汽车减震器测试系统的设计.docx

汽车减震器测试系统的设计.docx

《汽车减震器测试系统的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车减震器测试系统的设计.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

汽车减震器测试系统的设计

汽车减震器测试系统的设计

摘要

汽车悬架装置是汽车的一个重要总成，汽车悬架装置通常由弹性元件、导向装置和减震器三部分组成。

其主要功能是：

缓和由路面不平引起的振动和冲击，以保证汽车具有良好的行驶平稳性，迅速衰减汽车车身和车桥的振动，传递作用在车身和车轮之间的各种力和力矩，保证汽车行驶时必要的安全性和操纵稳定性。

鉴于悬架装置的重要性，此次设计设计谐振式汽车实验台来检测其性能。

该测试台是通过偏心轮转动驱动汽车上下振动，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的固有频率高，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，从而使台面与汽车系统产生共振，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测台性能稳定，数据可靠性好，但缺点是检测参数单一，对悬挂装置不能形成全面的分析与故障诊断，无法全面反映悬挂装置的技术状况。

关键词：

减震器，谐振式测试台，谐振频率，谐振振幅

Automobileshockabsorbertestsystem

Abstract

Suspensionisaveryimportantpartofautomobile.Ingeneral,itisconsistofelasticcomponent,orientedequipmentandabsorber.Itismainfunctionisrelaxquiverandconcussion,becauseofthedisaffectionofthedisaffectionofroadsurface.Suspensioncanpledgethecarrunsmoothly,attenuatethequiverofthecarbodyandbridgequickly,transferallkindsofforceandmomentbetweencarwheelandcarbody,makesurethecarhavenecessarysecurityandstabilizationcontrol.

Becauseoftheessentialityofsuspension,wedesignresonantteststandinordertotestthecarperformance.Theteststanddrivesthecarvibrateupanddownbyeccentricwheel,lattercutofftheelectricmotor,soflywheelwilldrivethecarvibrateforamomentComparetothecarwheel’sintrinsicfrequency,theelectricmotter’sfrequencyishighsowhentheflywheel’sfrequencyreduce,wecangetafrequencywhichtheelectricmotter’sisequaltothecarwheel’s,nowtheteststandandtheautomobilewillresonance,wecanappraisesuspension’sperformancebyresonantfrequencyandamplitude.Thismethod’sadvantagearetestparameterissingle,couldnotanalyzeanddiagnoseallaspectsofthesuspensionandrespondthesuspension’stechnicalconditionoverall.

Keyword:

Suspension,resonanttest，stand,resonant，frequency,resonantamplitude

1.绪论

1.1国外汽车检测技术发展状况

汽车检测技术是从无到有逐步发展起来的，早在50年代，在一些工业发达国家就形成以故障诊断，和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。

60年代初期进入我国的汽车检测试验设备有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火系故障诊断仪和汽车道路试验速度分析仪等，这些都是国外早期发展的汽车检测设备。

60年代后期，国外汽车检测诊断技术发展很快，并且大量应用电子、光学、理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化检测技术。

例如：

非接触式车速仪、前照灯检测仪、车轮定位仪、排气分析仪等都是光机电、理化机电一体化的检测设备。

进入70年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪器和设备。

在此基础上，为了加强汽车管理、各工业发达国家相继建立汽车检测站和检测线，使汽车检测制度化。

a．制度化

   在德国，汽车的检测工作由交通部门统一领导，在全国各地建有由交通部门认证的汽车检测场（站），负责新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过的汽车也要经过汽车检测场的检测，以确定其安全性能和排放是否符合国家标准。

在日本，汽车的检测工作由运输省统一领导。

运输省在全国设有“国家检车场”和经过批准的“民间检测场”，代替政府执行车检工作。

其中“国家检测场”主要负责新车登记和在用车安全检测；“民间检测场”通常设在汽车维修厂内，经政府批准并受政府委托对汽车进行安全检测。

b．标准化

工业发达国家的汽车检测有一整套的标准。

判断受检汽车技术状况是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避免主观上的误差。

国外比较重视安全性能和排放性能的检测，如美国规定，修理过的汽车必须经过严格的排放检测方能出厂。

除对检测结果有严格完整的标准以外，国外对检测设备也有标准规定，如检测设备的检测性能、具体结构、检测精度等都有响应标准。

对检测设备的使用周期、技术更新等也有具体要求。

c．智能化、自动化检测

   随着科学技术的进步，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。

随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备。

例如：

国外生产的汽车制动检测仪、全自动前照灯检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、计算机四轮定位仪等检测设备，都具有较先进的全自动功能。

