項目一汽車試驗概述1.3.1汽車試驗的概念和分類試驗為了察看某事的結果或某物的性能而從事某種活動試驗中用來檢驗的是已經存在的事物，是為了察看某事的結果或某物的性能，通過使用、試用來進行實驗為了檢驗某種科學理論或假設而進行某種操作或從事某種活動實驗中被檢驗的是某種科學理論或假設，通過實踐操作來進行汽車試驗常用概念和術語汽車試驗指在實際使用環境中、專用試驗場中或室內試驗臺上，按照預定程序對汽車或其零部件、材料等進行的試驗，用以判明汽車的技術特性、可靠性、耐久性和環境適應性等。汽車在不同的道路、地理和氣候條件下使用，它的性能、效率、可靠性和耐久性等不能只依靠計算，而必須經過試驗驗證。如果汽車在投入大量生產后，再發現因設計、工藝或采用的材料不當而出現普遍性的缺陷或損壞，工廠和使用者都會蒙受極大的損失。試驗計劃是確定進行試驗的次數、條件和順序等諸因素的綜合。試驗規劃是選擇符合要求的試驗計劃。研究和考察如何制定試驗研究的最佳計劃。試驗設備包括試驗用儀器儀表、試驗設備和試驗設施。汽車試驗設備通常有測試設備、測量儀器儀表、標準量器具、標準物質和標準樣件，以及生產保證試驗所需要的標準條件、參比條件和影響條件的設備和裝置。按內容分類性能試驗可靠性試驗安全性試驗環境試驗公害試驗……按試驗場所分類試驗室試驗道路試驗按產品開發流程分類對標試驗產品驗證試驗下線檢測試驗按試驗方法分類模擬試驗模型試驗實物試驗汽車試驗的職能及分類汽車試驗室的分類和功能道路試驗室道路試驗室主要負責進行汽車性能和可靠性等道路試驗產品試驗室主要用于對汽車制造企業的產品開發試驗和產品質量控制試驗。如上所述的各種試驗工作幾乎都在產品試驗室來完成通常把汽車產品試驗室分為試驗測試試驗室和校準試驗室兩大類汽車性能分類動力性燃油經濟性污染物排放安全性制動性能NVH性能操縱穩定性等感謝聆聽項目一汽車試驗概述1.3.2汽車試驗的意義汽車是一種大批量生產、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。汽車試驗工作在汽車制造業中顯得特別重要，它已成為汽車制造公司重要的競爭手段。業內人士普遍認為，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。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。此外，汽車產品已由過去僅供貴族享樂的奢侈品發展成為人類生產、生活必不可少的交通工具，其功能已由過去單純代步發展成為具有軍事、探險、采礦、工程施工、旅游、運輸等多種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現有理論所提供的技術支持來解決，這也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。1.3.2汽車試驗的意義汽車行業是競爭最激烈的行業之一，縱觀全世界的汽車制造企業，任何一個企業欲在激烈的競爭中立于不敗之地，需不斷地推出新車型，因此產品更新換代的時間越來越短。新車型的不斷推出，事實上就是汽車產品性能不斷提升、功能不斷拓展的過程。此外，由于近幾年汽車市場飛速發展，加之激烈的市場競爭，汽車企業面臨巨大的成本壓力，為了滿足各個消費層的需求，搶占市場份額，提高利潤，必須在保證其性能和質量的要求的同時盡可能地降低成本。要想做到這一點，往往需要進行大量的試驗來保證。汽車試驗是幫助我們深入了解汽車在實際使用中各種現象的本質及其規律，探討解決存在的問題以及驗證解決問題的效果和程度，推動其技術進步的一種極為重要的方法，它是保證產品性能、提高產品質量和市場競爭力的重要手段。汽車產品V字型研發流程汽車產品V字型研發流程在汽車開發的各個階段都需要以進行產品試驗為前提，而這些試驗的任務是由汽車產品的開發和生產各階段的工作目的所決定。汽車產品研發流程市場調研階段一個全新車型的開發一般需要幾億甚至十幾億的大量資金投入，耗費3-5年的開發周期，在前期如果不經過很細致的市場調研很可能就會打水漂了。因此在前期需要對消費者的需求、喜好、習慣等做出調研，明確車型形式和市場目標，制定價格策略，很多車型的失敗都是因為市場調研沒做好。比如，當年雪鐵龍固執的在中國推廣兩廂車，而忽視了國人對“三廂”的情有獨鐘，致使兩廂車進入中國市場太早，失去了占領市場的機會。概念設計階段通常包括總體布置、造型設計、制作油泥等。在概念設計階段，需要進行競品車型、目標車型的對標試驗，獲取相關車型的動力性、NVH性能、操控性等主要性能參數，以及整車布置參數、人機工程學參數等等，依據對標試驗制訂合理的整車開發目標，并進行目標分解，作為系統或部件的開發目標，以SOR（

