车辆及其荷载通过轮胎作用于道路,轮胎-路面的接触必然产生应力,胎-路接触应力对车辆的安全性、舒适性和可靠性以及道路使用寿命等有着至关重要的影响。现有胎-路接触应力传感器存在动态测量精度不高、性能不稳定等缺陷。为了测量车辆高速行驶状态下的胎-路接触应力,本文基于压电材料的压电效应设计了一种新型压电式胎-路接触应力传感器。本文主要研究内容如下所示:(1)首先应用有限元分析法,建立了胎-路接触仿真模型,模拟静态以及稳态工况下胎-路接触状态,分析了不同工况下胎-路接触应力的分布特点,以及影响因素,并以此为参考设计胎-路接触应力测量传感器结构。(2)其次分析了传统压电陶瓷传感器的工作原理,根据胎-路接触应力测量要求,结合压电材料的力学、电学特性,选用适宜于高精度动态测量的PZT-5压电陶瓷作为传感器的敏感元件材料,压电效应和压电方程,设计了传感器敏感元件,并构建了传感器的整体结构及布局方案;(3)其次结合现有的数据采集条件及传感器结构特点,根据现有信号调理电路的研究成果,优化设计了配套传感器使用的信号调理电路,并搭建简单实验平台,通过简单实验验证了信号调理电路的设计是合理有效的;本文研制的新型压电式胎-路接触应力传感器,具有体积小,质量轻,工作可靠,固有频率高,灵敏度高,动态测量精度高等优点,具有较大的应用前景。