汽车悬架检测技术研究综述

汽车悬架检测技术研究综述

悬架性能影响车辆的动态附着性能，对整车的平顺性、安全性、操纵稳定性、制动性、动力性、经济性等均有很大的影响。文章在分析汽车悬架检测技术的基本设备和检测方法的基础上，研究了未来汽车悬架检测技术的发展趋势，并指出了我国汽车悬架检测技术的弱点所在。文章的研究对我国汽车悬架检测技术的发展具有指导意义。

标签：汽车悬架；检测技术；发展趋势

引言

悬架装置是汽车的一个重要组成，汽车悬架装置通常由弹性元件、导向装置和减振器三部分组成。其主要功能是：缓和由路面不平引起的振动和冲击，以保证汽车具有良好的平顺性；迅速衰减车身和车桥的振动；传递作用在车轮和车身之间的各种力和力矩；保证汽车行驶时必要的安全性和操纵稳定性。

悬架性能影响车辆的动态附着性能，对整车的平顺性、安全性、操纵稳定性、制动性、动力性、经济性等均有很大的影响。车辆悬架系统原始设计不合理，减震器漏油，弹性元件及联结接头的过度磨损等均会使悬架系统的性能变差，导致制动点头，俯仰和测倾振动加剧，轮胎磨损加剧，转向系统及悬架系统和车身零件的振动加剧等，因而悬架系统的检测评定就显得尤为重要。在汽车悬架系统的检测技术，对汽车运动学、动力学的计算分析和验证占有十分重要的地位。

1 汽车悬架检测技术

1.1 汽车悬架检测设备与检测方法

汽车悬架装置工作性能的检测方法有经验法、按压车体法和试验台检测法三种类型。经验法是通过人工外观检视的方法，主要从外部检查悬架装置的弹簧是否有裂纹，弹簧和导向装置的连接螺栓是否松动，减振器是否漏油、缺油和损坏等项目。按压车体法既可以人工按压车体，也可以用试验台的动力按压车体。按压使车体上下运动，观察悬架装置减振器和各部件的工作情况，凭经验判断是否需要更换或修理减振器和其他部件。

检测台能快速检测、诊断悬架装置工作性能，并能进行定量分析。根据激振方式不同，悬架装置检测台可分为跌落式和共振式两种类型。其中，共振式悬架装置检测台根据检测参数的不同，又可分为测力式和测位移式两种类型。跌落式悬架装置检测台在测试中，先通过举升装置将汽车升起一定高度，然后突然松开支撑机构，车辆落下产生自由振动。用测量装置测量车体振幅或者用压力传感器测量车轮对台面的冲击压力，对振幅或压力分析处理后，评价汽车悬架装置的工作性能。共振式悬架装置检测台如图1所示，通过试验台的电动机、偏心轮、蓄能飞轮和弹簧组成的激振器，迫使试验台台面及其上被检汽车悬架装置产生振

动。在开机数秒后断开电机电源，从而由蓄能飞轮产生扫频激振。由于电机的频率比车轮固有频率高，因此蓄能飞轮逐渐降速的扫频激振过程总可以扫到车轮固有振动频率处，从而使台面-汽车系统产生共振。通过检测激振后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，便可判断悬架装置减振器的工作性能。

测力式悬架装置检测台和测位移式悬架装置检测台，一个是测振动衰减过程中的力，另一个是测振动衰减过程中的位移量，它们的结构如图2所示。由于共振式悬架装置检测台性能稳定、数据可靠，因此应用广泛。

共振式悬架装置检测台一般由机械部分和电子电器控制部分组成。共振式悬架装置检测台的机械部分，由箱体和左右两套相同的振动系统构成，结构如图3所示。每套振动系统由上摆臂、中摆臂、下摆臂、支承台面、激振弹簧、驱动电机、蓄能飞轮和传感器等构成。传感器一端固定在箱体上，另一端固定在台面上。

上摆臂、中摆臂和下摆臂通过三个摆臂轴和六个轴承安装在箱体上。上摆臂和中摆臂与支承台面连接，并构成平行四边形的四连杆机构，以保证上下运动时能平行移动，以及台面受载时始终保持水平。中摆臂和下摆臂端部之间装有弹簧。

驱动电机的一端装有蓄能飞轮，另一端装有凸缘，凸缘上有偏心轴。连接杆一端通过轴承和偏心轴连接，另一端和下摆臂端部连接。检测时，将汽车驶上支承平台，启动测试程序，驱动电机带动偏心机构使整个汽车-台面系统振动。激振数秒钟达到角频率为ω0的稳定强迫振动后，断开驱动电机电源，接着由蓄能飞轮以起始频率为ω0的角频率进行扫频激振。由于停在台面上车轮的固有频率处于ω0和0之间，因此蓄能飞轮的扫频激振总能使汽车-台面系统产生共振。断开驱动电机电源的同时，启动采样测试装置，记录数据和波形，然后进行分析、处理和评价。

