汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)研究綜述

摘 要：懸架性能影響車(chē)輛的動(dòng)態(tài)附著性能，對(duì)整車(chē)的平順性、安全性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等均有很大的影響。文章在分析汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)的基本設(shè)備和檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，研究了未來(lái)汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并指出了我國(guó)汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)的弱點(diǎn)所在。文章的研究對(duì)我國(guó)汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)懸架；檢測(cè)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

引言

懸架裝置是汽車(chē)的一個(gè)重要組成，汽車(chē)懸架裝置通常由彈性元件、導(dǎo)向裝置和減振器三部分組成。其主要功能是：緩和由路面不平引起的振動(dòng)和沖擊，以保證汽車(chē)具有良好的平順性；迅速衰減車(chē)身和車(chē)橋的振動(dòng)；傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)身之間的各種力和力矩；保證汽車(chē)行駛時(shí)必要的安全性和操縱穩(wěn)定性。

懸架性能影響車(chē)輛的動(dòng)態(tài)附著性能，對(duì)整車(chē)的平順性、安全性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等均有很大的影響。車(chē)輛懸架系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)不合理，減震器漏油，彈性元件及聯(lián)結(jié)接頭的過(guò)度磨損等均會(huì)使懸架系統(tǒng)的性能變差，導(dǎo)致制動(dòng)點(diǎn)頭，俯仰和測(cè)傾振動(dòng)加劇，輪胎磨損加劇，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及懸架系統(tǒng)和車(chē)身零件的振動(dòng)加劇等，因而懸架系統(tǒng)的檢測(cè)評(píng)定就顯得尤為重要。在汽車(chē)懸架系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的計(jì)算分析和驗(yàn)證占有十分重要的地位。

1 汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)

1.1 汽車(chē)懸架檢測(cè)設(shè)備與檢測(cè)方法

汽車(chē)懸架裝置工作性能的檢測(cè)方法有經(jīng)驗(yàn)法、按壓車(chē)體法和試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)法三種類型。經(jīng)驗(yàn)法是通過(guò)人工外觀檢視的方法，主要從外部檢查懸架裝置的彈簧是否有裂紋，彈簧和導(dǎo)向裝置的連接螺栓是否松動(dòng)，減振器是否漏油、缺油和損壞等項(xiàng)目。按壓車(chē)體法既可以人工按壓車(chē)體，也可以用試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力按壓車(chē)體。按壓使車(chē)體上下運(yùn)動(dòng)，觀察懸架裝置減振器和各部件的工作情況，憑經(jīng)驗(yàn)判斷是否需要更換或修理減振器和其他部件。

檢測(cè)臺(tái)能快速檢測(cè)、診斷懸架裝置工作性能，并能進(jìn)行定量分析。根據(jù)激振方式不同，懸架裝置檢測(cè)臺(tái)可分為跌落式和共振式兩種類型。其中，共振式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)根據(jù)檢測(cè)參數(shù)的不同，又可分為測(cè)力式和測(cè)位移式兩種類型。跌落式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)在測(cè)試中，先通過(guò)舉升裝置將汽車(chē)升起一定高度，然后突然松開(kāi)支撐機(jī)構(gòu)，車(chē)輛落下產(chǎn)生自由振動(dòng)。用測(cè)量裝置測(cè)量車(chē)體振幅或者用壓力傳感器測(cè)量車(chē)輪對(duì)臺(tái)面的沖擊壓力，對(duì)振幅或壓力分析處理后，評(píng)價(jià)汽車(chē)懸架裝置的工作性能。共振式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)如圖1所示，通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)的電動(dòng)機(jī)、偏心輪、蓄能飛輪和彈簧組成的激振器，迫使試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面及其上被檢汽車(chē)懸架裝置產(chǎn)生振動(dòng)。在開(kāi)機(jī)數(shù)秒后斷開(kāi)電機(jī)電源，從而由蓄能飛輪產(chǎn)生掃頻激振。由于電機(jī)的頻率比車(chē)輪固有頻率高，因此蓄能飛輪逐漸降速的掃頻激振過(guò)程總可以掃到車(chē)輪固有振動(dòng)頻率處，從而使臺(tái)面-汽車(chē)系統(tǒng)產(chǎn)生共振。通過(guò)檢測(cè)激振后振動(dòng)衰減過(guò)程中力或位移的振動(dòng)曲線，求出頻率和衰減特性，便可判斷懸架裝置減振器的工作性能。

測(cè)力式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)和測(cè)位移式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)，一個(gè)是測(cè)振動(dòng)衰減過(guò)程中的力，另一個(gè)是測(cè)振動(dòng)衰減過(guò)程中的位移量，它們的結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于共振式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠，因此應(yīng)用廣泛。

