轉向管柱總成是汽車轉向系統的最基本組成部分之一。它是決定汽車行駛安全性與可靠性的關鍵部件。如何保證轉向管柱總成符合設計的性能要求是我們最關注的問題，特別是對轉向管柱總成的疲勞壽命試驗，是保證和提高產品質量的一個重要環節。

試驗標準與規范

我國汽車行業標準對汽車轉向管柱產品性能要求及試驗方法在“QC/T649-2000《汽車轉向傳動軸總成性能要求及試驗方法》”的標準中做了明確規范。依據標準規范對汽車轉向管柱總成進行疲勞壽命試驗。

近幾年來，由于國內外汽車生產商對汽車轉向管柱總成的疲勞壽命試驗內容和要求在不斷更新和提高，本公司產品試驗室對標準與規范中疲勞壽命試驗的項目也在不斷增加。在QC/T649-2000《汽車轉向傳動軸總成性能要求及試驗方法》中條款5.5扭轉疲勞壽命試驗的基礎上做了進一步的補充（主要內容依據汽車生產商的要求，以及提供的相關技術資料，詳見表）。

汽車轉向管柱總成疲勞壽命試驗

樣件與試驗項目

以上五項管柱疲勞壽命試驗基本上代表了當前國內外汽車轉向管柱總成疲勞壽命試驗的項目。樣件試驗的具體項目要依據轉向管柱總成所選用的技術標準而定。

樣件試驗項目選取的基本原則如下：

1.一般采用國內標準規范的汽車轉向管柱總成試件選用第一項疲勞壽命試驗。

2.采用日本標準規范的汽車轉向管柱總成試件選用第二項疲勞壽命試驗。

3.采用歐美標準規范的汽車轉向管柱總成試件選用第三項、第四項和第五項疲勞壽命試驗。

試驗設備與試驗方法

按5個試驗項目，分別由6個試驗設備來完成。它們是：扭轉疲勞壽命試驗臺、回轉耐久性試驗臺、電動可變傾角壽命與垂直疲勞試驗臺、手動可變傾角壽命與垂直疲勞試驗臺及管柱結構側向疲勞試驗臺和轉向系統壽命試驗臺

1. 扭轉疲勞壽命試驗

（1）試驗設備見圖1，由試驗臺架和驅動機構組成。其中，試驗臺架：底座板、驅動機構和固定座聯接固定一體。功能是為試件提供一端是固定點，另一端產生正反扭矩作用；驅動機構：驅動機構是由電機、減速機和裝有滑槽的擺塊組成，功能是提供正反扭矩。

（2）試驗方法：先將試件安裝在試驗臺架上。在轉向軸頂端配上幢塊，調整中心安裝在驅動機構，另一端固定在固定座位置上。然后接通電源，對試驗件施加正反方向扭矩。試驗完成后，卸下試件按標準規范對試件進行試驗后檢測。 ［page］

2.回轉耐久性試驗

（1）試驗設備見圖2，由試驗臺架、驅動機構和負載扭矩箱組成。其中，試驗臺架：立式支架，驅動機構和負載扭矩箱聯接固定一體。功能是由驅動機構為試件提供產生正反±700驅動扭矩，同時由負載扭矩箱產生阻力扭矩；驅動機構：驅動機構是由電機、減速機和齒輪齒條組成。功能提供產生±700的驅動扭矩；負載扭矩箱：負載扭矩箱是由制動輪與制動帶以及手動調解阻力扭矩的彈簧與鏍母組成，功能為產生阻力扭矩。

（2）試驗方法：先將試件安裝在試驗臺架上。試件的轉向軸頂端調整中心安裝在驅動機構，另一端固定在負載扭矩箱的聯接法蘭位置上，然后，接通電源，對試驗件施加正反方向的旋轉扭矩。試驗完成后，卸下試件按標準規范對試件進行試驗后檢測。

3．電動可變傾角壽命與垂直疲勞試驗

試驗設備見圖3。由試驗臺架、控制電動管柱系統、加載系統和控制軟件組成。其中，立式支架的功能是固定試件；控制電動管柱系統：由電源電流控制表，通過控制線驅動試件的可變傾角與垂直電機；加載系統：氣缸與拉力傳感器安裝在一體。拉力大小值由顯示表顯示；控制軟件：按標準規范編寫試驗控制程序。主要內容是控制電動管柱系統和加載系統的試驗控制程序。