SpecificationOfRequirements）的形式發放給子系統或零部件供應商。概念設計階段通常為了完成對造型設計的評估，還需要開展油泥模型風洞試驗，獲取風阻系數。產品設計階段包括總布置設計、車身造型數據、發動機工程設計、白車身工程設計、底盤工程設計、內外飾工程設計、內飾工程設計等。在汽車產品工程設計階段，需要對零部件、子系統開展先期試驗，評估其性能是否能達到SOR的技術要求。同時，還需要結合虛擬仿真技術進行性能分析試驗驗證階段樣車制作完成后需要開展大量的性能試驗和可靠性試驗。性能試驗，顧名思義主要是一些功能性的測試，看其是否符合設計要求；可靠性試驗，主要驗證汽車的強度及耐久性。該階段主要要整車級試驗為主，試驗內容覆蓋性能驗收試驗、公告認證等全系列試驗。量產階段投產啟動階段包括制定生產流程鏈，各種生產設備到位、生產鋪設等。投產啟動階段大約需要半年左右的時間，在此期間要進行小批量試生產、正式量產兩個階段。在量產階段需要持續不斷的針對生產線的產品進行抽檢和全檢，評估整車產品性能參數是否穩定可靠。感謝聆聽項目一汽車試驗概述1.3.3汽車試驗技術的發展早期的汽車沿襲了馬車的基本布置和結構，采用手工業進行生產，數量很少，性能不高，因此試驗研究工作也不重視，基本沒有什么試驗。進入20世紀后，由于生產競爭的原因，汽車工業首先創立了流水作業、批量生產方式，汽車產量猛增，使用范圍迅速擴大。這時，產品的壽命和性能方面的問題突出地表現出來了，必須通過試驗研究加以解決。為了適應汽車生產的需要，各廠家對汽車材料、工藝、可靠性、壽命、磨損以及諸性能方面的問題進行了大量的試驗研究。根據專業化生產和相互協作的需要，開始制定各種試驗標準和試驗規范。這期間的試驗技術除了借用其他行業比較成熟的方法外，還逐漸形成汽車行業本身的試驗方法，并研制了汽車專用的試驗設備。從第一輛汽車的研制開始至福特公司建成“汽車流水生產線”。汽車試驗以研發性試驗和道路試驗為主，主要方法是操作體驗和主觀評價。從第一條“汽車流水生產線”建成至20世紀40年代。這時產品的可靠性、壽命和性能方面的問題較為突出，要求通過試驗研究加以解決，從而形成了汽車試驗研究體系。此期，汽車試驗除借助于其他行業較成熟的技術和方法外，制定了專業試驗方法。道路試驗在此階段得到了足夠的重視。有實力的汽車公司開始建設汽車試驗場。1.3.3汽車試驗技術的發展從20世紀40年代到20世紀70年代。這一時期汽車工業既保持著大規模生產，又有向多品種和高技術發展的趨勢。汽車試驗技術進入了一個新的發展時期。國際上有影響的大公司幾乎都擁有自己的汽車試驗場。20世紀70年代以后。汽車工業發展不僅保持了大規模、多品種和高技術，而且出現了一些更科學、更合理的生產組織管理制度，使汽車試驗技術也得到了同步的提高和完善。此階段，電子計算機的應用對汽車試驗起到了巨大的促進作用。汽車試驗從室外走向室內，除了必要的道路試驗外，試驗項目的運行都是在試驗室中進行。并且汽車試驗的基本方法，是在這階段形成的，并為以后的發展打下了良好的基礎。由于汽車生產發展的需要和許多相鄰工業、相鄰學科發展和滲透的結果，汽車空氣動力特性、車輛地面力學、車輛結構強度與載荷、車輛工作過程等試驗研究都涉及到試驗理論和技術，如系統分析、相似理論、誤差理論、數據隨機處理等。這些基礎性的研究工作有力地推動了汽車試驗工作的發展。現在，在所有的汽車設計和生產的每一個過程中都要進行汽車產品試驗，并且都在采用高科技測試和控制技術?？梢?，汽車試驗是伴隨著汽車工業的建立與發展而逐漸發展起來的。感謝聆聽項目一汽車試驗概述1.3.4汽車試驗標準概況汽車產品試驗標準主要包括國際標準、國家標準、行業標準、企業標準等。其中，國家標準、行業標準是由國家或行業標準化主管機構批準、發布、在全國范圍內統一的標準。隨著汽車產品全球化的發展，現在國內汽車企業為了滿足未來產品出口的需要，已經越來越多的使用國際標準。我國汽車行業使用較多的標準有國標、行標、歐標、企標，以及美國SAE標準等汽車試驗主要標準類型國際標準國際標準是由國際某區域或國家的汽車組織制定的相關國際通用標準。如由國際標準化組織制定的ISO標準，國際標準化組織是一個由國家標準化機構組成的世界范圍的聯合會，現有140個成員國。還有由若干個成員國共同參與制定并共同遵守的國際區域性標準，最典型的如歐洲經濟委員會ECE和歐洲經濟共同體EEC。國家標準各國依據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，美國國家標準簡寫為ANSI，德國國家標準簡寫為DIN，日本國家標準簡寫為JIS。行業標準行業標準是因為沒有國家標準又需要在全國某個行業范圍內統一技術要求所制定的標準。行業標準不得與有關國家標準相抵觸。有關行業標準之間應保持協調、統一，不得重復。行業標準在相應的國家標準實施后，即行廢止。行業標準由行業標準歸口部門統一管理。我國汽車行業標準簡寫QC，交通行業為JT。地方標準對沒有國家標準和行業標準又需要在省、自治區、直轄市范圍統一的工業產品的安全、衛生要求，可制定地方標準，地方標準簡寫DB。我國地域遼闊，各省、市、自治區和一些跨省市的地理區域，其自然條件、技術水平和經濟發展程度差別很大，對某些具有地方特色的農產品、土特產品和建筑材料，或只在本地區使用的產品，或只在本地區具有的環境要素等，有必要制訂地方性的標準。制訂地方標準一般有利于發揮地區優勢，有利于提高地方產品的質量和競爭能力，同時也使標準更符合地方實際，有利于標準的貫徹執行。但地方標準的范圍要從嚴控制，凡有國家標準、專業(部)標準的不能訂地方標準，軍工產品、機車、船舶等也不宜訂地方標準。企業標準企業標準是在企業范圍內需要協調、統一的技術要求、管理要求和工作要求所制定的標準，是企業組織生產、經營活動的依據。國家鼓勵企業自行制定嚴于國家標準或者行業標準的企業標準。企業標準由企業制定，由企業法人代表或法人代表授權的主管領導批準、發布。企業標準一般以“Q"標準的開頭。我國汽車行業主要標準：1、試驗方法通則GB/T12534-90汽車道路試驗方法通則2、整車基本參數測量ISO4131-79轎車尺寸標注方法ISO3832-76轎車行李箱測量參考體積的方法GB/T12673-90汽車主要尺寸測量方法GB/T12674-90汽車質量(重量)參數測定方法GB/T12538-90汽車重心高度測定方法GB/T12540-90汽車最小轉彎直徑測定方法3、動力性GB/T12544-90汽車最高車速試驗方法GB/T12547-90汽車最低穩定車速試驗方法GB/T12543-90汽車加速性能試驗方法GB/T12536-90汽車滑行試驗方法GB/T12539-90汽車爬陡坡試驗方法GB/T12537-90汽車牽引性能試驗方法GB/T12535-90汽車起動性能試驗方法4、操縱穩定性、行駛平順性GB6323-86汽車操縱穩定性試驗方法ISO7401-88側向瞬態響應試驗方法ISO/TR8725-88道路車輛單周正弦輸入時瞬態開環響應試驗方法ISO/TR8726-88道路車輛偽隨機轉向輸入時瞬態開環響應試驗方法ISO4138-82道路車輛穩態圓周試驗規程GB4970-85汽車平順性隨機輸入行駛試驗方法GB5902-86汽車平順性脈沖輸入行駛試驗方法我國汽車行業主要標準：5、制動性GB/T12676-90汽車制動性能試驗方法ISO6597-80轎車制動系制動性能的測定方法GB12594-92汽車防抱死制動系統性能要求和試驗方法ISO7975-85轉向制動開環試驗規程JB4020-85汽車駐車制動試驗方法6、經濟性GB/T12545-90汽車燃料消耗量試驗方法7、碰撞、保護GB11382-89客車前保險杠效能試驗方法、正面固定式障壁碰撞試驗GB11553-89汽車正面碰撞時對燃油泄漏的規定ISO3437-75撞車后燃油滲漏量的確定ISO3560-75正面固定式障壁碰撞試驗方法GB/T11557-89防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定ISO3984-82轎車移動式障壁后部碰撞的試驗方法ISO3784-76碰撞試驗中碰撞速度的測量GB11381-89客車頂部靜載試驗方法ISO2958-73轎車的外部防護GB11566-89汽車外部凸出物GB11552-89汽車內部凸出物ISO3208-74對轎車內部凸起物的評價我國汽車行業主要標準：8、儀表校正GB/T12548-90汽車速度表、里程表檢驗校正方法9、噪聲、排放、電波干擾GB1496-79機動車輛噪聲測量方法QC/T58-93汽車加速行駛車外噪聲測量方法ISO362-81道路車輛汽車加速行駛噪聲測量(工程法)QC/T57-93汽車勻速行駛車內噪聲測量方法ISO5130-82道路車輛靜止噪聲測量方法ISO7188-85轎車在城市運行條件下噪聲的測量GB3845-83汽車怠速污染物測量方法GB3846-83柴油車自由加速煙度測量方法GB11642-89輕型汽車排氣污染物測試方法ISO3929-76汽車怠速時排氣中一氧化碳濃度的測定JB3093-82汽車無線電干擾允許值和測量方法GB6279-86車輛、機動船和火花點火發動機驅動裝置無線電干擾特性的測量方法及允許值ISO6969-81聲響信號裝置裝車后的試驗我國汽車行業主要標準：10、視野（除霜、除霧、洗滌）GB11562-89轎車駕駛員前方視野GB/T11563-89汽車H點確定程序ISO3468-89轎車風窗玻璃除霜系統試驗方法ISO5898-87轎車后窗除霜系統試驗方法JB3600-84汽車風窗玻璃除霧裝置試驗方法ISO3470-89轎車風窗玻璃除霧系統試驗方法ISO5897-87轎車后窗除霧系統試驗方法GB11565-89轎車風窗玻璃刮水器刮刷面積JB3921.2-85汽車風窗玻璃電動洗滌器試驗方法ISO3469-89轎車風窗玻璃清洗系統試驗方法11、舒適性、密封性、通過性GB/T12782-90汽車采暖性能試驗方法GB/T12546-90汽車隔熱通風試驗方法GB/T12781-91汽車供油系氣阻試驗方法GB/T12542-90汽車發動機冷卻系冷卻能力道路試驗方法GB/T12478-90客車防塵密封性試驗方法GB/T12480-90客車防雨密封性試驗方法GB/T12541-90汽車地形通過性試驗方法12、可靠性、使用性、耐久性GB/T12678-90汽車可靠性行駛試驗方法GB/T12679-90汽車耐久性行駛試驗方法GB/T12677-90汽車技術狀況行駛檢查方法感謝聆聽項目二試驗數據采集與處理

