基于接触式传感体的传感器接触应力分析与疲劳寿命计算

李薪宇， 孟丽君， 谭昕

（江汉大学 智能制造学院，武汉430056）

0 引言

信息科技快速发展，传感器技术应运而生，并且在各个领域扮演重要的角色[1-2]。传感器一般由传感体、转换原件、信号调理转换电路等3部分组成，其中传感体是直接感受或响应被测量的部分。很多传感器的传感体是通过点、线等高副接触实现力的传递和传感。如双光束传感结构中利用接触梁的形变测量位移[3]、斜锥齿轮可变测量精度位移传感器中，利用的齿轮接触面测量对应位移[4]等。但目前的研究大都集中在传感器的结构设计上，缺少对其关键部件尤其是点线接触的传感体的接触应力和寿命的分析。实际上，在传感器工作过程中，点、线的接触应力大，应力变化规律复杂，长期使用会造成传感体表面材料的剥落或裂纹，继而造成传感精度下降甚至失效[5]。

本文利用COMSOL、ANSYS Workbench等软件分析了一种基于悬臂梁接触式传感器传感体的接触应力及其影响因素，并开展了疲劳寿命的仿真分析，为基于接触型传感体的传感器疲劳分析问题的研究提供一种方法。

1 传感器结构原理

图1 传感器结构图

该传感器主要应用于白车身车门间隙测量当中。白车身是指将冲压件或者外来件及总成固定在工装夹具上，通过热连接或者冷连接技术将零件连接在一起并且未进入喷漆车间之前的车身框架。其最主要的尺寸误差来源于焊装工艺，而这些待测部位往往位于车身内部，不方便测量，为实现车身内间隙的在线设计，设计了一种基于等强度梁的光纤光栅传感器。……