汽车悬架检测技术研究综述
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Keywords： Automotive suspension； Inspection technology； Inspection equipment； Active suspension； Development trend
0 引言
悬架系统 是 汽 车 的 重 要 组 成 部 分， 主 要 作 用 是 承 载、 减 振，决定了汽车平顺性和操纵稳定性并保证行驶安全性。汽车 新产品开发中悬架的设计验证具有不可替代的重要地位，营运 车辆悬架性能的优劣直接影响着车辆的使用性能。因此汽车悬 架的检测技术和相关设备的发展，对汽车工业技术进步起着举 足轻重的作用。笔者对汽车悬架的检测技术进行了归纳整理， 全面介绍了汽车悬架检测技术。
1. 1. 4 主动、半主动悬架零部件检测技术探讨 1. 1. 4. 1 传感器检测技术
主动或半主动悬架中有加速度传感器、力传感器、车身高 度传感器，这些传感器应满足精度、响应性、耐久性、结构紧 凑性、适应性、输出电平、再现性等指标要求； 汽车工作环境 温度是 － 40 ～ 80 ℃ ，在各种气候和道路条件下运行，因此要求 传感器能适应温度、湿度、冲击、振动、腐蚀及油液污染等恶 劣环境。因此对传感器的检测以环境试验为主，相关设备有高 低温及湿 热 试 验 箱、 热 冲 击 试 验 箱、 沙 尘 试 验 箱、 淋 雨 试 验 箱、电磁振动试验台、盐雾腐蚀试验箱等，冲击性能检测则采 用跌落试验； 通常在进行环境试验的同时或之前之后要进行传 感器本身的精度指标、响应时间以及输出电平测试，以评价传 感器是否满足相关标准要求。
电液伺服系统由机械 － 动力系统、传感器系统和采集 － 控 制系统组成。机械 － 动力系统由龙门架、平台、液压源、作动 器等组成； 传感器系统由位移传感器、载荷传感器和伺服阀组 成； 采集 － 控制系统由控制器、电源、计算机等及软件系统 组成。
1. 1. 2 减振器检测技术 国内汽车行业现行标准 QC / T491-1999 《汽车筒式减振器
提高了技术指标，增加了 “动态低温密封性” 和 “抗泡沫性” 项目。减振器除了上述性能，还有连杆弯曲刚度、焊点强度、 滑动阻力等性能要求。
在 20 ℃ 情况下，减振器示功特性在满足行程和频率要求 的试验台上进行，测出减振器的复原阻力和压缩阻力。减振器 速度特性试验目的是检测减振器在不同活塞速度下的阻力，速 度特性在常温下测出。图 4、5 分别为在 MTS849 减振器试验台 上测得的减振器示功特性曲线和速度特性曲线。
图 14 MTS327 4DOF 道路模拟试验机进行悬架系统耐久性试验
1. 3 汽车悬架整车检测技术 1. 3. 1 悬架整车台架试验
Abstract： Inspection technology and equipments for automotive suspension were introduced in this paper． And inspection examples of some relative products were listed． Inspection technology for Active suspension and semi-active suspension was discussed． The development trend of automotive suspension inspection technology was analyzed．
图 9 某车型扭力梁耐久性试验
图 6 减振器性能试验 图 7 某型汽车减振器耐久性试验
图 10 扭力梁扭转刚度试验及位移 － 载荷曲线
