汽車懸架和其檢測技術(shù)分析運用

1、懸架檢測技術(shù) 1.什么是懸架 懸架是汽車的車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一 切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和 力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并減少由此引 起的震動，以保證汽車能平順地行駛。 1.什么是懸架 典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、減震器以及其他受力部件等組成，個 別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。前懸架一般設置導向裝置。按彈性元 件分類又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎 車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。 （1）減振器 減振器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰減汽車的 振動,改善

2、汽車的行駛平順性,增強車輪和地面的附著力.另外,減振器能夠降低 車身部分的動載荷,延長汽車的使用壽命.目前在汽車上廣泛使用的減振器主要 是筒式液力減振器,其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式,單筒充氣式和雙筒充氣式三種。 （2）彈性元件 支撐垂直載荷,緩和和抑止不平路面引起的振動和沖擊.彈 性元件主要有鋼板彈簧,螺旋彈簧,扭桿彈簧,空氣彈簧和橡膠彈簧等。 （3）其他機構(gòu)，包括了扭力梁，擺臂，襯套等其他受力部件。 2.汽車懸架的分類 2.汽車懸架的分類 3.汽車懸架試驗 性能性能影響性能的因素影響性能的因素備注備注 操作穩(wěn)定性 導向機構(gòu)設計 (前輪定位參數(shù)設置及變化) 從前后懸架角度來說，還應考慮: 1、前后懸架

3、跨距以及前后彈性元 件變形量對橫向穩(wěn)定性和縱向穩(wěn)定 的影響 2、擺臂襯套的剛度特性影響 平順性能1.偏頻(人) 2.減振器相對阻尼系數(shù)(路) 承載性能 1、上下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)強度 指標 2、彈性元件強度指標螺旋彈簧強度指標 3.汽車懸架試驗 懸架試驗的重要性： 汽車新產(chǎn)品開發(fā)中懸架的設計驗證具有不可替代的重要地位， 營運車輛懸架性能的優(yōu)劣直接影響著車輛的使用性能。因此汽車懸架 的檢測技術(shù)和相關(guān)設備的發(fā)展，對汽車工業(yè)技術(shù)進步起著舉足輕重的 作用。因為懸架系統(tǒng)影響了整車的操穩(wěn)性能、平順性能及承載性能， 因此確定汽車懸架的設計指標應重點從影響此三大性能的因素考慮。 車輛的操縱性、平穩(wěn)性和承載性總是相互

4、影響。必須要根據(jù)設計目 標的要求，通過懸架試驗確定三者聯(lián)合統(tǒng)一。 用于汽車研發(fā)的懸架檢測技術(shù)分為三類，第一類是零部件測試，第 二類是系統(tǒng)測試，第三類是整車測試。這三類檢測在汽車研發(fā)過程中 的順序關(guān)系如圖： 3.汽車懸架試驗 在車輛開發(fā)領域，耐久性、疲勞、壽命和可靠性這幾個概念常常 混為一談，其實他們是有聯(lián)系又有區(qū)別的。 耐久性：是指其“保持質(zhì)量和功能的使用時間”，一般汽車企業(yè) 對整車耐久性的要求都是XX年或XX萬公里。 可靠性：可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)產(chǎn)品可能完成 規(guī)定功能（可靠的/存活），可能完不成規(guī)定功能（不可靠的/失效）， 因此：可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件，規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功

5、能的概率。 汽車及其零部件的失效壽命是個隨機變量，具有統(tǒng)計性質(zhì)，一 般而言，符合2參數(shù)威布爾分布，或者高斯分布。一般采用B10壽命 來評估汽車及其零部件的壽命，即要求汽車零部件達到這個壽命時發(fā) 生失效的概 率為10，或者說可靠度為90。目前，轎車的設計壽 命一般是16萬公里。很多汽車零部件的設計壽命（B10壽命）就是16 萬公里。也可以這樣理解，一大批汽車零部件中，達到設計壽命 （B10壽命）時要求有90%的產(chǎn)品還能夠正常工作。所以現(xiàn)代可靠性 的概念已經(jīng)包括了汽車耐久性的概念。 3.汽車懸架試驗 為了使汽車產(chǎn)品具有需要的工作壽命和可靠性，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)廣泛 采用了一套設計、分析和試驗的流程。首先，