要獲得準確的試驗數據，離不開精確的傳感器和測試系統。那么什么是傳感器呢？傳感器是一種檢測裝置，能感受規定的被測量，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節，有時也可以稱為換能器、檢測器、探頭等。例如，汽車上就布置了形形色色的傳感器（見圖2.1）。圖2.1汽車傳感器分布2.3.1模擬信號與數字信號一個完整的測量系統從物理設備角度上講應包括：被測結構、傳感器、導線、信號調理（這個設備也有可能集成在數據采集儀中）、數據采集儀和控制分析軟件（見圖2.2）。圖2.2完整的測試系統

被測結構上因受到激勵產生的物理量被傳感器感知到，從而以模擬量的形式輸出給信號調理儀，然后進行抗混疊濾波，濾掉不感興趣的高頻成分，再進行模數轉化，最后輸出時域數據文件。在模數轉化前，數據為模擬信號，經過模數轉化后，模擬信號轉換成了計算機能處理的數字信號。2.3.1模擬信號與數字信號

模擬信號是指在時間和幅值上都是連續變化的信號。表征的物理量是連續變化的，如某個位置的振動加速度、背景噪聲、溫度等。許多傳感器輸出的信號都是連續的模擬信號，但是模擬信號不能用于計算機處理。

數字信號指時間和幅值的取值都是離散的，用有限個離散的數字來表征連續變化的信號，則稱為數字化。通常這些離散的數字用有限位（bit）的二進制數（0和1）來表示，方便計算機處理。2.3.1模擬信號與數字信號

如圖2.3所示，隨時間變化的連續信號為模擬信號，為了方便在計算上處理這個信號，需要將它轉化為數字信號，也就是從時間軸上對它進行采樣。用圖中虛線對模擬信號進行離散，虛線與模擬信號的交點視為離散的采樣數據點，這些采樣點之間的信息是沒有的，因此，采樣時會丟失很多信息。圖2.3模擬信號與數字信號2.3.1模擬信號與數字信號感謝聆聽項目二試驗數據采集與處理

采集到的信號都是隨時間變化的數字信號，如圖2.4所示為加速度隨時間變化曲線。這個信號橫軸為時間（time），也就是說信號的幅值隨時間變化，因而，可以說信號是時間的函數，因此，把這個信號稱為時域信號。故，時域是指以時間為變量的函數所在的域。圖2.4時域信號2.3.2頻域信號與時域信號