摆臂是悬架系统重要部件，其主要性能 有 强 度、耐 久 性 等，其测试主要应用电液伺服系统来进行。对于耐久性，载荷 谱可以根据产品的使用状况采取单一恒定载荷、复合载荷、道 路谱等多种方式，其中复合载荷和道路谱在目前大多数国产设 备上应用不多。图 11 为采用单一恒定载荷方式摆臂耐久性试 验照片。
关键词： 汽车悬架； 检测技术； 检测设备； 主动悬架； 发展趋势
Summery of Research on Automotive Suspension Inspection Technology
CHEN Jun1，2 ，LUO Xianzheng1，2 ，LIU Dehui1，2 ，XIE Hongwei1，2 ，SHEN Juan1，2 （ 1. China Automotive Engineering Research Institute，Chongqing 400039，China； 2. National Motor Vehicle Quality Supervision and Inspection Center （ Chongqing） ，Chongqing 400039，China）
1 用于汽车研发的悬架检测技术
用于汽车研发的悬架检测技术分为三类，第一类是零部件 测试，第二类是系统测试，第三类是整车测试。这三类检测在 汽车研发过程中的顺序关系如图 1 某车型螺旋弹簧刚 度和耐久性试验
图 1 汽车悬架研发测试顺序关系
1. 1 汽车悬架主要零部件检测技术 1. 1. 1 悬架弹簧检测技术
图 11 某型客车悬架下摆臂耐久性试验
悬架系统台架耐久性测试为例，将副车架装上稳定杆、转向横 拉杆、转向节、轮毂轴承、转向机、弹簧和减振器等零部件， 将转向机锁止，分别在侧向、垂向和纵向加载，载荷谱为单一 恒定载荷 （ 位移） ，采用固定频率。图 12 为二分之一悬架系统 纵向耐久性试验示意图。垂向加载和侧向加载的台架形式和图 12 接近，只是作动器安装方向和连接夹具不同。
尺寸系列和技术条件》、QC / T545-1999 《汽车筒式减振器台架 试验方法》 和 QC / T546-1999 《汽车筒式减振器 清洁度限值及 测定方法》 针对减振器的示功特性、速度特性、温度特性、耐 久性能以及清洁度等进行了规定。目前正在进行 《汽车减振器 技术条件与台架试验方法》 汽车行业新标准的起草工作，该标 准将 QC / T491-1999 和 QC / T545-1999 合并，扩充了试验方法，
图 4 减振器示功特性曲线
图 5 某车型减振器的速度特性曲线
减振器试验台一般采用单动形式且行程可调。减振器试验 台主要有机械式和电液伺服式两种，电液伺服试验台可以在量 程之内无级改变频率及任意改变行程，较机械式试验台技术更 先进、使用更方便。MTS849 减振器试验台属电液伺服式，可 实现减振器示功特性、速度特性、阻力特性、抗泡沫性、温度 特性 （需配备高、低温箱） 和耐久性等试验，可实现包括侧向 加载、温度监控、防护罩、减震支柱旋转装置、速度保持、时 域信号回放等功能。四分之一悬架试验台也可进行减振器的性 能测试。图 6 为在 MTS849 减振器试验台上进行某型汽车减振 器耐久性试验 （ 含侧向加载） 的照片，图 7 为 PLS-L50B4 型电 液伺服构件试验系统进行减振器耐久性试验照片。
要求 （ 详见 “1. 1. 2 减振器的检测技术”） ，但它也应满足动力 特性 （输出力特性）、被动响应特性 （ 响应速度）、能耗、磁 （电） 流变液温升等指标要求。动力特性要求越大越好，响应 时间要求越短越好，能耗要求越少越好，温升要求越低越好。 但这几项性能相互制约，因此指标要求应取折衷。输出力、响 应速度可在现有减振器试验台上进行测试，但须加装励磁或加 电装置并配以控制器； 能耗可根据用电量大小确定，温升可用 温度传感器测出。
图 13 MTS 公司四分之一悬架试验系统
