汽車試驗概論-課件

汽車試驗概論

主要內容：汽車試驗在汽車工業(yè)發(fā)展中的作用、汽車試驗技術的發(fā)展與分類、汽車試驗學的研究內容、汽車試驗標準、汽車試驗的計劃與組織等。

為什么要進行汽車試驗???理論是在科學實驗的經驗材料基礎上進行科學抽象的結果?？茖W實驗和理論的密切結合是近代科學技術的一個顯著特點。沒有實驗的理論是無本之木，沒有理論的實驗亦不可能發(fā)展，二者相互依賴、相輔相成。但實驗是理論的主要源泉，理論工作上不去，常常是因為缺少實驗的推動，實驗有了突破。理論就會出現(xiàn)新的創(chuàng)新。在工程技術中，任何一個成功的產品都是設計和實驗密切結合的產物。理論為設計提供方法，實驗為設計提供依據(jù)及對設計出的產品進行驗證。1.1汽車試驗在汽車工業(yè)發(fā)展中的作用1.汽車工業(yè)的特點2.汽車試驗工作的重要性3.汽車試驗是汽車理論研究工作的基礎4.汽車試驗技術與汽車工業(yè)的關系5.汽車試驗技術的發(fā)展

1.汽車工業(yè)的特點大批量生產產品性能質量要求高結構復雜使用條件多變的產品，任何設計制造缺陷都可能造成嚴重的后果2.汽車試驗工作的重要性汽車試驗是一種客觀需要無論是新設計或是正在生產的汽車產品；也不論在設計制造上考慮得多么細致周密，都需經過科學而嚴格的試驗。汽車試驗的作用通過試驗以檢驗產品設計、制造及結構的先進性、設計思想的正確性、制造工藝的合理性、使用維修的方便性、各總成部件的工作可靠性。

3.汽車試驗是汽車理論研究工作的基礎

汽車產品已由過去僅供貴族享樂的奢侈品發(fā)展成為人類生產、生活必不可少的交通工具，其功能已由過去單純代步發(fā)展成為具有軍事、探險、采礦、工程施工、旅游、運輸?shù)榷喾N不同用途及滿足人們出行代步、娛樂、休閑等各種不同要求的多功能產品。如此高速的發(fā)展及功能的擴充，使得許多理論問題的研究尚不夠充分，不少設計問題無法根據(jù)現(xiàn)有理論所提供的技術支持來完成，而必須借用汽車試驗這種手段。這也許是世界各大汽車公司特別重視汽車試驗研究工作的重要原因。4.汽車試驗技術與汽車工業(yè)的關系

汽車試驗技術是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，汽車工業(yè)的發(fā)展經歷了手工生產、大批量生產、精益生產和現(xiàn)代生產四個階段。在此四個發(fā)展階段汽車試驗技術的發(fā)展亦呈現(xiàn)出不同的特征。一、手工生產階段的汽車試驗技術

在早期的手工生產階段，由于汽車產品的產量小，人們對其性能和質量的要求不高，因此汽車試驗工作亦處在一種較為原始的狀態(tài)。汽車試驗的主要方法是操作體驗和主觀評價。盡管如此，汽車試驗工作仍受到制造者和用戶的普遍重視，任何一輛汽車在出廠之前都要開到道路上去試試；用戶在購買之前大多也要上車體驗一番；汽車制造商不時還會舉行一些展示汽車性能的比賽活動。二、大批生產階段的汽車試驗技術