共振式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)一般由機(jī)械部分和電子電器控制部分組成。共振式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)的機(jī)械部分，由箱體和左右兩套相同的振動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。每套振動(dòng)系統(tǒng)由上擺臂、中擺臂、下擺臂、支承臺(tái)面、激振彈簧、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、蓄能飛輪和傳感器等構(gòu)成。傳感器一端固定在箱體上，另一端固定在臺(tái)面上。

上擺臂、中擺臂和下擺臂通過(guò)三個(gè)擺臂軸和六個(gè)軸承安裝在箱體上。上擺臂和中擺臂與支承臺(tái)面連接，并構(gòu)成平行四邊形的四連桿機(jī)構(gòu)，以保證上下運(yùn)動(dòng)時(shí)能平行移動(dòng)，以及臺(tái)面受載時(shí)始終保持水平。中擺臂和下擺臂端部之間裝有彈簧。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一端裝有蓄能飛輪，另一端裝有凸緣，凸緣上有偏心軸。連接桿一端通過(guò)軸承和偏心軸連接，另一端和下擺臂端部連接。檢測(cè)時(shí)，將汽車(chē)駛上支承平臺(tái)，啟動(dòng)測(cè)試程序，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)偏心機(jī)構(gòu)使整個(gè)汽車(chē)-臺(tái)面系統(tǒng)振動(dòng)。激振數(shù)秒鐘達(dá)到角頻率為ω0的穩(wěn)定強(qiáng)迫振動(dòng)后，斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源，接著由蓄能飛輪以起始頻率為ω0的角頻率進(jìn)行掃頻激振。由于停在臺(tái)面上車(chē)輪的固有頻率處于ω0和0之間，因此蓄能飛輪的掃頻激振總能使汽車(chē)-臺(tái)面系統(tǒng)產(chǎn)生共振。斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源的同時(shí)，啟動(dòng)采樣測(cè)試裝置，記錄數(shù)據(jù)和波形，然后進(jìn)行分析、處理和評(píng)價(jià)。

共振式懸架裝置檢測(cè)臺(tái)電子電器控制部分，主要由微機(jī)、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、電磁繼電器及控制軟件等組成。控制軟件是懸架裝置試驗(yàn)臺(tái)電子電器控制部分與機(jī)械部分聯(lián)系的橋梁。軟件不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)懸架裝置試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試過(guò)程的控制，同時(shí)也對(duì)懸架裝置試驗(yàn)臺(tái)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并最終將檢測(cè)結(jié)果顯示和打印出來(lái)。

1.2 汽車(chē)懸架檢測(cè)的基本方法

GB18565-2001《營(yíng)運(yùn)車(chē)輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》中規(guī)定：對(duì)于最大設(shè)計(jì)車(chē)速≥100km/h、軸載質(zhì)量≤1500kg的載客汽車(chē)，應(yīng)用懸架檢測(cè)臺(tái)按規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)懸架特性，受檢車(chē)輛的車(chē)輪在受外界激勵(lì)振動(dòng)下測(cè)得的吸收率，即被測(cè)汽車(chē)共振時(shí)的最小動(dòng)態(tài)車(chē)輪垂直載荷與靜態(tài)車(chē)輪垂直載荷的百分比值（又稱車(chē)輪接地性指數(shù)），應(yīng)不小于40%，同軸左右輪吸收率之差不得大于15%。

車(chē)輪接地性指數(shù)可以表征懸架裝置的工作性能，車(chē)輪接地性指數(shù)表明了懸架裝置在汽車(chē)行駛中確保車(chē)輪與路面相接觸的最小能力。汽車(chē)行駛中，所有車(chē)輪的接地性指數(shù)是不一樣的，這是因?yàn)楦鬏啈壹苎b置工作性能不一、各輪承受載荷不一、各輪氣壓不一等原因造成的。如果在檢測(cè)臺(tái)上，人為使各輪承受的載荷和輪胎氣壓一致，那么，車(chē)輪接地性指數(shù)就主要決定于懸架裝置的工作性能。因此，完全可以用車(chē)輪接地性指數(shù)評(píng)價(jià)懸架裝置的工作性能。

在歐美一些國(guó)家，懸架裝置檢測(cè)臺(tái)已被廣泛應(yīng)用在檢測(cè)汽車(chē)懸架裝置工作性能上。歐洲使用的懸架裝置檢測(cè)臺(tái)主要的生產(chǎn)廠家有德國(guó)的HOFMANN公司和意大利的CEMB公司等。他們生產(chǎn)的懸架檢測(cè)臺(tái)在檢測(cè)中，懸架檢測(cè)臺(tái)臺(tái)板連同其上的被檢汽車(chē)按正弦規(guī)律作垂直振動(dòng)，激振振幅固定而頻率變化。力傳感器感應(yīng)到車(chē)輪作用到臺(tái)板上的垂直作用力，并將力信號(hào)存入存儲(chǔ)器。當(dāng)對(duì)全車(chē)所有車(chē)輪懸架裝置檢測(cè)完后，微機(jī)將力信號(hào)進(jìn)行分析和處理，便可獲得車(chē)輪的接地性指數(shù)。

