汽车悬架性能检测方法及其设备

轻型汽车技术201312总281282技术纵横23汽车悬架性能检测方法及其设备万桂芹庄志勇武汉理工大学汽车工程学院摘要悬架性能的检查按激振方法不同可以有不同的检测方法，说明不同的检测方法产生激振的方法及基本原理。共振式汽车悬挂装置检测台被广泛应用，说明其检测方法与检测标准，同时说明共振实验台的改进方法。关键词悬架性能检测方法检测设备检测标准前言随着经济的发展，我国汽车保有量越来越多，为保证汽车的行驶安全陛，操纵稳定性及舒适L生变得越来越重要。汽车悬架是保证汽车行驶平顺性的一个重要总成，它不仅直接影响汽车的行驶平顺性，而且对汽车安全性、操纵稳定性、通过性和燃油经济性等诸多性能都有影响。因此汽车悬架各组成元件的品质和匹配后的性能对汽车的行驶性能有着重要的影响。在动态行驶状态下，悬架性能参数如刚度、阻尼和非悬挂质量直接决定着汽车车轮与路面之间的附着状态。动态附着状态的好坏则直接影响汽车行驶安全性。因此，对汽车悬架性能的测试是汽车综合性能检测项目之一。1测试方法与检测标准11检测方法对车轮悬架系统而言，由确定的质量、弹簧和减震器组成的振动系统，在制动惯性力作用下，其振动衰减具有一定的规律性。若悬架系统中弹簧和减振器性能不良，必然引起振动过程的改变，因此通过检测制动时各测试部件所受垂直作用力变化过程，进行分析、对比就可确定汽车悬架系统中悬架弹簧和减振器的技术状况。悬架特性检测主要是检测振幅或频率、吸收率、左右轮吸收率差这三个参数，这些都可以通过悬架振动实验来检测。汽车悬架减振性能检测方法按激振方式的不同，可以分为按压车体法、跌落法、制动法和共振法四种。按压车体法的基本原理是通过检测装置将车体压缩到一定位置时突然松开，车体回弹做衰减振动，通过光脉冲测量装置记录车体振动的峰值变化衰减规律，然后按相应的数学模型计算出汽车悬架系统的阻尼值，然后与厂家的有关标准曲线进行对照，从而对悬架减振器的阻尼状况做出评价。跌落法按施力方式不同可以分为向上起升车体方式、向下拉紧车体方式和跌落车体方式三种。跌落法是用力传感器测量车轮施加在台面上的压力，然后对离散的压力进行波形分析，将结果与汽车的理想减振性能曲线做比较，从而做出评价结论。这种方法也存在性能良好减振器掩盖性能不良减振器的弊端，且施力方式不适于快速检测的要求。制动法采用平板式结构，测试过程更接近路试，能够真实地反映出车辆制动过程中的制动力和轴重的变化悬架减振制动侧滑等性能状况。通过汽车在平板上行驶中突然制动，依靠汽车的制动点头现象产生振动激力。车身加速向下时，车轮处负重增加；车身加速向上时，车轮处负重减少，由于车辆的悬架系统能够衰减、吸收车身的振动，所以车身的振动经过一段时间后就会逐渐消失，制24技术纵横轻型汽车技术201312总281282动法就是通过测试车轮负重的变化，来反映制动引起的车身振动被悬架系统逐步衰减的过程，然后用相对阻尼比来分析悬架的减振性能共振法是目前应用较多的一种形式，通过垂直方向的激振，迫使汽车悬架装置产生强迫振动，使汽车发生共振现象，通过检测在共振后的振动衰减过程中力或位移的振动曲线，求出频率和衰减特性，进而判断悬架减振器的性能。12共振法检测的实验设备因为目前最常用的测试方法是共振法，所以主要介绍共振法使用的测试设备。按激振方式的不同，检测台可以分为转鼓式和平台式两种，其结构简图如图1和图2所示。转鼓式检测台是将转鼓的表面做成正弦状的不平度，当改变转鼓转速时，即为改变激振频率。该类型的悬架检测台的优点是结构简单，由于车轮的转动，转鼓表面的不平度对汽车的作用接近实际条件。