进入80年代后，计算机技术在汽车检测技术领域的应用进一步向深度和广度发展，已出现集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储、显示等功能于一体的系统软件，使汽车检测线实现了全自动化，这样不仅可避免人为的判断错误，提高检测准确性；而且可以把受检汽车的技术状况储存在计算机中，即可作为下次检验参考，还可供处理交通事故参考。

1.2中国汽车维修行业的基本情况

我国道路运输市场，特别是汽车维修市场随着改革开放的深入而逐步对社会进行开放，交通部于1983年提出了“有路大家行车，有水大家行船”的开放政策，出现了各行各业、各部门、各单位都来从事投资少、见效快的汽车维修业的状况。

1983—1989年这6年间，汽车维修业户飞速发展，由2万家增长到10万家；1989年后企业数量每年仍以较高的速度增长，截止2004年底，全国共有汽车摩托车维修业户34.9万户。

其中一类汽车维修企业9千多家，二类汽车维修企业5万多家，三类汽车维修业户18万多户和近10万个摩托车修理业户（图1）。

2002年，年汽车维修量首次突破1亿辆次，2004年达到1.29亿辆次，年维修产值达300多亿元。

全国还建立了汽车综合性能检测站1400多家，年完成检测量达到1655万辆次。

一个以中心城市为依托，一类企业为骨干，二类企业为基础，三类企业为补充，汽车综合性能检测站为质量保证，各种经济成分协调发展的汽车维修网络和市场格局已基本形成，较好地适应和满足了营运车辆和社会车辆的维修需求，为国民经济和社会发展作出了应有的贡献。

1.2.1汽车维修行业存在的基本问题

中国的汽车维修行业已经取得了巨大的进步，出现了前所未有的大发展，技术装备水平有了很大的提高，现代的汽车检测诊断技术得到了广泛的应用。

但是，其与汽车技术的发展和用户日益增长的需求仍有一定的差距，存在一些问题，主要表现在：

1）行业属性定位上认识不到位，服务水平较低

车辆的社会化和私家车的大量发展，使汽车维修业走向社会化，并促使汽车维修业从产品型行业向服务型行业过渡。

但是汽车维修行业按传统的为运输生产服务的观念仍未有完全的转变，为普通百姓服务的意识尚需提高，个性化的定制式服务、关联化的一站式服务机制尚未形成，行业的信息反馈机制、投诉调查处理机制还不十分完善。

2）市场秩序有待进一步规范

 由于执法监督不到位，市场准入把关不严，致使无证修车、不规范的路边店、占道修车等现象屡禁不止。

街边店作业环境脏、乱、差，干扰了市场秩序，损害了整个行业在社会上的整体形象。

3）维修质量得不到保证，行业的信誉度较

   维修技术与飞速发展的汽车自身技术存在较大差距，加之整个行业的从业人员文化素质、技术素质均偏低，造成新技术的推广和普及困难，影响了传统的经验维修方式向新的诊断、换件为主的维修方式的顺利过渡，维修质量得不到保证；同时使用假冒伪劣汽车配件等问题依然存在，使社会上普遍存在用户修车不放心，怕骗、怕宰的现象，行业在社会上的诚信度还不够高。

4）乱收费问题存在

   一些汽车维修企业还存在配件乱加价、乱收费以及增加作业项目多收费等问题，收费不透明和收费的事先沟通机制不完善。

5）从业人员素质低，技术水平低

   根据中国汽车维修行业协会对831户企业的40834名从业人员的文化水平情况的调查显示，在被调查的从业人员总体中，从事汽车维修的技术工人（主要是机修，电工，钣金，漆工等工种）为25874人，占63.4%；从事技术及管理工作的有10699人，占26.2%；在从事汽车维修的技术工人总体中，初中及以下文化程度的占38.5%；具有高中文化程度者占51.5%；具有大专及以上文化程度的仅占10%（图2）。

在技术工人初中以下文化程度占将近4成，而经过专业学习的大专以上的仅占1成，从业人员的总体素质低，造成了技术工人的技术水平低，使汽车维修质量得不到保障。

1.2.2汽车维修行业面临的新形势

随着汽车工业的发展和车辆的社会化、私有化，汽车维修市场出现了大得变化，特别是交通主管部门对汽车维修市场加强管理后，汽车维修行业面临一些新的形势，主要表现在以下几个方面：

