導(dǎo)語：略談后置油門優(yōu)化設(shè)計(jì)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在后置油門的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，其外部殼體和內(nèi)部傳感器都必須滿足防水、防潮、防震、防灰塵、可靠性高、壽命長等性能要求。1機(jī)械結(jié)構(gòu)工作原理：當(dāng)后置油門手柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，，和手柄相連接的磁體旋轉(zhuǎn)，使作用于霍爾元件上的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生改變，輸出電壓相應(yīng)變化，以此反映出旋轉(zhuǎn)角度的變化。2傳感器結(jié)構(gòu)原霍爾式角位移傳感器結(jié)構(gòu)如圖2，和新霍爾式角位移傳感器結(jié)構(gòu)如圖4對比原霍爾式角位移傳感器使用的霍爾元件是直立式，單信號輸出，必須設(shè)計(jì)一封閉式磁路與之配合，磁體裝在轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子和殼體有一旋轉(zhuǎn)間隙，此間隙因受潮或灰塵進(jìn)入等原因，轉(zhuǎn)子容易發(fā)生卡住現(xiàn)象，導(dǎo)致后置油門不能正常工作。新霍爾式角位移傳感器使用的是可編程三軸霍爾元件，平面封裝，雙信號輸出，磁力線通過空氣傳導(dǎo)作用于霍爾元件的表面，當(dāng)手柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，和手柄相連接的磁體旋轉(zhuǎn)，作用于霍爾元件表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生變化，輸出電壓相應(yīng)變化，反映出旋轉(zhuǎn)角度的變化。旋轉(zhuǎn)體與傳感器沒有直接接觸，就不會產(chǎn)生任何磨損和卡住現(xiàn)象，其防水和工作壽命等各項(xiàng)性能指標(biāo)得到保證。3回位彈簧設(shè)計(jì)在后置油門的工作壽命設(shè)計(jì)中，傳感器由于是非接觸式，工作壽命能滿足1×107次以上全行程往返的要求，最主要就是彈簧的設(shè)計(jì)也要滿足該要求。由后置油門結(jié)構(gòu)及使用參數(shù)要求，彈簧扭距T＝1426N·mm，變形角φ＝50°＝0．87rad，內(nèi)半徑R1＝9mm，外半徑R＝21．5mm。設(shè)計(jì)計(jì)算如下1）彈簧材料按照YB／T5310－2010“彈簧用不銹鋼冷軋鋼帶”標(biāo)準(zhǔn)，選用牌號1Cr17Ni7，抗拉強(qiáng)度選為為σb＝1300MPa的不銹鋼材料。2）許用應(yīng)力當(dāng)使用壽命大于105時(shí)，取［σ］＝（0．5～0．6）σb＝（0．5～0．6）×1300MPa＝650～780MPa，這里，取［σ］＝650MPa。3）彈簧材料的截面尺寸b，h，b＝5mm為已知條件，由公式h＝6k2Tb［σ槡］求截面厚度h，彈簧要求外端固定，因此k2＝1，所以h＝6×1×713槡5×650mm＝1．14mm，查“彈簧材料的厚度和寬度尺寸系列表”，取h＝1．2mm。4）彈簧工作長度l由“非接觸型平面渦卷彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算公式表”中公式，并取k1＝1，E＝0×105N／mm2，l＝Ebh2φ12k1T＝2×105×5×1．23×0．8712×1×713mm＝146mm。5）節(jié)距tt＝π×（R2－R21）l＝3．14×（21．52－92）146mm＝8．19mm取t＝8．2mm。6）圈數(shù)n0n＝R－R1t＝21．5－98．2圈＝1．5圈。

二、傳感器電路設(shè)計(jì)

傳感器的電路設(shè)計(jì)主要要做好電磁兼容設(shè)計(jì)，第一是傳感器對外發(fā)射的電磁干擾不能超過一定的限值；第二是傳感器要具有抵抗外界電磁干擾的能力?；魻栐蛇x用MELEXIS公司的MLX90316器件，它是一個(gè)可編程三軸霍爾傳感器，0～360o高精度連續(xù)測量，線性模擬雙信號輸出。傳感器技術(shù)參數(shù)如表1所示從以上主要電氣技術(shù)參數(shù)可看出，霍爾式角位移傳感器是直流小信號工作器件，對外發(fā)射的電磁干擾很小，其電路的設(shè)計(jì)主要放在抗外部干擾上，即保證傳感器能夠抵抗來自外部的干擾能正常工作和承受外部電壓的沖擊而不被損壞。具體電路如圖4所示。電路中E1、E2為磁珠，可以吸收傳導(dǎo)來的噪音；C1～C5為貼片電容，可以吸收和濾除噪音；D1、D2為雙向TVS管（瞬態(tài)抑制二極管），當(dāng)兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度（最高達(dá)1×10－12s）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保霍爾元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。TVS管的選取：TVS管額定反向關(guān)斷電壓Vwm應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的最大工作電壓?？紤]到霍爾元件的工作電壓為5V，但編程電壓為7．5V，以及TVS管的離散性，TVS管可選用SMCJ11CA。為了滿足傳感器防水，防潮，防震，防灰塵等性能要求，電路板可用韌性好的彈性體環(huán)氧樹脂封裝在塑料密閉腔內(nèi)，既防水，又具有吸震與緩沖效果。由于HALL元件選用的是一個(gè)可編程雙信號輸出霍爾元件，所以，只要傳感器和后置油門總成裝配好后，再按照電氣性能要求寫入相應(yīng)程序。

三、結(jié)語

基于霍爾元件設(shè)計(jì)的一種后置油門，采用不銹鋼渦卷彈簧，旋轉(zhuǎn)部分和傳感器相互獨(dú)立，傳感器無轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)部分相連，克服了原后置油門存在的一些不足，具有更好的防水，防潮，防震，防灰塵性能，可靠性高，工作壽命長。為了驗(yàn)證該后置油門的性能，經(jīng)專業(yè)從事汽車電器檢測的第三方檢測機(jī)構(gòu)———長沙汽車電器檢測中心進(jìn)行檢驗(yàn)，以及用戶使用，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足使用要求。該后置油門可廣泛應(yīng)用于各種工程機(jī)械中。

作者：劉榮先崔守鷙秦永法單位：揚(yáng)州大學(xué)