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汽车转向盘转速传感器设计与实验研究

作　者: 张晓燕
导　师: 王成彪；杨义勇
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 机械设计及理论
关键词: 电动液压助力转向 转向盘转速传感器 电磁感应 实验研究
分类号: U463.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


转向盘转速传感器是汽车电动液压助力转向系统的重要组成部分,输出信号的品质直接影响到电动液压助力转向系统的性能。为了满足电动液压助力转向系统转向盘转速测量的需要,本文设计了一种电磁感应式转向盘转速传感器。首先,本文对电动液压助力转向系统进行了介绍,对国内外各种转向盘转速传感器进行了分析,确定了研究的对象为电磁感应式转向盘转速传感器。应用Maxwell软件对电磁感应式转向盘转速传感器进行了电磁场分析,得出了相关参数对传感器性能影响的曲线以及传感器磁场分布云图,为传感器的设计、加工提供了依据。基于Hella公司电磁感应式转向盘转速传感器进行了传感器结构的分析与设计。设计出适用于该传感器的导线结构与实体结构的转子以及传感器的外部结构。其次,本文对传感器的处理电路进行了分析,处理电路主要包括产生高频交流电的振荡电路与信号检测电路两部分。振荡电路采用LC电容反馈式振荡电路,计算出振荡电路的主要参数,得出振荡电路稳定运行时,激励线圈电感值的范围为2.8315μH到3.1886μH,为传感器的设计提供了参考。对信号检测电路的原理进行分析。用Protel进行了处理电路原理图的设计及PCB电路板的制作,通过合理选择元器件,调节元器件的参数,实现了传感器信号的输出。最后,设计了一套传感器实验装置,基于该实验装置,对不同转子进行了实验,本文选取厚度为0.8mm,与电路板间距为2.7mm的双层空心不锈钢转子作为本传感器的转子。实验结果表明,铜、铝材料转子也适合用于该传感器。设计了传感器的静态标定实验,对传感器的输出进行了静态标定,对标定结果进行处理,结果表明本文设计的传感器精度为±2.06%,满足电动液压助力转向系统的要求。设计并完成了高转速实验,对实验结果进行了处理,结果表明,在1350r/min高转速下,传感器的线性度为±2.05%,验证了传感器可用于高转速测量中,扩展了传感器的应用范围。最后进行了传感器的温度实验,实验结果表明,在-40℃到120℃范围内,该传感器线性度良好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 引言  9-18
  1 课题背景及研究意义  9-12
    1.1 电动液压助力转向(EHPS)系统简介  9-12
    1.2 EHPS 系统关键部件——转向盘转速传感器的作用  12
  2 转向盘转速传感器国内外研究现状  12-16
    2.1 霍尔式转向盘转速传感器  12-13
    2.2 电容式转向盘转速传感器  13-14
    2.3 电位计式转向盘转角传感器  14-15
    2.4 光电式转向盘转角传感器  15
    2.5 电磁感应式转向盘转速传感器  15-16
  3 论文的主要工作  16-18
第二章 电磁感应式转向盘转速传感器的原理与结构设计  18-41
  1 电磁感应式转向盘转速传感器原理  18
  2 电磁场的有限元法及MAXWELL 软件简介  18-21
  3 基于MAXWELL 3D 传感器电磁场有限元分析  21-32
    3.1 求解器的选择  21
    3.2 传感器电磁场有限元计算的前处理  21-24
    3.3 有限元计算结果  24-32
  4 传感器结构的设计  32-40
    4.1 激励线圈的设计  32-33
    4.2 接收线圈的设计  33-36
    4.3 转子的设计  36-38
    4.4 传感器外部结构的设计  38-40
  5 本章小结  40-41
第三章 传感器处理电路原理与实现  41-53
  1 振荡电路  41-46
    1.1 LC 振荡电路的基本原理  41-44
    1.2 电容反馈式振荡电路参数的计算  44-46
  2 检测电路的分析  46-49
  3 处理电路的实现  49-52
  4 本章小结  52-53
第四章 传感器的性能实验  53-70
  1 实验装置的设计  53-54
  2 不同形状(材料)转子的实验  54-55
  3 标定实验的设计  55-57
  4 传感器的标定  57-62
    4.1 灵敏度  57-60
    4.2 非线性  60
    4.3 重复性  60-61
    4.4 迟滞性  61-62
    4.5 精度  62
  5 高转速性能实验  62-66
  6 温度特性实验  66-68
  7 本章小结  68-70
第五章 总结与展望  70-72
  1 结论  70-71
  2 展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
附录  76-82

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 转向系统
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