基于模型设计的汽车新型踏板可靠性控制研究张步军--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

基于模型设计的汽车新型踏板可靠性控制研究张步军

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第8期作者：张步军

[导读] 摘要：随着我国经济水平的不断发展和进步，人们的出行方式也得到了巨大的变化，汽车已经成为大部分人生活的主要交通方式。

        南京长安汽车有限公司江苏南京 211200
        摘要：随着我国经济水平的不断发展和进步，人们的出行方式也得到了巨大的变化，汽车已经成为大部分人生活的主要交通方式。而由于近年来国内对于汽车的需求量逐渐增长，汽车设计的合理性同样受到了很多人的关注，本文主要通过对基于模型设计的汽车新型踏板的可靠性控制进行研究，通过进行较为全面的实验设计，检验新型汽车踏板的可靠程度，提高了汽车整体设计的安全程度。
        关键词：加速踏板；机械结构；改进
        1新型踏板工作原理
        目前大多数的汽车踏板工作原理主要是将转动的机械动能转化为模拟信号传送至发动机位置，而当发动机收到信号之后通过调节节气门来提升或降低车速。在设计结构上，一般加速踏板中包括机械结构、传感器和另外的零部件，非接触式霍尔传感器是目前最为常见的传感器形式，通过在加速踏板旋转轴上安装的两块磁铁，随着运动形成完成磁场，再将非接触式霍尔芯片设置于磁场中，在轴转动的过程中完成信号输出。
        2踏板结构
        目前较为常用的踏板设计结构主要是吊挂式踏板，而吊挂式踏板中包括了踏板臂、踏板壳体以及踏板盖板。在实际的运行过程中，由踏板臂的轴将踏板臂与壳体盖板连接起来使踏板进行转动，而踏板内部设置了弹簧，在踩踏后通过弹簧可以使踏板臂自然回弹。同时由于踏板在使用过程中不断的运动，轴和装配孔之间难免会不断发生摩擦。而在传统的设计中，轴会由两个部分构成，旋转轴和盖帽。由于两者之间主要是通过螺钉进行固定，同时壳体和盖板在设计上属于过盈配合，导致实际的生产过程中会产生一定的累计误差，具体来说就是装配的过盈范围与实际设计范围存在着一定的出入，进一步提高了磨损量，导致了轴孔松动后踏板信号难以接收。
        3建模与测试
        3.1建立测试模型
        测试的主要目的是通过设计测试计算出踏板的机械机构强度以及改进后的踏板所收到的应力；通过施加一定程度的力在踏板踩点的位置来测试踏板在极限力值情况下的具体表现。以主机厂目前施行的安装技术以及相关测试标准为基础，将踏板底部稳定固定于平面上，接着将踏板臂和踏板壳体进行有效连接，在测试的过程中不断对踏板施加一定的垂直踩踏力以及两个侧面的踩踏力。
        3.2仿真结果分析
        3.2.1正向受力分析
        进行垂直踩踏力测试的过程中，测得擦她点所受应力为890N，而踏板臂处受到的应力为42MPa，踏板臂的中间位置所承受的应力为最大点，为了保证结构的轻量化进行了一定的改进，但实际测试的过程中发现此处的结构并不会影响其整体的安全性，所以并没有进行处理。旋转轴的位置为第二应力的核心，由于此处为旋转轴和踏板臂的连接点，对于结构的安全性并不会构成威胁，所以也不需要进行处理。对测试结果进行分析后发现其最小应力小于1MPa，即全部踏板臂都小于1MPa。根据一般的机械设计要求来说，安全系数较高的设计并不是最为合理的设计，设计中要保证结构安全的同时也要使零件更加简便，后期可以进行一定的改进。
        在实际的汽车驾驶过程中，由于道路情况复杂，且驾驶员的驾驶习惯不尽相同，在踏板的使用过程中经常会发生驾驶员的粗暴操作，为了保证测试的真实有效，需要对驾驶员的粗暴操作进行一定的模拟。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

首先以1554N的力施加于踏板的踩踏点上，根据其极限力对踏板臂的实际情况进行有效分析，在这种条件下实际踏板臂的最大应力为110MPa，实际应力承受的最大点还是在踏板臂的中间位置，特别是在处于旋转轴连接处加强筋的位置上，如果此位置长时间处于这种极限力情况下会使加强筋被破坏。进行设计的过程中可以对此处的加强筋进行一定的改进，而在模型的处理过程中，此位置上可以进行圆角处理。
        3.2.2正向受力位移分析
        在整个测试的过程中主要的位移集中于踏板面的顶部位置，其实际的位移量符合相应的位移要求标准，并不会影响踏板臂的结构。
        3.2.3侧向受力分析
        进行侧向受力分析的过程中，需要对踏板臂的侧向施加均为350N的力，存在于踏板臂的最大应力为100MPa，主要的受力位置为踏板臂和旋转轴连接点的加强筋上，进行模型设计的过程中，此位置并没有进行圆角处理，在以后的改进过程中可以进行圆角处理的优化，加强筋在这种情况下很容易发生损坏，后期可以对加强筋厚度进行一定的强化。
        3.2.4测向受力位移分析
        根据实际的测试结果显示，在踏板臂侧面受到350N力的影响后，对于踏板的顶部影响较为明显，在承受了侧向力后具有较为明显的位移，受力的过程中轴孔间的径向间隙会有一定程度的偏转，旋转轴所承受的扭矩与设计中对径向间隙的设定有着直接关系，严重时会导致旋转轴的锻裂，此位置可以合理的将径向间隙减小。
        3.3测试分析
        通过以上的分析论述，将模型进行有效的改进，由改进后的模型来验证相应的分析。在改进后要通过一些列测试在对轴孔径向间隙进行耐久试验，根据其磨损情况来判定分析的合理性。
        3.3.1试验过程及试验台架介绍
        进行机械强度的试验时主要是通过对踏板进行极限荷载的施加，来分析踏板总成的稳定程度，在实际的使用过程中是否能够安全稳定的运行；进行实验的过程中，踏板将被固定于试验台上，对其踩踏面进行受力测试，测试期间对其中的电信号进行完整的记录作为实验结果。
        进行耐久性的测试时，主要是对汽车油门踏板的耐久性进行测试记录，对踏板油门在稳定的温湿度环境下进行往复动作，相关人员对测试的数据进行记录。
        3.3.2试验结果
        进行正向反向和侧面的踏板承受测试后，电信号的反应稳定，经检查相关机械结构并无损坏。在进行耐久性的测试过程中，在踏板完成1000万次耐久测试后，并未发现踏板结构出现异常，信号稳定，符合相关要求标准。
        4结论
        随着我国经济水平的不断发展，人们对于自身的出行安全越来越关注，而汽车目前作为大部分人的主要出行工具，更为合理的结构设计可以有效提高汽车的整体安全程度，本文通过使用模型设计对汽车新型踏板的可靠性进行有效研究，对于汽车的设计工作具有一定的参考意义。
        参考文献
        [1]徐源，郭斌，袁月峰.电子油门踏板的动态特性建模和实验研究[J].计算机测量与控制，2016，24（10）：175-177+180.
        [2]陈宁.汽车电子加速踏板可靠性控制的研究[J].电子世界，2013（02）：32-33.
        [3]孙可敬，张为公，陆文杰.悬挂式汽车电子油门踏板功能测试系统[J].现代电子技术，2009，32（15）：156-158+164.