對時域信號進行快速傅里葉變換（FFT），得到的結果是幅值隨頻（frequency）的變化曲線（見圖2.5），也就是以頻率為變量的函數，因此，頻域是指以頻率為變量的函數所在的域。圖2.5頻域信號2.3.2頻域信號與時域信號

舉個簡單的例子，對于對常見的正弦波時域信號（見圖2.6中上方曲線），假設它的周期是固定值T，由于周期的倒數是頻率，因此它的頻率也為固定值f。故，經過FFT變換后，將這個時域信號轉變為頻域信號，就是近似于在橫坐標等于f時的一根垂直的直線，這稱為線譜。圖2.6正弦波時域信號和頻域信號對照2.3.2頻域信號與時域信號感謝聆聽項目二試驗數據采集與處理時間分辨率△t與采樣頻率

對時域信號（見圖2.7中曲線）進行采樣時，兩個采樣點（見圖2.7中黑點）之間的時間差稱為時間間隔或者時間分辨率（△t），用來表征采樣快慢的參數稱為采樣頻率，單位為Hz，它表示每秒鐘采集多少個樣本點（或數據點）。時間分辨率大小等于采樣頻率的倒數。例如，采樣頻率為1000Hz，則表示每秒鐘采集1000個樣本點，采兩個樣本點的時間間隔為1ms。因此，采樣頻率越高，時間分辨率越小，采集到的信號越接近真實信號。圖2.7時域信號采樣的時間分辨率2.3.3試驗數據處理常用術語

由上面分析可知，采樣頻率是避免信號失真的重要參數。那么怎么設置采樣頻率才算合理呢？

根據采樣定理要求，采樣頻率至少是關心的最高頻率的2倍，假設說關心的最高頻率為500Hz，則采樣頻率至少為1000Hz。這樣只是保證信號的頻率不失真，但并沒有保證信號的幅值不失真，如果按采樣定理來設置采樣頻率，那么，高頻信號的幅值肯定會失真，低頻信號的幅值可能會也失真。如果關心幅值，采樣頻率應大于10倍的信號頻率才不會引起明顯的幅值失真。2.3.3試驗數據處理常用術語譜線與頻率分辨率△f

我們已經明白采集到的時域信號是離散的，兩個時域數據點的時間差稱為時間分辨率。同理，時域信號經過FFT變換后得到的頻域信號（頻譜）也是離散的，相鄰兩條譜線的頻率差或頻率間隔稱為頻率分辨率（△f）。FFT計算得到的結果只位于頻率分辨率的整數倍處，也就是譜線處，其他地方無結果，如圖2.8所示。假設圖中的虛線為譜線，各條譜線對應的頻率為頻率分辨率的整數倍。計算得到的頻譜結果只位于這樣的譜線處。圖2.8頻譜圖2.3.3試驗數據處理常用術語

頻率結果只能位于各條譜線上，譜線與譜線之間是沒有結果的，頻譜的這種離散效應，稱為柵欄效應。就好像人們通過籬笆看外面的世界一樣，只能通過相鄰兩塊籬笆之間的縫隙看到外面的世界，而籬笆卻擋住了人們的視線。那么，相鄰兩塊籬笆之間的縫隙比擬為頻譜圖中的譜線，也只有譜線上才有數據，譜線之間的區域是沒有結果的，如圖2.9所示，只有譜線上才有頻率結果，最后的頻譜曲線是根據這些譜線上的點連成的實線。

頻率分辨率越大，相鄰譜線間隔越遠，因此，求得的頻率誤差越大。FFT分析時，頻率誤差最大不會大于半個頻率分辨率。因為頻率也是按四舍五入的原則歸到最近的譜線上。頻率分辨率的倒數為做一次FFT所截斷的時域信號的長度T，也就是一幀數據長度。當頻率分辨率越小時，必然一幀數據的長度很大。因此，在做FFT計算時，不能設置過小的頻率分辨率，也不能設置過大的頻率分辨率，頻率分辨率過大可能導致頻率誤差加大。2.3.3試驗數據處理常用術語信號截斷

一次FFT分析截取1幀長度的時域信號，這1幀的長度總是有限的，因為FFT分析一次只能分析有限長度的時域信號。而實際采集的時域信號總時間很長，因此，需要將采樣時間很長的時域信號截斷成一幀一幀長度的數據塊。這個截取過程叫做信號截斷。

假設有一段10s的時域信號，取1幀的長度T=1s，無重疊，則該信號將被截斷為10幀，如圖2.10所示。圖2.10信號截取2.3.3試驗數據處理常用術語

信號截斷分為周期截斷和非周期截斷。周期截斷是指截斷后的信號為周期信號，而非周期截斷是指截斷后的信號不再是周期信號，哪怕原始信號本身是周期信號。（1）周期截斷

周期信號最明顯的特征是信號的起始和結束時刻的幅值相等，哪怕是一個周期。在這假設采樣時間很長的信號為單頻正弦波（周期信號），若1幀的時間長度等于這個正弦波周期的整數倍，那么，截斷后的信號仍為周期信號。取1幀的時間長度T等于原始信號的1個周期長度，那么截斷后的信號仍為周期信號，如圖2.11所示。將這個截斷后的信號再重構，可以得到原始的正弦波，如圖2.12所示。圖2.11周期信號的截斷圖2.12周期信號的重構2.3.3試驗數據處理常用術語（2）非周期截斷

倘若信號截斷的長度不為原始正弦信號周期的整數倍，那么，截斷后的信號則不為周期信號，哪怕原始信號是周期信號。并且現實世界中，我們進行FFT分析時，絕大多數情況都是非周期截斷。

對之前的正弦信號進行非周期截斷，如圖2.13所示。截斷后的信號起始時刻和結束時刻的幅值明顯不等，將這個信號再進行重構，在連接處信號的幅值不連續，出現跳躍，如圖中黑色圓圈區域所示。圖2.13非周期信號的截斷與重構2.3.3試驗數據處理常用術語（3）泄漏

