振动测试在汽车零部件检测中的应用研究

张永赞 齐怀宇

摘要：一辆汽车由许多零部件组装而成。其中很大一部分金属零部件是以铸件、锻件或钢板、钢棒为毛坯材料，经过前期热处理、机加工、最终热处理以及精加工等工序，最后加工成一个完好的零件。这些零件的使用环境大多复杂且恶劣，包括大范围的温度变化，强烈的震动、冲击、摩擦等，零件要在很大的拉力、压力、剪切力及扭矩等受力条件下工作。因此，零件的力学性能非常重要，力学性能在很大程度上决定了零件的适用性和预期寿命。本文主要研究振动测试在汽车零部件检测中的应用，以期为提高汽车制造综合质量提供依据。

关键词：振动测试;汽车零部件;检测;应用研究

1汽车零部件行业的特点

汽车零部件行业存在以下几个特点：第一，汽车零部件产业涉及材料，工艺和行业广泛。我国汽车零部件产业需要涉及到多种材料和工艺方法，在材料上，每辆汽车都要由多种零部件组成，其中，这些零部件会涉及到多种钢铁、金属材料、橡胶、玻璃、木材、涂料等;在工艺上，需要进行冶炼、机械加工、焊接、涂装等工作;在行业方面，涉及到电子、电力、石油、机械制造、销售、服务等多个行业。可见，汽车零部件产业可以影响或者带动相关行业的发展，同时也受到这些行业发展状况的制约。第二，汽车零部件的经济效益高。汽车零部件企业属于资金密集型产业，对企业的资本、技术等方面都有着十分高的要求。在发达国家的国民经济总产值中，有大约8%为汽车及汽车零部件工业总产值，有30%的机械工业总产值，可以说，在很多发达国家国民经济的动向受到汽车产业实力的影响。第三，当零部件企业遇到经营困难，兼并重组将频繁发生。通过并购的方式能够迅速将零部件企业自身的地位提高，比如大陆企业并购了西门子威迪欧企业，成为了零部件行业中排名世界第五的零部件企业。

2汽车零部件检测的内容

第一，汽车底盘零部件检测是内容比较多的影响部分。检测包括：离合器台架系统、变速器台架系统、传动轴台架系统、驱动桥台架试验系统、转向系部试验系统和汽车制动系部件系統等部分。其中，离合器台架系统主要负责离合器综合性能试验台和超速试验台等设备;变速器台架系统主要是对变速器的寿命、动态刚度和噪声等零部件进行试验的设备体系，包含设备装置比较多。传动轴台架系统包含传动轴寿命检查设备等，驱动桥台架试验系统负责驱动桥的寿命、半轴扭曲疲劳测试等内容的检测和试验;而转向系部试验系统主要负责方向盘、转向盘等零部件的测试，汽车制动系部件系统包括液压驱动部件、气压驱动部件、制动软管等。汽车的发动机测试系统对象比较单一，仅仅是对汽车的心脏部件——发动机的性能进行试验检测。汽车发动机测试系统一直是备受关注的一项检测设备，因为汽车的发动机是决定汽车性能和档次的一个核心，具体来说，其试验检测主要是针对发动机的综合性能进行集中检测。汽车的车身系统是与汽车使用者人性化要求息息相关的零部件系统，车身的材料和安装距离、货物存放空间的安装、座椅的材质、车身弧线等都是该项系统检测的对象。但是其中最核心的找工作是对车身自身进行的强度试验，其相关的装置也是系统的关键。强度试验装置需要对车身的扭转刚度和强度进行检测，还需要对车门、车顶等强度进行综合检测。汽车电器装置系统是内容和设备最为繁多的一项试验检测系统，但是目前一般的汽车用电器零部件都是在电器集中生产的过程中进行检测，以降低汽车检测的工作强度。但是对于关系到汽车电器系统的关键部分，在进行汽车生产时，也需要对汽车的起动机等进行专业化集中检测试验，提高汽车的专业综合性。