二十世紀初，福特在伊利·惠特尼發(fā)明汽車“標準化部件”的基礎上發(fā)明的“汽車流水生產線”的建成便宣告汽車大批量生產階段的開始。隨之而來的汽車使用可靠性、壽命及性能方面的問題日漸突出。為了使“流水生產”方式所帶來的高效率、低成本得以充分發(fā)揮，各汽車生產廠商便開始了大量的有關材料、工藝、可靠性、壽命、磨損及性能等諸多方面的試驗研究，并推動了汽車標準化工作的長足進步。在此期間的汽車試驗除借助于其它行業(yè)比較成熟的技術和方法外，也逐漸形成了汽車行業(yè)自己的試驗研究體系，研究出了具有行業(yè)特色的試驗方法，開發(fā)出了符合行業(yè)發(fā)展要求的試驗儀器設備，如整車轉鼓試驗臺、發(fā)動機性能試驗臺架、研究汽車空氣動力學的試驗風洞、各總成部件的閉式試驗臺及疲勞試驗臺等。在此階段，道路試驗亦得到了足夠的重視，汽車試驗場在有實力的大公司開始建設。盡管當時汽車試驗的規(guī)模不大、范圍不是很廣、試驗設備比較簡單，除少數(shù)汽車生產廠家擁有試驗場外，汽車的道路試驗多在一般公路上進行，但汽車試驗工作的基本方法是在這一時期形成的，且為后期的發(fā)展打下了良好的基礎。

三、精益生產階段的汽車試驗技術

精益生產階段始于上個世紀60年代，以日本豐田生產方式的創(chuàng)立為標志。精益生產方式的突出特點是“以最少的投入，產出盡可能多的和最好的產品”。最好的產品包括兩個方面的含意，即：1、性能質量要最好；2、產品技術領先。欲做到這些，顯然離不開汽車試驗研究的支持。自精益生產階段開始，世界各大汽車公司便開始投巨資大規(guī)模建設汽車實驗室和汽車試驗場。國際上有影響的大公司幾乎無一例外地都擁有自己的汽車試驗場。一些跨國大公司長年都有數(shù)百輛整車在汽車整車實驗室及汽車試驗場進行試驗，各總成部件的試驗規(guī)模亦相當大。圖1-1是國外某汽車公司整車試驗室的一角，其試驗規(guī)?？梢娨话?。圖1-1汽車整車試驗室四、現(xiàn)代生產階段的汽車試驗技術

自上世紀80年代起，美國人經十多年的努力才創(chuàng)立起來的現(xiàn)代生產方式，為了達到在合理利用資源與優(yōu)化內部管理、有效控制庫存與流動資金占用、縮短生產周期和降低成本、靈活快速地響應市場變化、最終在提高企業(yè)競爭力與獲得最大利潤等目的。美國人進行了大量的各類試驗，從某種意義上講現(xiàn)代生產方式的建立過程就是一個需進行各類大量試驗的過程，如內部拉動計劃的制定、標準化的實施與持續(xù)改進、新產品的開發(fā)與試制、新車型上線生產的工藝調整與驗證、產品質量控制等都需要試驗的直接幫助；此外，要想上述各類工作能有效而精準的執(zhí)行，就必須研究、更新更有效的試驗方法和試驗用儀器設備，如此便有效地推動了汽車試驗研究的發(fā)展。如大量效率更高、功能更強、精度更好地試驗儀器就是在最近幾年研究出來的。發(fā)動機快速高效的標定系統(tǒng)、可進行汽車整車各項性能試驗的多功能虛擬儀器系統(tǒng)等就是其中之一。5.汽車試驗技術的發(fā)展

①汽車試驗方法

談到汽車試驗方法，人們很容易想到國家及行業(yè)標準。事實上國家及行業(yè)標準所涉及的試驗內容只是其中很少的一部分。汽車試驗的內容很廣，它包括：探索性試驗；新結構的原理試驗；獲取原始控制數(shù)據(jù)的標定試驗；為產品、結構改進提供支持的功能試驗；產品、工藝的驗證試驗；整車及總成部件的可靠性、耐久性試驗；產品質量控制試驗等。關于汽車試驗方法的發(fā)展，主要表現(xiàn)在如下兩個方面。試驗內容逐年增加