分別將圖2.12和圖2.13中周期截斷信號和非周期截斷信號進行FFT變換，獲得的頻譜圖見圖2.14。對比一下周期截斷信號的頻譜與非周期截斷信號的頻譜可以看出，后者頻譜的幅值更小，導致頻譜在整個頻帶內發生了拖尾現象，這就稱為泄漏。當截斷后的信號不為周期信號時，就會發生泄漏。而現實世界中，在做FFT分析時，很難保證截斷的信號為周期信號，因此，泄漏不可避免。圖2.14重構時域信號的頻譜圖2.3.3試驗數據處理常用術語（4）加窗

為了將這個泄漏誤差減小到最小程度（注意是減少，而不是消除），我們需要使用加權函數，也叫窗。

信號截斷時，只能截取一定長度，哪怕原始信號是無限長的，因此，好像是用一個“窗”（確切地說更像個“框”）去作這樣的截取了。如圖2.15所示，原始信號是周期信號，時間很長，截取時用一個長度不為原始正弦信號周期的整數倍“窗”去截取這個周期信號，截取得到的信號如圖中下部所示。圖2.15原始信號和時間窗截斷后的信號2.3.3試驗數據處理常用術語

當然這個“窗”是一個單位權重的加權函數，稱為“矩形窗”。這個“窗”外的信號是看不到的，只能看到窗內的信號，這就好比通過窗戶看外面的世界，世界很大也很精彩，您能看到的只是位于窗內的世界，而窗外的世界，您是看不到的。因此，這就是為什么這樣的加權函數被稱為窗函數的真正原因。這樣稱呼，更為直觀形象。

上圖中用于截取信號的時域截取函數（就是上圖中的那個“窗”）就稱為窗函數，它是一種計權函數，不同的窗函數計權是不一樣的。也就是說，可以用不同的截取函數（窗函數）來做信號截取。到底用何種窗函數基于信號類型和分析目的。常用的窗函數有矩形窗、漢寧窗、平頂窗、指數窗等。

加窗實質是用一個所謂的窗函數與原始的時域信號作乘積的過程（當然加窗也可以在頻域進行，但時域更為普遍），使得相乘后的信號似乎更好地滿足傅立葉變換的周期性要求,從而盡可能地減少泄漏。2.3.3試驗數據處理常用術語感謝聆聽項目三結構剛度強度基本理論

剛度是反映結構變形與力的大小關系的參數，即結構受多大力產生多少變形的量，簡單說，就是一根彈簧，拉力除以伸長量就是彈簧的剛度。它是指構件或者零件在外力作用下，抵御彈性變形或者位移的能力，即彈性變形或者唯一不應該超過工程允許的范圍。3.3.1結構剛度基本理論車身結構的扭轉剛度可以通過前懸架變形情況進行評價，即：k=M/a=(F?l)/(l/s)（3.1）式中：M為施加的力矩，N?m；F是作用于車身的恒力，N；s是由于力產生的形變，m；l是左右前減振器中心點之間的距離，m；a為旋轉角度，rad。3.3.1結構剛度基本理論計算車身扭轉剛度時，假定轎車車身是一個具有均勻扭轉剛度的桿體，轎車車身前、后軸間平均扭轉剛度的計算公式為：GJ=TL/θ（3.2）式中：GJ是車身扭轉剛度（單位：N﹒m/deg）；T是車身上加載扭力（單位為N）；L是車身軸距（單位：m）；θ為車身軸間相對扭轉角度（單位：deg）。軸間相對扭轉角示意圖，如圖3.10所示。式中：θ為扭轉角，單位為度；U1為左側縱梁測點的撓度，單位為mm；U2為右側縱梁測點的撓度，單位為mm；D為左、右縱梁中心線的距離，單位為mm。圖3.10軸間相對扭轉角示意圖3.3.1結構剛度基本理論車身結構的彎曲剛度可以通過前門檻變形情況進行評價，即：K=F/z(3.3)式中：F——最大載荷（集中力加載），N；z——門檻梁的垂直方向最大變形（最大彎曲撓度），m；K——車身的剛度，N/m。計算假定車體具有相同的張力，而車體作為一個整體是一個具有均勻彎曲剛度的簡單支撐梁，在中心點中央加載，如圖3.11所示，從而得到前后軸線的彎曲剛度。運用力學公式計算了梁的彎曲剛度，同時根據荷載和最大彎曲撓度算出車體的彎曲剛度見式3.4。EI=Fax(L2-x2-a2)/6LZ(3.4)

式中：EI為轎車車身彎曲剛度，單位為N/m2；

F為集中載荷力，單位為N；

L為前后懸掛固定座支撐點縱向距離，單位為m；

b、a分別是前后支撐點與載荷的距離，單位為m；

z為垂直方向彎曲撓度，單位為m；x為計算z值點到前支撐點與集中載荷的距離，單位為m。3.3.1結構剛度基本理論感謝聆聽項目三結構剛度強度基本理論強度的定義

構件或者零部件在外力作用下，抵御破壞（斷裂）或者顯著變形的能力。強度是反映材料發生斷裂等破壞時的參數，強度一般有抗拉強度、抗壓強度等，就是當應力達到多少時材料發生破壞的量，強度單位一般是兆帕（MPa）。3.3.2結構強度基本理論結構靜強度評價車身的主要失效形式是局部發生斷裂或塑性變形。對于由塑性材料組成的車身，因在外力作用下，車身處于三向復雜應力狀態，所以按第四強度理論計算車身應力，其強度條件為：

3.3.2結構強度基本理論某車身各部件使用材料的屈服極限見圖3.13圖3.13某車身各部件使用材料的屈服極限3.3.2結構強度基本理論結構疲勞強度評價

固體結構件在循環力或交變力作用下工作時，盡管這種應力遠小于材料的屈服點，但經一定循環次數后發生突然斷裂，且無明顯的塑性變形斷的現象，稱為疲勞或疲勞破壞。這是由于固體內部微觀組織中位錯的存在，在外部交變載荷作用下，裂紋萌生、裂紋擴展直至固體發生破壞。圖3.14勺子折疊斷裂過程3.3.2結構強度基本理論離合器軸在旋轉的交變載荷作用下工作一定長時間后發生疲勞斷裂（見圖3.15）圖3.15離合器軸疲勞斷裂3.3.2結構強度基本理論車輛在行駛一定歷程后，副車架在長期的路面振動下發生焊縫脫落（見圖3.16）圖3.16副車架焊縫脫落3.3.2結構強度基本理論感謝聆聽項目三結構剛度強度基本理論車身剛度設計的意義車身剛度對車身結構功能可靠性的影響