2 現(xiàn)代汽車(chē)檢測(cè)技術(shù)的新趨勢(shì)

隨著電控技術(shù)在汽車(chē)懸架檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，我國(guó)汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有如下幾個(gè)新的趨勢(shì)。

應(yīng)用高新技術(shù)提高檢測(cè)水平。我國(guó)目前的汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備在采用專家系統(tǒng)和智能化診斷方面與國(guó)外相比還存在較大差距。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，傳感器制造水平越來(lái)越高，測(cè)試精度和可靠性不斷提高，從而促進(jìn)了汽車(chē)檢測(cè)和診斷設(shè)備的迅速發(fā)展。

研制開(kāi)發(fā)新的檢測(cè)設(shè)備與儀器。隨著世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，汽車(chē)方面的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)在不斷地變化，對(duì)汽車(chē)的使用性能、檢測(cè)參數(shù)及相應(yīng)的檢測(cè)方法亦不斷地更新和發(fā)展，比較典型的實(shí)例是汽車(chē)懸架性能的檢測(cè)設(shè)備。隨著世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)舒適度要求的提高，對(duì)汽車(chē)懸架性能檢測(cè)方法也不斷發(fā)展。目前隨著各國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)的推行，對(duì)汽車(chē)懸架檢測(cè)方法由早期的人工經(jīng)驗(yàn)法，向著自動(dòng)化智能化的方向發(fā)展，隨著虛擬樣機(jī)等技術(shù)的引入，汽車(chē)懸架檢測(cè)甚至開(kāi)始人工智能化。檢測(cè)技術(shù)向人工智能專家系統(tǒng)發(fā)展。為節(jié)省費(fèi)用、場(chǎng)地和人員，汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備已開(kāi)始從單機(jī)單功能向多功能的綜合檢測(cè)臺(tái)發(fā)展。不僅節(jié)約費(fèi)用，而且大大減少了設(shè)備安裝的占地面積；同時(shí)先進(jìn)的傳感器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可在操作后，顯示、打印和儲(chǔ)存各種測(cè)試數(shù)據(jù)。汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備的綜合化有利于汽車(chē)檢測(cè)線的濃縮化。

今后汽車(chē)檢測(cè)和診斷技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)是增加和完善監(jiān)控預(yù)測(cè)功能，將汽車(chē)懸架的檢測(cè)逐步擴(kuò)展到系統(tǒng)狀態(tài)的預(yù)測(cè)，并進(jìn)一步發(fā)展到元件狀態(tài)的預(yù)測(cè)，這樣將能科學(xué)地決定汽車(chē)各總成以至整車(chē)的合理使用壽命，這對(duì)提高汽車(chē)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性具有重要的意義。要實(shí)現(xiàn)這種預(yù)測(cè)技術(shù)，取決于一些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。如：故障機(jī)理的解析技術(shù)，診斷參數(shù)信息的識(shí)別和傳感技術(shù)，預(yù)測(cè)故障模式的建立及故障模式的精確度和通用性的實(shí)用水平，新的檢測(cè)手段的開(kāi)發(fā)和利用，高速微處理機(jī)及大容量廉價(jià)記憶裝置的普及等。

我國(guó)汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，普遍重視硬件技術(shù)，忽略或是輕視了難度大、投入多和社會(huì)效益明顯的檢測(cè)方法及限值標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究。有些檢測(cè)設(shè)備由于缺乏技術(shù)規(guī)范化，而使檢測(cè)結(jié)果缺乏科學(xué)性和準(zhǔn)確性。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，與硬件相配套的檢測(cè)技術(shù)軟件需要進(jìn)一步完善。

3 結(jié)束語(yǔ)

懸架裝置的技術(shù)狀況和工作性能對(duì)汽車(chē)整體性能有著重要影響，檢測(cè)懸架裝置的工作性能對(duì)保證汽車(chē)懸架的質(zhì)量是十分重要的。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展汽車(chē)懸架檢測(cè)技術(shù)正向著自動(dòng)化、智能化、規(guī)范化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，新的檢測(cè)診斷設(shè)備與儀器開(kāi)始應(yīng)用到汽車(chē)懸架的檢測(cè)技術(shù)中，大大提高了我國(guó)汽車(chē)懸架檢測(cè)的水平和準(zhǔn)確性，為汽車(chē)性能的進(jìn)一步提升提供了有力的檢測(cè)技術(shù)保障和支持。