試驗方法的不斷更新

一、試驗內容的逐年增加

為了滿足人們對汽車日益增加的各項要求，需要不斷的增加試驗項目和試驗內容；汽車功能的擴展，各種新結構、新技術在汽車上的應用亦需要增加試驗內容。二、試驗方法的不斷更新高等級公路及高速公路的發(fā)展帶來了汽車行駛速度的顯著提高，需要更新試驗方法；汽車法規(guī)的日漸嚴格，需要更新試驗方法；人們對汽車要求的日益提高，需要更新試驗方法；試驗技術的進步也會帶來試驗方法的變化。

為了適應試驗方法的變化，不可避免地會有更多更新的汽車試驗用儀器設備推出；為了提高試驗精度和降低試驗成本，必須有功能更強、精度更好、效率更高的儀器設備源源不斷地取代傳統(tǒng)的、落后的設備。汽車試驗用儀器設備發(fā)展的重要特征是：1.2汽車試驗儀器設備一、自動化程度越來越高

現(xiàn)代汽車試驗用儀器設備的開發(fā)，不僅包括儀器設備自身的結構和功能，而且還包括對被測對象進行操控的內容。對于這類儀器設備，不僅儀器設備自身的操作控制已完全實現(xiàn)了自動化，而且對于許多試驗項目而言，試驗中的車輛或總成部件也已由計算機自動操控，如圖1-2所示。圖1-2汽車試驗的自動化系統(tǒng)二、功能集成一機多功能如近幾年開發(fā)的汽車道路試驗儀器徹底改變了過去一項性能一套儀器的傳統(tǒng)?，F(xiàn)在一套儀器幾乎可以完成所有的道路試驗項目，如圖1-3所示。將不同功能的儀器設備進行合理的組合，使之構成一個多功能的汽車試驗系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括汽車車輪定位參數(shù)檢測、整車性能測試、帶ABS的制動性能測試、發(fā)動機控制系統(tǒng)檢測、發(fā)動機預熱測試和發(fā)動機的調試等功能，如圖1-4所示。該系統(tǒng)由計算機集中控制，如此可大大的提高儀器設備的工作效率、降低試驗成本。二、功能集成三、在實驗室再現(xiàn)各種試驗環(huán)境

為了全面了解各種不同使用環(huán)境對汽車整車及零部件各項性能的影響，一些跨國汽車公司都建有可再現(xiàn)不同使用環(huán)境的實驗室，如圖1-5所示。汽車環(huán)境試驗室四、高精度、高效率

為了滿足日益嚴格的汽車排放法規(guī)要求，最大限度地保護駕駛員及乘客地安全、盡可能地提高汽車的乘坐舒適性，繼發(fā)動機采用電腦控制系統(tǒng)之后，汽車其它各大總成已逐漸開始采用電腦控制技術。電腦控制的依據(jù)除來自于各種不同傳感器提供的汽車各總成部件工作狀況的信息外，更主要的是，還需在實驗室對電腦控制的汽車總成進行大量的試驗，以采集電控所需的大量數(shù)據(jù)，只有這樣才能保證電腦高精度地控制汽車各總成部件工作。這種在實驗室采集控制所需信息的過程稱為“標定”。由于標定的內容十分復雜且精度要求亦很高，因此“標定”所需的時間一般都很長，所用儀器設備通常都比較復雜，如圖1-6所示。1.3汽車試驗學的研究內容試驗系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)特征分析系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性與系統(tǒng)動態(tài)特性的測定、系統(tǒng)的負載效應及實現(xiàn)不失真測量的技術措施。傳感器各類車用及汽車試驗用傳感器的原理、構造、性能及其應用。信號的調理與傳輸信號的調制與解調、信號的濾波、信號的傳輸。信號的記錄、補償與表達信號的轉換、記錄、補償與表達。試驗數(shù)據(jù)的采集計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和DSP技術。靜態(tài)數(shù)據(jù)處理

測量誤差、測試結果的表達及曲線擬合技術。動態(tài)數(shù)據(jù)處理

動態(tài)測試數(shù)據(jù)的試驗評價、動態(tài)數(shù)據(jù)的時域與頻域分析、譜分析的柵欄效應、平滑處理域ZOOm－FFT技術。虛擬儀器系統(tǒng)