但也存在严重缺点由于转鼓具有曲度，因而轮胎与支撑面的接触性质失真；在检测时将汽车固定在转鼓上比较困难，并且固定的好坏对检测结果影响较大；由于轮胎半径的不均匀，可以带来一定程度的随机振动，可能产生操纵轮的振动。另外，这种方法需要使用调速电机，检测周期较长，价格比较昂贵，目前已不使用。平台式检测台是将车轮置于根据正弦规律做往复运动的平台上，通过改变调速电机的转速达到改变激振频率的目的。多采用偏心结构产生正弦激振信号，这种方法容易调整激振的振幅。平台式检测台是目前较为广泛应用的一种形式。现在，为了降低检测台的造价，趋向于增加惯性飞轮，将调速电机改为普通电机，同时可以缩短检测时间，使其更适合不解体快速检测的要求。根据测量参数的不同，即应用传感器的不同，平台式检测台又可分为测振幅式和测力式两种，见图3，图4。图1转鼓式检测台图2平台式检测台图3测位移式悬架检测台嚣心轮图4测力式悬架检测试验台2悬架检测实验台的工作原理与检测标准2，1测力式悬架性能检测试验台的工作原理测力式汽车悬架装置检测台是由激振单元、轮重测量单元和计算机控制柜组成的一套完整的汽车悬架减振性能检测系统。检测台的结构主要包括主体框架、偏心轮、激振机构、测力传感器面板、弹簧及支撑轴承等。仪表控制部分采用以计算机为核心的全数字化系统和处理装置，整个检测过程全部实现自动化，对检测结果能够自动存储、打印、数字显示等。测力式检测台结构简图如图5所示轻型汽车技术201312总281282技术纵横25图5测力式检测台检测时，共振式汽车悬挂减振器检测台通过电机、偏心轮、储能飞轮和弹簧组成的激振器，迫使汽车悬挂装置产生振动，激振数秒钟，达到角频率为。的稳定强迫振动后，断开电动机电源，与电动机紧固的储能飞轮以起始频率为。的角频率进行扫频激振。由于电机的频率03。比车轮固有频率高，即停在台面上的车轮固有频率处于10。和零之间，因此，飞轮逐渐减速的扫频激振总可以扫到车轮固有频率处，从而使台面一汽车系统产生共振。断开驱动电机电源的同时，启动采样测试装置，检测、记录激振后振动衰减过程中力或位移的振动曲线及数据，求出频率和衰减特性，便可判断汽车悬挂装置减振器的工作性能。汽车悬挂装置检测台中的“轮重检测单元”是通过压力传感器进行测量的。检测时，因为不同的轮胎气压与轮胎规格会对汽车的振动消减产生不同的影响，所以在检测前应首先保证汽车轮胎规格、气压符合要求。将被测汽车驶上汽车悬架装置检测台停好后，关闭发动机，驾驶员离开，测量出汽车静态载质量，接着悬架装置检测台首先启动左电机，通过电机及偏心轮等机构对左侧车轮进行激振，振动稳定后，关闭电机，惯性飞轮所储能量逐渐释放，激振频率也逐渐衰减，当激振频率衰减到某一数值时，汽车悬架装置与检测台激振部分达到共振，通过检测台下面的压力传感器将压力信号变化转换为电信号传输给计算机，计算机对左轮振动过程力值波形进行分析和数据处理，得到共振时轮胎的最小垂直接触力，计算出汽车的吸收率，通过吸收率的检测，来评价汽车的悬架性能。检测台通过采集车轮对垂直载荷的变化情况计算吸收率。22共振式悬架性能检测标准汽车悬架减振的性能与很多因素有关，不能简单的根据使用时间的长短和行驶里程来判断其减振器的损坏程度。应有其统一的标准，欧洲减振器制造商协会THEEUROPEANSHOCKABSORBERMANUFACTURES简称EUSAMA的标准是世界上具有代表性的标准。此标准规定了一个非常有用的车辆安全检测度量标准一相对接地性。相对接地性定义为汽车在悬架检测台上振动衰减过程中的最小车轮作用力与汽车在检测台上静态时的载荷之比。相对接地性最小车轮作用力静态时的载荷100相对接地性直接反映了车轮与路面的附着情况，其值越大，说明行驶附着情况越好，从而行车安全性越好。