某汽车悬架耐久性实验载荷谱的采集Thecollectionoftheautomotivesuspension’sloadspectruminthedurabilitytest陈敏CHENMin（上海汇众汽车制造有限公司产品工程部，上海200122）摘要：为了研究某汽车悬架系统耐久性快速评价技术，需要对悬架进行实车道路载荷谱的采集。文中主要介绍了载荷谱采集前的方案确定、传感器标定，以及采集过程中实验道路与工况选择、仪器设备安装连接等。本文的工作，可为其他新开发的汽车零部件的载荷谱测定提供系统的技术参考，为提高我国汽车的研发水平和竞争能力提供技术支持。关键词：汽车悬架；载荷谱；应变片；传感器中图分类号：TP391文献标识码：B文章编号：1009-0134(2010)11(上)-0027-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2010.11(上).090引言长期以来，我国汽车业的整车和零部件的设计开发和耐久性评价技术相对滞后，研究积累比较薄弱，只注重车型开发，忽视了基础数据的积累，特别是载荷谱的积累。而载荷谱是汽车先进开发和耐久性评价的核心基础，它可为汽车耐久性实验和评价提供依据。毋庸置疑，这制约了整车开发的水平。本文将以汽车悬架为对象，探讨载荷谱采集的一些关键技术。汽车悬架是汽车上影响汽车安全性、平顺性、操稳性、耐久性和可靠性的关键部件，悬架的主要功用就是传递来自车轮的力并承受车身的质量。为了研究某汽车悬架的耐久性快速评价技术，需要知道进行室内道路模拟试验时准确的零部件工作载荷，即对应的耐久性实验载荷谱。通常，该耐久性实验载荷谱由实车道路试验的载荷谱数据（在实际运用地区的公路以及试验场测得）进行评估和外延得到[1]。近些年发展了六分力测量轮技术，可以比较准确的记录下行驶过程中车轮上的六个分力，这样对整车进行道路模拟时可以获得更精确的当量关系。但是要研究具体零件（如悬架杆系结构）上的受力时，需要对这些分力进行转换，仍然会产生数据偏差，且不方便。所以，具体零件的载荷采集仍不可缺少。下面介绍某汽车悬架载荷谱采集的全过程。收稿日期：2010-04-231悬架系统载荷谱采集方案的确定本文的研究对象为某汽车的后悬架，其结构形式为滑柱（杆）连杆（摆臂）式，也称为麦弗逊式，它由前后横臂、纵臂、螺旋弹簧及减振器组成，如图1所示。该悬架结构虽然比较简单，但受力情况比较复杂。本试验主要测量参量是悬架杆系的应变响应、汽车行驶过程中车身相对车轮的位移和轮心加速度。图1悬架结构示意图1.1载荷受力形式分析车辆在行驶中，车轮受到来自地面纵向（X）、侧向(Y)和垂向(Z)三个方向的力（如图2所示）。图2左后悬架受力示意图观察图2所示悬架结构，车轮三个方向的力传递到悬架上，对各杆件分别产生拉压、弯曲和扭转的作用，得到悬架上主要零件的受力情况如表1所示。表1悬架左后轮各杆件受力分析由于前后横臂和纵臂与车轮车身以及横向稳定杆和车身连接处等都是通过衬套的柔性连接，当承受载荷时，衬套的变形可以抵消部分零件的应变。基金项目：国家自然科学基金（50875173）；上海市教育委员会科研创新重点项目（09ZZ157）；上海市重点学科建设项目资助（J50503）作者简介：陈敏（1969-），男，上海人，工程师，本科，主要从事乘用车底盘悬架产品开发等工作。第32卷第11期2010-11(上)【27】因此，部分载荷的作用在测取时可以忽略，如垂向力对前后横臂的弯曲和侧向力对横向稳定杆产生的拉压应变。1.2传感器类型选择悬架杆系的应变响应由应变传感器测取；为了考察在汽车行驶过程中车身相对车轮的位移,即减振器的位移,选择拉线式位移传感器进行测量；汽车行驶过程中侧向、纵向和垂向三个方向加速度变化情况由压电式三向加速度传感器测量。1.3传感器布置应变传感器的布置涉及到两个问题:测点位置和测量方向的确定。根据工程经验，应变测点位置，总是选定在结构动应力敏感的地方，特别是应力集中点。可根据结构受力分析选择测点，并利用结构对称性，以少的测点达到佳的测量效果；应变测量方向，应沿主应力方向，若主应力方向未知，应采用应变花测量。【28】第32卷第11期2010-11(上)为了防止台架试验中迭代驱动信号时出现多轴耦合的现象，在应变测量时可以忽略对测量部位应变贡献不大的力的作用，...