汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究

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1、汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究第6期2007年6月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture一13一文章编号:1001—3997(2007)06-0013-03汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究赵永强侯红玲(陕西理工学院机械工程学院,汉中723003)Thedesignanddevelopmentoftheautomotiv

2、etirepressureIntelligencemonitoringsystemZHAOYong-qiang,HOUHong—ling(SchoolofMechanicalEngineering,ShianXiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,China)中图分类号:TK414.3文献标识码:A1汽车轮胎气压监测的工作原理1.1轮胎爆胎机理试验证明,80%的轮胎爆胎是有预兆的,至少在爆胎发生前一小时,轮胎的胎内压力和温度会出现异常.这就为实现轮胎爆胎预警提供了技术

3、上的支持.影响轮胎爆胎的首要因素是轮胎的充气压力.充气压力过高和过低都会缩短轮胎的使用寿命.试验数据表明,当轮胎压力低于其额定值(O.03MPa)时,轮胎的正常使用寿命将会少约25%;当轮胎压力高于标准值25%时,其寿命将会降低15%一2O%【3I.轮胎在行驶过程中会因生热而出现温度大幅度升高现象.温度的升高除会使橡胶强度降低,导致帘线强力降低.当轮胎温度从O℃升高到1o0℃时,对尼龙轮胎来说,帘线强力会降低2O%左右,橡胶强度则下降50%左右;轮胎温度高于临界温度(1oo℃以内是正常温度,100—121%

4、是临界温度,121℃以上是危险温度)时,橡胶强度和帘线强力降低更多,轮胎的使用寿命的急剧缩短.一般来说,行驶速度越高,轮胎在单位时间内与地面的接触次数越多,摩擦越频繁,变形频率越大;同时由于胎体的振动,周向和侧向产生的扭曲变形增大.其后果必然是帘布胶的老化加+来稿13期:2007—09—05速和帘布的耐疲劳性能降低,轮胎出现早期脱层或爆破现象.本设计将从影响汽车轮胎爆胎的充气压力和温度两方面对轮胎的使用性能进行实时监测.1.2对轮胎气压监测的温度补偿对轮胎气压的监测主要是对轮胎标准压力的门限阈值确定.对门限

5、阀值的基本要求是此数值必须科学准确.不准确的门限阈值不仅增加系统虚警概率,更为严重的会出现漏报情况,这反而影响驾驶员对汽车行驶安全状况的判断,产生不确定的安全危害.为了得到科学准确的门限阈值,需要对影响压力门限阈值变化的原因进行分析,这里主要就是环境温度对轮胎压力的影响.实验证明,当环境温度处于0—24%时,充气压力无需作任何修正;但当环境温度高于24℃或低于O℃时,轮胎压力就会随环境温度发生一定量的变化,基础充气压力就需要作一定修正.环境温度高于24%时,其对轮胎压力的影响程度如表1所示.表1不同温度下轮

6、胎压力增长率的变化情况除了要汽车的动力性和经济性之外,还要考虑汽车的实际使用情况,因为齿轮齿数为整数,故各档传动比不能任意选取.同时考虑到换档的方便,常用档位间的公比宜小些.参考文献1刘惟信.机械最优化设计_B京:清华大学出版社,1994.2臂仁,高宗英.汽车传动系最优匹配评价指标的探讨.汽车工程,1996,(11).3倪计民,陈华等.汽车动力—传动系匹配优化设计应用软件.汽车技术.1998,(87).4宋宝玉,任秉银.汽车传动系参数优化设计系统的研究.哈尔滨工业大学,2001,(2)179～182.5.C

7、reenbaum.Lighttruckpoweitrainoptimizationtechniquesandprocedures.SAETrainsEctionsecion,1987(3).6FuelEconomythAutomaticTransmissionSAE841303.1984.一14一赵永强等:汽车轮胎压力智能监测系统的设计与研究第6期汽车厂商规定的轮胎压力值一般是冷胎的压力.冷胎压力为210KPa时,所对应的热胎压力大约就是230250KPa之间,轮胎生产厂商印在轮胎上的充气压力值,应该是通常

8、工作状况下的热胎的压力值.由于冷胎压力和热胎压力之间存在差值,必须要根据工作轮胎的温度来对压力门限阈值进行必要的校正,也就是温度补偿,才能在不同的温度环境下得到准确的预警门限.设轮胎压力门限阈值上,下限分别为Pmax和Pmin,实时测得轮胎的压力为,温度为.此时需要进行温度补偿的校正压力值为△,则温度补偿后的压力上,下门限为Pmax+APr和Pmin+APr.若系统不提供温度补偿,具体的预警判断过程为:当≥Pma