汽车轮毂轴承及主销松旷间隙自动化检测方法探讨

一２３—
万方数据
万方数据
‘试验。澳！ｉ ｉ二——————．———．．．—————．—．————．———————．—————。．————．．———．—．—————．—————．．———．．．————．————．————．．——．—一 ＿＿＿＿＿＿＿＿－●－－＿－＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿－＿＿－ｌ＿＿＿＿●－＿——————————————————一一
３．４０
——
解放ＣＡｌ０４６Ｌ２载货 轮毂松旷
６．１
６．３
６．２
６．５
６．８
６．３８
车（占Ａ一０１３０１）
主销松旷
０
０
０
０
０
０
Ｏ．１２ ４．４０ ６．２ｌ ３．４４ ６．３３
０
ｔ●
＿＾
２００３年第９期
一２５—
万方数据
·试验·测试·
ＺＴ转向器试验台自动控制系统设计牢
李西秦１ 刘 冰１ 张 果２ （１．上海工程技术大学；２．河南科技大学）
按照上述方法对３种车型进行了重复试验，结 果如图７～图９所示。
为ｒ验证上述试验数据的正确性，用百分表测 量了上述３台车前轮胎边缘的轴向最大摆动位移 量，然后与检验台测得的台板位移数据进行了对 比，结果如表１所列。
由表ｌ可以看出，检验台５次测量结果的平均 值与百分表的测量结果基本一致，最大相对误差不 超过５％，满足快速检验的精度要求，与理论分析结
测控系统主要由测力传感器、位移传感器、放大 器、输入输出接口电路和工业控制计算机等组成。测 力传感器用于测量中、上台板作用于轮胎边缘的切 向力和侧向力；位移传感器用于测量中、上台板的前 后、左右位移量；计算机发出指令控制台板的运动方 向和行程，检测轮胎作用力和台板位移。
３松旷间隙的检测
汽车轮毂轴承及主销配合的松旷间隙，可以通 过在轮胎边缘侧向施加力的方法来检测。
３．１ 轮毂轴承处松旷间隙的受力分析及检测原理 ３．１．１ 受力分析
假设轮毂轴承有松旷间隙，主销处无松旷间隙， 忽略车轮重力。台板不动，以车轮为研究对象进行受
力分析，如图２ａ所示。由图２ａ可得：
Ｊ７、，ｌ＋Ⅳ２＝Ⅳ
（１）
式中，Ⅳ．为轮毂内轴承静态径向支反力；Ⅳ２为轮毂
外轴承静态径向支反力；Ⅳ为地面对车轮的支反力 （即轮荷）。
【摘要】ｚＴ转向器试验台自动控制系统的核心是可编程控制器，用光电编码器测量转向器输入轴的转角并作为 反馈信号，利用ＰＬＣ的高速记数和区间比较功能实现对转向器试验过程的自动控制，可同时满足各类转向器常规试 验及某些特殊试验的要求。介绍了ｚＴ转向器试验台自动控制系统的结构特点及控制原理。
主题词：转向器试验台控制系统 中图分类号：Ｕ４６７．５．２９文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２００３）０９一００２６—０３
向变形简化成图３ｂ所示的四连杆弹簧力学模型。则
Ｅ与轮胎相对轮辋变形量ｚ存在如下关系：
Ｅ＝舰
（５）
式中，局为轮胎侧向刚度。
（ａ）
（ｂ）
图３轮胎侧向变形示意
对内轴承中点取矩，可得：
Ⅳ２’＝（肛耻）嘉
（６）
¨＾ＩＩｌ
在测试过程中，Ⅳ２ ７随只的增大而逐渐减小，而
Ⅳ。７却随之逐渐增大。当Ｅ增大到Ｅ。＝睾，ｖ“，即Ⅳ：，＝
墨２ ５００
ｌ ２５０
图７
Ｏ
２０
４０
６０ ８０ １００
台板位移朋ｍｍ
ＥＱｌ０９０载货车左前轮主销松旷特征曲线
２ ２５０
Ｚ
奁ｌ ５００
７５０
图８
Ｏ
２０
４０
６０
８０ １００
台板位移朋ｍｍ
ＢＪ２０２０Ｓ吉普车左前轮轮毂和主销松旷特征曲线
图９ ＣＡｌ０４６Ｌ２载货车左前轮轮毂松旷特征曲线
４： 型
表１ ２种测试方法的测量结果对比
图ｌ松旷间隙自动检验台组成
机械系统主要由上台板、中台板和下台板组成， 各台板之间由滚动导轨相联接。中台板沿汽车纵向 轴线平移，上台板相对于中台板沿汽车横向轴线（即 轮胎侧向）平移。纵、横运动的组合可以保证上台板 在水平面内沿任意方向移动。上、中台板的运动由液 压系统控制。
液压系统包括液压站、双向柱塞式液压缸及高 压输油软管等。２个液压缸分别安装在下台板与中 台板、中台板与上台板之间。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡｕｔｏｍｏｔｉＶｅ，Ｃｌｅａｒａｎｃｅ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
１ 前言
汽车轮毂轴承间隙和转向主销间隙必须保持在 一定的范围才能保证汽车可靠行驶。间隙过大会导 致汽车行驶摇摆，轮胎与悬架零件磨损加剧，转向不 灵敏，严重时将导致交通事故，所以必须加强对轮毂 轴承、主销间隙的定期检测，以便早期发现、排除故 障。
２ 自动化检验台的结构与工作原理
自动化检验台由机械系统、液压系统和测控系
～譬林夫学国家“２ｌＪ工程”建设资助项目（项目编号：２０００—０３３）。
６ 结论
利用（订一Ｐｏｗｅｒ软件对发动机工作过程进行模 拟计算，在发动机开发阶段进行优化和方案比较，为 结构和性能参数的选取提供依据，可以大大缩短发 动机开发周期，简化试验方案。由于在模拟过程中存
·试验·测试·
汽车轮毂轴承及主销松旷间隙 自动化检测方法探讨术
潘洪达
苏建
王建强 张晓龙 郭克友
（吉林大学）
林慧英
