振動測試在汽車零部件檢測中的應(yīng)用研究

張永贊 齊懷宇

摘要：一輛汽車由許多零部件組裝而成。其中很大一部分金屬零部件是以鑄件、鍛件或鋼板、鋼棒為毛坯材料，經(jīng)過前期熱處理、機(jī)加工、最終熱處理以及精加工等工序，最后加工成一個完好的零件。這些零件的使用環(huán)境大多復(fù)雜且惡劣，包括大范圍的溫度變化，強(qiáng)烈的震動、沖擊、摩擦等，零件要在很大的拉力、壓力、剪切力及扭矩等受力條件下工作。因此，零件的力學(xué)性能非常重要，力學(xué)性能在很大程度上決定了零件的適用性和預(yù)期壽命。本文主要研究振動測試在汽車零部件檢測中的應(yīng)用，以期為提高汽車制造綜合質(zhì)量提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：振動測試;汽車零部件;檢測;應(yīng)用研究

1汽車零部件行業(yè)的特點

汽車零部件行業(yè)存在以下幾個特點：第一，汽車零部件產(chǎn)業(yè)涉及材料，工藝和行業(yè)廣泛。我國汽車零部件產(chǎn)業(yè)需要涉及到多種材料和工藝方法，在材料上，每輛汽車都要由多種零部件組成，其中，這些零部件會涉及到多種鋼鐵、金屬材料、橡膠、玻璃、木材、涂料等;在工藝上，需要進(jìn)行冶煉、機(jī)械加工、焊接、涂裝等工作;在行業(yè)方面，涉及到電子、電力、石油、機(jī)械制造、銷售、服務(wù)等多個行業(yè)?？梢?，汽車零部件產(chǎn)業(yè)可以影響或者帶動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，同時也受到這些行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的制約。第二，汽車零部件的經(jīng)濟(jì)效益高。汽車零部件企業(yè)屬于資金密集型產(chǎn)業(yè)，對企業(yè)的資本、技術(shù)等方面都有著十分高的要求。在發(fā)達(dá)國家的國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值中，有大約8%為汽車及汽車零部件工業(yè)總產(chǎn)值，有30%的機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值，可以說，在很多發(fā)達(dá)國家國民經(jīng)濟(jì)的動向受到汽車產(chǎn)業(yè)實力的影響。第三，當(dāng)零部件企業(yè)遇到經(jīng)營困難，兼并重組將頻繁發(fā)生。通過并購的方式能夠迅速將零部件企業(yè)自身的地位提高，比如大陸企業(yè)并購了西門子威迪歐企業(yè)，成為了零部件行業(yè)中排名世界第五的零部件企業(yè)。

2汽車零部件檢測的內(nèi)容

第一，汽車底盤零部件檢測是內(nèi)容比較多的影響部分。檢測包括：離合器臺架系統(tǒng)、變速器臺架系統(tǒng)、傳動軸臺架系統(tǒng)、驅(qū)動橋臺架試驗系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系部試驗系統(tǒng)和汽車制動系部件系統(tǒng)等部分。其中，離合器臺架系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)離合器綜合性能試驗臺和超速試驗臺等設(shè)備;變速器臺架系統(tǒng)主要是對變速器的壽命、動態(tài)剛度和噪聲等零部件進(jìn)行試驗的設(shè)備體系，包含設(shè)備裝置比較多。傳動軸臺架系統(tǒng)包含傳動軸壽命檢查設(shè)備等，驅(qū)動橋臺架試驗系統(tǒng)負(fù)責(zé)驅(qū)動橋的壽命、半軸扭曲疲勞測試等內(nèi)容的檢測和試驗;而轉(zhuǎn)向系部試驗系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)方向盤、轉(zhuǎn)向盤等零部件的測試，汽車制動系部件系統(tǒng)包括液壓驅(qū)動部件、氣壓驅(qū)動部件、制動軟管等。汽車的發(fā)動機(jī)測試系統(tǒng)對象比較單一，僅僅是對汽車的心臟部件——發(fā)動機(jī)的性能進(jìn)行試驗檢測。汽車發(fā)動機(jī)測試系統(tǒng)一直是備受關(guān)注的一項檢測設(shè)備，因為汽車的發(fā)動機(jī)是決定汽車性能和檔次的一個核心，具體來說，其試驗檢測主要是針對發(fā)動機(jī)的綜合性能進(jìn)行集中檢測。汽車的車身系統(tǒng)是與汽車使用者人性化要求息息相關(guān)的零部件系統(tǒng)，車身的材料和安裝距離、貨物存放空間的安裝、座椅的材質(zhì)、車身弧線等都是該項系統(tǒng)檢測的對象。但是其中最核心的找工作是對車身自身進(jìn)行的強(qiáng)度試驗，其相關(guān)的裝置也是系統(tǒng)的關(guān)鍵。強(qiáng)度試驗裝置需要對車身的扭轉(zhuǎn)剛度和強(qiáng)度進(jìn)行檢測，還需要對車門、車頂?shù)葟?qiáng)度進(jìn)行綜合檢測。汽車電器裝置系統(tǒng)是內(nèi)容和設(shè)備最為繁多的一項試驗檢測系統(tǒng)，但是目前一般的汽車用電器零部件都是在電器集中生產(chǎn)的過程中進(jìn)行檢測，以降低汽車檢測的工作強(qiáng)度。但是對于關(guān)系到汽車電器系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，在進(jìn)行汽車生產(chǎn)時，也需要對汽車的起動機(jī)等進(jìn)行專業(yè)化集中檢測試驗，提高汽車的專業(yè)綜合性。

