汽車試驗(yàn)技術(shù) 課件 項(xiàng)目12 懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)

項(xiàng)目十二懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)12.3.1懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)的意義汽車振動(dòng)是影響汽車性能的重要因素之一，其不僅對(duì)汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件的疲勞壽命均產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響汽車的行駛速度并產(chǎn)生噪音。汽車的減振一般有三個(gè)環(huán)節(jié)，即輪胎、懸架和座椅，起主要作用的是汽車的懸架系統(tǒng)。其阻尼元件—減振器位于車橋和車身之間，根本任務(wù)是確保車輛具有良好的行駛平順性和行駛安全性，具體地說(shuō)就是把路面作用于車輪上的垂直反力(支承力)、縱向反力(牽引力和制動(dòng)力)和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要傳遞到車架(或承載式車聲)上，同時(shí)，將作用于車架上的載荷傳遞給車輪，以保證汽車的正常行駛。防止車身過大和過長(zhǎng)時(shí)間的橫向擺動(dòng)，快速衰減由路面激起的振動(dòng)，減小車身所受沖擊。所以懸架是保證汽車具有良好行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、舒適性和行駛安全性的重要機(jī)構(gòu)。懸架技術(shù)狀況的好壞直接影響汽車的使用性能。因此，有必要對(duì)懸架的性能進(jìn)行全面的檢測(cè)并做出正確的評(píng)價(jià)。12.3.1

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)的意義現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但是一般都由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(縱、橫向推力桿)三部分組成，有些還加有橫向穩(wěn)定器。如何確保汽車懸架性能穩(wěn)定和可靠工作，對(duì)在用汽車懸架特性進(jìn)行有效檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)并排出故障隱患是極為重要的環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)對(duì)汽車行駛安全性有著非常重要的意義。為此，世界各汽車制造大國(guó)都制定了汽車使用過程中對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也已要求對(duì)在用汽車懸架進(jìn)行檢測(cè)，并推薦汽車綜合性能檢測(cè)A級(jí)站裝備懸架特性檢測(cè)臺(tái)。汽車懸架有獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩種。12.3.1

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)的意義非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。12.3.1

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)的意義獨(dú)立懸掛系統(tǒng)是每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；可以使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪單獨(dú)跳動(dòng)，互不相干，能減小車身的傾斜和震動(dòng)。不過，獨(dú)立懸掛系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)?，F(xiàn)代轎車大都是采用獨(dú)立式懸掛系統(tǒng)，按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨(dú)立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等。感謝聆聽項(xiàng)目十二懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)12.3.2懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)設(shè)備目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)懸架性能的檢測(cè)都是在室內(nèi)的檢測(cè)設(shè)備上進(jìn)行的，主要是諧振式和平板式這兩種懸架性能檢測(cè)臺(tái)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦使用諧振式懸架檢測(cè)臺(tái)和平板檢測(cè)臺(tái)進(jìn)行檢驗(yàn)，其中前者以共振法激勵(lì)，后者以制動(dòng)法激勵(lì)。共振法是目前應(yīng)用較多的一種形式，通過垂直方向的激振，迫使汽車懸架裝置產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，使汽車發(fā)生共振現(xiàn)象，通過檢測(cè)在共振后的振動(dòng)衰減過程中力或位移的振動(dòng)曲線，求出頻率和衰減特性，進(jìn)而判斷懸架減振器的性能。