車身剛度直接影響車身的承載功能。車身整體剛度低，將使車身的整體承載能力降低。車身的局部剛度低，將使車身局部變形增加，車身的局部安裝等功能喪失。車身剛度低，還直接影響的疲勞強度，使可靠性降低，局部的失效和整體的失效都將大大降低整體使用性能，使整體性能指標降低。3.3.3汽車剛度強度試驗的意義

車身洞口變形受車身剛度的影響最大。車身上的洞口主要有車門、車窗、發動機艙和行李艙等。車身洞口部分的變形大，會造成車門、發動機艙蓋和行他艙蓋開關困難，對灰塵和和雨水的密封性不好等不良狀況，引起車身結構功能可靠性的失效。因此，車身洞口部分的變形在各種工況下都不能超過限值。車身洞口變形試驗見圖3.1。圖3.1車身洞口剛度試驗3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義

連續的車身振動會造成車身結構逐漸減弱并導致耐久性的問題。為了避免耐久性問題，車身必須有足夠的靜態彎曲和扭轉剛度。圖3.2和圖3.3分別為車身彎曲剛度試驗和扭轉剛度試驗現象。圖3.2車身彎曲剛度試驗現場圖3.3車身扭轉剛度試驗現場3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義

由于當受到不平路面激勵時，彎曲載荷引起的車身應力幅比扭轉載荷引起的小，所以，車身的扭轉剛度對耐久性問題更重要。例如，SUV越野承受的不平路面激勵較大（見圖3.4），因此要求SUV車身和底盤具有更高剛度來提高耐久可靠性（見圖3.5）。圖3.5SUV應具有高剛度車身和扎實的底盤圖3.4SUV承受的不平路面激勵3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義車身剛度對車身結構安全性的影響

車身剛度直接影響車身的結構安全性。車身整體剛度不合理，使車身的碰撞安全性降低，車身的剛度分配應該遵循一定的規則。

在轎車車身結構設計中，轎車車身結構安全性對車身剛度的要求：(a)在碰撞中，轎車結構以可控制的方式變形，吸收沖擊動能，而使乘坐空間不被侵入。(b)在碰撞中，通過犧牲駕駛室以外的結構來減小傳至乘員的減速度和力。(c)在碰撞中，內部吸能裝置，如轉向柱和儀表板，在乘員的沖擊下變形，以減輕二次碰撞(未受約束的乘員對汽車內部的碰撞)。

3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義

一般來說，發動機艙是正碰的吸能區，因此，剛度應按照碰撞的要求使其變形最大限度地吸收碰撞的變形能量，并使乘客所受到的沖擊小于安全法規規定的最大范圍。乘客艙的剛度應盡量提高，從而能保證乘客的空間，使乘客在碰撞的過程中盡量免受沖擊，以達到保護乘員的作用。如圖3.6所示，可通過合理設計車身不同區域的結構剛度來分散碰撞時的能量，從而改善安全性能。圖3.6車身正面撞擊沖力分散示意圖3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義車身剛度對NVH性能的影響

車身受到振動激勵后會產生車身總體的彎曲振動、扭轉振動或各種振動的復合形式，同時還會引起板件產生局部振動，產生機械性噪聲。當激勵頻率與結構固有頻率吻合或接近時，將發生共振，這種振動造成車身內部的低頻噪聲(隆隆聲)。此外，由于機械的撞擊、摩擦以及交變載荷的作用，車室內裝備的運動部件，以及車身結構的連接件都會產生振動和車內噪聲。由于車身振動而向車內輻射的聲波，在遇到障礙物反射回來時，若恰好與原來的聲波同相，則這部分聲波被增強，且作為一種激勵加劇結構的振動，這種二次激勵誘發結構的振動本身就是一個噪聲源，稱為車廂(空腔)共鳴。合理的車身剛度可以較好地改善由車身結構產生的噪聲。3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義

因此，車身剛度直接影響轎車的舒適性。車身的剛度是保證轎車行駛舒適性能的重要指標，合理的車身剛度可以使的舒適性能得到很好保證。例如，車身頂蓋橫梁就是為了提高頂蓋的剛度，從而降低車內噪聲（見圖3.7）。圖3.7車身頂蓋橫梁結構示意圖3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義車身剛度對燃油經濟性的影響

燃油經濟性的影響因素主要有使用和結構兩個方面的因素。

如果車身的剛度不合理，使車輛經濟行駛使用環境難以保證，結果將使燃油經濟性降低。另外還有結構上的因素，車身剛度的合理分布，也將有助于車身整體的輕量化的要求，更輕的車身當然有助于減少燃油的消耗。3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義車身強度設計的意義

車身強度是汽車車身在外力或內應力的作用下抵抗車身局部變形或疲勞失效的能力，即衡量零件本身承載能力的重要指標，不僅與結構的材料強度有關，而且與結構的幾何形狀、外力的作用形式等有關，它是機械零件的基本要求。

根據承受外力的作用形式，它可分為靜態強度、沖擊強度和疲勞強度。

駕駛過程中，車輛必須能夠承受各種載荷，不能出現塑性變形，以及裂紋現象。如果車身強度不足，會造成車身零件塑性變形、局部和整體斷裂損壞，使汽車壽命變短以及安全系數變差，因此車身都必須進行校核，從而以滿足強度要求。3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義

車身強度設計準則：在指定載荷下，車身最大應力不超過許用值（一般小于材料屈服點）。為了滿足車身強度需要，同時達到輕量化設計要求，目前在車身上越來越多地采用高強度鋼（見圖3.8），也通過合理地設計車身結構（例如圖3.9所示的籠式車身），降低車身在指定載荷下的應力分布，提高安全性能。圖3.8某轎車車身高強度鋼使用情況圖3.9籠式車身結構3.3.3

