橡膠懸架與板簧懸架車型振動測試對比分析

梁坤豐，李麗，蔡富業(yè)，陳喜，陸千強

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545007)

橡膠懸架與板簧懸架車型振動測試對比分析

梁坤豐，李麗，蔡富業(yè)，陳喜，陸千強

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545007)

介紹國內(nèi)某重卡品牌的橡膠懸架與板簧懸架重卡對比振動測試，通過在車橋和車架的合適位置上布置振動信號的采集點，利用加速度信號數(shù)據(jù)采集儀采集振動信號，通過對測試結(jié)果的分析，得出橡膠懸架的隔振率明顯優(yōu)于板簧懸架的結(jié)論。

橡膠懸架；板簧懸架；重卡；隔振率

0 引言

懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間傳力或連接裝置的總稱，懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。如果懸架的隔振效果不好，就會使路面不平整導(dǎo)致的振動引起車架、駕駛室的振動，不僅會影響駕駛室的舒適性，還會影響到其他零部件的工作性能及壽命，甚至?xí)斐闪悴考倪^早失效破壞。因此懸架的隔振率是衡量懸架性能的一個重要指標。

橡膠懸架是一種用橡膠彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼板彈簧的一種新型懸架系統(tǒng)。由于橡膠自身有著質(zhì)量輕、能承受大變形、變剛度、內(nèi)阻尼的優(yōu)點，使得橡膠懸架在承載性、燃油經(jīng)濟性、減隔振性能方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的板簧懸架。在中國，橡膠懸架還是一種新型的懸架系統(tǒng)，目前正處于推廣階段。為對比橡膠懸架與板簧懸架的性能，為國內(nèi)某主機廠某款重卡做一次橡膠懸架和板簧懸架車型的振動對比測試。

1 振動測試

1.1 測試原理及測試設(shè)備簡介

一個完整的振動測試系統(tǒng)一般由拾振環(huán)節(jié)、放大和分析處理等三大環(huán)節(jié)組成。其功用如下：

拾振環(huán)節(jié)。拾振環(huán)節(jié)是振動測試系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，測試儀器常稱為拾振器。拾振器能將振動參數(shù)如位移、速度、加速度等轉(zhuǎn)換為便于處理和存儲的信號，拾振器的性能決定著整個測試系統(tǒng)的性能。在振動測試時，還要根據(jù)測試目的合理選擇測量參數(shù)，此次選擇測量的參數(shù)為振動加速度，因為加速度與載荷成正比，是研究動力強度和疲勞強度的重要依據(jù)。

放大環(huán)節(jié)。放大環(huán)節(jié)是把拾振器收集到的信號(一般都是電信號)，加以放大，便于后續(xù)的分析和處理。

分析處理環(huán)節(jié)。分析處理環(huán)節(jié)是對測試到的信號進行分析及處理的環(huán)節(jié)，根據(jù)測試目的不同，常用的分析處理方法有頻譜分析、相關(guān)分析、快速傅里葉變換分析、概率統(tǒng)計分析等。

此次測試具體的測試原理及用到的相關(guān)儀器設(shè)備如圖1所示。

圖1 測試原理簡圖

此次測試采用DASP-V10多功能測試分析系統(tǒng)，此系統(tǒng)能對多種信號進行動態(tài)實時的數(shù)據(jù)采集與分析處理，測試實物如圖2所示。

圖2 測試設(shè)備實物圖

1.2 測點的選擇及布置

此次振動測試的目的主要是評判兩種不同懸架的隔振性能，因此兩輛被試車輛除了中后橋采用的懸掛方式不同外，其他配置基本一樣。懸架上振動傳遞的方向一般都是從車橋傳遞到車架，因此只需測量車橋和懸架上方車架的振動特性，就能分析出懸架的隔振性能。所以，此次測試在兩種不同車型的車橋和懸架上方車架的合適位置布置測點，此次測試的測點布置位置選擇了左中橋、右后橋及懸架正上方的車架，如圖3所示。在所有測點均測試縱、橫、垂3個方向的振動加速度。

