汽車懸架檢測技術研究綜述

摘 要：懸架性能影響車輛的動態附著性能，對整車的平順性、安全性、操縱穩定性、制動性、動力性、經濟性等均有很大的影響。文章在分析汽車懸架檢測技術的基本設備和檢測方法的基礎上，研究了未來汽車懸架檢測技術的發展趨勢，并指出了我國汽車懸架檢測技術的弱點所在。文章的研究對我國汽車懸架檢測技術的發展具有指導意義。

關鍵詞：汽車懸架；檢測技術；發展趨勢

引言

懸架裝置是汽車的一個重要組成，汽車懸架裝置通常由彈性元件、導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和沖擊，以保證汽車具有良好的平順性；迅速衰減車身和車橋的振動；傳遞作用在車輪和車身之間的各種力和力矩；保證汽車行駛時必要的安全性和操縱穩定性。

懸架性能影響車輛的動態附著性能，對整車的平順性、安全性、操縱穩定性、制動性、動力性、經濟性等均有很大的影響。車輛懸架系統原始設計不合理，減震器漏油，彈性元件及聯結接頭的過度磨損等均會使懸架系統的性能變差，導致制動點頭，俯仰和測傾振動加劇，輪胎磨損加劇，轉向系統及懸架系統和車身零件的振動加劇等，因而懸架系統的檢測評定就顯得尤為重要。在汽車懸架系統的檢測技術，對汽車運動學、動力學的計算分析和驗證占有十分重要的地位。

1 汽車懸架檢測技術

1.1 汽車懸架檢測設備與檢測方法

汽車懸架裝置工作性能的檢測方法有經驗法、按壓車體法和試驗臺檢測法三種類型。經驗法是通過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，彈簧和導向裝置的連接螺栓是否松動，減振器是否漏油、缺油和損壞等項目。按壓車體法既可以人工按壓車體，也可以用試驗臺的動力按壓車體。按壓使車體上下運動，觀察懸架裝置減振器和各部件的工作情況，憑經驗判斷是否需要更換或修理減振器和其他部件。

檢測臺能快速檢測、診斷懸架裝置工作性能，并能進行定量分析。根據激振方式不同，懸架裝置檢測臺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臺根據檢測參數的不同，又可分為測力式和測位移式兩種類型。跌落式懸架裝置檢測臺在測試中，先通過舉升裝置將汽車升起一定高度，然后突然松開支撐機構，車輛落下產生自由振動。用測量裝置測量車體振幅或者用壓力傳感器測量車輪對臺面的沖擊壓力，對振幅或壓力分析處理后，評價汽車懸架裝置的工作性能。共振式懸架裝置檢測臺如圖1所示，通過試驗臺的電動機、偏心輪、蓄能飛輪和彈簧組成的激振器，迫使試驗臺臺面及其上被檢汽車懸架裝置產生振動。在開機數秒后斷開電機電源，從而由蓄能飛輪產生掃頻激振。由于電機的頻率比車輪固有頻率高，因此蓄能飛輪逐漸降速的掃頻激振過程總可以掃到車輪固有振動頻率處，從而使臺面-汽車系統產生共振。通過檢測激振后振動衰減過程中力或位移的振動曲線，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。

測力式懸架裝置檢測臺和測位移式懸架裝置檢測臺，一個是測振動衰減過程中的力，另一個是測振動衰減過程中的位移量，它們的結構如圖2所示。由于共振式懸架裝置檢測臺性能穩定、數據可靠，因此應用廣泛。

共振式懸架裝置檢測臺一般由機械部分和電子電器控制部分組成。共振式懸架裝置檢測臺的機械部分，由箱體和左右兩套相同的振動系統構成，結構如圖3所示。每套振動系統由上擺臂、中擺臂、下擺臂、支承臺面、激振彈簧、驅動電機、蓄能飛輪和傳感器等構成。傳感器一端固定在箱體上，另一端固定在臺面上。

上擺臂、中擺臂和下擺臂通過三個擺臂軸和六個軸承安裝在箱體上。上擺臂和中擺臂與支承臺面連接，并構成平行四邊形的四連桿機構，以保證上下運動時能平行移動，以及臺面受載時始終保持水平。中擺臂和下擺臂端部之間裝有彈簧。

驅動電機的一端裝有蓄能飛輪，另一端裝有凸緣，凸緣上有偏心軸。連接桿一端通過軸承和偏心軸連接，另一端和下擺臂端部連接。檢測時，將汽車駛上支承平臺，啟動測試程序，驅動電機帶動偏心機構使整個汽車-臺面系統振動。激振數秒鐘達到角頻率為ω0的穩定強迫振動后，斷開驅動電機電源，接著由蓄能飛輪以起始頻率為ω0的角頻率進行掃頻激振。由于停在臺面上車輪的固有頻率處于ω0和0之間，因此蓄能飛輪的掃頻激振總能使汽車-臺面系統產生共振。斷開驅動電機電源的同時，啟動采樣測試裝置，記錄數據和波形，然后進行分析、處理和評價。

