汽车悬架特性检测技术和设备的比较及应用研究

测方法》中规定， 用谐振式悬架检测台检测悬架特性
时， 受检车辆的车轮在受外界激励振动下测得的悬
架吸收率应不小于 ４０ ％， 同轴左、右悬架吸收 率 之
差不得大于 １５ ％。
３ 平板式检测系统的结构和检测方法
３．１ 结构原理 平板式检测系统由测试平板、数据采集和处理
分析等单元组成（ 图 ３） 。测试平板包括 ４ 块“制 动 力－ 悬架效率－ 轴重”板、１ 块侧滑板和 １ 块过渡板。 “制动－ 悬架－ 轴重”测试板下有两组力传感器， 分别 用来测试轮胎作用于平板的水平力和垂直力。该系 统不但可以检测悬架性能， 还可以检测汽车的制动 性能、侧滑和轴重。检测时， 车辆以 ５～１５ ｋｍ ／ｈ 的速 度驶上平板， 通过行车制动系统使各车轮分别停在 ４ 块“制动力－ 悬架效率－ 轴重”测试板上， 制动激励 使车身质量在前、后悬架系统上作俯仰振动， 通过力 传感器采集各车轮垂直载荷的变化（ 图 ４） ， 检测悬 架的性能状态。
η＝１－
ＦＢ－ Ｗ ＦＡ－ Ｗ
×１００ ％
（ ２）
式中， ＦＡ、ＦＢ 分别为图 ４ 曲线上 Ａ、Ｂ 点的纵坐标值。
研究表明［４， ５］， 悬架效率η 与车身振动衰减率 τ
和悬架系统相对阻尼比 ξ［６］ 在物理意义上是有内在
联系的， 可表示为：
η＝１－
１ τ
（ ３）
或
η＝１－
１
（ ４）
" ｅｘｐ
π２ （ １ ／ξ２） － １
型平板式检测系统对车辆的悬架特性进行实测和评 价， 以比较两种评价结果的差异， 分析原因并提出改 进措施。
２ 谐振式悬架检测台的结构和检测方法
２．１ 结构原理
谐振式悬架检测台基本结构如图 １ 所示， 由电
机 、偏 心 轮 、储 能 飞 轮 、激 振 弹 簧 、台 板 、传 感 器 和 控
制柜等组成， 按检测参数可分为测力式和测位移式
４
１ ３ １
１ ２ １
１“． 制 动 力－ 悬 架 效 率－ 轴 重 ” 测 试 板 ２． 侧 滑 板 ３．过渡板 ４．控制柜
图 ３ 平板式检测系统的组成示意
垂直载荷 Ｆ ／ｋＮ
６．０
Ａ
４．０
２．０ Ｏ
左前轮
０
Ｂ
右前轮
０ห้องสมุดไป่ตู้
５
１０
１５
２０
时间 ｔ ／ｓ
（ ａ） 前轮
垂直载荷 Ｆ ／ｋＮ
６．０
４．０ Ｏ
Ｂ
８．４
轻型货车 ３
１ ４０６．８
１１．４
６．６
５７．８ ６３．０ ５．２ ７０．５ ７１．４
０．９
６．５
５５．７ ６４．１ ８．４ ６７．５ ７０．６
３．１
６．３
５４．４ ６２．６ ８．２ ６８．７ ７１．４
２．７
９．７
３４．３ ４０．７ ６．４ ３８．９ ５１．８ １２．９
９．８
３９．２ ４６．０ ６．８ ４５．２ ５２．３
２．０
Ａ
０
０
５
左后轮 右后轮
１０
１５
２０
时间 ｔ ／ｓ
（ ｂ） 后轮
图 ４ 车辆制动时车轮垂直载荷的变化曲线
３．２ 评价指标
平板式检测系统采用“悬架效率”来评价悬架性
能。悬架效率是按照“车轮处动态垂直载荷的变化→
车身振动→悬架衰减振动→悬架效率”这一原理测
试出来的。
根据图 ４， 悬架效率 η的计算公式［２］为：
轻型客车 １ ９０．１ ９１．５ １．４ ８４．２ ８７．４ ３．２
轻型客车 ２ ９２．３ ９１．１ １．２ ８５．８ ８８．５ ２．７
轻型客车 ３ ９２．０ ９０．９ １．１ ８７．２ ８８．９ １．７
轻型货车 １ ８４．８ ８６．０ １．２ ８５．３ ８０．６ ４．７
轻型货车 ２ ８４．１ ８４．８ ０．７ ８４．０ ８５．２ １．２
率”λ作为评价指标， λ定义为： 共振时最小动态车轮
垂直载荷 Ｆｍｉｎ 与静态车轮垂直载荷 Ｗ 的百分比， 即
垂直载荷 Ｆ ／Ｎ
１ ０２０
λ＝
Ｆｍｉｎ Ｗ
×１００
％
（ １）
１ ０００
９８０
９６０
９４０
９２０
９００ ０２
４６
８ １０
时间 ｔ ／ｓ
图 ２ 车轮垂直载荷的时域曲线
ＧＢ １８５６５—２００１《营运车辆综合性能要求和检
由表 ２ 可看出， ３ 辆车的 ３ 次检测结果之间有 一定的差异， 说明平板式检测系统检测悬架效率的 重复性不够理想， 这是因为检测过程与驾驶员对车 辆行驶速度和制动的控制有关。其中， 轻型客车左后 悬架和轻型货车左前悬架的 ３ 次检测结果相差较
表 ２ 平板式检测系统测得的悬架效率