圖3 測試時的測點布置

1.3 測試環(huán)境及測試工況

此次測試路面為平直的瀝青路面，測量時天氣陰、氣溫22～25 ℃、風(fēng)速小于3 m/s，路面略濕。為對比兩種車型的空載和滿載的性能，分別對兩種車型不帶掛車時的空車和帶掛車后的重車進行了測試。分別采集了整車在25～75 km/h(速度間隔為5 km/h)勻速行駛時不同測點的振動信號。

2 振動測試結(jié)果對比分析

2.1 車橋上測點振動分析

通過對3輛相同工況的重卡進行測試，采集車橋上測點的測試數(shù)據(jù)，得出如圖4—6所示的3組數(shù)據(jù)。

圖4 一號重卡車橋上測點振動信號數(shù)據(jù)

圖5 二號重卡車橋上測點振動信號數(shù)據(jù)

圖6 三號重卡車橋上測點振動信號數(shù)據(jù)

由圖4—6可知：在空載和滿載時，在中橋和后橋上，橡膠懸架重卡車型車橋上的垂向、橫向和縱向的振動均明顯大于板簧懸架，尤其是在右后橋垂向無掛75 km/h時，橡膠懸架車型的振動加速度均方根值最大值略大于8 mm/s2，而板簧懸架車型在此時的振動加速度均方根值最大值略大于4 mm/s2，約為橡膠懸架的1/2。這表明橡膠懸架重卡在行駛時受車輪的激擾更大或者輪胎的隔振效果不好。

2.2 懸架上方車架測點振動分析

通過對3輛重卡懸架上方車架測點進行數(shù)據(jù)采集和分析，得出如圖7、圖8、圖9所示的3組數(shù)據(jù)。

圖7 一號重卡車架上測點振動信號數(shù)據(jù)

圖8 二號重卡車架上測點振動信號數(shù)據(jù)

圖9 三號重卡車架上測點振動信號數(shù)據(jù)

由圖7—9可知：在懸架上方車架測點，空載和滿載時，橡膠懸架車型在垂向、橫向和縱向的振動均比板簧懸架車型小，振動平穩(wěn)；并且板簧懸架車型在35～45 km/h和65～75 km/h時振動出現(xiàn)波峰，這表明板簧懸架車型的隔振性能隨車速變化而變得不穩(wěn)定，而橡膠懸架重卡隨車速變化的振動相對平穩(wěn)。

3 結(jié)論

通過對此次振動測試的結(jié)果進行對比分析得出以下結(jié)論：

(1)在兩種懸架車型空載和滿載時，橡膠懸架的減隔振性能要明顯優(yōu)于板簧懸架。從第2.1和2.2節(jié)分析可知，橡膠懸架車型車橋上的振動激擾明顯要大于板簧懸架車型，但是通過懸架的隔振后，橡膠懸架車型懸架上方車架的振動要明顯小于板簧懸架。

(2)在不同的速度區(qū)間時，橡膠懸架的減振過程比板簧懸架更加平穩(wěn)。從第2.2節(jié)分析可知，板簧懸架車型的隔振性能隨車速變化而變得不穩(wěn)定，而橡膠懸架重卡車型隨車速變化的振動相對平穩(wěn)。

[1]張洪亭,王明贊.測試技術(shù)[M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2006.

[2]吳正毅.測試技術(shù)與測試信號處理[M].北京：清華大學(xué)出版社,1991.

VibrationTestandAnalysisforRubberSuspensionandPlateSpringSuspensionModels

LIANG Kunfeng，LI Li，CAI Fuye,CHEN Xi,LU Qianqiang

(SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007,China)

A vibration test was done for a domestic heavy-duty truck company to compare the performance of rubber spring suspension and leaf spring suspension. Laying the vibration signal acquisition points on the suitable location of the axle and frame, using the acceleration signal data acquisition instrument to collect vibration signal, through analyzing the test results, the conclusion is that the vibration isolation efficiency of rubber spring suspension is significantly better than that of the leaf spring suspension.

Rubber spring suspension; Leaf spring suspension; Heavy-duty truck；Vibration isolation efficiency

U46

B

1674-1986(2017)11-066-04

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.11.016

2017-06-23

梁坤豐(1986—)，男，學(xué)士，助理工程師，研究方向為汽車測試。E-mail：lkf0305@163.com。