【正文】 之一。 汽車車架受力處理 （1）將三位立體模型導入ANSYS軟件中，將ANSYS的工作環(huán)境設置在國際標準單位制下。根據(jù)實際情況，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相互聯(lián)系的整體，使用壓縮編號命令選擇將所有元素編號壓縮。（4） 劃分網(wǎng)格，車架被離散成一個個連續(xù)的單元。（5） 求解，選擇分析類型，： 選擇的分析類型 （6）對車架各處進行位移約束。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，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，繪制位移和應力的節(jié)點解。 節(jié)點位移場分布等值線圖 車架受力結(jié)果分析 由車架的位移場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)點位移仍然出現(xiàn)在車架后部。從應力場分布等值線圖可以看出，應力主要集中在發(fā)動機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)動機后懸置橫梁與縱梁的連接處的應力值最大。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)定的被測量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件指傳感器中能直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換部分指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分?，F(xiàn)代科技的快速發(fā)展使人類社會進入了信息時代，在信息時代人們的社會活動將主要依靠對信息資源的開發(fā)和獲取、傳輸和處理，而傳感器處于自動檢測與控制系統(tǒng)之首，是感知獲取與檢測信息的窗口；傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學研究和生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過它轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號。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)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，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、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。 傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。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、重復性、漂移等。傳感器動態(tài)特性是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。 在本論文中，根據(jù)第二章的車架受力分析可知，需要一種測量壓力的傳感器來檢測出車架所受到的載荷。同時根據(jù)設計方案，需要在汽車啟動時是報警系統(tǒng)不能工作，以防止在行駛中出現(xiàn)錯誤報警，因此可安放汽車輪速傳感器以檢測車輪的轉(zhuǎn)動。 由于傳感器位于減振鋼板處設計的鋼片，將超載引起的鋼板變形信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，是整個硬件系統(tǒng)的起始部分，是構成系統(tǒng)信息輸入的主要來源，是系統(tǒng)預警的必要基礎，因此所選傳感器性能的好壞直接影響整個預警系統(tǒng)的實現(xiàn)。 測量壓力的傳感器有很多種，如壓電式，壓感式，應變片式，電容式等，本文在論述時，選擇傳感器主要考慮以下幾點： （1）量程的選擇 被測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，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為超出其測量的范圍而被損壞，所以遇到有較大沖擊力的稱重系統(tǒng)，一般要擴大傳感器量程進行選擇，一般都會擴大傳感器量程來選擇合適的設計所需的傳感器，根據(jù)經(jīng)驗一般使得傳感器在 20%到 30%的量程的之內(nèi)工作，這樣就使得傳感器儲存量得到了很好的保證，最后的結(jié)果是不僅延長了傳感器的使用時間，而且還能在使用的過程中保證其安全和可靠。 （2）準確度的選擇 傳感器準確度等級的選擇，主要依據(jù)系統(tǒng)的準確度要求為準，而不能片面追求高的準確度等級。 （3）使用環(huán)境和介質(zhì)性能 對于傳感器使用環(huán)境和介質(zhì)性能主要取決于被測介質(zhì)的性能和傳感器安裝環(huán)境。 （4）傳感器型號 汽車超載預警系統(tǒng)設計傳感器型號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?？傊?，既要滿足各方面檢測的要求，又要考慮經(jīng)濟預算。 基于上述考慮，選用常用的電阻應變式傳感器，該傳感器不僅結(jié)構簡單、使用壽命長、性能穩(wěn)定可靠，而且精度高、成本低、測量范圍廣；同時可在高低溫、高壓、強烈振動、惡劣環(huán)境中正常工作，所以應用非常普遍。當然電阻應變式傳感器也存在一些缺點，如大應變狀態(tài)下具有較大的非線性，輸出信號較薄弱，故其抗干擾能力較差等。 電阻應變式傳感器工作原理及測量電路 電阻應變片式傳感器包括兩個主要部分：一個是將被測的力轉(zhuǎn)換為彈性體的應變值的敏感彈性元件。另一個是同步地轉(zhuǎn)換傳感器的一個彈性體的應變?yōu)殡娮柚底兓碾娮钁冇嫛＃?電阻應變式傳感器結(jié)構電阻應變片式傳感器工作原理為：在縱向和橫向貼上四個應變片于一個彈性體，當彈性體受力 F 作用時，應變片變電阻值，而應變計是連接成平衡電橋式的，所以電橋平衡因應變計電阻的變化而被破壞，進而輸出信號。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為彈性體的相對變形； L、ΔL為彈性體的長度及其變化量； 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。而電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，即在導體產(chǎn)生機械變形時，它的電阻值相應發(fā)生變化。應變片是由金屬導體或半導體制成的電阻體，其阻值將隨著壓力所產(chǎn)生的變化而變化。對于金屬導體，電阻變化率的表達式為： 式中： μ—材料的泊松系數(shù)； 通常把單位應變所引起電阻相對變化稱作電阻絲的靈敏系數(shù)，對于金屬導體，其表達式為： 因此： 在外力作用下,應變片產(chǎn)生變化,同時應變片電阻也發(fā)生相應變化。當測得阻值變化為時，可得到應變值，根據(jù)應力與應變關系，得到應力值為： 式中： 應力,應變（為軸向應變） E材料的彈性模量 又重力G與應力的關系為： 式中： G重力,S應變片截面積 根據(jù)以上各式可得到 由此得出應變片電阻與重物質(zhì)量的關系，即： 根據(jù)應變片常用的材料（如康銅）取 =2；E =16300 kg/mm2；S = 100；=34Ω； 橋路部分原理：電阻應變計把機械應變轉(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現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。對于單臂電橋,： 直流電橋 當電橋平衡時,相對的兩臂電阻乘積相等,即： 設橋臂比 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?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，最大。也就是供電電壓確定后，當,時，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采用差動電橋：根據(jù)被測試件的受力情況，若使一個應變片受拉，另一個受壓，則應變符號相反。則電橋輸出電壓為： 若,則有： 由此可知，和成線性關系，差動電橋無非線性誤差。而起電壓靈敏度為，比使用一只應變片提高了一倍，同時可以起到溫度補償?shù)淖饔?。若將電橋四臂接入四個應變片，即兩個受拉，兩個受壓，將兩個應變符號相同的接入相對臂上，則構成全橋差動電路，若滿足