諧振式檢驗(yàn)臺(tái)是通過激振器驅(qū)動(dòng)汽車上下振動(dòng)，然后斷開電機(jī)電源，儲(chǔ)能飛輪產(chǎn)生掃頻激振。由于電機(jī)的頻率比車輪固有頻率高，飛輪逐漸減速的掃頻激振過程總可以掃到車輪固有頻率處，從而使臺(tái)面-汽車系統(tǒng)產(chǎn)生共振，根據(jù)共振時(shí)汽車振動(dòng)頻率和振幅來(lái)判斷懸掛裝置工作性能。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于檢驗(yàn)臺(tái)性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠性好，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作也比較方便，得到了廣泛應(yīng)用。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)設(shè)備1.按壓車體式按壓車體式懸架特性檢測(cè)臺(tái)是在早期的人工按壓車體觀察法的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其檢測(cè)基本原理是通過檢測(cè)裝置將車體壓縮到一定位置時(shí)突然松開，車體回彈做衰減振動(dòng)，通過光脈沖測(cè)量裝置記錄振動(dòng)峰值的變化，按指數(shù)衰減規(guī)律求得阻尼值，與廠家或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)照，以此評(píng)價(jià)懸架裝置的性能。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)設(shè)備2.跌落式跌落法按施力方式不同又可以分為向上起升車體方式、向下拉緊車體方式和跌落車體方式三種。如圖所示。向上起升車體方式又可分為整體式起升和單軸起升兩種方式。在測(cè)試過程中，用機(jī)械裝置將汽車升到一定高度，突然釋放使之做自由落體運(yùn)動(dòng)。通過分析車體的響應(yīng)曲線來(lái)評(píng)價(jià)減振器的阻尼狀態(tài)。跌落法是用力傳感器測(cè)量車輪施加在臺(tái)面上的壓力，然后對(duì)離散的壓力進(jìn)行波形分析，將結(jié)果與汽車的理想減振特性曲線比較從而作出評(píng)價(jià)結(jié)論。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)設(shè)備3共振式共振法是目前應(yīng)用較多的一種形式，通過垂直方向的激振，迫使汽車懸架裝置產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，使汽車發(fā)生共振，通過檢測(cè)共振后振動(dòng)衰減過程中位移的振動(dòng)曲線，求出頻率和衰減特性，進(jìn)而判斷懸架減振器的性能。按激振方式的不同，檢測(cè)臺(tái)可以分為轉(zhuǎn)鼓式和平臺(tái)式兩種，如圖1-3所示。轉(zhuǎn)鼓式檢測(cè)臺(tái)是將轉(zhuǎn)鼓的表面做成正弦狀的不平度，改變轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，即可改變激振頻率，如圖所示。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)鼓表面的不平度對(duì)汽車的作用接近實(shí)際條件。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)設(shè)備4平板制動(dòng)式平板制動(dòng)式檢測(cè)臺(tái)實(shí)際上是一種組合式的檢測(cè)臺(tái)，如圖所示。由于采用平板式結(jié)構(gòu)，可以測(cè)出汽車制動(dòng)、軸重、側(cè)滑以及懸架效率等項(xiàng)目。該系統(tǒng)由測(cè)試平板、數(shù)據(jù)采集、處理分析等單元組成，測(cè)試平板共6塊，其中“制動(dòng)力懸架效率軸重”測(cè)試板有四塊，側(cè)滑測(cè)試板1塊，空板（為前后兩塊板起過渡作用）1塊。每塊“制動(dòng)力懸架效率軸重”測(cè)試板下有兩個(gè)力傳感器，分別用來(lái)測(cè)試輪胎作用在平板上的水平力和垂直力。懸架特性的檢測(cè)原理是在檢測(cè)時(shí)，車輛以5～10km/h的速度駛上平板后，駕駛員迅速踩下制動(dòng)踏板，使各車輪分別在4塊“制動(dòng)力懸架效率軸重”測(cè)試板上制動(dòng)，利用“制動(dòng)點(diǎn)頭”現(xiàn)象產(chǎn)生振動(dòng)，車身加速向下時(shí)，車輪處載荷增加；車身加速向上時(shí)，車輪處載荷減少。由于車輛的懸架系統(tǒng)能衰減、吸收車身的振動(dòng)，所以車身的振動(dòng)經(jīng)過一段時(shí)間后就會(huì)消失，制動(dòng)引起的車身振動(dòng)被懸架系統(tǒng)逐漸衰減，在此過程中，我們可以測(cè)得車身振動(dòng)曲線的變化，并以此來(lái)評(píng)價(jià)汽車懸架裝置的性能。這種測(cè)試方法簡(jiǎn)單、快速，測(cè)試過程更接近路試，可以真實(shí)地反映車輛懸架的減振性能，并且具有綜合性（四合一），比較經(jīng)濟(jì)，適合車輛檢測(cè)和維修單位使用。但是檢測(cè)中對(duì)駕駛員操作技術(shù)要求較高，也就是說(shuō)檢測(cè)結(jié)果受人為因素影響較大。感謝聆聽項(xiàng)目十二懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)12.3.3懸架系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)1.