共振式悬架装置检测台电子电器控制部分，主要由微机、传感器、A/D转换器、电磁继电器及控制软件等组成。控制软件是悬架装置试验台电子电器控制部分与机械部分联系的桥梁。软件不仅实现对悬架装置试验台测试过程的控制，同时也对悬架装置试验台所采集的数据进行分析和处理，并最终将检测结果显示和打印出来。

1.2 汽车悬架检测的基本方法

GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》中规定：对于最大设计车速≥100km/h、轴载质量≤1500kg的载客汽车，应用悬架检测台按规定的方法进行检测悬架特性，受检车辆的车轮在受外界激励振动下测得的吸收率，即被测汽车共振时的最小动态车轮垂直载荷与静态车轮垂直载荷的百分比值（又称车轮接地性指数），应不小于40%，同轴左右轮吸收率之差不得大于15%。

车轮接地性指数可以表征悬架装置的工作性能，车轮接地性指数表明了悬架装置在汽车行驶中确保车轮与路面相接触的最小能力。汽车行驶中，所有车轮的

接地性指数是不一样的，这是因为各轮悬架装置工作性能不一、各轮承受载荷不一、各轮气压不一等原因造成的。如果在检测台上，人为使各轮承受的载荷和轮胎气压一致，那么，车轮接地性指数就主要决定于悬架装置的工作性能。因此，完全可以用车轮接地性指数评价悬架装置的工作性能。

在欧美一些国家，悬架装置检测台已被广泛应用在检测汽车悬架装置工作性能上。欧洲使用的悬架装置检测台主要的生产厂家有德国的HOFMANN公司和意大利的CEMB公司等。他们生产的悬架检测台在检测中，悬架检测台台板连同其上的被检汽车按正弦规律作垂直振动，激振振幅固定而频率变化。力传感器感应到车轮作用到台板上的垂直作用力，并将力信号存入存储器。当对全车所有车轮悬架装置检测完后，微机将力信号进行分析和处理，便可获得车轮的接地性指数。2 现代汽车检测技术的新趋势

随着电控技术在汽车悬架检测领域的应用日趋广泛，我国汽车悬架检测技术的发展具有如下几个新的趋势。

应用高新技术提高检测水平。我国目前的汽车检测设备在采用专家系统和智能化诊断方面与国外相比还存在较大差距。随着汽车工业的发展，传感器制造水平越来越高，测试精度和可靠性不断提高，从而促进了汽车检测和诊断设备的迅速发展。

研制开发新的检测设备与仪器。随着世界经济和社会的发展，汽车方面的标准和法规在不断地变化，对汽车的使用性能、检测参数及相应的检测方法亦不断地更新和发展，比较典型的实例是汽车悬架性能的检测设备。随着世界各国对汽车舒适度要求的提高，对汽车悬架性能检测方法也不断发展。目前随着各国新标准的推行，对汽车悬架检测方法由早期的人工经验法，向着自动化智能化的方向发展，随着虚拟样机等技术的引入，汽车悬架检测甚至开始人工智能化。检测技术向人工智能专家系统发展。为节省费用、场地和人员，汽车检测设备已开始从单机单功能向多功能的综合检测台发展。不仅节约费用，而且大大减少了设备安装的占地面积；同时先进的传感器和计算机控制系统可在操作后，显示、打印和储存各种测试数据。汽车检测设备的综合化有利于汽车检测线的浓缩化。

今后汽车检测和诊断技术发展的重点应是增加和完善监控预测功能，将汽车悬架的检测逐步扩展到系统状态的预测，并进一步发展到元件状态的预测，这样将能科学地决定汽车各总成以至整车的合理使用寿命，这对提高汽车运行的经济性和可靠性具有重要的意义。要实现这种预测技术，取决于一些关键技术的发展。如：故障机理的解析技术，诊断参数信息的识别和传感技术，预测故障模式的建立及故障模式的精确度和通用性的实用水平，新的检测手段的开发和利用，高速微处理机及大容量廉价记忆装置的普及等。

我国汽车悬架检测技术发展过程中，普遍重视硬件技术，忽略或是轻视了难度大、投入多和社会效益明显的检测方法及限值标准等基础性技术的研究。有些检测设备由于缺乏技术规范化，而使检测结果缺乏科学性和准确性。随着检测技术的发展，与硬件相配套的检测技术软件需要进一步完善。