汽车试验技术

I汽车试验技术主编：周京执行主编：金永磊编委成员：杜闯杜克虎马瑞亮乔宗亚唐利刚唐勇王亥平奚顺明詹秀媚郑中旭校对：试验室成员1目录第一章概述……………………………………………………………1第一节试验平台…………………………………………………………1第二节试验设备…………………………………………………………2第三节试验标准…………………………………………………………5第二章性能试验………………………………………………………7第一节总述………………………………………………………………7第二节动力性试验………………………………………………………7第三节燃油经济性试验…………………………………………………12第四节操纵稳定性试验…………………………………………………13第五节制动性试验………………………………………………………19第六节环境适应性试验…………………………………………………22第七节汽车空调试验……………………………………………………28第三章NVH试验………………………………………………………35第一节道路NVH试验………………………………………………………35第二节模态试验……………………………………………………………47第四章可靠性试验……………………………………………………52第五章零部件试验……………………………………………………58第一节四门两盖开闭件耐久性试验……………………………………………58第二节汽车各类开关耐久性试验………………………………………………64第三节环境试验……………………………………………………………73第四节力学性能试验………………………………………………………762第六章评价试验………………………………………………………78第一节保安防灾评价试验……………………………………………………78第二节商品性评价试验………………………………………………………85汽车试验技术1第一章概述汽车试验是通过某种人为的方法，把被测系统中所存在的许多参数中的某些待测定的参数用专门的装置，人为地把它激发出来，用某些通用的或专用的仪器进行测试和数据处理的过程。人们在对这一过程的各个环节的研究中产生了各种试验技术。汽车的发展离不开汽车试验技术，但受篇幅与能力所限，对这些试验技术不能一一叙述，仅对其中最基本的也是最重要的，即试验内容和方法进行浅显的描述。试验内容逐年增加——为了满足人们对汽车日益增加的各项要求，需要不断的增加试验项目和试验内容；汽车功能的扩展，各种新结构、新技术在汽车上的应用亦需要增加试验内容。试验方法也不断更新——高等级公路及高速公路的发展带来了汽车行驶速度的显著提高，需要更新试验方法；汽车法规的日渐严格，需要更新试验方法；人们对汽车要求的日益提高，需要更新试验方法；试验技术的进步也会带来试验方法的变化。面对如此繁多的试验内容和方法，本书仅对我公司目前能进行的、基本的试验项目进行阐述。本章主要从试验平台、试验设备及试验标准方面对汽车试验进行简述。第一节试验平台这里所说的试验平台，是指对我公司目前能进行的试验项目进行的分类，分为五类，即五个平台：性能试验、NVH试验、可靠性试验、零部件试验和评价试验。性能试验主要分为环境适应性试验、动力性试验、经济性试验、操纵稳定性试验和制动试验等，其中，环境适应性试验又包括了乘员热适应性和车辆热适应性试验。第二章主要对这些性能试验进行相关阐述。NVH试验也属于性能试验，只是由于它具有一定的特殊性，所以单独以一章的内容进行阐述。NVH即噪声（Noise）、振动（Vibration）和不舒适性（Harshness），研究的是顾客所能听到的声音，所感觉到的和看到的振动以及噪声和振动的综合影响。本书对NVH试验主要分为两类进行介绍：模态试验和道路NVH试验。第三章对此进行了较详细的说明。可靠性是指汽车在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。可靠性试验是一种加速试验，它通过严格设定的试验条件和试验方法，在较短的时间内考核车辆的可靠性。第四章的内容主要涉及可靠性试验的相关方法，问题等级的划分等。