6、通過試驗測量產(chǎn)品載荷、 載荷歷程數(shù)據(jù)，并且提供給設計工程師，設計工程師據(jù)此確定產(chǎn)品的 形狀和尺寸。然后，對產(chǎn)品進行結(jié)構(gòu)分析、疲勞耐久壽命預測和改進 設計。最后，再進行試驗，以檢驗疲勞壽命預計的正確性，并且確保 產(chǎn)品具有需要的工作壽命和可靠度。這種試驗稱為耐久性試驗。 3.1零部件測試 3.1.1懸架彈簧檢測技術(shù) 懸架彈簧主要包括：鋼板彈簧、扭桿彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧 等，主要針對剛度性能、耐久性能、表面防腐蝕性能、材料物理機械 性能、氣密性（空氣彈簧）等方面進行檢測。 目前在用汽車主要以鋼板彈簧和螺旋彈簧為主?？諝夂鸵簤簭椈捎?于其優(yōu)秀的性能受到大家的廣泛關(guān)注。但是由于不菲的造價和復雜的 結(jié)

7、構(gòu)目前國內(nèi)僅僅應用于中大型的客車、公交汽車和貨車上。 （1）彈簧的臺架試驗方法：根據(jù)機械部標準 JB/T 10416-2004汽車懸架用螺旋彈簧技術(shù)條件。 QCN 29035-1991汽車鋼板彈簧技術(shù)條件 分別確定汽車用螺旋彈簧和鋼板彈簧的試驗方法。 3.1.1懸架彈簧檢測技術(shù) B/T10416-2004中第四節(jié)就詳細規(guī)定了車用螺旋彈簧的尺寸、 特性、硬度、脫碳、疲勞和表面防腐等試驗方法。以螺旋彈簧最重要 的特性內(nèi)容來講，標準規(guī)定了 永久變形 在 精 度 不 低 于 1 % 、 分 辨 率 不 低 于 2 N的 測 力 儀 器 或 專 用 設 備 上， 將 彈 簧 壓 至 最 大 連 續(xù) 加

8、載 兩 次 后，測量彈 簧 試驗 前 后 自 由 高 度之 差 值。 負荷 在 精 度 不 低 于 1 % 、 分 辨 率 不 低于 2 N的 測 力 儀 器 上， 測 量 彈 簧 在 檢 測 高 度下 的 負 荷 在負 荷 分 組時 每 組的 公 差 帶 可 另 增 加 與 相 鄰兩 組 的 重 疊 公 差， 其 值 為 工 作 負 荷 F 的 I % 剛度 在 精 度 不 低 于 1 % 、 分 辨 率 不 低 于2 N 的 測 力 儀 器 上 測 量 ， 在 全 變 形 量 的3 0 % 一 7 0 % . 好為5 0 m m測 量， 計 算 其剛 度 值。 3.1.1懸架彈簧檢測技術(shù)

9、螺旋彈簧：JB/T 10416-2004 懸架用螺旋彈簧技術(shù)條件 GB/T 16947-2009 螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范 TB/T 1752-1986 車輛圓柱螺旋彈簧修理技術(shù)條件 Q/HBM 66.7-1994 微型貨車 懸架用螺旋彈簧 鋼板彈簧： GB/T 19844-2005 鋼板彈簧 GB/T 23925-2009 三輪汽車和低速貨車 鋼板彈簧 JB/T 11222-2011 低速汽車 鋼板彈簧可靠性試驗方法 Q/HBM 111-1994 微型貨車變截面鋼板彈簧 QC/T 29035-1991 汽車鋼板彈簧技術(shù)條件 QC/T 517-1999 汽車鋼板彈簧用U型螺栓及螺母技術(shù)條件 3.1

