汽车试验技术 课件 项目12 悬架系统性能试验

项目十二悬架系统性能试验12.3.1悬架系统性能试验的意义汽车振动是影响汽车性能的重要因素之一，其不仅对汽车的平顺性和操纵稳定性以及汽车零部件的疲劳寿命均产生影响，严重时还会影响汽车的行驶速度并产生噪音。汽车的减振一般有三个环节，即轮胎、悬架和座椅，起主要作用的是汽车的悬架系统。其阻尼元件—减振器位于车桥和车身之间，根本任务是确保车辆具有良好的行驶平顺性和行驶安全性，具体地说就是把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车声)上，同时，将作用于车架上的载荷传递给车轮，以保证汽车的正常行驶。防止车身过大和过长时间的横向摆动，快速衰减由路面激起的振动，减小车身所受冲击。所以悬架是保证汽车具有良好行驶平顺性、操纵稳定性、舒适性和行驶安全性的重要机构。悬架技术状况的好坏直接影响汽车的使用性能。因此，有必要对悬架的性能进行全面的检测并做出正确的评价。12.3.1

悬架系统性能试验的意义现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构(纵、横向推力杆)三部分组成，有些还加有横向稳定器。如何确保汽车悬架性能稳定和可靠工作，对在用汽车悬架特性进行有效检测，及早发现并排出故障隐患是极为重要的环节。该环节对汽车行驶安全性有着非常重要的意义。为此，世界各汽车制造大国都制定了汽车使用过程中对其进行检测的要求和标准，我国现行的相关标准也已要求对在用汽车悬架进行检测，并推荐汽车综合性能检测A级站装备悬架特性检测台。汽车悬架有独立悬架和非独立悬架两种。12.3.1

悬架系统性能试验的意义非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点，但由于其舒适性及操纵稳定性都较差，在现代轿车中基本上已不再使用，多用在货车和大客车上。12.3.1

悬架系统性能试验的意义独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。不过，独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬挂系统，按其结构形式的不同，独立悬挂系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等。感谢聆听项目十二悬架系统性能试验12.3.2悬架系统性能试验设备目前，国内外对悬架性能的检测都是在室内的检测设备上进行的，主要是谐振式和平板式这两种悬架性能检测台。国家标准推荐使用谐振式悬架检测台和平板检测台进行检验，其中前者以共振法激励，后者以制动法激励。共振法是目前应用较多的一种形式，通过垂直方向的激振，迫使汽车悬架装置产生强迫振动，使汽车发生共振现象，通过检测在共振后的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，进而判断悬架减振器的性能。谐振式检验台是通过激振器驱动汽车上下振动，然后断开电机电源，储能飞轮产生扫频激振。由于电机的频率比车轮固有频率高，飞轮逐渐减速的扫频激振过程总可以扫到车轮固有频率处，从而使台面-汽车系统产生共振，根据共振时汽车振动频率和振幅来判断悬挂装置工作性能。这种方法的优点在于检验台性能稳定，数据可靠性好，并且结构简单，操作也比较方便，得到了广泛应用。12.3.2

悬架系统性能试验设备1.按压车体式按压车体式悬架特性检测台是在早期的人工按压车体观察法的基础上发展出来的，其结构如图所示。其检测基本原理是通过检测装置将车体压缩到一定位置时突然松开，车体回弹做衰减振动，通过光脉冲测量装置记录振动峰值的变化，按指数衰减规律求得阻尼值，与厂家或有关标准曲线对照，以此评价悬架装置的性能。12.3.2

悬架系统性能试验设备2.跌落式跌落法按施力方式不同又可以分为向上起升车体方式、向下拉紧车体方式和跌落车体方式三种。如图所示。向上起升车体方式又可分为整体式起升和单轴起升两种方式。在测试过程中，用机械装置将汽车升到一定高度，突然释放使之做自由落体运动。通过分析车体的响应曲线来评价减振器的阻尼状态。跌落法是用力传感器测量车轮施加在台面上的压力，然后对离散的压力进行波形分析，将结果与汽车的理想减振特性曲线比较从而作出评价结论。12.3.2

悬架系统性能试验设备3共振式共振法是目前应用较多的一种形式，通过垂直方向的激振，迫使汽车悬架装置产生强迫振动，使汽车发生共振，通过检测共振后振动衰减过程中位移的振动曲线，求出频率和衰减特性，进而判断悬架减振器的性能。按激振方式的不同，检测台可以分为转鼓式和平台式两种，如图1-3所示。转鼓式检测台是将转鼓的表面做成正弦状的不平度，改变转鼓转速，即可改变激振频率，如图所示。其优点是结构简单，由于车轮的转动，转鼓表面的不平度对汽车的作用接近实际条件。12.3.2