零部件试验主要分为力学类、环境类及开关类试验，力学类试验主要利用拉力机等设备研究材料的力学性能；环境类试验主要利用高低温箱等设备研究材料耐环境方面的性能；汽车试验技术2开关类试验主要对车门、开关等进行耐久的考核。第五章主要对这三种试验进行一一介绍。以上所进行的各种试验的最终目的都是为了要造一辆好车，而车的“好”与“不好”，是通过人进行主观评价的。评价试验就是要站在这样的角度上对车辆的“好”与“不好”作出评定。第六章评价试验主要介绍保安防灾评价和商品性评价。各章节中所述的各种试验，都是从实际试验的角度对其方法进行描述，其中不乏试验人员多年积累的经验。第二节试验设备从事汽车试验，离不开试验设备。随着科技的发展，试验设备也已发展到目前的智能化、虚拟化、网络化、微型化阶段，且具备高精度、高效率的特点，并将沿着这一趋势继续发展。图1-1试验测试系统的组成图1-1中的激励装置、传感器、信号调理、信号处理、显示记录及反馈控制等都是试验设备。现在的大多数设备，已经把信号调理、信号处理及反馈控制都集成在一起，有的设备甚至把显示记录功能也集成了。以下把我公司现有的主要试验设备做个简述。一、性能试验设备主要有环境舱、VBOX测试系统等。环境舱主要是模拟室外不同环境而设定的一个不同环境条件的恒温恒湿的试验载体。在环境舱里可以设置相应的试验条件，如恒定的大气温度、湿度、阳光模拟、风速及恒定的路面摩擦系数，为缩短产品开发周期及加速产品寿命性能验证提供良好试验平台，为产品前期设计参数输入及后期产品方案验证及用户使用模拟提供保证。我公司现有环境舱长17m，宽8m，高6m。温度能够精确控制到-40℃～60℃，湿度能够控制到20%～75%。舱内还配备转鼓测功试验台，直径75英寸(1.9m)。能够模拟汽车道路行驶，能精确的模拟汽车道路行驶阻力，具有恒速测功测扭等多种控制模式。汽车试验技术3图1-2VBOX测试系统图1-2是VBOX测试系统组成，该系统功能强大，它是基于新一代的高性能卫星接收器，主机一套用于测量汽车的速度和距离并且提供横纵向加速度值、减速度、MFDD（充分发出的平均减速度，制动试验参数之一）、时间和制动、滑行、加速等距离的准确测量；外接各种模块和传感器可以采集油耗、温度、加速度、角速度及角度、转向角速度及角度、转向力矩、制动踏板力、制动踏板位移、车辆CAN接口信息等其它许多数据。表1-1中显示了该系统测量参数的精度。表1-1VBOX测试系统测量参数的精度汽车试验技术4二、NVH试验设备主要有LMS多通道采集系统、HEAD采集系统、OROS采集系统、人工头、超声波测漏仪及内窥镜等。图1-3LMS多通道采集系统和人工头LMS多通道采集系统、HEAD采集系统、及OROS采集系统都是集成了上述信号调理、信号处理及反馈控制等功能的设备，这几台设备可以把振动、噪声等信号采集下来，保存到电脑中供分析处理，它们所配备的软件系统都很强大，可以进行傅立叶变换、小波分析等多种计算，还能把计算结果用多种方式显示，便于分析问题。人工头是一套集采集、回放等功能于一体的设备，它可以非常真实的把采集到的声音回放出来，分析人员可以利用滤波、均衡等技术手段分析问题声音的频率。超声波测漏仪可利用超声波来检测车身钣金、附件密封等的泄漏情况，其优点是快速且不受环境噪声干扰。内窥镜可以检测车辆狭小空间存在的问题，例如检测车身空腔隔断情况。三、零部件试验设备主要有电子万能试验机、点火开关试验台、低温试验箱、高低温交变湿热试验箱、高温试验箱等。图1-4电子万能试验机汽车试验技术5图1-4是电子万能试验机设备，该设备可进行金属、橡胶等材料拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验。其最大试验力可达100kN；试验力精度在示值1%-100%范围内，小于±1%；位移测量精度优于示值的±1%（0.5mm以上）。图1-5火开关试验台图1-5是点火开关试验台，可以对点火开关进行耐久试验。其配备了电子负载箱，该负载箱比电阻负载箱更接进于实际使用的负载，试验结果更准确合理。其它设备不一一介绍。第三节试验标准试验标准有国家标准、行业标准、企业标准等，这些标准是试验的依据。