1）汽车保有量迅猛增长，维修需求增幅明显

近几年汽车市场发展很快，汽车保有量直线上升，尤其是私人汽车所占比例迅速提高。

2004年，中国私人汽车保有量已经达到1365万辆，其中小轿车已超过500万辆（图3）。

汽车保有量增长特别是私人轿车保有量高速增长对机动车维修产生了深远影响。

据有关部门预测，至2010年中国私人轿车保有量将到2000万辆，汽车进入家庭步伐加快，维修服务成为社会焦点，维修行业面临新的挑战。

2）汽车技术含量不断提高，维修作业方式发生根本变化

随着汽车技术含量的增加，机动车维修由机械修理为主稍带一些简单电路检修的传统方式，逐步转向依靠电子设备和信息数据进行诊断与维修。

许多汽车维修设备生产厂家推出最新的专用检测设备和仪器，为机动车维修行业注入了高科技成分。

有了这些专用的检测仪，就可以方便地探明汽车各系统的工作情况，准确判断故障所在，为快速地排除故障提供了强大的技术保障，同时对维修技术人员也提出了更高的要求。

3）交通主管部门对汽车维修行业加大管理力度

国务院颁布的《中华人民共和国道路运输条例》已于2004年7月1日实行，交通部根据《条例》发布的第7号部令《机动车维修管理规定》也于2005年8月1日起正式施行。

《条例》和《规定》的正式施行加强了对汽车维修行业的全面管理，从而使广大的汽车维修企业和从业人员必须加强法制观念，守法经营。

4）加大对从业人员中技术人员的管理和要求

《机动车维修管理规定》第十一条中对必要的技术人员做了如下规定：

   ⑴.从事一类和二类维修业务的应当各配备至少1名技术负责人员和质量检验人员。

技术负责人员应当熟悉汽车或者其他机动车维修业务，并掌握汽车或者其他机动车维修及相关政策法规和技术规范；质量检验人员应当熟悉各类汽车或者其他机动车维修检测作业规范，掌握汽车或者其他机动车维修故障诊断和质量检验的相关技术，熟悉汽车或者其他机动车维修服务收费标准及相关政策法规和技术规范。

技术负责人员和质量检验人员总数的60%应当经全国统一考试合格。

   ⑵.从事一类和二类维修业务的应当各配备至少1名从事机修、电器、钣金、涂漆的维修技术人员；从事机修、电器、钣金、涂漆的维修技术人员应当熟悉所从事工种的维修技术和操作规范，并了解汽车或者其他机动车维修及相关政策法规。

机修、电器、钣金、涂漆维修技术人员总数的40%应当经全国统一考试合格。

   ⑶.从事三类维修业务的，按照其经营项目分别配备相应的机修、电器、钣金、涂漆的维修技术人员；从事发动机维修、车身维修、电气系统维修、自动变速器维修的，还应当配备技术负责人员和质量检验人员。

技术负责人员、质量检验人员及机修、电器、钣金、涂漆维修技术人员总数的40%应当经全国统一考试合格。

同时，交通部正在制定《道路运输从业人员管理规定》和《中华人民共和国机动车维修技术人员从业资格考试大纲》，以加强对从业人员，特别是技术人员的管理。

5）加强对维修质量的要求

《机动车维修管理规定》规定了机动车维修实行竣工出厂质量保证期制度。

要求汽车和危险货物运输车辆整车修理或总成修理质量保证期为车辆行驶2万千米或者100日；二级维护质量保证期为车辆行驶5千千米或者30日；一级维护、小修及专项修理质量保证期为车辆行驶2千千米或者10日。

摩托车整车修理或者总成修理质量保证期为摩托车行驶7千千米或者80日；维护、小修及专项修理质量保证期为摩托车行驶8百千米或者10日。

其他机动车整车修理或者总成修理质量保证期为机动车行驶6千千米或者60日；维护、小修及专项修理质量保证期为机动车行驶7百千米或者7日。

质量保证期中行驶里程和日期指标，以先达到者为准。

机动车维修质量保证期，从维修竣工出厂之日起计算。

同时还要求在质量保证期和承诺的质量保证期内，因维修质量原因造成机动车无法正常使用，且承修方在3日内不能或者无法提供因非维修原因而造成机动车无法使用的相关证据的，机动车维修经营者应当及时无偿返修，不得故意拖延或者无理拒绝；在质量保证期内，机动车因同一故障或维修项目经两次修理仍不能正常使用的，机动车维修经营者应当负责联系其他机动车维修经营者，并承担相应修理费用。