汽車懸架性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)1）歐洲標(biāo)準(zhǔn)歐洲減振器制造商協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱EUSAMA)的標(biāo)準(zhǔn)是世界上最具代表性的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)非常有用的車輛安全檢測(cè)度量標(biāo)準(zhǔn)——相對(duì)接地性。車輪接地性指數(shù)是指汽車在檢測(cè)臺(tái)上振動(dòng)衰減過程中車輪與檢測(cè)臺(tái)臺(tái)面之間在給定頻率范圍內(nèi)的最小法向作用力Fmin與汽車在檢測(cè)臺(tái)上靜態(tài)時(shí)法向靜載荷Pa的比值。A=F_min/P_a×100%其推薦標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值見下表：標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，汽車懸架系統(tǒng)吸收率不得小于40%，同軸左右吸收率之差不得大于15%。它反映的是汽車具有的最小路面附著性，也反映了懸架的性能。12.3.3懸架系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)2）我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)交通部年頒布的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T448-2021-《汽車懸架裝置檢測(cè)臺(tái)》提出了吸收率的概念，即共振時(shí)車輪作用于檢測(cè)臺(tái)的最小動(dòng)態(tài)車輪垂直接地力與靜態(tài)車輪垂直接地力之比的百分?jǐn)?shù)。該評(píng)價(jià)指標(biāo)與歐洲施行的相對(duì)接地性概念完全相同吸收率=共振時(shí)最小動(dòng)態(tài)車輪垂直接地力/靜態(tài)時(shí)車輪垂直接地力×100%吸收率評(píng)價(jià)指標(biāo)是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，從0變化到100%，它反映了懸架在最惡劣條件下保證與路面接觸的最小能力。其值越大，說(shuō)明行駛附著情況越好，從而行車安全性越好。當(dāng)吸收率為時(shí)，表明車輪與路面脫離接觸；當(dāng)吸收率為100%時(shí)，表示汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)車輪的接地性最好。12.3.3懸架系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)在整個(gè)頻段內(nèi)發(fā)生了兩次共振:一次是低頻共振，此時(shí)是車身和試驗(yàn)臺(tái)面發(fā)生了共振；一次是高頻共振，此時(shí)是車輪與試驗(yàn)臺(tái)面發(fā)生的共振，如圖所示。目前我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)使用簡(jiǎn)諧式懸架性能試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)最大設(shè)計(jì)車速大于或等于100KM/h、軸載質(zhì)量小于或等于1500Kg的載客汽車，按規(guī)定進(jìn)行懸架特性檢測(cè)。汽車懸架性能檢測(cè)臺(tái)的類型為諧振式，其原理是用機(jī)械掃頻激振的原理使被測(cè)汽車非懸架質(zhì)量（車輪）產(chǎn)生諧振，通過測(cè)定有關(guān)振動(dòng)參數(shù)的變化來(lái)評(píng)價(jià)汽車懸架中減振器的性能。非懸架質(zhì)量共振時(shí)，其振幅隨振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼比ζ減少而增加，而動(dòng)態(tài)接地力（汽車懸架性能檢測(cè)臺(tái)臺(tái)面與被測(cè)汽車懸架的車輪部分出現(xiàn)共振時(shí)，汽車車輪作用在臺(tái)面上的垂直作用力）與振幅有關(guān)。諧振式懸架裝置試驗(yàn)臺(tái)通過電機(jī)、偏心輪、儲(chǔ)能飛輪、彈簧組成的激振器，迫使汽車懸架裝置產(chǎn)生振動(dòng)，并由儲(chǔ)能飛輪產(chǎn)生掃頻激振，由于掃頻激振的頻率比車輪固有頻率高，因此，飛輪逐漸減速的掃頻激振過程總可以掃到車輪固有頻率處，從而使臺(tái)面上汽車系統(tǒng)產(chǎn)生共振。測(cè)量此時(shí)振動(dòng)頻率﹑振幅﹑輸出振動(dòng)波曲線，以系統(tǒng)地處理評(píng)價(jià)汽車懸架系統(tǒng)性能。阻尼比：式中：m1——非懸架質(zhì)量；k1、k2——分別為輪胎的剛度系數(shù)、懸架系統(tǒng)彈性元件；c2——懸架系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，主要取決于減震器的阻尼系數(shù)；12.3.3懸架系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)非懸架質(zhì)量動(dòng)態(tài)接地力（或振幅）與振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼比有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在正常行駛過程中，懸架系統(tǒng)各部件中性能變化較明顯的則是減振器的阻尼系數(shù)和輪胎剛度，若在輪胎氣壓與磨損均屬正常范圍，而出現(xiàn)動(dòng)態(tài)接地力明顯變化時(shí)，則可認(rèn)為主要是由于減振器性能變化所引起。因此，用這種方法可以獨(dú)立的測(cè)定汽車每一車輪的懸架裝置的性能。一