悬架系统性能试验设备4平板制动式平板制动式检测台实际上是一种组合式的检测台，如图所示。由于采用平板式结构，可以测出汽车制动、轴重、侧滑以及悬架效率等项目。该系统由测试平板、数据采集、处理分析等单元组成，测试平板共6块，其中“制动力悬架效率轴重”测试板有四块，侧滑测试板1块，空板（为前后两块板起过渡作用）1块。每块“制动力悬架效率轴重”测试板下有两个力传感器，分别用来测试轮胎作用在平板上的水平力和垂直力。悬架特性的检测原理是在检测时，车辆以5～10km/h的速度驶上平板后，驾驶员迅速踩下制动踏板，使各车轮分别在4块“制动力悬架效率轴重”测试板上制动，利用“制动点头”现象产生振动，车身加速向下时，车轮处载荷增加；车身加速向上时，车轮处载荷减少。由于车辆的悬架系统能衰减、吸收车身的振动，所以车身的振动经过一段时间后就会消失，制动引起的车身振动被悬架系统逐渐衰减，在此过程中，我们可以测得车身振动曲线的变化，并以此来评价汽车悬架装置的性能。这种测试方法简单、快速，测试过程更接近路试，可以真实地反映车辆悬架的减振性能，并且具有综合性（四合一），比较经济，适合车辆检测和维修单位使用。但是检测中对驾驶员操作技术要求较高，也就是说检测结果受人为因素影响较大。感谢聆听项目十二悬架系统性能试验12.3.3悬架系统性能评价指标1.汽车悬架性能的评价指标1）欧洲标准欧洲减振器制造商协会(简称EUSAMA)的标准是世界上最具代表性的标准。此标准规定了一个非常有用的车辆安全检测度量标准——相对接地性。车轮接地性指数是指汽车在检测台上振动衰减过程中车轮与检测台台面之间在给定频率范围内的最小法向作用力Fmin与汽车在检测台上静态时法向静载荷Pa的比值。A=F_min/P_a×100%其推荐标准数值见下表：标准中规定，汽车悬架系统吸收率不得小于40%，同轴左右吸收率之差不得大于15%。它反映的是汽车具有的最小路面附着性，也反映了悬架的性能。12.3.3悬架系统性能评价指标2）我国标准交通部年颁布的检测标准JT/T448-2021-《汽车悬架装置检测台》提出了吸收率的概念，即共振时车轮作用于检测台的最小动态车轮垂直接地力与静态车轮垂直接地力之比的百分数。该评价指标与欧洲施行的相对接地性概念完全相同吸收率=共振时最小动态车轮垂直接地力/静态时车轮垂直接地力×100%吸收率评价指标是一个百分数，从0变化到100%，它反映了悬架在最恶劣条件下保证与路面接触的最小能力。其值越大，说明行驶附着情况越好，从而行车安全性越好。当吸收率为时，表明车轮与路面脱离接触；当吸收率为100%时，表示汽车处于静止状态，这时车轮的接地性最好。12.3.3悬架系统性能评价指标在整个频段内发生了两次共振:一次是低频共振，此时是车身和试验台面发生了共振；一次是高频共振，此时是车轮与试验台面发生的共振，如图所示。目前我国标准使用简谐式悬架性能试验台，对最大设计车速大于或等于100KM/h、轴载质量小于或等于1500Kg的载客汽车，按规定进行悬架特性检测。汽车悬架性能检测台的类型为谐振式，其原理是用机械扫频激振的原理使被测汽车非悬架质量（车轮）产生谐振，通过测定有关振动参数的变化来评价汽车悬架中减振器的性能。非悬架质量共振时，其振幅随振动系统的阻尼比ζ减少而增加，而动态接地力（汽车悬架性能检测台台面与被测汽车悬架的车轮部分出现共振时，汽车车轮作用在台面上的垂直作用力）与振幅有关。谐振式悬架装置试验台通过电机、偏心轮、储能飞轮、弹簧组成的激振器，迫使汽车悬架装置产生振动，并由储能飞轮产生扫频激振，由于扫频激振的频率比车轮固有频率高，因此，飞轮逐渐减速的扫频激振过程总可以扫到车轮固有频率处，从而使台面上汽车系统产生共振。测量此时振动频率﹑振幅﹑输出振动波曲线，以系统地处理评价汽车悬架系统性能。阻尼比：式中：m1——非悬架质量；k1、k2——分别为轮胎的刚度系数、悬架系统弹性元件；c2——悬架系统的阻尼系数，主要取决于减震器的阻尼系数；12.3.3悬架系统性能评价指标非悬架质量动态接地力（或振幅）与振动系统的阻尼比有关。一般来说，在正常行驶过程中，悬架系统各部件中性能变化较明显的则是减振器的阻尼系数和轮胎刚度，若在轮胎气压与磨损均属正常范围，而出现动态接地力明显变化时，则可认为主要是由于减振器性能变化所引起。因此，用这种方法可以独立的测定汽车每一车轮的悬架装置的性能。一