3振動測試在汽車零部件檢測中的應(yīng)用

3.1振動測試概述

振動試驗是指評定產(chǎn)品在預(yù)期的使用環(huán)境中抗振能力而對受振動的實物或模型進(jìn)行的試驗。根據(jù)施加的振動載荷的類型把振動試驗分為正弦振動試驗和隨機(jī)振動試驗兩種。正弦振動試驗包括定額振動試驗和掃描正弦振動試驗。掃描振動試驗要求振動頻率按一定規(guī)律變化，如線性變化或指數(shù)規(guī)律變化。振動試驗設(shè)備分為加載設(shè)備和控制設(shè)備兩部分。振動試驗主要是環(huán)境模擬，試驗參數(shù)為頻率范圍、振動幅值和試驗持續(xù)時間。振動對產(chǎn)品的影響有：結(jié)構(gòu)損壞，如結(jié)構(gòu)變形、產(chǎn)品裂紋或斷裂;產(chǎn)品功能失效或性能超差，如接觸不良、繼電器誤動作等，這種破壞不屬于永久性破壞，因為一旦振動減小或停止，工作就能恢復(fù)正常;工藝性破壞，如螺釘或連接件松動、脫焊。從振動試驗技術(shù)發(fā)展趨勢看，將采用多點控制技術(shù)、多臺聯(lián)合激動技術(shù)。

3.2振動測試系統(tǒng)在汽車零部件檢測中的組成

（1）激振器。激振器是產(chǎn)生激勵的設(shè)備，它將按照人為設(shè)定的條件，持續(xù)而穩(wěn)定地向其連接的樣件產(chǎn)生激勵。樣件發(fā)生振動，產(chǎn)生振動頻率、振動加速度、振動位移等物理量。激振器與樣件連接的緊固程度直接影響激勵傳送過程中的損失程度。（2）傳感器。傳感器屬檢測振動量的儀器，將振動量轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)轉(zhuǎn)化及檢測得到振動頻率、位移及加速度等物理量，將參數(shù)記錄下來并進(jìn)行分析，對汽車零部件質(zhì)量進(jìn)行綜合判斷，同時振動器也會受物理參數(shù)影響，技術(shù)人員通過分析傳感器回饋參數(shù)，判斷振動系統(tǒng)穩(wěn)定性，以便所得檢測結(jié)果科學(xué)有效。（3）放大器。放大器主要用于放大電測傳感器產(chǎn)生的電信號，以便信號采集器可以捕捉相關(guān)信號，放大器依據(jù)傳感器類型科學(xué)選擇，使振動測試系統(tǒng)更為穩(wěn)定、有效，使檢測結(jié)論更具實效性。

3.3具體應(yīng)用

在汽車零部件檢測中振動測試方式應(yīng)用范疇較廣，依據(jù)測試物理性質(zhì)，可將振動測試大體分為三類，電測法、光學(xué)式測量法、機(jī)械式測量法。

3.3.1電測法

電測法是目前應(yīng)用最廣泛的測量方法。電測法是將需檢測的物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ɡ珉娏鳌㈦妷旱龋?，再對電信號進(jìn)行測量，利用需檢測物理量值與電信號值的函數(shù)進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換，從而得到物理量的值。一般清況下，利用此方法的得到的電信號值十分微小，需要經(jīng)過放大器放大后才能被測量。電測法具有精度高、靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。電測法直接得到電信號，便于采集、處理、分析，簡單處理便可在顯示屏上顯示。利用一條電線便可將電信號

傳送至遠(yuǎn)方，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，結(jié)合編程知識便可實現(xiàn)自動控制。電測法得到的電信號是動態(tài)值，既可以測量瞬時值又可以測量變化過程。并且，電測法便于與計算機(jī)通信。在計算機(jī)為科研事業(yè)做出卓越貢獻(xiàn)的今天，電測法憑借這一優(yōu)勢成為應(yīng)用最廣泛的測量方法。

3.3.2光學(xué)測量法

光學(xué)測量法以光學(xué)傳感器為載體，并獲取光學(xué)信號，在汽車零部件檢測光學(xué)信號放大后，應(yīng)用光檢測器將光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號，技術(shù)人員進(jìn)一步測量電信號，將其換算為物理量值，對照汽車零部件生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)，對其質(zhì)量進(jìn)行檢測。

3.3.3機(jī)械檢測法

機(jī)械檢測法以機(jī)械結(jié)構(gòu)為載體，并獲取機(jī)械信號，在汽車零部件檢測機(jī)械信號測量后，會發(fā)生機(jī)械能損耗現(xiàn)象，這種測試方法存在一定缺陷，無法獲取精準(zhǔn)檢測結(jié)論，為此在汽車零部件檢測中的應(yīng)用有一定局限性。

4結(jié)束語

總之，振動測試在汽車零部件檢測中的有效應(yīng)用，能提高汽車生產(chǎn)制造質(zhì)量，降低汽車養(yǎng)護(hù)、維修成本，保障其行駛安全、穩(wěn)定，為此技術(shù)人員需在汽車零部件檢測進(jìn)程中靈活運用振動測試方法，并不斷優(yōu)化相關(guān)測試系統(tǒng)，以此推動我國汽車制造行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

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（作者單位：長城汽車股份有限公司）