虛擬儀器的硬件模塊、軟件模塊及應用。試驗設計與試驗研究

試驗設計的程序、方法與要求，試驗規(guī)劃與設計，試驗新理論、新方法的探索與研究。1.4汽車試驗的分類

測試技術是實踐性、綜合性很強的一門學科，《汽車試驗學》是其中一個重要的分支，其試驗內容之多及試驗規(guī)模之大都是其它學科領域所罕見的。正因為如此，欲對汽車試驗進行準確的分類比較困難。在此僅介紹三種常見的分類方法。按試驗特征分類

按試驗對象分類

按試驗目的分類

1.按試驗特征分類室內臺架試驗汽車試驗場試驗

室外地道路試驗

一、室內臺架試驗

室內臺架試驗的重要特征在于，試驗不受環(huán)境的影響，且可24小時不停地進行試驗，如此它特別適合于汽車性能的對比試驗和可靠性、耐久性試驗。室內臺架試驗的突出特點是試驗效率高。室內臺架試驗不僅適用于汽車的總成部件，也適用于汽車整車。圖1-7和圖1-8是汽車整車和發(fā)動機的室內臺架試驗。轉轂試驗臺發(fā)動機試驗發(fā)動機試驗二、汽車試驗場試驗

汽車試驗場試驗越來越受到汽車界的重視，其原因是汽車試驗場上可以設置各種不同的路面，如扭曲路面、比利時砌石路面、高速環(huán)道、汽車性能試驗專用跑道等（見圖1-9）。在汽車試驗場上可在不受道路交通影響的情況下完成汽車各項性能試驗，尤其是汽車的可靠性、耐久性試驗及環(huán)境適應性試驗。而且由于在汽車試驗場上可以進行高強化水平的試驗，因此可以大大地縮短試驗周期。a)性能試驗道b)搓板路c)比利時砌石路d)扭曲路f)長波路g)短波路h)坑洼路三、室外道路試驗

汽車產品最終都要交到用戶手中到不同氣候、不同交通狀況地地區(qū)、不同道路條件的各種路面上去行駛。欲想汽車的各項性能全面滿足實際使用要求，就必須到實際的道路上進行考核。因此，任何一種新開發(fā)出來的汽車產品都必須要經歷室內的臺架試驗、汽車試驗場試驗及室外道路試驗這一復雜的試驗過程。2.按試驗對象分類整車試驗總成與各大系統(tǒng)試驗零部件試驗

一、整車試驗二、總成與各大系統(tǒng)試驗全輪驅動汽車的動力系統(tǒng)試驗三、

零部件試驗汽車制動器試驗3.按試驗目的分類質檢試驗

圍繞著如何保證汽車產品質量所開展的試驗。新產品定型試驗

以考核新開發(fā)的汽車產品是否符合設計要求及考核其是否滿足汽車法規(guī)規(guī)定為目的的試驗?？蒲性囼?/p>

為了推進汽車的技術進步所開展的各項試驗，如汽車新產品、新結構、新技術、新材料、新工藝等的驗證試驗以及汽車試驗新方法的探索性試驗?？蒲性囼炗址譃楫a品研發(fā)試驗、材料試驗、工藝試驗和試驗研究試驗四種。

4.各類試驗的關系

對于汽車試驗而言，無論是何種試驗對象（整車、總成、零部件），還是哪種試驗目的（質檢、定型、科研），通常均需進行室內臺架試驗、汽車試驗場試驗和室外的道路試驗。因此若欲簡化汽車試驗的分類，則可將汽車試驗攏統(tǒng)地分為如下三類，即：室內臺架試驗汽車試驗場試驗室外道路試驗1.5汽車試驗標準試驗標準的特點和分類汽車道路試驗方法通則我國已發(fā)布的汽車標準近千項，包括整車、專用車、發(fā)動機、傳動系、制動系、懸架系統(tǒng)、轉向系車輪、車身及附件、電氣設備與儀表方面的技術要求與試驗方法。1.試驗標準的特點與分類一、試驗標準的特點①試驗標準：指試驗方法標準，或稱之為標準試驗方法。②試驗方法標準不同于一般性的試驗方法，具有一