6）加入世界经济贸易组织市场全面开放后面临激烈的竞争

   加入世界经济贸易组织3年后，已将我国的汽车维修市场全面开放，国外企业和个人均可来华投资建立汽车维修企业，并且可以独资，当前美国的NAPA“蓝霸”、ACDelco、德国的博世、日本的黄帽子等快修连锁品牌纷纷入户中国，他们将资金和先进的管理经验、维修技术带入我国，为我国汽车维修行业带来了新的活力，同时也将与我国的汽车维修企业进行激烈竞争。

1.2.3汽车维修行业的发展趋势

 加快发展汽车维修行业快修连锁经营模式是发展方向，交通部十年规划纲要提出了：

发展连锁经营；并在《关于道路运输业结构调整的若干意见》中提出：

引导具有一定规模和实力的汽车维修企业在统一汽车维修服务质量标准的前提下，采取异地设点或联营等形式，实行连锁经营。

并要按照现代物流的经营理念，统一汽车配件、维修设备及机具的采购和配送，降低维修成本确保零配件品质纯正和维修质量可靠，进一步提高企业的知名度和市场份额。

在交通部第7号部令《机动车维修管理规定》中又规定：

任何单位和个人不得封锁或者垄断机动车维修市场。

鼓励机动车维修企业实行集约化、专业化、连锁经营，促进机动车维修业的合理分工和协调发展。

连锁经营由于其独具的经营特点，越来越被机动车维修经营者所看重，成为机动车维修行业经营方式发展的方向。

鼓励机动车维修企业实行连锁经营，成为现阶段行业发展的一项政策。

   发展连锁经营具有很多好处。

发展连锁经营，有利于发展大流通，带动大生产；有利于优化流通业态结构，整合和有效利用现有市场资源，完善社区功能，向用户提供质优价廉的商品和方便快捷的服务；有利于提高市场的组织化程度，实现经营行为的标准化和规范化，净化市场环境；有利于扩大经营规模，提高企业国际竞争力。

   快修连锁有经营模式上的先天优势。

汽修业自上世纪80年代末期被纳入行业管理以来，大致经历了市场混乱——政府强控——渐入正轨——逐步放开这4个阶段。

整个汽车维修行业的竞争愈发激烈，利润空间迅速缩小，普通维修企业的经营模式已越来越不能适应市场大战，这就要求企业必须在体制、理念上求新、求变，以打造自己的核心竞争力。

1.3汽车悬架性能检测在国内外发展状况

悬架装置是汽车的一个重要总成，汽车悬架装置通常由弹性元件、导向装置和减振器三部分组成。

其主要功能是：

缓和由路面不平引起的振动和冲击，以保证汽车具有良好的平顺性；迅速衰减车身和车桥的振动；传递作用在车轮和车身之间的各种力和力矩；保证汽车行驶时必要的安全性和操纵稳定性。

悬架性能影响车辆的动态附着性能，对整车的平顺性、安全性、操纵稳定性、制动性、动力性、经济性等均有很大的影响。

车辆悬架系统原始设计不合理，减震器漏油，弹性元件及联结接头的过度磨损等均会使悬架系统的性能变差，导致制动点头，俯仰和测倾振动加剧，轮胎磨损加剧，转向系统及悬架系统和车身零件的振动加剧等，因而悬架系统的维修保养和检测评定就显得尤为重要。

国内外悬架性能检测发展现状与趋势：

检查汽车悬挂装置的品质和性能，过去修理厂和检测站主要是通过人工检视，目视弹簧是否有裂纹，弹簧和导向装置的连接紧固螺栓是否松动，减震器是否漏油。

用按压车体方法，观察车体上下运动，凭经验判断是否需要更换或修理减振器。

显然，这种方法主要靠经验，主观因素大，可靠性差。

目前悬挂检测台主要有跌落式和谐振式两种检测方法。

跌落式的方法是通过举升装置将汽车升起一定高度，然后突然松开支撑机构，车辆自由振动，测出车体振幅，以此判断悬挂装置的性能。

这种方法最大优点是结构简单，操作方便。

但其缺点是误差大，判断不准。

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，但缺点是检测参数单一，对悬挂装置不能形成全面的性能分析与故障诊断，无法全面反映悬挂装置的技术状况。

