基于某车型的减振器调试与速度测试方法探讨

范洪春，谭姣姣，徐寒藤

基于某车型的减振器调试与速度测试方法探讨

范洪春1，谭姣姣2，徐寒藤2

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007；2.柳州孔辉汽车科技有限公司，广西 柳州 545007）

在汽车底盘的研发过程中，减振器的性能对整车舒适性和平顺性等有着非常重要的影响。为了解如何通过路试数据的采集来获取减振器振动速度，使减振器的调试得到一个有效的指导方向，从而更好地掌握减振器的调试方法，文章特以国内某款车型的减振器调试为例进行研究，并基于MATLAB/GUI，为减振器节流阀片的选取开发了一项图形用户界面工具，使用户能够更快速、高效的选取节流阀片，提高工作效率，也为减振器的调试提供了新的参考方法。

减振器；数据采集；振动速度；MATLAB/GUI

引言

减振器作为轿车悬挂系统的重要组成部件之一，其性能将直接影响轿车运行的安全性和可靠性[1-3]。且对汽车而言，优良的乘坐舒适性与操作稳定性也是至关重要的，而影响该性能的重要构成元件就是减振器，所以理想的减振器特性可以提高汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。

当汽车行驶过程中悬架的弹性系统受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒服和疲劳。减振器能使振动迅速衰减，振幅迅速减小，起到减震作用，改善汽车行驶平顺性。因此，大多数减振器和弹簧是并联安装的。

另外，MATLAB软件可以方便地应用于数字计算、数据分析、工程绘图及软件开发等方面。本文的数据处理和图形界面工具开发都基于此软件。因此，MATLAB的使用可以提高工作效率和工程分析技术。

1 减振器的结构和工作原理

汽车悬架系统中广泛采用液力减振器，其中双向作用式减振器能在拉伸和压缩时起作用，因此得到广泛的应用。本文试验的减振器也属于双向作用式筒式减振器。

1.1 减振器的结构

减振器一般主要有四个阀和两个缸组成（图1），四个阀分别是：压缩阀6、伸张阀4流通阀8和补偿阀7[4]。

1—活塞杆；2—工作缸筒；3—活塞；4—伸张阀；5—储油缸筒；6—压缩阀；7—补偿阀；8—流通阀；9—导向座；10—防尘罩；11—油封。

图1为减振器结构图，减振器拉伸时产生拉伸阻尼力，而压缩时产生压缩的阻尼力并且阻尼力随减振器往复运行的速度增减而增减。

1.2 减振器的工作原理

当车架与车桥做往复相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也做往复运动，于是减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转换为热能，被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。

2 减振器振动速度测试

目前，我们一般调试某样车的减振器时，先在典型路面进行路试，如：山村路、坑洼路、水泥路等，然后根据路试人员的主观评价，估计减振器的阻尼力范围（即估计减振器的振动速度），再根据阻尼力制定减振器调试方案来调整其结构，改变其阻尼特性。而对阻尼力的估计，不同的人可能有不同结果，其方案的制定难以准确，甚至不合理，也导致对减振器的调试带来不必要的重复、繁琐的工作，降低了工作效率。

因此，本试验采用新的方法，通过对减振器路试工况的数据采集，可以得到各种不同路况下减振器的振动速度，同样，也可以得到不同路面上减振器振动的具体差异，为减振器调试带来方向性的指导，节约人力成本，提高工作效率。

2.1 减振器振动位移的测量

鉴于测试设备条件：数采前端、位移传感器以及加速度传感器，所以决定采用位移传感器的路试采集数据来间接计算减振器的振动速度。

图2 位移传感器

其大致步骤为：首先，采用位移传感器测量减振器的振动位移，再使用软件计算得到减振器每段拉伸和压缩的时间。最后，根据位移与时间相除的比值得到减振器的振动速度。

如图2为某车型左后悬架减振器位移传感器的安装位置。从图中可以看出位移传感器安装在车身上，拉线环挂在减振器下支点铁钩上，其拉线平行于减振器的运动轨迹。

本试验选择在几种典型道路进行减振器位移测试，使用设备如下：LMS SCD09-64数采前端、德国米依位移传感器（WD-500-P600-SR-U），采样频率为512 Hz，行驶速度为70 km/h。整车载重为设计状态。

图3 某路况原始采样数据

如图3为某一路况采集的原始位移数据，随机采集的数据样本较多而且没有变化规律，因此，利用Matlab对以上数据进行峰谷值处理，可以得到简化的位移峰谷循环数据，如图4，根据此数据就可以进一步计算得到减振器拉伸、压缩时的工作振幅。

图4 位移峰谷值数据

2.2 减振器振动速度计算及调试指导

求解减振器的振动速度需要先得到两个已知量，即振动幅度和振动时间。

（1）减振器的振动幅度，即要得到减振器每个拉伸、压缩行程的变化量。

（2）减振器的振动时间，即获得减振器每个拉伸、压缩行程的时间变化量。

综上，减振器振动速度可以通过以下公式得到，即速度=振幅⁄时间。

一般来说，针对减振器的调试，振动速度的大小决定其需要调试的不同结构阀系，例如：低速时（0.2 m/s以下），主要考虑节流阀片对阻尼力的影响；中高速时（0.2 m/s～0.6 m/s），主要考虑复原阀片刚度对阻尼力的影响；高速时（0.6 m/s以上），主要考虑活塞孔对阻尼力的影响。如图5为某车型的后悬减振器阻尼特性曲线。