定的權威性、通用性、先進性和相對穩(wěn)定性。a)權威性：試驗方法一經形成標準，在試驗中就應嚴格遵照執(zhí)行，不應該隨意改變。若試驗沒有嚴格執(zhí)行標準，則試驗就失去了它的嚴肅性和可比性。b)通用性：指以試驗方法標準作為權威方法，在試

驗中有一定的指導作用，它適用于不同部門、多種

車型的汽車試驗。c)先進性和相對穩(wěn)定性相輔相成：為了保證試驗方法的相對穩(wěn)定，制定標準時就應使

之具有一定的超前性。一般試驗標準五年或更短時

間修改一次，這樣才能保證具有一定的超前性。先進性有利于促進汽車試驗技術和汽車制造水平的

發(fā)展提高，而試驗標準的穩(wěn)定有利于試驗方法的推

廣執(zhí)行。二、試驗標準的分類試驗標準按適用的范圍和標準的性質分為以下幾種：①國際標準由國際標準化組織（InternationStandards

Organization,縮寫為ISO）制定的、非官方工業(yè)

和技術合作組織，是聯(lián)合國的高級咨詢機構。

我國于1978年9月加入ISO，成為正式成員（P成

員），英文代號CSBS(ChinaStateBureauof

Standards——中國國家標準局)。凡是由ISO制定

的標準，開頭都有“ISO”標記。如：ISO2631《人體承受全身振動的評價指南》由若干成員國共同參與制定并共同遵守的標準。最典型的有歐洲經濟委員會（Economic②國際區(qū)域性標準missionofEurope,縮寫為ECE）和歐洲經濟共同體（EuropeanEconomicCommunity縮寫為EEC）。EEC下屬31個成員國，是聯(lián)合國理事會的下屬機構。1958年開始制定汽車安全法規(guī)。ECE法規(guī)不是強制性法規(guī)，各成員國可選擇采用，各國通常在ECE法規(guī)基本要求下制定本國法規(guī)。EEC汽車安全法規(guī)是由歐共體12個成員國討論制定的，它具有絕對權威性，一旦發(fā)布，各成員國必須強制執(zhí)行。EEC標準號由三部分組成，年份、編號和EEC代號。如：70/156EEC,即為1970年頒發(fā)的第156號EEC指令。③國家標準各國依據(jù)自己的國情而制定的適用于本國的標準。我國國家標準簡稱GB。美國國家協(xié)會制定的標準

為國家級標準，簡寫為ANSI（AmericanNational

StandardsInstitute）,日本的國家級標準簡寫

為JIS。④行業(yè)標準為了規(guī)范本行業(yè)所轄各部門汽車產品試驗方法而制定的。如我國汽車行業(yè)標準，簡寫為QC，交通部標準為JT等。美國汽車工程師學會（SocietyofAutomotiveEngineers,縮寫為SAE）制定的標準，簡稱為SAE標準，它在美國和世界都具有很高的權威。另外，美國《聯(lián)邦機動車安全法規(guī)》（FederalMotorVehicleSatietyStandards,縮寫為FMVSS），是目前世界最全面、最嚴格的汽車安全法規(guī)。日本汽車工程師協(xié)會（JASE）于1977年成立標準委員會。以JASE為主，制定的日本汽車工業(yè)通用標準，其英文代號為JAS0。⑤企業(yè)標準指各汽車生產企業(yè)、汽車試驗場，根據(jù)本身特

