汽车悬架检测技术研究综述

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。
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。
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 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。
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。
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 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。
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。
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Βιβλιοθήκη Baidu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 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。
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
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
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 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 所示。
图 2 某车型板簧刚度 和耐久性试验
图 3 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 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
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。
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
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。
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。
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）
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，
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