电方程
    3.3 传感材料的选择
    3.4 传感器结构设计
        3.4.1 传感器敏感元件结构设计
        3.4.2 传感器整体结构设计
    3.5 本章小结
第4章 胎-路接触应力传感器调理电路设计
    4.1 传感器等效电路
    4.2 传感器电荷转换放大电路设计
    4.3 传感器滤波电路设计
    4.4 传感器过载指示电路设计
    4.5 信号调理电路的实验分析
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 不足与展望
        5.2.1 不足
        5.2.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轮胎的有限元分析[J]. 杜慧林,高志彬.  汽车零部件. 2018(04)
[2]基于压力胶片技术的轮胎与路面接触应力分析[J]. 杨丰华,陈明明,邵申申,王刚.  合成材料老化与应用. 2017(05)
[3]带复杂花纹的子午线轮胎建模方法及其稳态滚动的有限元分析[J]. 蒋丰璘.  轮胎工业. 2017(01)
[4]压电式压力传感器动态特性补偿技术研究[J]. 郭士旭,余尚江,陈晋央,周会娟,杨吉祥.  振动与冲击. 2016(02)
[5]浅谈压电材料研究现状及发展趋势[J]. 段利利,邢健.  山东工业技术. 2015(22)
[6]柔性压电器件在医学中应用的研究现状及发展趋势[J]. 王龙飞,冯雪,孙立忠,马维国.  心肺血管病杂志. 2015(06)
[7]基于COMSOL Multiphysics压电铌酸锂晶片仿真[J]. 高霞,王志斌.  压电与声光. 2015(02)
[8]压控电压源二阶低通有源滤波电路设计与仿真[J]. 侯卫周,谷城.  实验技术与管理. 2014(10)
[9]车辆稳定性系统与四轮转向系统集成控制研究[J]. 宋宇,陈无畏,陈黎卿.  中国机械工程. 2014(20)
[10]汽车轮胎与路面接触应力分布特点及力学模型[J]. 宋勇,梁彦龙,马学军,张垚.  公路交通科技. 2014(10)

博士论文
[1]压电智能结构分析的新方法研究及其应用[D]. 李双蓓.广西大学 2012

硕士论文
[1]轮胎路面交互作用数值模拟分析[D]. 刘美丽.哈尔滨工业大学 2013
[2]水泥混凝土路面裂缝修补材料研究[D]. 杨清宇.长沙理工大学 2013
[3]基于ANSYS的汽车轮胎有限元分析研究[D]. 张红军.西安理工大学 2005



本文编号：3688954