图1  汽车转向管柱检测系统组织图

在产品试验室，通过对产品耐久寿命试验前后进行检测，能够让我们得出有价值的数据和改善产品质量的依据。

随着国内外汽车市场竟争的日益激烈，各大汽车厂商对与汽车相关的配套产品的质量要求越来越高，这就要求汽车零部件生产厂要不断提高产品质量来满足客户的要求。我们研发的“汽车转向管柱综合检测系统”能对汽车转向管柱的各项技术参数进行自动采集、分析和比较。

检测项目的内容与分类

汽车转向管柱检测项目内容与参数的确定主要依据北方重工汽车转向系统分公司近年来研发和生产的产品技术标准（其中包括本公司的企业标准、国内一汽集团标准、欧美标准和日本标准）。

我们将标准中有关汽车转向管柱的检测项目及参数进行了收集与分析，将相关项目由最初的55项条款归纳为18项，内容详见表1。

通过对以上18项检测项目和检测参数的分析，我们不难看出，汽车转向管柱检测参数主要是由“扭矩与转角”和“力与位移”两大类型数据组成 ，因此我们将两大类型的数据检测分为“扭矩与转角的检测 ”和“力与位移的检测”两大部分。内容详见表2。

检测系统的组织与参数

通过对每一部分中的检测参数进行分析，我们可以看出同类型的数据值之间是不连续的。通过对同类型的数据值进行比较，我们把每部分检测细分成检测单元如下：

1. 扭矩与转角的检测——力矩与间隙检测单元和静扭强度检测单元

2.力与位移的检测——力与位移检测单元

汽车转向管柱检测系统由三个检测单元和一个控制单元组成，在系统中，将每个检测单元的检测参数（如图1所示）进行设定。

图2  汽车转向管柱检测系统结构布置图

检测系统的结构与功能

汽车转向管柱检测系统结构如图2所示，主要由三个检测单元和一个控制单元组成包括：1.力矩与间隙检测单元；2.静扭强度检测单元；3.力与位移检测单元；4.系统控制单元。

我们可以将汽车转向管柱检测系统的3个检测单元（力矩与间隙检测单元、静扭强度检测单元和力与位移的检测单元）统一到一个大的检测平台上，每个检测单元由控制单元（系统控制单元）进行手动控制或自动控制来完成检测过程。而且每个检测单元在操作上是独立的，既可用文本操作器进行手动控制，也可在计算机中选择相应的检测单元进行自动操作。

力矩与间隙检测单元

力矩与间隙检测单元适用于汽车转向管柱的间隙及角度检测以及旋转启动力矩的检测。主要检测项目包括：总成间隙检测、角向自由行程和旋转启动力矩的检测。主要组成部分包括：主动部分、被动部分、T型槽平台、L型夹板和汽车转向管柱试件等。

1.力矩与间隙检测单元原理与结构布置见图3~图5。

2.结构功能：

力矩与间隙检测单元主动部分的驱动机构对试件施加扭矩载荷（转速控制范围：1～20r/min），动态扭矩传感器（扭矩：0~10Nm）采集扭矩数据，角度传感器（角度为±10°）采集角度间隙数据。力矩与间隙检测单元被动部分对试件进行“总成间隙检测”和“角向自由行程检测”操作时，锁紧套锁紧转动轴；对试件进行“旋转启动力矩检测”操作时，锁紧套松开转动轴。主动部分直接安装在T型槽平台上，被动部分安装在L型夹板上，然后固定在T型槽平台上。被测件固定在被动部分，通过L型夹板可以调整高低，同时，通过L型夹板，在T型槽平台上还可以调整长短。

图5  启动力矩与间隙检测单元结构布置

静扭强度检测单元

静扭强度检测单元适用于汽车转向管柱的静扭强度等项目检测。主要检测的项目为：静扭强度。静扭强度检测单元的主要组成部分包括:主动部分、被动部分、T型槽平台、L型夹板和管柱试件等。

1.静扭强度检测单元的原理与结构布置（见图6~图8）

2.结构功能：

静扭强度检测单元主动部分的驱动机构（转速控制范围：1～10 r/min）对试件施加驱动扭矩，角度传感器（角度：±360°）采集扭转角数据。静扭强度检测单元被动部分的锁紧套锁紧传感器，静态扭转传感器（扭矩：1000Nm）采集扭矩数据。

静扭强度检测单元的主动部分直接安装在T型槽平台上，静扭强度检测单元的被动部分安装在L型夹板上，L型夹板固定在T型槽平台上。被测件固定在被动部分，通过L型夹板可以调整高低，通过L型夹板在T型槽平台上可以调整长短。

力与位移检测单元

力与位移检测单元适用于汽车转向管柱的力与位移的检测，主要检测项目包括：刚度、方向盘锁紧力等，共14项检测项目（见表2）。力与位移检测单元主要组成包括：主机部分、T型槽平台、L型夹板组和汽车转向管柱试件等。

1.力与位移检测单元原理与结构布置见图9和图10。

2.结构功能：

力与位移检测单元的检测主机由驱动机构提供推拉动力（速度控制范围：0～500mm/min），由推拉机构将动力传递给传感器，传感器上的推拉杆将力作用到检测试件上。

在检测过程中，拉压力传感器采集拉压力数据，光栅尺采集测量位移的数据。检测主机设有2个拉压力传感器（负荷分别为1000N、100N），依据检测范围进行挑选，在推拉机构上更换。

检测主机安装在L型夹板上，L型夹板固定在T型槽平台上。检测主机通过L型夹板可以调整高低，调整水平与垂直，通过L型夹板在T型槽平台上可以调整检测机与检测件的任意相对位置。

系统控制单元

本单元由手动控制部分和自动控制部分两部分组成，主要对系统中的三个检测单元进行检测过程的操作与控制。

1.系统控制单元结构原理及布置（见图11），包括：手动控制部分，自动控制部分 ，三台检测设备，通讯线与计算机连接。

（1）手动控制部分：

如图11所示，3台检测机各自安装有手动彩晶控制器，可独立手动操作检测机旋转角速度，位移直线速度，使检测控制更方便。

（2）自动控制部分：

如图11所示，3台检测设备通过一根串口通讯线分别与计算机连接，在检测中需要使用那台设备，只要在计算机中选择相应的软件即可进行检测，无须对三台设备选择连接。

2.软件部分

试验控制软件可在windows 2000/XP多种环境下运行，界面友好，操作简单，能完成试验条件、试验参数等设置。试验数据能以多种文件格式保存，试验结束后可再现试验曲线、回放试验数据，试验数据可导入在Word、Excel软件下，试验中曲线的所有数据点也可导入Excel软件下，进行统计、编辑、分类和拟合试验曲线等操作，并可打印出试验报告。 

结束语

制造者和开发者关心的是产品质量是否达到标准要求，样品送到产品试验室是希望得到一个明确和快速的信息。这就要求通过高效、准确、现代化的检测手段来告诉我们产品的状态。“汽车转向管柱综合检测系统”能够实现这一目的，同时它能对产品开发、验证及符合性提供准确依据。