车型
整车总质量 ／ｋｇ 测试速度 ／ｋｍ·ｈ－１ 制动减速度 ／ｍ·ｓ－２
ＧＢ １８５６５—２００１《营运车辆综合性能要求和检
测方法》中规定， 用平板式检测系统检测悬架性能
时， 受检车辆制动时测得的悬架效率应不小于 ４５ ％，
同轴左、右悬架的悬架效率之差不得大于 ２０ ％。
４ 实车检测与结果分析
４．１ 实车检测 为了比较谐振式和平板式设备在检测悬架性能
方面的特点和差异， 采用 ＳＡＴ２００Ａ 型谐振式悬架检 测 台 和 ４ＢＫＷＳ 型 平 板 式 检 测 系 统 分 别 对 轿 车 、轻 型客车和轻型载货车进行了悬架特性检测， 检测过 程均按设备使用操作要求进行， 每辆车重复检测 ３ 次， 检测结果如表 １ 和表 ２ 所列。
Ｊｉａｎｇ Ｈａｏｂｉｎ，Ｚｈａｎｇ Ｙｉ，Ｙｕａｎ Ｙｕｎｌｉａｎｇ
（ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｅｓｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｗｉｄｅｌｙ－ ｕｓｅｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ （ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ － ｔｙｐｅ ａｎｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ－ ｔｙｐｅ） ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｗｏ ｓｅｔｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｔｅｓｔｅｒ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｓｐｅｃｔ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ｔｅｓｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ － ｔｙｐｅ ｔｅｓｔｅｒ ａｎｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ－ ｔｙｐｅ ｔｅｓｔｅｒ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．
显然， 谐振式悬架检测台的检测评价结果与平 板式检测系统的差异较大。经调查， ３ 辆汽车的悬架 系统均没有维修过及更换过零部件。其中， 轿车作 为私人用车已使用 ２ 年， 车况较好； 轻型客车作商 务用车已使用 ３ 年多， 车况较差； 轻型载货车用于 驾驶实习已使用 ３ 年， 车况较差。
由表 １ 和表 ２ 可知， 谐振式悬架检测台的检测
主题词： 悬架 性能 检测 设备 中图分类号： Ｕ４６３．３３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １０００－ ３７０３（ ２００７） ０３－ ００３２－ ０４
Ｃｏｍｐａｒ ｉｓｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｃｈａｒ ａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ
前悬架 ／％ 左 右 左、右差 左
后悬架 ／％ 右 左、右差
轿车 １
１ １２４．９
１０．２
轿车 ２
１ １２１．４
１０．７
轿车 ３
１ １１７．９
１０．８
轻型客车 １
１ ５８２．０
１３．１
轻型客车 ２
１ ５６４．２
１３．４
轻型客车 ３
１ ５８６．７
１４．６
轻型货车 １
１ ４１６．５
７．８
轻型货车 ２
１ ４２６．９
轻型货车 ３ ８４．７ ８２．５ ２．２ ８４．３ ８０．５ ３．８
４．２ 检测结果评价与比较 从表 １ 可看出， 每辆车 ３ 次测试结果的差异很
小， 说明谐振式检测台的检测结果重复性较好。轻型 客车的各悬架吸收率值总体上最好， 轿车次之， 轻型 载货车最差。３ 辆车的悬架吸收率均大于 ４０ ％， 每辆 车各轴左、右的悬架吸收率之差均小于 １５ ％。根据 ＧＢ １８５６５—２００１ 进 行 评 价 ， ３ 辆 车 悬 架 性 能 均 合 格。