【摘要】对汽车轮毂轴承处、主销处存在的松旷间隙以及２种间隙的区分等进行丁力学分析，提出了轮毂轴承及 主销的配合间隙的自动检测方法。该方法是通过分析车轮在支承台板的带动‘Ｆ产生的位移和驱动力关系特征曲线 实现的．基于该方法开发了自动化检验台。最后通过实车测试对该方法进行ｒ验证。结果表明，检验台测试结果‘ｊ百 分表测量结果基本一致，最大相对误差不超过５％，满足ｒ快速检验的精度要求。
主题词：汽车松旷间隙 自动检验系统 中图分类号：Ｕ４６１．９９文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２００３）０９—００２２—０５
Ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ】Ⅵｅｔｈｏｄ ｆｂｒ
Ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｔ Ｗｈｅｅｌ Ｈｕｂ Ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ Ｋｉｎｇｐｉｎ
目前，国内主要采用机械式检查台检测汽车轮
毂轴承、主销（立轴）和悬架的间隙。机械式间隙检测 设备只是检车的辅助ｒ具，效率低、精度差。此外，由 于检测现场环境差，往往造成人为的漏检或不检。为 此，进行了汽车轮毂轴承及主销松旷间隙自动化检 验台的研究开发，解决了在全自动检车线中存在的 该项人工检查的瓶颈问题。
线的去程出现２个直线段（参见图８），力小的只。产 果也完全吻合。
生的曲线转折表示轮毂轴承松旷间隙；力大的如
５ ０００
产生的曲线转折表示主销松旷间隙。
３ ７５０
４检验台标定和疋一Ｘ曲线的数据处理
４．１检验台标定 试验前使用量程１０ ０００ Ｎ、精度０．１％的高精度
测力传感器和配套仪表对该检验台的测力系统进 行了标定，其测力误差小于１％；使用量程１５０ ｍｍ、 精度０．０２ ｍｍ的游标尺对位移测量系统进行了标 定，位移误差小于０．８％。 ４．２ 曲线拐点的判断与松旷间隙提取
当台板右移时，车轮受力分析如图２ｂ所示，对 Ｏ点取矩，可得：
Ⅳｌ’＋Ⅳ２’＝Ⅳ
件Ｃ
；：：
（３）
２００３年第９期
（ａ）静态
（ｂ）动态
图２轮毂受力分析
３．１．２检测原理
检测时，侧向运动油缸推动侧力传感器带动上
台板向右侧移动Ｘ，上台板通过与车轮间的附着力
带动轮胎下边缘相对轮辋向右移动菇，轮胎接地处
开始产生侧向变形，源自文库图３ａ。为便于分析，将轮胎侧
统组成，如图１所示。
Ⅳ－’铲Ⅳ２’６＝Ｅ尺
（４）
式中，Ⅳ；’为轮毂内轴承动态径向支反力；Ⅳ２’为轮毂
外轴承动态径向支反力；Ｐ为由另一侧车轮通过车
轴传给该轮的轴向地面反作用力；只为由检验俞板
施加到车轮边缘的侧向力，范围是０～０．６ Ｎ；尺为车
轮工作半径；ｏ、６为轮胎支反力中心线与内、外轴承
平面的距离，通常ｎ与叶６的比值为０．０１～Ｏ．２。
一２２一
在各种条件及假设，所以计算结果和发动机实际１ｉ 作状态必然会存在一定的差异，可以通过多次的试 验和计算结果对比，找到差异存在的根源，并采取措 施以尽量缩小这些差异。
（责任编辑李想） 修改稿收到日期为２００２年１０月２０日。
汽 车技术
万方数据
．—一 －’＿＿＿试＿－－验—。＿＿－澳—０－＿．－－达●－。＿＿＿—●＿＿Ｉ一●一＿＿＿＿●－＿＿＿＿＿＿－＿＿—＿＿＿＿－＿＿＿—＿＿＿＿＿＿－＿●＿－＿＿＿＿＿＿＿－－＿＿＿＿●＿ｌ＿＿＿＿＿－——————————————————————一一
对松旷间隙的定量检测就是在只一Ｘ曲线上确 定趋于平缓的线段的长度４。。具体方法是：将连续 的ｎ个采样点作为一组数据（每组数据的多少根据 系统采样频率决定），计算每组数据２个端点所形 成直线的斜率，并实时判断相邻第ｉ和第ｉ＋ｌ两组 数据所汁算的斜率后。和七川的大小，若庇ｉ＞后Ⅲ，则第 ｉ＋１组的第１个点即为直线段的一个拐点（Ａ），然后 按＿Ｊ：述方法继续测试和计算。当相邻２组数据的Ｊｊ｝ｉ＜ 丘…时，则认为第．ｉ＋１组的第１个点为直线段的另一 个拐点（Ｂ）。同样原理，可判断出其它松旷间隙所代 表的拐点。根据上述得到的特征点即可计算松旷间 隙４；。 ４．３试验结果分析与验证
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＺＴ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｇｅａｒ Ｔｅｓｔ Ｂｅｎｃｈ
Ｌｉ Ｘｉｑｉｎｌ，Ｌｉｕ Ｂｉｎ９１，Ｚｈａｎｇ Ｇｕ０２ （１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２．Ｈｅｎａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＵＩＩｉｖｅｒｓｉｔｙ）
Ｐａｎ Ｈｏｎｇｄａ，Ｓｕ Ｊｉａｎ，Ｗａｎｇ Ｊｉａｎｑｉａｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｘｉａｏｌｏｎｇ，Ｇｕｏ ＫｅｙｏＬｌ，Ｌｉｎ Ｈｕｉｙｉｎｇ （Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ｗｈｅｅｌ ｈｕｂ ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｋｉｎｇｐｉｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗ（＇ （：１ｅａｒａｎｃｅ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｂｒ ６ｔｔｉｎｇ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ｗｈｅｅｌ ｈｕｂ ａｎｄ ｔｈｅ ｋｉｎｇｐｉｎ ｉｓ ｂｍｕｇｈｔ ｆｂｒｗａｒ‘ｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒＶｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅＩａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｓｐｌａｃｅｎｌｅｎｔ ａｎｄ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒ℃ｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｗｈｅｅｌ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｎｉｎｇ ｐｌａｔｆｂ册Ｉｎｏｖｅｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ。ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈ（Ｊｄ ｉｓ ｃａｍｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｖｅｈｉ（：１ｅ “ｊｓｔｓ．１ｔ ｉｓ ｐｍｖｅｔｌ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆ｝ｏｍ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉ（）ｎ ｂｅｎｃｈ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈＰ ｄｉａｌ ｇａｕｇｅ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｆｂｒ— ｍａｎ（·ｅ，ｔｈｅ ｍａｘｉｎｌｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｂｅｌｏｗ ５％，ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ‘１ｕｉｃｋ ｄｅｔｅｃｔｉｌｌｇ．
检验台测试的台板位移值
试验次数
１
２
３
４
５
平均值
ｍｍ
百分表测量平均值
东风ＥＱｌ０９０载货车 轮毂松旷
０
Ｏ
０
０
０
０
（吉Ａ—Ｃ４３３９）
主销松旷
４．２
４．５
４．１
４．３
４．６
４．３４
ＢＪ２０２０Ｓ吉普车
轮毂松旷
６．２
６．１
６．３
６．４
６．２
６．２４
（舂Ａ—Ｂ９】４４）
主销松旷
３．５
３．６
３．３
３．２
３．４
【Ａｂｓｔｎｃｔ】Ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ＺＴ ｓｔｅｅ抽ｇ ｇｅａｒｔｅｓｔ １）ｅｎｃｈ ｉｓ ｄｅｓｃ舶ｅｄ．ｎｅ ｃｏｒｅ ｏｆｔｈｅ【：ｏｎｔｍｌ ｓｙｓ—
ｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｏｇｍｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｎｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｓｈａｆｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｇｅａｒ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃ— ｔｒｉ（、ｃｏｄｅｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｎｕｍｅｍｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｃｏｍｐ撕ｎｇ ｆｈｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ａｕ— ｔｏｍａｔｉｃ（：ｏｎｔｍｌ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｇｅａｒ ｔｅｓｔ ｐｍｃｅｓｓ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｖ撕ｏｕｓ ｎｏｍｌａｌ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｇｅａｒ ｔｅｓｔｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｓｏｍｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｅｓｔｓ． Ｔｈｅ ｓｔｎｌｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｍｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ《ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．