3振动测试在汽车零部件检测中的应用

3.1振动测试概述

振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。根据施加的振动载荷的类型把振动试验分为正弦振动试验和随机振动试验两种。正弦振动试验包括定额振动试验和扫描正弦振动试验。扫描振动试验要求振动频率按一定规律变化，如线性变化或指数规律变化。振动试验设备分为加载设备和控制设备两部分。振动试验主要是环境模拟，试验参数为频率范围、振动幅值和试验持续时间。振动对产品的影响有：结构损坏，如结构变形、产品裂纹或断裂;产品功能失效或性能超差，如接触不良、继电器误动作等，这种破坏不属于永久性破坏，因为一旦振动减小或停止，工作就能恢复正常;工艺性破坏，如螺钉或连接件松动、脱焊。从振动试验技术发展趋势看，将采用多点控制技术、多台联合激动技术。

3.2振动测试系统在汽车零部件检测中的组成

（1）激振器。激振器是产生激励的设备，它将按照人为设定的条件，持续而稳定地向其连接的样件产生激励。样件发生振动，产生振动频率、振动加速度、振动位移等物理量。激振器与样件连接的紧固程度直接影响激励传送过程中的损失程度。（2）传感器。传感器属检测振动量的仪器，将振动量转化为电信号，经转化及检测得到振动频率、位移及加速度等物理量，将参数记录下来并进行分析，对汽车零部件质量进行综合判断，同时振动器也会受物理参数影响，技术人员通过分析传感器回馈参数，判断振动系统稳定性，以便所得检测结果科学有效。（3）放大器。放大器主要用于放大电测传感器产生的电信号，以便信号采集器可以捕捉相关信号，放大器依据传感器类型科学选择，使振动测试系统更为稳定、有效，使检测结论更具实效性。

3.3具体应用

在汽车零部件检测中振动测试方式应用范畴较广，依据测试物理性质，可将振动测试大体分为三类，电测法、光学式测量法、机械式测量法。

3.3.1电测法

电测法是目前应用最广泛的测量方法。电测法是将需检测的物理量转变为电信号（例如电流、电压等），再对电信号进行测量，利用需检测物理量值与电信号值的函数进行数值转换，从而得到物理量的值。一般清况下，利用此方法的得到的电信号值十分微小，需要经过放大器放大后才能被测量。电测法具有精度高、灵敏度高、响应速度快等优点。电测法直接得到电信号，便于采集、处理、分析，简单处理便可在显示屏上显示。利用一条电线便可将电信号

传送至远方，实现远距离控制，结合编程知识便可实现自动控制。电测法得到的电信号是动态值，既可以测量瞬时值又可以测量变化过程。并且，电测法便于与计算机通信。在计算机为科研事业做出卓越贡献的今天，电测法凭借这一优势成为应用最广泛的测量方法。

3.3.2光学测量法

光学测量法以光学传感器为载体，并获取光学信号，在汽车零部件检测光学信号放大后，应用光检测器将光学信号转化为电信号，技术人员进一步测量电信号，将其换算为物理量值，对照汽车零部件生产制造标准，对其质量进行检测。

3.3.3机械检测法

机械检测法以机械结构为载体，并获取机械信号，在汽车零部件检测机械信号测量后，会发生机械能损耗现象，这种测试方法存在一定缺陷，无法获取精准检测结论，为此在汽车零部件检测中的应用有一定局限性。

4结束语

总之，振动测试在汽车零部件检测中的有效应用，能提高汽车生产制造质量，降低汽车养护、维修成本，保障其行驶安全、稳定，为此技术人员需在汽车零部件检测进程中灵活运用振动测试方法，并不断优化相关测试系统，以此推动我国汽车制造行业稳健发展。

参考文献

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[2]赵海宾.虚拟仪器在汽车振动测试中的应用[J].科技经济市场，2015，10：98.

[3]武昊.利用汽车行驶风测试标准模型建筑风压系数跑车试验方法研究[D].郑州大学，2018.

（作者单位：长城汽车股份有限公司）