图5 减振器阻尼特性曲线

因此，通过实际路况测得的振动速度来判断阻尼力大小，可以清楚地知道哪种工况对减振器哪部分结构阻尼力影响最大，再对此结构进行调整，通过不断调整结构及装车路试，最后得到满意的结果。

根据上节测量的减振器位移，通过计算得到见表1的振动速度分布频次，并由此数据绘制减振器拉伸、压缩状态下的振动速度分布频次图，如图6所示。

表1 振动速度的分布频次表

减振器振动速度（mm/s） 0～5050～100100～150150～200200～250 减振器压缩时次数31632845100 减振器拉伸时次数3981822671

由此可知，在上述工况下，减振器的振动速度主要分布在低速范围，少数分布在中速值。所以，调试时可以主要考虑节流阀片对减振器阻尼特性的影响。同理，如果测试的振动速度为中高速时，则需更多考虑复原阀片厚度及组合片数的影响。

因此，通过减振器路试数据的采集得到减振器的振动速度，为减振器的调试提供指导方向，使调试人员更了解减振器的工作状态，并可以更加有效地调整减振器结构来改变其阻尼特性，从而满足路试要求。

图6 减振器工作速度分布频次图

3 节流阀片用户工具开发

节流片对减振器阻尼特性的影响是由其节流面积决定的，而节流面积的决定因素有三个：槽数、槽宽、厚度，即节流面积=槽数×槽宽×厚度。减振器调试过程中需要一系列连续的满足节流面积的节流片，对应有不同槽数、槽宽、厚度的阀片规格。为此，我们专门开发一个基于MATLAB/GUI节流片面积计算工具，如图7所示，主要用于快速计算得到不同规格组合的节流阀片，也可用于发布减振器调试零件需求。

节流片面积计算工具界面的操作如下：分别在节流面积、负偏差值（与节流面积最大负偏差值）、正偏差值（与节流面积最大正偏差值）输入框输入所需的目标值，点击节流片所有组合按钮，即可得到满足节流面积的所有节流片不同规格组合，并以TXT文本格式存储在软件的当前工作目录下。

另外，本工具还可以从节流片所有组合筛选出指定槽数、厚度或槽宽的组合。以指定槽数组合为例，在开槽数量输入框输入槽数，点击指定槽数组合按钮，即可从节流片所有组合中筛选出指定槽数的组合，如果输入的槽数在节流片所有组合中不存在，则会弹出警告框。其他指定宽度组合、指定厚度组合的操作也一样。

图7 节流片面积计算工具

所以，节流片面积计算工具可以很方便、简单直观地得到各种节流片面积的不同规格组合，对于有经验的工程师来说，满足条件的不同阀片，还可以考虑其对整车其他因素的影响。

4 结束语

总的说来，减振器的调试是非常复杂、繁琐的，影响因素很多，例如：节流阀片、油液、复原阀片及弹性系统等因素。本文主要从试验的角度来阐述如何获得减振器振动速度的方法，通过振动速度的获取，给减振器调试提供指导，减轻调试人员的工作负担，为减振器调试工作提供一种新的研究思路。同时，开发了节流片面积计算工具，方便进行节流片的选择，提高了工作效率，也给调试人员提供更多的参考。

[1] 于兆华,尚景华.国内油压减振器试验台现状及未来发展探讨[J].铁道技术监督,2005(2):28—30.

[2] 王天利,曾庆东,刘小宁,等.汽车减震器试验台微机测控系统[J].辽宁工学院学报:自然科学版,1993,13(1):14—20.

[3] 黄伟福.微机控制油压减振器试验台的研制[D].上海:上海交通大学,2008.

[4] 陈家瑞.汽车构造:下册[M].3版.北京:机械工业出版社, 2009.2:202.

Discuss about Shock Absorber Tuning and Test Methods for a Vehicle Model

FAN Hongchun1, TAN Jiaojiao2, XU Hanteng2

( 1.SAIC GM Wuling Automobile Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545007;2.KH Automotive Technologies (Liuzhou) Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545007 )

In the research and development process of automobile chassis, the performance of shock absorber has a very important influence on the vehicle comfort and ride comfort. In order to understand how to obtain the vibration velocity of shock absorber through the collection of road test data, so that the debugging of shock absorber can get an effective direction, so as to better master the debugging method of shock absorber, the shock absorber debugging of a domestic model is studied as an example, and based on MATLAB/GUI, a graphical user interface tool is developed for the selection of shock absorber throttle plate. Users can more quickly and efficiently select throttle plate, improve work efficiency, but also provides a new reference method for shock absorber debugging.

Shock absorber;Data acquisition;Vibration velocity;MATLAB/GUI

U463.33+5.1

A

1671-7988(2022)02-107-04

U463.33+5.1

A

1671-7988(2022)02-107-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.002.024

范洪春，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司。