悬架系统耐久性载荷谱除单一恒定载荷和复合载荷外，最 接近实际工况的是道路谱。但实现道路谱加载须有相应的控制 系统和软件，MTS 公司在这方面做得较好。图 14 为 MTS327 4DOF 四自由度道路模拟试验机进行悬架系统耐久性试验 （ 采 取轴耦合方式和 RPC 软件系统） 的图片。MTS 公司还拥有三 自由度和六自由度的道路模拟试验机，可满足不同要求的悬架 耐久性测试。
环试验。耐久性试验评价指标一般为试样未出现损坏 （ 金属弹 簧为断裂或出现一定的永久变形，空气弹簧为气密性是否符合 规定和胶料是否有裂纹） 。图 2 为应用 PLS-L50B4 型电液伺服 系统进行板簧刚度试验的照片，图 3 为应用 MTS810 多功能试 验台进行螺旋弹簧的静态刚度试验和耐久性试验照片。
1. 2 汽车悬架系统检测技术 悬架最主 要 的 性 能 是 耐 久 性。 汽 车 在 行 驶 中 悬 架 承 受 侧
向、垂向和纵向 （制动力方向） 的作用力。因此悬架系统台架 耐久性测试要模拟这三个方向的载荷或位移。目前国内的多数 设备只能单方向加载。侧向和纵向加载一般采用载荷控制方 式，垂向加载一般采用位移控制方式。以国内某车型二分之一
图 12 悬架系统纵向疲劳试验示意图
采用汽车四分之一悬架系统测试是应用最多的方案。国外 以 MTS 为代表的试验设备供应商制造汽车四分之一悬架试验 台，国内目前浙江大学和南京林业大学已申请四分之一悬架试 验台的专利。图 13 为 MTS 公司四分之一悬架试验系统。
1. 1. 4. 2 磁流变减振器、电流变减振器检测技术 这两种减振器性能检测可参考被动悬架减振器的性能测试
悬架弹簧主要包括、钢板弹簧、扭杆弹簧、螺旋弹簧、空 气弹簧等，主要针对刚度性能、耐久性能、表面防腐蚀性能、 材料物理机械性能、气密性 （空气弹簧） 等方面进行检测。
弹簧刚度和耐久性测试可在能实现直线或扭转动作的电液 伺服试验台上进行。这里的刚度是指静态刚度，采用静态加载 程序进行。有的试验台有分析功能，自动计算刚度值； 多数国 产设备无分析功能，需进行数据的后处理。耐久性试验则采用 循环函数发生程序进行控制，可实现正弦波、方波等波形的循
汽车悬架检测技术研究综述
陈军1，2 ，罗显政1，2 ，刘德辉1，2 ，谢宏伟1，2 ，申娟1，2
（ 1. 中国汽车工程研究院，重庆 400039； 2. 国家机动车质量监督检验中心 （ 重庆） ，重庆 400039）
摘要： 介绍了汽车悬架检测技术和相关设备，列举了相关产品的检测实例，对主动、半主动悬架的检测技术进行了探讨，对 汽车悬架检测技术的发展趋势进行了分析。
图 8 10% 动、静刚度和耐久性试验 扭力梁是目前小型车后悬架常用的一种部件型式，其性能 要求主要是总成刚度、耐久性、强度等。图 9 为采用电液伺服 试验系统进行扭力梁耐久性试验，该试验样品按照实车装配状 态装夹，两个作动缸的输出为正弦位移信号，两者之间有 180° 的相位差，采用恒定位移控制方式，模拟车辆在崎岖路面行驶 时的扭转工况。图 10 为某车型扭力梁扭转刚度试验，两个作 动器输出位移信号，两个信号之间为 180°相位差，从零位置开 始加载，正负运行一个循环共进行三次测试，采集位移和载荷 数据并汇出其曲线，计算指定点的扭转刚度。
1. 1. 3 弹性衬套、扭力梁及摆臂检测技术 弹性衬套性 能 主 要 是 静 刚 度 和 动 刚 度 和 耐 久 性。 MTS831
弹性体试验台可完成上述三种性能试验，其中动、静刚度特性 试验程序有分析功能，无需人工计算刚度值。静刚度和耐久性 也可在通用 的 电 液 伺 服 系 统 上 进 行，但 是 通 常 须 有 相 应 的 软 件。图 8 所示为 MTS831 弹性体试验台进行弹性体动、静刚度 和耐久性试验的照片。
1. 1. 4. 3 控制器、信号处理器检测技术 控制系统主要性能为能控性和能观测性，其本身电器性能