欧洲减震器制造协会EUSAMA推荐的评价标准将吸收率分为四级，各级的吸收率的值的大小范围以及表示汽车状况含义如表1所示。表1各级系数率表级数吸收率值评价结果A8O100很好B6079好4059足够D039弱、不够根据我国的交通情况，制定了我国的检测标准。从考虑汽车操纵稳定性及行驶安全性两方面出发，对悬架性能评价提出吸收率的概念，即共振时车轮作用于检测台的最小动态车轮垂直接地力与静态车轮垂直接地力之比的百分数即100F为汽车悬架装置检测台台面与被测汽车MI悬架装置的车轮部分出现共振时，汽车车轮作用在台面上的垂直作用力。W为汽车悬架装置检测台台面与被测汽车悬架装置处于静止状态时，汽车车轮作用在台面上的垂直作用力。为防止因同轴左右悬架吸收率的差异过大而引起操纵稳定性和制动稳定性变差，进而引起交通事故，所以需要将同轴左、右轮吸收率差值控制26技术纵横轻型汽车技术201312总281282在一定范围内。GB185652001营运车辆综合性能要求和检测方法中规定，对于最大设计车速大于或等于100KMH，轴载质量小于或等于1500KG的载客汽车应根据该标准中规定的方法进行悬架特性检测。其评价标准为用谐振式悬架检测台按规定方法检测时，受检车辆的车轮在受外界激励振动下测得的吸收率应不小于40，同轴左、右轮吸收率之差不得大于L5。23共振试验台的改进措施在检测时，使用试验台来代替真实的汽车在路面上的真实情况，而试验台对车辆的检测是在特定的情况下进行的，并不能够准确的反应汽车实际行驶状态下时汽车悬架的性能。为了更加准确的反应汽车在行驶时悬架的真实情况，对共振检测台提出改进措施。在路面上行驶时，汽车同轴上的两侧车轮可能会处于不同的路面情况，这是同轴的左右两侧的悬架受激励情况不同。所以可以在检测时左右平台各使用一个调速电机，并设计一套控制系统能使两个电机单独工作，并能对左、右车轮的振动频率进行任意控制，通过对左、右轮振动的不同组合来模拟实际的路面输入。现有的检测台的评价指标是相对接地性而非减振器阻尼，这就会造成减振器的实际工作情况和评价标准不一致。有资料介绍对不同车型在现有的减振器检测台上进行试验，发现减振器阻尼效率的降低会导致相对接地性的减小，当相对接地性达到14时，有的车型减振器的阻尼效率仍可达到80，而有的车型减振器的阻尼效率只有18，造成这种误判的原因是评价标准不仅与减振器的阻尼系数有关，而且还受其他许多因素影响，如轮胎刚度、悬挂与非悬挂质量的比值等。为了进一步判断悬架减振器的性能，除了用力传感器测取动载荷以外，再采用位移传感器测取测试台面的位移，采用频响函数拟和技术得到系统的频响函数。求出减振器的阻尼比，建立相对接地性和阻尼比双评价指标，使其检测结果更接近实际状况。3总结汽车悬架对汽车的操纵稳定性以及制定稳定性有重要影响，对其性能的检测也十分重要。本文介绍了不同的检测方法，简单说明各种方法的检测原理，同时说明其检测标准。对现在最常使用的检测方法共振法进行了详细介绍，说明使用的检测原理，同时说明其检测标准并对其提出了改进措施。参考文献1焦生林，顾国祥悬架特性检测U】汽车维护与修理，20032，16172魏彦召，周锋，曾昀汽车悬架性能测试技术的研究【I1机械设计与制造，20056，1541553权小菁汽车悬架装置检测台工作原理和检测方法卟中国标准化，2005104蒲永峰汽车检测与故障诊断【M】清华大学出版社，200996985吕安涛汽车悬架装置性能检测标准与影响因素分析及其检测系统的研究【D】山东科技大学矫希秘J，乖乖出乖乖希乖舔乖出乖乖乖上接第50页今天人们驾驶他们的汽车，就好像车上有自动功能，但是没有。当然，汽车上已经拥有很多能执行一定任务的功能，包括历史悠久的防抱死制动、自动变