共振式懸架裝置檢測臺電子電器控制部分，主要由微機、傳感器、A/D轉換器、電磁繼電器及控制軟件等組成。控制軟件是懸架裝置試驗臺電子電器控制部分與機械部分聯系的橋梁。軟件不僅實現對懸架裝置試驗臺測試過程的控制，同時也對懸架裝置試驗臺所采集的數據進行分析和處理，并最終將檢測結果顯示和打印出來。

1.2 汽車懸架檢測的基本方法

GB18565-2001《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法》中規定：對于最大設計車速≥100km/h、軸載質量≤1500kg的載客汽車，應用懸架檢測臺按規定的方法進行檢測懸架特性，受檢車輛的車輪在受外界激勵振動下測得的吸收率，即被測汽車共振時的最小動態車輪垂直載荷與靜態車輪垂直載荷的百分比值（又稱車輪接地性指數），應不小于40%，同軸左右輪吸收率之差不得大于15%。

車輪接地性指數可以表征懸架裝置的工作性能，車輪接地性指數表明了懸架裝置在汽車行駛中確保車輪與路面相接觸的最小能力。汽車行駛中，所有車輪的接地性指數是不一樣的，這是因為各輪懸架裝置工作性能不一、各輪承受載荷不一、各輪氣壓不一等原因造成的。如果在檢測臺上，人為使各輪承受的載荷和輪胎氣壓一致，那么，車輪接地性指數就主要決定于懸架裝置的工作性能。因此，完全可以用車輪接地性指數評價懸架裝置的工作性能。

在歐美一些國家，懸架裝置檢測臺已被廣泛應用在檢測汽車懸架裝置工作性能上。歐洲使用的懸架裝置檢測臺主要的生產廠家有德國的HOFMANN公司和意大利的CEMB公司等。他們生產的懸架檢測臺在檢測中，懸架檢測臺臺板連同其上的被檢汽車按正弦規律作垂直振動，激振振幅固定而頻率變化。力傳感器感應到車輪作用到臺板上的垂直作用力，并將力信號存入存儲器。當對全車所有車輪懸架裝置檢測完后，微機將力信號進行分析和處理，便可獲得車輪的接地性指數。

2 現代汽車檢測技術的新趨勢

隨著電控技術在汽車懸架檢測領域的應用日趨廣泛，我國汽車懸架檢測技術的發展具有如下幾個新的趨勢。

應用高新技術提高檢測水平。我國目前的汽車檢測設備在采用專家系統和智能化診斷方面與國外相比還存在較大差距。隨著汽車工業的發展，傳感器制造水平越來越高，測試精度和可靠性不斷提高，從而促進了汽車檢測和診斷設備的迅速發展。

研制開發新的檢測設備與儀器。隨著世界經濟和社會的發展，汽車方面的標準和法規在不斷地變化，對汽車的使用性能、檢測參數及相應的檢測方法亦不斷地更新和發展，比較典型的實例是汽車懸架性能的檢測設備。隨著世界各國對汽車舒適度要求的提高，對汽車懸架性能檢測方法也不斷發展。目前隨著各國新標準的推行，對汽車懸架檢測方法由早期的人工經驗法，向著自動化智能化的方向發展，隨著虛擬樣機等技術的引入，汽車懸架檢測甚至開始人工智能化。檢測技術向人工智能專家系統發展。為節省費用、場地和人員，汽車檢測設備已開始從單機單功能向多功能的綜合檢測臺發展。不僅節約費用，而且大大減少了設備安裝的占地面積；同時先進的傳感器和計算機控制系統可在操作后，顯示、打印和儲存各種測試數據。汽車檢測設備的綜合化有利于汽車檢測線的濃縮化。

今后汽車檢測和診斷技術發展的重點應是增加和完善監控預測功能，將汽車懸架的檢測逐步擴展到系統狀態的預測，并進一步發展到元件狀態的預測，這樣將能科學地決定汽車各總成以至整車的合理使用壽命，這對提高汽車運行的經濟性和可靠性具有重要的意義。要實現這種預測技術，取決于一些關鍵技術的發展。如：故障機理的解析技術，診斷參數信息的識別和傳感技術，預測故障模式的建立及故障模式的精確度和通用性的實用水平，新的檢測手段的開發和利用，高速微處理機及大容量廉價記憶裝置的普及等。

我國汽車懸架檢測技術發展過程中，普遍重視硬件技術，忽略或是輕視了難度大、投入多和社會效益明顯的檢測方法及限值標準等基礎性技術的研究。有些檢測設備由于缺乏技術規范化，而使檢測結果缺乏科學性和準確性。隨著檢測技術的發展，與硬件相配套的檢測技術軟件需要進一步完善。

3 結束語

懸架裝置的技術狀況和工作性能對汽車整體性能有著重要影響，檢測懸架裝置的工作性能對保證汽車懸架的質量是十分重要的。近年來，隨著科學技術的發展汽車懸架檢測技術正向著自動化、智能化、規范化和網絡化的方向發展，新的檢測診斷設備與儀器開始應用到汽車懸架的檢測技術中，大大提高了我國汽車懸架檢測的水平和準確性，為汽車性能的進一步提升提供了有力的檢測技術保障和支持。