主要是耐振动性、耐高低温湿热性及耐腐蚀性等。能控性和能 观测性可通过将控制器和磁 （ 电） 流变减振器 （ 或执行器） 按照实车连接状态安装于试验台架上进行验证。电器性能采用 相应的环境试验设备进行验证。对于控制器和信号处理器性能 测试需用专用装置进行，但控制系统的核心是软件，因此最好 进行软件仿真和硬件在线仿真并结合台架试验来验证。
0 引言
悬架系统 是 汽 车 的 重 要 组 成 部 分， 主 要 作 用 是 承 载、 减 振，决定了汽车平顺性和操纵稳定性并保证行驶安全性。汽车 新产品开发中悬架的设计验证具有不可替代的重要地位，营运 车辆悬架性能的优劣直接影响着车辆的使用性能。因此汽车悬 架的检测技术和相关设备的发展，对汽车工业技术进步起着举 足轻重的作用。笔者对汽车悬架的检测技术进行了归纳整理， 全面介绍了汽车悬架检测技术。
1. 1. 4 主动、半主动悬架零部件检测技术探讨 1. 1. 4. 1 传感器检测技术
主动或半主动悬架中有加速度传感器、力传感器、车身高 度传感器，这些传感器应满足精度、响应性、耐久性、结构紧 凑性、适应性、输出电平、再现性等指标要求； 汽车工作环境 温度是 － 40 ～ 80 ℃ ，在各种气候和道路条件下运行，因此要求 传感器能适应温度、湿度、冲击、振动、腐蚀及油液污染等恶 劣环境。因此对传感器的检测以环境试验为主，相关设备有高 低温及湿 热 试 验 箱、 热 冲 击 试 验 箱、 沙 尘 试 验 箱、 淋 雨 试 验 箱、电磁振动试验台、盐雾腐蚀试验箱等，冲击性能检测则采 用跌落试验； 通常在进行环境试验的同时或之前之后要进行传 感器本身的精度指标、响应时间以及输出电平测试，以评价传 感器是否满足相关标准要求。
电液伺服系统由机械 － 动力系统、传感器系统和采集 － 控 制系统组成。机械 － 动力系统由龙门架、平台、液压源、作动 器等组成； 传感器系统由位移传感器、载荷传感器和伺服阀组 成； 采集 － 控制系统由控制器、电源、计算机等及软件系统 组成。
1. 1. 2 减振器检测技术 国内汽车行业现行标准 QC / T491-1999 《汽车筒式减振器
提高了技术指标，增加了 “动态低温密封性” 和 “抗泡沫性” 项目。减振器除了上述性能，还有连杆弯曲刚度、焊点强度、 滑动阻力等性能要求。
在 20 ℃ 情况下，减振器示功特性在满足行程和频率要求 的试验台上进行，测出减振器的复原阻力和压缩阻力。减振器 速度特性试验目的是检测减振器在不同活塞速度下的阻力，速 度特性在常温下测出。图 4、5 分别为在 MTS849 减振器试验台 上测得的减振器示功特性曲线和速度特性曲线。
图 14 MTS327 4DOF 道路模拟试验机进行悬架系统耐久性试验
1. 3 汽车悬架整车检测技术 1. 3. 1 悬架整车台架试验
Abstract： Inspection technology and equipments for automotive suspension were introduced in this paper． And inspection examples of some relative products were listed． Inspection technology for Active suspension and semi-active suspension was discussed． The development trend of automotive suspension inspection technology was analyzed．
图 9 某车型扭力梁耐久性试验
图 6 减振器性能试验 图 7 某型汽车减振器耐久性试验
图 10 扭力梁扭转刚度试验及位移 － 载荷曲线
摆臂是悬架系统重要部件，其主要性能 有 强 度、耐 久 性 等，其测试主要应用电液伺服系统来进行。对于耐久性，载荷 谱可以根据产品的使用状况采取单一恒定载荷、复合载荷、道 路谱等多种方式，其中复合载荷和道路谱在目前大多数国产设 备上应用不多。图 11 为采用单一恒定载荷方式摆臂耐久性试 验照片。