目前广泛应用的悬架特性检测设备分为谐振式 和平板式两类。由于两类设备的结构组成、检测原 理、评 价 指 标 均 不 同， 所 以 有 关 标 准 ［２， ３］ 对 两 类 设 备 分别规定了不同的评价指标和限值， 但没有明确两 种评价指标之间的联系和差异。实际应用表明， 分别 用两类设备对同一辆汽车的悬架特性进行检测时会 得出不一致的评价结论， 这给车况评定和故障诊断 带来了困难。为此， 本文对这两类设备进行了比较研 究， 选择 ＳＡＴ２００Ａ 型谐振式悬架检测台和 ４ＢＫＷＳ
两类。
车体 电机
台板
悬架 车轮
储能飞轮 偏心轮
图 １ 谐振式悬架检测台基本组成示意
２．２ 评价指标 谐振式悬架检测台是通过测试车轮作用在激振
! 镇江市 ２００５ 年产学研合作计划项目。
— ３２ —
汽车技术
·试验·测试·
台板上的垂直载荷（ 图 ２） 或激振台板的位移变化来
评价悬架特性的。我国有关标准规定用“悬架吸收
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，Ｐｅｒ ｆｏｒ ｍａｎｃｅ，Ｔｅｓｔｉｎｇ，Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
１ 前言
汽车悬架系统的性能对整车的行驶平顺性、安全 性、通过性和燃油经济性有重要影响。研究表明， 当汽 车悬架系统减振器阻尼下降至原设计值的 ２０ ％以下 时 ， 车 轮 离 地 概 率 剧 增 ， 汽 车 的 操 纵 稳 定 性 恶 化 ［１］， 因此我国有关汽车标准已对悬架特性的检测和评定 提出了具体要求［２， ３］ 。
７．１
９．６
３５．９ ４３．４ ７．５ ３３．２ ４５．３ １２．１
９．０
５０．４ ４０．６ ９．８ ３７．１ ４３．３
６．２
９．０
４８．９ ３８．３ １０．６ ３９．３ ４３．２
３．９
９．８
４０．３ ３６．１ ４．１ ４０．１ ４５．６
５．５
大， 而轿车的检测结果比较稳定。３ 辆车的悬架效率 以轿车的最好， 轻型客车和轻型货车均比较差。根 据检测标准 ， 轿车的各悬架效率均大于 ４５ ％， 每轴 左、右悬架效率之差小于 ２０ ％， 因此判为合格， 但左 前悬架的悬架效率偏低， 故应加强对该侧悬架减振 器的检查。轻型客车只有右后悬架的 ３ 次检测结果 略大于 ４５ ％， 其余悬架的平均值均小于 ４５ ％， 因此 应 判 为 不 合 格 。 轻 型 货 车 只 有 左 前 悬 架 的“ 悬 架 效 率”３ 次检测值略大于 ４５ ％， 其余悬架的平均值均未 达到 ４５ ％， 故判为不合格。
·试验·测试·
汽车悬架特性检测技术和设备的比较及应用研究 !
江浩斌 张 怡 袁云良
（ 江苏大学）
【摘 要 】对 谐 振 式 和 平 板 式 悬 架 检 测 设 备 的 基 本 结 构 、检 测 原 理 、评 价 方 法 及 评 价 标 准 进 行 了 对 比 分 析 。 选 择 典 型的谐振式、平板式悬架检测设备对 ３ 辆不同类型汽车的悬架性能进行实测和评价， 分析了两类设备的功能特点和 检测结果的差异及原因， 针对两类设备存在的问题分别提出了相应的改进措施， 为汽车悬架性能检测技术研究和设 备开发提供了理论依据。
结果没有全面反映出 ３ 辆汽车的悬架性能差异及各 车悬架系统的潜在问题。而悬架效率检测结果可反 映出各车悬架性能的差异和存在的问题。其中， 轿车 的悬架效率虽均合格， 但相比之下左前悬架的悬架 效率最低， 这是因为该轿车平时只有驾驶员一人乘 坐， 因此左前减振器的工作强度更大些， 其减振性能 就会下降得更多。可见， 平板式检测系统的检测结果 与实际车况的关联性较强。 ４．３ 检测结果的差异分析
２００７ 年 第 ３ 期
— ３３ —
·试验·测试·
表 １ 谐振式悬架检测台测得的悬架吸收率
％
车型
前悬架
后悬架
左 右 左、右差 左 右 左、右差
轿车 １ ８９．１ ８７．１ ２．０ ８５．２ ８１．５ ３．７
轿车 ２ ８８．１ ８７．６ ０．５ ８６．８ ７９．５ ７．３
轿车 ３ ８８．８ ８７．３ １．５ ８５．３ ８０．４ ４．９