楊振國

【摘 要】汽車長期在公路上行駛，由于道路的復(fù)雜多變，對汽車上各個零部件的振動性能提出了很高的要求。汽車供應(yīng)商們在研發(fā)期間以及批量投產(chǎn)后往往采用先進的振動測試技術(shù)來摸索或者是驗證各個汽車零部件的振動特性，從而保證汽車整體在行駛中的安順性和平穩(wěn)性。汽車上的重要零部件也有國家強制性標準的規(guī)定，必須經(jīng)受相應(yīng)的振動條款的檢驗，可見振動技術(shù)在汽車零部件中的運用是非常重要和廣泛的。

【關(guān)鍵詞】汽車；零部件；振動檢測

汽車內(nèi)部從儀表板到座椅，從安全氣囊傳感器到引擎注油泵，諸多零部件都要經(jīng)過精確振動模式和幅度的測試。在有些情況下，要用振動檢測來驗證汽車的各種零部件在一般路面條件下的受損程度，在另一些情況下，通過振動檢測來識別機械發(fā)出的惱人的噪聲對人體的危害程度。

在振動學(xué)應(yīng)用中，開發(fā)成功的數(shù)字信號處理技術(shù)會在試驗室和生產(chǎn)線上制造成更加貼近真實的振動環(huán)境?，F(xiàn)在，振動檢測技術(shù)除了使用隨機波、正弦波和沖擊波的傳統(tǒng)方法，又增加了更加復(fù)雜的方法，比如隨機波上加正弦波和波形復(fù)制。

正如名稱所示，隨機正弦波是把隨機振動與正弦波結(jié)合起來形成復(fù)雜的振動形式，波形復(fù)制振動模仿出真實的汽車振動環(huán)境。隨機正弦波振動把多個正弦波與具有寬頻帶的噪聲結(jié)合在一起，正弦波振動可以是固定的或者是掃描式的諧波或非諧波振動，而且在整個頻帶內(nèi)的振動幅度是可變的。就模仿在路面變化行駛中的隨機振動的汽車來說，其引擎轉(zhuǎn)速增加或減少時，隨機正弦波振動是很好的檢測方法。

采用隨機正弦波振動和波形復(fù)制方法對汽車進行測試，可真實地再現(xiàn)汽車行駛中的實際環(huán)境，用作設(shè)計驗證和質(zhì)量控制，現(xiàn)就對汽車中一些典型零部件分別作詳細的分析：

1.儀表板

一些汽車制造廠對儀表板組件進行振動檢測，其主要目的是檢查儀表板在振動中發(fā)出的咯吱聲和卡嗒聲，這一項是新車購買者可能最不滿意的地方，也是消費者投訴的重點。在檢測中，在專用振動臺上不使用風(fēng)扇，為的是造成清靜的環(huán)境來驗證振動中的儀表板是否有咯吱聲和卡嗒聲，因為沒有通風(fēng)散熱，只能在溫升超過工作溫度時做短時間的振動測試，然后測試要暫停以便讓設(shè)備冷卻下來。

除振動臺外，所有能發(fā)出噪聲的儀器設(shè)備，包括振動臺的控制器都應(yīng)放在測試室的外面。遙控面板和顯示器則懸掛在測試裝置的上面，便于試驗人員能聽見噪聲并控制檢測過程。

用于檢驗咯吱聲和卡嗒聲的振動模式，由隨機波、掃描正弦波和代表負荷的多段波形所構(gòu)成，其振動幅度要控制在汽車正常行駛中的額定試驗值內(nèi)。

在振動檢測中，試驗人員起著關(guān)鍵性的作用，例如施加掃描式正弦波來重復(fù)加速引擎的振動模式，此時可能要加上幾次掃頻來發(fā)現(xiàn)異常的噪聲。由于咯吱聲和卡嗒聲難于發(fā)現(xiàn)起因，操作者必須停止對儀表板做下一步的操作，并且用于手動方式來控制振動頻率和振幅，檢查產(chǎn)生噪音的真正原因，這樣才能找到儀表板產(chǎn)生噪聲的機理，為產(chǎn)品供應(yīng)商提供質(zhì)量控制的手段。

檢測咯吱聲和卡嗒聲時，先進的方式是采用加溫與日光照射相結(jié)合的振動試驗。一些國外先進的試驗室內(nèi)安裝一種集成測試系統(tǒng)，在大的溫度控制室內(nèi)安裝有電動振動臺和太陽陣列，試驗人員在中央控制中心調(diào)節(jié)溫度、振動模式和振幅以及陣列來探測噪聲。

2.汽車座椅

我們試驗室采用高新技術(shù)的振動檢測設(shè)備來檢驗發(fā)出咯吱聲的座椅，把座椅安裝在電動液壓振動臺的俯仰板上，用動態(tài)信號分析儀自動檢查噪聲，可以得到1/3倍頻程頻譜。采用儀器監(jiān)視而非人工檢測，當噪聲超過預(yù)設(shè)的電平時，會自動通知操作人員。

