【正文】 之一。 汽車車架受力處理 （1）將三位立體模型導(dǎo)入ANSYS軟件中，將ANSYS的工作環(huán)境設(shè)置在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位制下。根據(jù)實(shí)際情況，我們選擇SOLID92單元作為車架裝配體所有零件分網(wǎng)時(shí)的單元賦予類型。 （2）定義材料屬性，車架的材料為16Mn ，1011Pa，103 Kg/m3。 定義材料彈性模量和泊松比 定義材料密度（3） 使用Overlap命令將車架各零件連接成一個(gè)相互聯(lián)系的整體，使用壓縮編號(hào)命令選擇將所有元素編號(hào)壓縮。（4） 劃分網(wǎng)格，車架被離散成一個(gè)個(gè)連續(xù)的單元。（5） 求解，選擇分析類型，： 選擇的分析類型 （6）對(duì)車架各處進(jìn)行位移約束。左側(cè)前鋼板彈簧滑板端支架全部約束，右側(cè)前鋼板彈簧滑板端支架、前鋼板彈簧固定端支架處和后鋼板彈簧固定端支架處的節(jié)點(diǎn)均為Y方向約束，： 約束后的車架有限元模型 （7）施加重力。汽車靜止時(shí)，車架只承受鋼板彈簧以上部分的載荷，它由于車身和車架的自身質(zhì)量、車架上各總稱與附件質(zhì)量及有效載荷組成，其總和稱之為靜載荷。 （8）施加載荷后求解，繪制位移和應(yīng)力的節(jié)點(diǎn)解。 節(jié)點(diǎn)位移場(chǎng)分布等值線圖 車架受力結(jié)果分析 由車架的位移場(chǎng)分布等值線圖可知車架后部和左側(cè)前鋼板彈簧滑板端變形量比較大，最大節(jié)點(diǎn)位移仍然出現(xiàn)在車架后部。從應(yīng)力場(chǎng)分布等值線圖可以看出，應(yīng)力主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置橫梁與縱梁的連接處和第七橫梁與縱梁的連接處，在發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置橫梁與縱梁的連接處的應(yīng)力值最大。3 傳感器的選擇及性能分析 傳感器的基本概念 傳感器是那些能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換部分指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分?，F(xiàn)代科技的快速發(fā)展使人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代，在信息時(shí)代人們的社會(huì)活動(dòng)將主要依靠對(duì)信息資源的開發(fā)和獲取、傳輸和處理，而傳感器處于自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首，是感知獲取與檢測(cè)信息的窗口；傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)控系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過(guò)程要獲取的信息，都要通過(guò)它轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號(hào)。因此，傳感器的地位與作用特別重要。傳感器的作用是人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說(shuō)，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。 傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。傳感器動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。 在本論文中，根據(jù)第二章的車架受力分析可知，需要一種測(cè)量壓力的傳感器來(lái)檢測(cè)出車架所受到的載荷。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)方案，需要在汽車啟動(dòng)時(shí)是報(bào)警系統(tǒng)不能工作，以防止在行駛中出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警，因此可安放汽車輪速傳感器以檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。 由于傳感器位于減振鋼板處設(shè)計(jì)的鋼片，將超載引起的鋼板變形信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，是整個(gè)硬件系統(tǒng)的起始部分，是構(gòu)成系統(tǒng)信息輸入的主要來(lái)源，是系統(tǒng)預(yù)警的必要基礎(chǔ)，因此所選傳感器性能的好壞直接影響整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。 測(cè)量壓力的傳感器有很多種，如壓電式，壓感式，應(yīng)變片式，電容式等，本文在論述時(shí)，選擇傳感器主要考慮以下幾點(diǎn)： （1）量程的選擇 被測(cè)壓力的大小通常是傳感器量程的主要決定因素。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在傳感器 50%左右的量程內(nèi)工作比較理想，這樣就避免了如果遇到有較大沖擊力而不至于傳感器因?yàn)槌銎錅y(cè)量的范圍而被損壞，所以遇到有較大沖擊力的稱重系統(tǒng)，一般要擴(kuò)大傳感器量程進(jìn)行選擇，一般都會(huì)擴(kuò)大傳感器量程來(lái)選擇合適的設(shè)計(jì)所需的傳感器，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般使得傳感器在 20%到 30%的量程的之內(nèi)工作，這樣就使得傳感器儲(chǔ)存量得到了很好的保證，最后的結(jié)果是不僅延長(zhǎng)了傳感器的使用時(shí)間，而且還能在使用的過(guò)程中保證其安全和可靠。 （2）準(zhǔn)確度的選擇 傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇，主要依據(jù)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度要求為準(zhǔn)，而不能片面追求高的準(zhǔn)確度等級(jí)。 （3）使用環(huán)境和介質(zhì)性能 對(duì)于傳感器使用環(huán)境和介質(zhì)性能主要取決于被測(cè)介質(zhì)的性能和傳感器安裝環(huán)境。 （4）傳感器型號(hào) 汽車超載預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳感器型號(hào)的選擇要考慮不同類別傳感器的適用范圍。主要考慮傳感器稱量的可靠性，安裝的合適穩(wěn)定性。總之，既要滿足各方面檢測(cè)的要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)預(yù)算。 基于上述考慮，選用常用的電阻應(yīng)變式傳感器，該傳感器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定可靠，而且精度高、成本低、測(cè)量范圍廣；同時(shí)可在高低溫、高壓、強(qiáng)烈振動(dòng)、惡劣環(huán)境中正常工作，所以應(yīng)用非常普遍。當(dāng)然電阻應(yīng)變式傳感器也存在一些缺點(diǎn)，如大應(yīng)變狀態(tài)下具有較大的非線性，輸出信號(hào)較薄弱，故其抗干擾能力較差等。 電阻應(yīng)變式傳感器工作原理及測(cè)量電路 電阻應(yīng)變片式傳感器包括兩個(gè)主要部分：一個(gè)是將被測(cè)的力轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值的敏感彈性元件。另一個(gè)是同步地轉(zhuǎn)換傳感器的一個(gè)彈性體的應(yīng)變?yōu)殡娮柚底兓碾娮钁?yīng)變計(jì)。： 電阻應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片式傳感器工作原理為：在縱向和橫向貼上四個(gè)應(yīng)變片于一個(gè)彈性體，當(dāng)彈性體受力 F 作用時(shí)，應(yīng)變片變電阻值，而應(yīng)變計(jì)是連接成平衡電橋式的，所以電橋平衡因應(yīng)變計(jì)電阻的變化而被破壞，進(jìn)而輸出信號(hào)。在彈性范圍內(nèi)，彈性體的變形的與受到的力 F 成正比，即 式中：ε為彈性體的相對(duì)變形； L、ΔL為彈性體的長(zhǎng)度及其變化量； F 為受到的力， E 為彈性體的彈性模量 S 為彈性體的橫截面積。而電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體，其阻值將隨著壓力所產(chǎn)生的變化而變化。對(duì)于金屬導(dǎo)體，電阻變化率的表達(dá)式為： 式中： μ—材料的泊松系數(shù)； 通常把單位應(yīng)變所引起電阻相對(duì)變化稱作電阻絲的靈敏系數(shù)，對(duì)于金屬導(dǎo)體，其表達(dá)式為： 因此： 在外力作用下,應(yīng)變片產(chǎn)生變化,同時(shí)應(yīng)變片電阻也發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)測(cè)得阻值變化為時(shí)，可得到應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，得到應(yīng)力值為： 式中： 應(yīng)力,應(yīng)變（為軸向應(yīng)變） E材料的彈性模量 又重力G與應(yīng)力的關(guān)系為： 式中： G重力,S應(yīng)變片截面積 根據(jù)以上各式可得到 由此得出應(yīng)變片電阻與重物質(zhì)量的關(guān)系，即： 根據(jù)應(yīng)變片常用的材料（如康銅）取 =2；E =16300 kg/mm2；S = 100；=34Ω； 橋路部分原理：電阻應(yīng)變計(jì)把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成/R后，必須采用轉(zhuǎn)換電路通常采用惠斯登電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。對(duì)于單臂電橋,： 直流電橋 當(dāng)電橋平衡時(shí),相對(duì)的兩臂電阻乘積相等,即： 設(shè)橋臂比 由于,分母中可忽略，于是： 電橋電壓靈敏度定義為： 從上式分析發(fā)現(xiàn)：?橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓。?電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數(shù)，必須恰當(dāng)?shù)倪x擇n的值，保證電橋具有較高的靈敏度由： 求的最大值，由此得 求得n＝1時(shí)，最大。也就是供電電壓確定后，當(dāng),時(shí)，電橋得電壓靈敏度最高，可得： 由于上面的分析中忽略了，所以存在非線性誤差，解決的辦法有：①提高橋臂比：提高了橋臂比，非線性誤差可以減小，但從電壓靈敏度考慮，靈敏度將降低，這是一種矛盾。②采用差動(dòng)電橋：根據(jù)被測(cè)試件的受力情況，若使一個(gè)應(yīng)變片受拉，另一個(gè)受壓，則應(yīng)變符號(hào)相反。則電橋輸出電壓為： 若,則有： 由此可知，和成線性關(guān)系，差動(dòng)電橋無(wú)非線性誤差。而起電壓靈敏度為，比使用一只應(yīng)變片提高了一倍，同時(shí)可以起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。若將電橋四臂接入四個(gè)應(yīng)變片，即兩個(gè)受拉，兩個(gè)受壓，將兩個(gè)應(yīng)變符號(hào)相同的接入相對(duì)臂上，則構(gòu)成全橋差動(dòng)電路，若滿足