另外，国外的设备控制技术虽比较成熟，但价格比较昂贵，因此，要想在我国得到广泛的推广非常困难。

且进口设备均为指针式显示，检测数据无法保存，不利于工人进行维修作业。

鉴于上述原因，国内以人工经验作为主要的检测手段，一部分修理厂采用跌落式检测设备，极少数检测线购买有国外的谐振式检验台。

因此，研制开发价格低廉、功能强大的汽车悬架装置检测与故障诊断系统，以此来快速、准确的检测出悬架的功能故障，确保行车安全，已是一项迫在眉睫的任务。

1.4设计内容

1.4.1设计题目

汽车减震器检测试验台

1.4.2设计要求

1）汽车减震器作用

2）汽车减震器的性能要求

3）汽车减震器检测台工作原理

4）汽车减震器检测台结构

1.4.3设计任务

设计说明书一份，字数两万字以上。

设计图纸包括：

1）总装配图一张

2）钢架图一张

3）振动板结构图一张

4）传感器结构图一张

2汽车减震器检测台

2.1汽车减震器工作原理

谐振式悬架性能检测台如

图2－2所示，它是通过电机

测量装置

偏心轮轴图2－1谐振式悬架性能检测台

偏心轮、储能飞轮和弹簧组成

的激振器，迫使汽车悬架装置

产生振动，在开动电机数秒达到

稳态后断开电机电源，从而让储

能飞轮产生扫频激振（一般为23

~0Hz）。

由于电机的频率比车轮的

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的生共振。

测量此时的振动频率、振幅、输出振动波形曲线，以此评价汽车悬架减振器性能。

此外，考虑到试验台的安全性和自动性，设计一个小型电机通过齿轮齿条带动盖板在钢架上滑动。

通过光传感器感应到汽车要检测，信号送至电脑，由电脑控制电机的打开与关闭。

当盖板带开刀要求距离是同样由传感器送信号给电脑，再由电脑控制电机停止转动。

2.2测试台设计

此汽车检测台是用于轿车悬架检测。

其中，最大承载质量为：

1t/轴，最大测试质量为：

1.5t/轴。

试验台由两台Y1001电机带动。

其额定功率为：

3kw，同步转速1440r/min,满载转速为：

1440r/min。

轮胎

测力传感器

振动台板

电机

凸轮

凸轮

振动架

轴承座

飞轮

图2－2悬架性能检测试验台结构

此检测台由电机带动的偏心机构产生振动。

此部分由同相位偏心轴外套圆柱滚动轴承组成。

此振动要求只需要为竖直方向，研制振动方向的装置为直线滚动导向柱。

直线滚动导向柱由直线导轨和直线滚动轴承、法兰及密封毡组成，该装置把振动现状与竖直方向。

其他起稳定保持作用的装置有带立式座的球轴承——起支撑作用，并保持轴的稳定。

飞轮储存电机的能量并产生扫频激震。

2.3测试台设计注意事项

1）此检测台只用于轿车减震器的检测，所以振动板的长度应该满足各种轮距的轿车。

2）该试验台应用于轿车的检测，但必须使其他车辆（卡车、货车、农用车等）能顺利通过，所以在振动板上应该设置一个盖板。

在盖板的设计时应该考虑满足小车（轮距750mm），大车（轮距2500mm）能顺利通过。

3）考虑到汽车振动时可能脱离检测台，为了安全，使盖板在移开时至少有200mm。

3零部件的设计

3.1电机的设计

图3－1

已知实验台要求频率为23Hz，故所选用的电机转速为n=1440日r/min。

选用Y系列三相异步电机，该系列电动机使用转差率无特殊要求的机械拖动上，也可以用于启动静止和惯性负载比较大的机械上。

采用新型电磁材料及优质绝缘材料，因而体积小，重量轻，性能好，结构牢靠，维修方便，运行可靠。

3.1.1计算电机的平均转矩

偏心轴的平均偏心距离

偏心轴在转动过程中的位移是：

S=5（1-cos

）（3—1）

故对S进行积分可得偏心轴的平均位移，

即（3—2）

在对s进行求导，可得偏心轴的速度函数，即：

（3—3）

速度曲线如图所示：

图3－2

对速度函数进行积分，可得偏心轴的平均速度，即：

（3—4）

平均功率：

（3—5）

故此电机的功率为：

P/2=2.8kw

选Y2—100L2—4绕线型异步发动机。

电压380V。

参数如下：

额定功率：

3Kw额定电流：

6.8A

转速：

1440r/min效率：

82%

功率因数：

0.82震动速度：

1.8mm/s

（3—6）

3.1.2电机的过载能力校验

（3—7）

经过校验，证明此电机壳承受过载。