汽車剛度強度試驗的意義感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術4.3.1常用CAE軟件介紹

ANSYS軟件是融結構，熱，流體，電磁，聲學于一體的大型通用有限元商用軟件，可廣泛應用于核工業，鐵道，石油化工，航空航天，機械制造，能源，電子，造船，汽車交通，國防軍工，土木工程，生物醫學，輕工，地礦，水利，日用家電等一般工業及科學研究，是目前最主要的有限元（FiniteElementAnalysis，簡稱FEA）程序。該軟件可在大多數計算機及操作系統上運行；ANSYS基于Motif的菜單系統使用戶能夠通過對話框，下拉式菜單和子菜單進行數據輸入和功能選擇，大大方便了用戶操作。ANSYS軟件能于大多數CAD軟件實現數據共享和交換，是現代產品設計中高級的CAD/CAE軟件之一。ANSYS公司成立于1970年，是由美國匹茲堡大學的JohnSwanson博士創建的，其總部位于美國賓夕法尼亞州的匹茲堡，目前是世界CAE行業最大的公司。50余年來，ANSYS公司一直致力于設計分析軟件的開發，不斷吸取新的計算方法和計算技術，領導著世界有限元技術的發展。ANSYSHyperworks美國Altair公司開發的HyperWorks是一個創新、開放的企業級CAE平臺，它集成設計與分析所需各種工具，具有無比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面。HyperWorks包括以下模塊：a)AltairHyperMesh高性能、開放式有限單元前后處理器，讓您在一個高度交互和可視化的環境下驗證及分析多種設計情況。b)AltairMotionView通用多體系統動力學仿真及工程數據前后處理器，它在一個直觀的用戶界面中結合了交互式三維動畫和強大無比的曲線圖繪制功能。c）AltairHyperGraph強大的數據分析和圖表繪制工具，具有多種流行的工程文件格式接口、強大的數據分析和圖表繪制功能、以及先進的定制能力和高質量的報告生成器。d)AltairHyperForm集成HyperMesh強大的功能和金屬成型單步求解器，是一個使用逆向逼近方法的金屬板材成型仿真有限元軟件。e)AltairHyperOpt使用各種分析軟件進行參數研究和模型調整的非線性優化工具。f)AltairOptiStruct世界領先的基于有限元的優化工具，使用拓撲優化方法進行概念設計。g)AltairOptiStruct/FEA基本線性靜態、特征值分析模塊。

目前，Altairhyperworks軟件已經成為汽車企業應用最廣泛的主流軟件之一。4.3.1常用CAE軟件介紹MSC.Patran/Nastran

MSC.SoftwareCorporation（簡稱MSC.Software）公司創建于1963年，總部位于美國洛杉磯。MSC.Software公司產品眾多，其中最著名的有MSC.PATRAN，MSC.NASTRAN，MSC.MARC，MSC.DYTRAN，MSC.FATIGUE等。MSC.PATRAN誕生與1980年前后，是由美國國家宇航局（NASA）開發的通用計算機輔助工程分析前后處理器，它是工業領域最著名的并行框架式有限元分析工具。它始終是美國聯邦航空管理局（FAA）飛行器適航證領取的唯一驗證軟件。4.3.1常用CAE軟件介紹感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術有限元基本概念和相關術語單元節點載荷邊界條件初始條件有限元基本概念和相關術語4.3.2有限元基本概念和相關術語（1）單元

有限元模型中每一個小的塊體稱為一個單元。根據其形狀的不同，可以將單元劃分為以下幾種類型：線段單元，三角形單元，四邊形單元，四面體單元和六面體單元等。由于單元是構成有限元模型的基礎，因此單元類型對于有限元分析過程至關重要。一個有限元程序提供的單元種類越多，該程序功能就越強大。ANSYS程序提供了一百余種單元種類，可以模擬和分析絕大多數的工程問題。4.3.2有限元基本概念和相關術語（2）節點

用于確定單元形狀，表述單元特征及連接相鄰單元的點稱為節點。節點是有限元模型中的最小構成元素。多個單元可以公用1個節點，節點起連接單元和實現數據傳遞的作用。節點4.3.2有限元基本概念和相關術語（3）載荷

工程結構所受到的外在施加的力或力矩稱為載荷，包括集中力，力矩及分布力等。在不同的學科中，載荷的含義有所差別。在通常結構分析過程中，載荷為力，位移等，在溫度場分析過程中，載荷是指溫度等，而在電磁場分析過程中，載荷是指結構所受的電場和磁場作用。載荷4.3.2有限元基本概念和相關術語（4）邊界條件

邊界條件是指結構在邊界上所受到的外加約束。在有限元分析過程中，施加正確的邊界條件是獲得正確的分析結果和較高的分析精度的關鍵。（5）初始條件初始條件是結構響應前所施加的初始速度，初始溫度及預應力等。邊界條件4.3.2有限元基本概念和相關術語感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術CAE（ComputerAidedEngineering）為計算機輔助工程的英文縮寫。采用虛擬分析方法對結構（場）的性能進行模擬（仿真），預測結構（場）的性能，優化結構（場）的設計，為產品研發提供指南，為解決實際工程問題提供依據。CAE分析的概念4.3.4CAE分析基本流程增加設計功能，減少設計成本；縮短設計和分析的循環周期；

增加產品和工程的可靠性；

采用優化設計，降低材料的消耗或成本；

在產品制造或工程施工前預先發現潛在的問題；

模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經費；

進行機械事故分析，查找事故原因。CAE分析的優勢4.3.4CAE分析基本流程CAE分析的優勢4.3.4CAE分析基本流程CAE分析流程第一階段：制定有限元分析方案最大變形最大應力受載下的剛度極限強度疲勞壽命振動特性熱應力幾個要求的綜合優化4.3.4CAE分析基本流程CAE模型CAD模型第二階段：汽車結構有限元建模及計算4.3.4CAE分析基本流程第三階段：對分析結果進行評價，并對前處理模型進行確認4.3.4CAE分析基本流程第四階段：檢驗分析結果是否達到目標值要求，并采取必要的優化措施4.3.4CAE分析基本流程感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術剛度和強度分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用NVH分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用機構運動分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用車輛碰撞模擬分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用疲勞分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用空氣動力學分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用感謝聆聽項目五整車耐久性試驗5.3.1