性能试验的标准主要有《GB/T12543-2009汽车加速性能试验方法》、《GB/T12544(1990)汽车最高车速试验方法》、《GB/T19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法》、《GBT6323.1（1994）汽车操纵稳定性试验方法蛇行试验》、《GB11555-2009汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》等；NVH试验的标准主要有《GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》、《Q/HMA6054-2011汽车车内噪声试验方法》（企业标准，下同）等；可靠性试验的标准主要有《Q/HMA6010-2010轿车耐久试验方法》、《Q/HMA6070-2012微型车耐久试验方法》等；零部件试验的标准主要有《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》、《GB8410-2006汽车内饰材料的燃烧特性》等；评价试验的标准主要有《Q/HMD3001-2009汽车商品性主观评价》等。下面以《GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》为例，叙述一下按照标准进行试验时要着重注意的事项。汽车试验技术6图1-6加速行驶车外噪声测量场地要求该标准主要是测量汽车在加速通过一定路段时，对周围环境产生的噪声的影响，它关注的是车外噪声，所以车辆的发动机噪声、排气噪声和轮胎噪声是主要噪声源。其方法先对测量仪器作了规定：“测量时应使用‘A’频率计权特性和‘F’时间计权特性”。接着规定了对该测量仪器的校准要求。噪声试验对测量条件的要求比较严格，既对场地有特殊的声学要求（见图1-6），又有相应的气象要求，且规定了背景噪声至少应比被测汽车噪声低10dB（A）。接下来的测量方法对车辆的档位、车速等都做了规定，值得注意的是，“当汽车前端达到AA’线时，”开始加速，“汽车尾端通过BB’线时”，快速松开踏板，这里的前端和尾端是驾驶员操作的重点。最后，对数据的处理也有相应的方法，要记录并分清同侧数据，且读数要减1后才能做为测量结果。以上是对《GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》中的一些重要的细节做了描述。各试验标准中很多重要的、叙述篇幅较多的内容会引起重视，但有些细节会被阅读者忽略，而这些细节可能对试验结果产生较严重的影响。所以，对试验标准的理解也应该结合试验操作进行，这样的理解才更深入。汽车试验技术7第二章性能试验第一节总述本章节主要是从试验角度讲解汽车性能的测试技术与试验方法，将理论知识与试验方法结合起来。我们在进行汽车设计开发时，不仅要考虑汽车物理结构的设计，更重要的要考虑汽车结构所应具有的满足顾客需求的内在特性，这些特性我们称之为汽车性能。汽车性能主要包括：动力性：指汽车在良好的路面直线行驶时由车辆受到的纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度，其评价指标为最高车速、加速能力、爬坡能力、驾驶性、牵引能力等。燃油经济性：指汽车以最少的燃料消耗量完成单位运输工作量的能力，其评价条件为设计标准载荷下每行驶100公里消耗掉的燃料量（升），其评价指标包括等速油耗、综合油耗、行驶里程等。操纵稳定性：指汽车在行驶状态下能否安全按照驾驶员的意愿（操作）完成改变运动方向和改变运动速度，且遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定的行使能力，评价指标主要包括转向回正、稳态回转、转向轻便性、蛇形、直线行驶能力等。制动性能：汽车行驶时在短距离内停车与且维持行驶方向稳定，以及汽车在长坡时维持一定车速的能力称为汽车制动性，其评价指标主要有制动效能、制动效能的恒定性、方向稳定性、制动距离等。环境适应性：主要分为乘员热适应性和车辆热适应性乘员热适应性，主要指汽车空调技术在汽车上的应用，其目的在创造室内舒适的气候环境，保护驾驶员与乘员的身体健康，改善驾驶工作条件，提