关键词： 汽车悬架； 检测技术； 检测设备； 主动悬架； 发展趋势
Summery of Research on Automotive Suspension Inspection Technology
CHEN Jun1，2 ，LUO Xianzheng1，2 ，LIU Dehui1，2 ，XIE Hongwei1，2 ，SHEN Juan1，2 （ 1. China Automotive Engineering Research Institute，Chongqing 400039，China； 2. National Motor Vehicle Quality Supervision and Inspection Center （ Chongqing） ，Chongqing 400039，China）
1 用于汽车研发的悬架检测技术
用于汽车研发的悬架检测技术分为三类，第一类是零部件 测试，第二类是系统测试，第三类是整车测试。这三类检测在 汽车研发过程中的顺序关系如图 1 某车型螺旋弹簧刚 度和耐久性试验
图 1 汽车悬架研发测试顺序关系
1. 1 汽车悬架主要零部件检测技术 1. 1. 1 悬架弹簧检测技术
图 11 某型客车悬架下摆臂耐久性试验
悬架系统台架耐久性测试为例，将副车架装上稳定杆、转向横 拉杆、转向节、轮毂轴承、转向机、弹簧和减振器等零部件， 将转向机锁止，分别在侧向、垂向和纵向加载，载荷谱为单一 恒定载荷 （ 位移） ，采用固定频率。图 12 为二分之一悬架系统 纵向耐久性试验示意图。垂向加载和侧向加载的台架形式和图 12 接近，只是作动器安装方向和连接夹具不同。
尺寸系列和技术条件》、QC / T545-1999 《汽车筒式减振器台架 试验方法》 和 QC / T546-1999 《汽车筒式减振器 清洁度限值及 测定方法》 针对减振器的示功特性、速度特性、温度特性、耐 久性能以及清洁度等进行了规定。目前正在进行 《汽车减振器 技术条件与台架试验方法》 汽车行业新标准的起草工作，该标 准将 QC / T491-1999 和 QC / T545-1999 合并，扩充了试验方法，
图 4 减振器示功特性曲线
图 5 某车型减振器的速度特性曲线
减振器试验台一般采用单动形式且行程可调。减振器试验 台主要有机械式和电液伺服式两种，电液伺服试验台可以在量 程之内无级改变频率及任意改变行程，较机械式试验台技术更 先进、使用更方便。MTS849 减振器试验台属电液伺服式，可 实现减振器示功特性、速度特性、阻力特性、抗泡沫性、温度 特性 （需配备高、低温箱） 和耐久性等试验，可实现包括侧向 加载、温度监控、防护罩、减震支柱旋转装置、速度保持、时 域信号回放等功能。四分之一悬架试验台也可进行减振器的性 能测试。图 6 为在 MTS849 减振器试验台上进行某型汽车减振 器耐久性试验 （ 含侧向加载） 的照片，图 7 为 PLS-L50B4 型电 液伺服构件试验系统进行减振器耐久性试验照片。
要求 （ 详见 “1. 1. 2 减振器的检测技术”） ，但它也应满足动力 特性 （输出力特性）、被动响应特性 （ 响应速度）、能耗、磁 （电） 流变液温升等指标要求。动力特性要求越大越好，响应 时间要求越短越好，能耗要求越少越好，温升要求越低越好。 但这几项性能相互制约，因此指标要求应取折衷。输出力、响 应速度可在现有减振器试验台上进行测试，但须加装励磁或加 电装置并配以控制器； 能耗可根据用电量大小确定，温升可用 温度传感器测出。
图 13 MTS 公司四分之一悬架试验系统
悬架系统耐久性载荷谱除单一恒定载荷和复合载荷外，最 接近实际工况的是道路谱。但实现道路谱加载须有相应的控制 系统和软件，MTS 公司在这方面做得较好。图 14 为 MTS327 4DOF 四自由度道路模拟试验机进行悬架系统耐久性试验 （ 采 取轴耦合方式和 RPC 软件系统） 的图片。MTS 公司还拥有三 自由度和六自由度的道路模拟试验机，可满足不同要求的悬架 耐久性测试。