點，參考相應國際、國家標準而制定的，它只限

于本企業(yè)內使用。通常，企業(yè)標準嚴于國家或國

際標準，目的是為了提高企業(yè)產品質量。⑥強制性試驗標準指為了保障人身健康、安全、保護環(huán)境、節(jié)約能

源而制定的強制執(zhí)行的標準，這樣的標準一般稱

之為法規(guī)。我國GB7258《機動車運行安全技術條

件》即為強制性標準。在我國，強制性汽車標準

已近百項。⑦推薦性試驗標準在我國，凡是標準代號帶有“T”的，均為推薦性標

準。如GB/T12678-90《汽車可靠性行駛試驗方法》

等。這類標準無強制性，試驗者可參照執(zhí)行。

推薦性標準還可細分為通用性試驗標準和定型試

驗標準。通用性試驗標準是車輛單項性能試驗標

準。定型試驗是車輛定型時進行的試驗，定型試

驗標準因車輛類型不同而不同，如載貨汽車定型

試驗規(guī)程，越野汽車定型試驗規(guī)程等。2.汽車道路試驗方法通則

汽車道路試驗接近實際使用情況，試驗結果最具真實性。但由于道路試驗的影響因素很多，如氣象條件、道路條件、駕駛操作等都會影響試驗結果，從而導致試驗結果比較離散。如果試驗條件控制不好，試驗結果的可比性和重復性將下降，嚴重時甚至會失真。

因此，為保證試驗結果的真實性、重復性和可比性，GB/T12534-1990《汽車道路試驗方法通則》（以下簡稱《通則》）對影響汽車試驗結果的試驗條件、車輛準備工作等方面作了統(tǒng)一規(guī)定。一、試驗條件《通則》規(guī)定的試驗條件包括汽車裝載質量、輪胎氣壓、燃料、潤滑油、制動液、氣象條件、試驗儀器設備和試驗道路等。裝載質量無特殊規(guī)定時裝載質量均為廠定最大裝載質量或使試驗車處于廠定最大總質量狀態(tài)。裝載質量應均勻分布，裝載物應固定牢靠，試驗過程中不得晃動和顛離；不應因潮濕、散失等條件變化而改變質量，以保證裝載質量的大小、分布不變。車型人均質量/kg行李質量/kg代替重物分布質量/kg座椅上座椅前的地板上吊在車頂?shù)睦稚闲欣顜埽┹d貨汽車、越野汽車、專用汽車、自卸汽車、牽引汽車65—5510——客車長途60135010—13公共座客60—5010——站客60——555—旅游60225010—22轎車6055010—5輪胎氣壓輪胎氣壓對汽車各項性能有重要影響，因此要求試驗車輪胎的種類、型號規(guī)格、花紋深度、輪胎氣壓均應符合試驗車技術條件的規(guī)定。試驗用輪胎應使用新輪胎或磨損不大于原花紋20%的輪胎，胎壓偏差不超過±10kPa。燃料、潤滑油（脂）和制動液試驗汽車使用的燃料、潤滑油（脂）和制動液的牌號和規(guī)格，應符合該車技術條件或現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。除可靠性行駛試驗、耐久性道路試驗及使用試驗外，同一次試驗的各項性能測定必須使用同一批燃料、潤滑油（脂）和制動液。氣象、道路條件試驗時應是無雨無霧天氣，風速不大于3m/s，相對濕度應小于95%。氣溫為0～40℃。對氣象條件有特殊要求的試驗項目，由相應試驗方法規(guī)定。試驗儀器和設備試驗儀器和設備須經計量檢定，在有效期內使用，并在使用前進行調整，確保功能正常，符合精度要求。二、

試驗車輛準備試驗前車輛檢查記錄試驗樣車的生產廠名、牌號、型號、發(fā)動機號、底盤號、各主要總成號和出廠日期等。檢查車輛裝備的完整性及調整情況，使之符合該車裝配調整技術條件及GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》的有關規(guī)定。車輛磨合根據(jù)試驗要求進行磨合，除另有規(guī)定外，磨合試驗按該車使用說明書規(guī)定進行。行駛檢查行駛檢查在汽車磨合行駛之后，基本性能試驗之前進行。主要檢查汽車的技術狀況，行駛里程不大于