（2）試驗方法先將試件安裝在試驗臺架上。試件的方向盤與氣缸通過接力件聯接在一起。然后，打開計算機，調出控制程序開始試驗。試驗完成后，卸下試件按標準規范對試件進行試驗后檢。

4．手動可變傾角壽命與垂直疲勞試驗

（1）試驗設備見圖4和圖5。由試驗臺架、伸縮機構、傾角機構、鎖緊機構、加載機構和控制軟件。其中，試驗臺架由墻式立架和試件頂座組成。功能是為試件提供附著支撐和固定作用；伸縮機構：氣缸活塞桿與推桿固定一體。推動試件套管伸縮；傾角機構：氣缸固定在伸縮機構上。推動管柱垂直上下；鎖緊機構：步進電機齒輪推動齒條，齒條帶動曲柄對試件手柄進行鎖緊與打開；加載機構：氣缸活塞桿與試件方向盤聯在一起。施加向下力。氣缸下端安裝有拉力傳感器，拉力值由顯示器顯示值大小；控制軟件：按標準規范編寫試驗控制程序軟件。主要內容是將伸縮機構、傾角機構、鎖緊機構與加載機構按標準要求的先后順序和停留時間進行程序控制。

（2）試驗方法：先將試件安裝在試驗臺架上，試件的方向盤與氣缸通過聯接件聯接在一起。見圖4和圖5。然后，打開計算機，調出控制程序開始試驗。試驗完成后，卸下試件按標準規范對試件進行試驗后檢。

5．管柱結構側向疲勞試驗

（1）試驗設備見圖6。由試驗臺架和側向力機構組成。其中，試驗臺架由墻式立架和箱式底座組成。功能是為側向力機構和試件提供附著支撐和固定作用；側向力機構：氣缸雙活塞桿固定在墻式立架上，底板固定在氣缸體上，力傳感器固定在底板上。力值由顯示器顯示值大小。

（2）試驗方法：先將試件安裝在墻式立架上，在試件的轉向軸頂端配上幢塊，然后調整試件，讓幢塊在兩個力傳感器的中間位置上，然后接通電源與氣源，計算機以8次/min開斷來控制電磁閥，讓側向力機構對試驗件施加345±17.25N左右方向力。最后，設置計算機計數，達到1.5萬次自動報警。試驗完后，卸下試件按標準規范進行試驗后檢測。

6．轉向系統壽命試驗

（1）試驗設備局部見圖7。由試驗臺架、驅動機構、負載機構和控制軟件組成。其中，試驗臺架由墻式立架和箱式底座組成。功能是為驅動機構、負載機構和試件提供附著支撐和固定作用；驅動機構：驅動機構由步進電機與蝸桿減速器組成；負載機構：負載機構由磁粉制動器與扭矩傳感器組成；控制軟件：按標準規范編寫試驗控制程序。主要內容是按標準要求的先后順序和停留時間進行程序控制。將步進電機的轉速和正反方向旋轉的角度設置為變量，程序的循環次數自動記錄和顯示。設定耐久循次數，達到設定值自動報警。

（2）試驗方法：先將試件安裝在墻式立架上；然后打開計算機，選取自動控制程序，參數設置：順時針1.5γ，逆時針3γ，然后順時針1.5γ，確定為一個循環。自動計數滿6萬次自動報警。最后按確定，試驗開始；接下來，設置負載：由顯示器可觀察到目前磁粉制動器的加載數值，手動調整磁粉制動器控制電源，通過增加（減少）電流，來增加（減少）阻力扭矩負載，調至41±5Nm 為止。試驗完成后自動報警，卸下試件按標準規范進行試驗后檢測。

結束語

本文介紹了我公司疲勞壽命試驗項目，以及每項試驗的設備和試驗方法。這些試驗項目基本上代表了當前國內外汽車轉向管柱總成疲勞壽命試驗的項目。目的是與同行互相交流，共同提高國產汽車零部件的試驗水平。

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