10、.1懸架彈簧檢測技術(shù) 目前，關(guān)于彈簧的疲勞、剛度。耐久性等的試驗，一般在電液伺 服試驗機上進行。電液伺服系統(tǒng)由機械 動力系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和采集 控制系統(tǒng)組成。機械 動力系統(tǒng)由龍門架、平臺、液壓源、作動器等組成; 傳感器系統(tǒng)由位移傳感器、載荷傳感器和伺服閥組成; 采集 控制系統(tǒng)由控 制器、電源、計算機等及軟件系統(tǒng)組成。 3.1.1懸架彈簧檢測技術(shù) 用彈簧的靜態(tài)剛度靜態(tài)剛度和耐久性耐久性測試一般在能實現(xiàn)直線或扭轉(zhuǎn)動作的電 液伺服試驗臺上進行，采用靜態(tài)加載程序進行。 PLS-L50B4 型電液伺服系統(tǒng) 板簧剛度試驗 MTS810 多功能試驗臺進行螺旋彈 簧的靜態(tài)剛度試驗和耐久性試驗 返回 3.1.2

11、懸架減震器 （1）汽車用減震器 汽車減振器實際上是一個振動阻尼器 。減振器在汽車中不僅用在懸掛上，在其 它的位置也有應用。例如用于駕駛室、車座、方向盤等，也可作為緩沖器用在車 輛保險杠上。 3.1.2懸架減震器 （2）懸架減震器的臺架試驗方法 國內(nèi)汽車行業(yè)現(xiàn)行標準 QC/T491-1999 汽車筒式減振器尺寸 系列和技術(shù)條件、QC/T545-1999 汽車筒式減振器臺架試驗方法 和 QC/T546-1999 汽車筒式減振器 清潔度限值及測定方法針對 減振器的示功特性、速度特性、溫度特性、耐久性能以及清潔度等進 行了規(guī)定。 目前正在進行 汽車減振器技術(shù)條件與臺架試驗方法汽車行 業(yè)新標準的起草工作

12、，該標準將 QC/T491-1999 和 QC/T545-1999 合并，擴充了試驗方法，提高了技術(shù)指標，增加了 “動態(tài)低溫密封 性”和 “抗泡沫性項目。減振器除了上述性能，還有連桿彎曲剛度、 焊點強度、滑動阻力等性能要求。 3.1.2懸架減震器 （3）懸架減震器的技術(shù)要求 QC/T491-1999 汽車筒式減振器尺寸系列和技術(shù)條件 QC/T545-1999 汽車筒式減振器臺架試驗方法 QC/T546-1999 汽車筒式減振器 清潔度限值及測定方法 汽車減振器技術(shù)條件與臺架試驗方法（未定稿） 這些標準對汽車懸架減震器尺寸參數(shù)、性能及測試方法、耐久特性試 驗等都做了詳細的規(guī)定。 3.1.2懸架減

13、震器 （4）減震器檢測設備 減震器的檢測設備需滿足以下條件： 單動:一端固定，另一端實現(xiàn)講波(正弦)運動. 行程可調(diào)，至少為100m,測量精度高于1%. 有級或無級變速。最大試驗頻率至少為5 Hz. 功率足夠大.在速度為1.Om/ s時，檢測減振器速度誤差小于1%. 力傳感器，其精度高于1%. 減振器示功試驗臺的3次檢測誤差要小于3%或 40N. 測量過程門動記錄、保存、處理及輸出. 減振器示功試驗臺可采用機械式或液壓式。無論采用何種形式，電液伺服試驗臺可以 在量程之內(nèi)無級改變頻率及任意改變行程，較機械式試驗臺技術(shù)更先進、使用更方便。 3.1.2懸架減震器 例子： MTS849 減振器試驗臺屬

14、電液伺服式，可實現(xiàn)減振器示功特性、速度特性、 阻力特性、抗泡沫性、溫度特性 (需配備高、低溫箱) 和耐久性等試驗，可實 現(xiàn)包括側(cè)向加載、溫度監(jiān)控、防護罩、減震支柱旋轉(zhuǎn)裝置、速度保持、時域 信號回放等功能。 返回 （1）扭力梁：扭力梁是目前小型車后懸架常用的一種部件型式，其 性能要求主要是總成剛度、耐久性、強度等。目前一般采用電液伺服 試驗系統(tǒng)進行扭力梁耐久性試驗。 例：下圖為電液伺服試驗系統(tǒng)進行扭力梁耐久性試驗。該試驗樣品按照實車 裝配狀態(tài)裝夾，兩個作動缸的輸出為正弦位移信號，兩者之間有 180的相 位差，采用恒定位移控制方式，模擬車輛在崎嶇路面行駛時的扭轉(zhuǎn)工況。 扭力梁標準：乘用車 用扭轉(zhuǎn)梁

15、后橋疲勞壽命 臺架試驗方法編纂啟 動會已經(jīng)召開，即將出 臺。 3.1.3彈性襯套、扭力梁及擺臂檢測技術(shù) 3.1.3彈性襯套、扭力梁及擺臂檢測技術(shù) （2）彈性襯套：襯套分為常規(guī)橡膠襯套和液壓橡膠襯套,屬于汽車底 盤橡膠制品件,是車身各零部件之間鉸接點,其彈性特征及衰減特性優(yōu) 越,能承受載荷、隔離、衰減振動、降低噪音,保證乘坐舒適性,對汽車 懸架設計有重要影響。彈性襯套用于汽車鑰板彈黃之間連接處的二次 減振。 3.1.3彈性襯套、扭力梁及擺臂檢測技術(shù) 彈性襯套的檢測：彈性襯套性能主要是靜剛度、動剛度和耐久性。MTS831 彈性體試驗臺可完成上述三種性能試驗，其中動、靜剛度特性試驗程序有分 析功能，

16、無需人工計算剛度值。靜剛度和耐久性也可在通用的電液伺服系統(tǒng) 上進行，但是通常須有相應的軟件。圖 8 所示為 MTS831 彈性體試驗臺進行 彈性體動、靜剛度和耐久性試驗的照片。 10%動、靜剛度和耐久性試驗 （3）擺臂：擺臂是懸架系統(tǒng)重要部件，連接懸架和車身，起到車輛 的支撐作用，如果是前懸掛的擺臂，還對汽車的轉(zhuǎn)向性能有著重要的 作用。 3.1.3彈性襯套、扭力梁及擺臂檢測技術(shù) 擺臂的檢測：擺臂的主要性能有強度、耐久性等，其測試主要應用電 液伺服系統(tǒng)來進行。對于耐久性，載荷譜可以根據(jù)產(chǎn)品的使用狀況采 取單一恒定載荷、復合載荷、道路譜等多種方式，其中復合載荷和道 路譜在目前大多數(shù)國產(chǎn)設備上應用不

17、多。 3.1.3彈性襯套、扭力梁及擺臂檢測技術(shù) 3.1.3彈性襯套、扭力梁及擺臂檢測技術(shù) 3.1.4主動、半主動懸架零部件檢測技術(shù)探討 （1）傳感器檢測技術(shù) 主動或半主動懸架中有加速度傳感器、力傳感器、車身高度傳感器， 這些傳感器應滿足精度、響應性、耐久性、結(jié)構(gòu)緊湊性、適應性、輸出電平、 再現(xiàn)性等指標要求汽車工作；環(huán)境溫度是 40 80 ，在各種氣候和道路 條件下運行，因此要求傳感器能適應溫度、濕度、沖擊、振動、腐蝕及油液 污染等惡劣環(huán)境。因此對傳感器的檢測以環(huán)境試驗為主，相關(guān)設備有高低溫 及濕熱試驗箱、熱沖擊試驗箱、沙塵試驗箱、淋雨試驗箱、電磁振動試驗臺、 鹽霧腐蝕試驗箱等。沖擊性能檢測則采

18、用跌落試驗; 通常在進行環(huán)境試驗的同 時或之前之后要進行傳感器本身的精度指標、響應時間以及輸出電平測試， 以評價傳感器是否滿足相關(guān)標準要求。 （2）控制器、信號處理器檢測技術(shù) 控制系統(tǒng)主要性能為能控性和能觀測性，其本身電器性能主要是耐振動性、 耐高低溫濕熱性及耐腐蝕性等。能控性和能觀測性可通過將控制器和磁 (電) 流變減振器 (或執(zhí)行器)按照實車連接狀態(tài)安裝于試驗臺架上進行驗證。電器 性能采用相應的環(huán)境試驗設備進行驗證。對于控制器和信號處理器性能測試 需用專用裝置進行，但控制系統(tǒng)的核心是軟件，因此最好進行軟件仿真和硬 件在線仿真并結(jié)合臺架試驗來驗證。 3.1.4主動、半主動懸架零部件檢測技術(shù)探討 4懸架整體試驗 運動學和柔性測試