环试验。耐久性试验评价指标一般为试样未出现损坏 （ 金属弹 簧为断裂或出现一定的永久变形，空气弹簧为气密性是否符合 规定和胶料是否有裂纹） 。图 2 为应用 PLS-L50B4 型电液伺服 系统进行板簧刚度试验的照片，图 3 为应用 MTS810 多功能试 验台进行螺旋弹簧的静态刚度试验和耐久性试验照片。
1. 2 汽车悬架系统检测技术 悬架最主 要 的 性 能 是 耐 久 性。 汽 车 在 行 驶 中 悬 架 承 受 侧
向、垂向和纵向 （制动力方向） 的作用力。因此悬架系统台架 耐久性测试要模拟这三个方向的载荷或位移。目前国内的多数 设备只能单方向加载。侧向和纵向加载一般采用载荷控制方 式，垂向加载一般采用位移控制方式。以国内某车型二分之一
图 12 悬架系统纵向疲劳试验示意图
采用汽车四分之一悬架系统测试是应用最多的方案。国外 以 MTS 为代表的试验设备供应商制造汽车四分之一悬架试验 台，国内目前浙江大学和南京林业大学已申请四分之一悬架试 验台的专利。图 13 为 MTS 公司四分之一悬架试验系统。
1. 1. 4. 2 磁流变减振器、电流变减振器检测技术 这两种减振器性能检测可参考被动悬架减振器的性能测试
悬架弹簧主要包括、钢板弹簧、扭杆弹簧、螺旋弹簧、空 气弹簧等，主要针对刚度性能、耐久性能、表面防腐蚀性能、 材料物理机械性能、气密性 （空气弹簧） 等方面进行检测。
弹簧刚度和耐久性测试可在能实现直线或扭转动作的电液 伺服试验台上进行。这里的刚度是指静态刚度，采用静态加载 程序进行。有的试验台有分析功能，自动计算刚度值； 多数国 产设备无分析功能，需进行数据的后处理。耐久性试验则采用 循环函数发生程序进行控制，可实现正弦波、方波等波形的循
汽车悬架检测技术研究综述
陈军1，2 ，罗显政1，2 ，刘德辉1，2 ，谢宏伟1，2 ，申娟1，2
（ 1. 中国汽车工程研究院，重庆 400039； 2. 国家机动车质量监督检验中心 （ 重庆） ，重庆 400039）
摘要： 介绍了汽车悬架检测技术和相关设备，列举了相关产品的检测实例，对主动、半主动悬架的检测技术进行了探讨，对 汽车悬架检测技术的发展趋势进行了分析。
图 8 10% 动、静刚度和耐久性试验 扭力梁是目前小型车后悬架常用的一种部件型式，其性能 要求主要是总成刚度、耐久性、强度等。图 9 为采用电液伺服 试验系统进行扭力梁耐久性试验，该试验样品按照实车装配状 态装夹，两个作动缸的输出为正弦位移信号，两者之间有 180° 的相位差，采用恒定位移控制方式，模拟车辆在崎岖路面行驶 时的扭转工况。图 10 为某车型扭力梁扭转刚度试验，两个作 动器输出位移信号，两个信号之间为 180°相位差，从零位置开 始加载，正负运行一个循环共进行三次测试，采集位移和载荷 数据并汇出其曲线，计算指定点的扭转刚度。
1. 1. 3 弹性衬套、扭力梁及摆臂检测技术 弹性衬套性 能 主 要 是 静 刚 度 和 动 刚 度 和 耐 久 性。 MTS831
弹性体试验台可完成上述三种性能试验，其中动、静刚度特性 试验程序有分析功能，无需人工计算刚度值。静刚度和耐久性 也可在通用 的 电 液 伺 服 系 统 上 进 行，但 是 通 常 须 有 相 应 的 软 件。图 8 所示为 MTS831 弹性体试验台进行弹性体动、静刚度 和耐久性试验的照片。
1. 1. 4. 3 控制器、信号处理器检测技术 控制系统主要性能为能控性和能观测性，其本身电器性能
主要是耐振动性、耐高低温湿热性及耐腐蚀性等。能控性和能 观测性可通过将控制器和磁 （ 电） 流变减振器 （ 或执行器） 按照实车连接状态安装于试验台架上进行验证。电器性能采用 相应的环境试验设备进行验证。对于控制器和信号处理器性能 测试需用专用装置进行，但控制系统的核心是软件，因此最好 进行软件仿真和硬件在线仿真并结合台架试验来验证。