由于汽車座椅更容易受到路面振動的影響，要對座椅和它的安全帶進行測試最好采用模仿路面技術(shù)。復(fù)制真實路面振動波形代替?zhèn)鹘y(tǒng)的振動方法，可取得更好的測試結(jié)果。

路面仿真用振動臺可以重現(xiàn)汽車座椅受振動的情況。有時由4個或6個振動臺組成的裝置來重現(xiàn)汽車車輪同時振動的環(huán)境，使用最先進的信號處理技術(shù)和快速的數(shù)字信號處理器可精確模仿實際的振動環(huán)境。

以前，即便是模仿一般路況的持續(xù)時間不足一小時，卻需要一天的計算時間。而今天，用一臺振動控制器便可無限期模仿路面的歷史情況，也無需幾個小時或一天的脫機計算，而且現(xiàn)在甚至能同時使用幾個振動臺在幾個測試點上做模仿路面試驗。

3.后視鏡

后視鏡組合件的穩(wěn)定性測試可用振動臺模仿路面振動。用后視鏡反射光束的散射測量鏡子的振動，并查出令汽車買主討厭的振顫部件。

由于反射光束被鏡子放大了兩倍，在驅(qū)動條件下鏡子有很小振動都能使后視鏡影像變得模糊，要在測試過程中找出引起后視鏡影像模糊的振動頻率，可使用可控加速度幅度的掃描正弦振動加在后視鏡上。用激光圖像系統(tǒng)來監(jiān)視鏡子的圖像，并在鏡子諧振時拍攝出現(xiàn)的圖像。激光圖像系統(tǒng)中的程序與振動控制系統(tǒng)通信，把振動頻率、振幅和其它有關(guān)參數(shù)（時間和日期）儲存起來。

一般汽車后視鏡生產(chǎn)廠家對后視鏡組件進行振動測試的過程是：用沖擊測試法鑒別鏡子的諧振頻率和由于引擎振動引發(fā)的潛在結(jié)構(gòu)缺陷，用動態(tài)信號分析儀測出產(chǎn)品對沖擊的反應(yīng)，測出產(chǎn)品的諧振頻率并與預(yù)先設(shè)置的頻譜相比較，這樣便可在制造期間自動檢驗產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.注油泵

注油泵承受著泵體組合件對路面和引擎的聯(lián)合振動環(huán)境。代表引擎振動的正弦波振動疊加在隨機振動的波形上，可以準確地模仿路面的振動的環(huán)境和狀況，再加上用幾個正弦波諧波來模仿引擎的振動就非常貼近真實情況。當你聽到的由振動臺發(fā)出的噪聲，就等于聽到實際汽車在路上發(fā)出的聲響。

為了模仿實際安裝在引擎上的注油泵，用振動臺上的夾具把注油泵固定后再進行振動測試。由于夾具本身也增加了檢測的復(fù)雜性，它的機械諧振為十字軸運動增加額外的幅度，因此要使用開槽的工藝來減少對試驗的影響。

最大允許的隨機和正弦振動的幅度取決于極限頻譜、每個正弦諧波的振幅和隨機振動附加的能譜密度。在測試期間，在十字軸方向上測得的加速度不允許超過極限頻譜，減少驅(qū)動信號的頻率便可避免達到這個極限。在最終的控制頻譜上出現(xiàn)槽口，表示有極限頻譜存在。

5.防撞傳感器

氣囊防撞傳感器制造廠一般采用模仿瞬時加速度的辦法來檢測每一個傳感器。測試的目的是要保證這些傳感器在未達到一定加速度之前不會激發(fā)氣囊，當加速度達到既定值時立即激發(fā)氣囊。

在試驗室中一般室驅(qū)動振動臺產(chǎn)生一個半正弦形加速脈沖，或者用在實際撞車時記錄下的加速波形模仿瞬時加速度，來觀察防撞傳感器是否起作用，為了驗證在每次沖撞時的動作是有效的，要把傳感器牢固連接在振動檢測設(shè)備上，由控制振動臺的同一個計算機程序來監(jiān)視和控制。

以上是一些振動檢測技術(shù)在汽車零部件中的運用，從中可以發(fā)現(xiàn)不同的零部件其產(chǎn)生振動噪音或者是振動損壞的機理不完全一致，因此采用相對應(yīng)的振動檢測方式也不完全一致，這對我們檢測人員來說是一種困難也是一種挑戰(zhàn)。今后，消費者會更注重汽車行駛的平穩(wěn)性和舒適性，這樣給我們提出一個個新的課題去研究，也需要我們多多地學(xué)習(xí)和探索，這樣才會在這個廣闊的領(lǐng)域中做出更大的成績。