整車耐久性試驗場介紹在一個典型的汽車耐久試驗場中有一系列專門修建的試驗道路，例如高速跑道、扭曲路、石塊路、卵石路、魚鱗坑、搓板路、砂石路、鄉村土路等，每一種道路都使車輛受到獨特的載荷輸入。一些路面被設計來再現各種路面不均勻性，例如路面補塊、裂縫、凍脹、坑洼、路面下沉、路橋接縫、鐵路等等。國內大型整車試驗場5.3.1

整車耐久性試驗場介紹國內大型整車試驗場北京通縣交通部汽車試驗場上海大眾汽車試驗場襄樊汽車試驗場一汽農安汽車試驗場重慶西部汽車試驗場國內大型整車試驗場感謝聆聽項目五整車耐久性試驗5.3.2耐久性試驗的意義汽車的耐久性是汽車質量好壞的重要標志之一。汽車耐久性的評價，通常采用汽車第一次大修前的行駛里程來表示。隨著我國汽車工業強調自主開發，汽車的耐久性技術日益受到重視。傳統的汽車耐久性試驗可分為試驗場外場試驗和室內道路模擬試驗。試車場試驗著眼于模擬汽車在實際使用中所遇到的最惡劣情況，即那些引起疲勞損傷的主要因素。通過適當的設計試車場的道路路面，編排汽車行駛過程，可望獲得能夠反映實際情況的加速疲勞的壽命試驗。試車場試驗既能為試驗室提供原始數據，又能夠用來驗證試驗對象的設計、制造以及試驗室結果的合理性，并用于判斷產品在實際使用環境是否具有足夠的壽命。汽車耐久性試驗是汽車設計開發關鍵的環節之一，它既是檢驗產品是否合格的有效途徑，又為進一步修改和優化設計提供了參考。汽車耐久性試驗是為了考核整車、系統、子系統和零部件可靠性的一組試驗，疲勞耐久壽命是耐久性試驗考核的重點。在車輛開發領域，耐久性、疲勞、壽命和可靠性這幾個概念常常混為一談，其實他們是有聯系又有區別的。5.3.2

耐久性試驗的意義耐久性

汽車的耐久性是指其“保持質量和功能的使用時間”，一般汽車企業對整車耐久性的要求都是XX年或XX萬公里，為了達到整車的耐久性，就需要整車、系統、子系統和零件分別滿足各自的耐久性要求。5.3.2

耐久性試驗的意義疲勞

疲勞是指試件或構件材料在交變應力與交變應變的作用下，裂紋萌生、擴展，直到小片脫落或斷裂的過程稱為疲勞。汽車在行駛時不斷受到來自路面不平而引起的路面沖擊載荷，同時還受到轉向側向力、驅動力和制動力的作用。這些力一般都隨著時間發生變化。另外，汽車發動機本身也是一個振動源。因此，汽車在行駛過程中處于一個相當復雜的振動環境中，其各個零部件一般都會受到隨著時間發生的應力、應變的作用。經過一定的工作時間，一些零部件就會發生疲勞損壞，出現裂紋或斷裂。據統計，汽車90%以上的零部件損壞都屬于疲勞損壞。5.3.2

耐久性試驗的意義可靠性

可靠性是指產品在規定條件和規定時間內產品可能完成規定功能（可靠的/存活），可能完不成規定功能（不可靠的/失效）。因此，可靠度是產品在規定條件，規定時間內，完成規定功能的概率。5.3.2

耐久性試驗的意義失效壽命

汽車及其零部件的失效壽命是個隨機變量，具有統計性質，一般而言，符合2參數威布爾分布，或者高斯分布。一般采用B10壽命來評估汽車及其零部件的壽命，即要求汽車零部件達到這個壽命時發生失效的概率為10％，或者說可靠度為90％。目前，轎車的設計壽命一般是16萬公里。很多汽車零部件的設計壽命（B10壽命）就是16萬公里。也可以這樣理解，一大批汽車零部件中，達到設計壽命（B10壽命）時要求有90%的產品還能夠正常工作。所以現代可靠性的概念已經包括了汽車耐久性的概念。5.3.2

耐久性試驗的意義常見的耐久性問題前減震器彈簧斷裂5.3.2

耐久性試驗的意義常見的耐久性問題后橋梁斷裂5.3.2

耐久性試驗的意義常見的耐久性問題轉向軸斷裂導致事故感謝聆聽項目五整車耐久性試驗5.3.3常用耐久性試驗設備6分力計6分力計是指車輛行駛過程中，能測量車輪在六個方向上的受力，包括力和扭矩（見圖6.6）。圖6.6車輪受力分析示意圖5.3.3

常用耐久性試驗設備6分力計常用的6分力計分為單體式6分力計（見圖6.7）和多單元結構6分力計（見圖6.8）。圖6.7單體式6分力計圖6.8多單元結構6分力計5.3.3

常用耐久性試驗設備道路模擬試驗臺道路模擬試驗臺就是通過液壓控制系統來精確地模擬重現車輛在道路操作時的力和運動。道路模擬試驗臺工作時不受場地，天氣以及人員等影響，而且配以環境倉還可以模擬各種試驗場景。在下線質量檢查，NVH，疲勞耐久等方面都有廣泛應用。5.3.3

常用耐久性試驗設備道路模擬試驗臺座椅耐久性測試臺排氣系統耐久性測試臺5.3.3

常用耐久性試驗設備道路模擬試驗臺自由車身耐久性試驗約束車身耐久性試驗感謝聆聽項目五整車耐久性試驗5.3.4常見疲勞試驗類型結構疲勞試驗承載的結構件非承載的結構件5.3.4

常見疲勞試驗類型承載構件疲勞試驗機非承載構件疲勞試驗機5.3.4

常見疲勞試驗類型傳動系統疲勞試驗變速箱疲勞試驗驅動橋疲勞試驗傳動軸疲勞試驗軸承疲勞試驗5.3.4

常見疲勞試驗類型變速箱疲勞試驗機驅動橋疲勞試驗機5.3.4

常見疲勞試驗類型傳動軸疲勞試驗機軸承疲勞試驗機感謝聆聽項目六整車碰撞安全性能試驗6.3.1車輛碰撞安全法規及評價中國被動安全試驗法規：乘用車正面碰撞的乘員保護（GB11551-2003）汽車側面碰撞的乘員保護（GB20071-2006）乘用車后碰撞燃油系統安全要求（GB20072-2006）防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定（GB11557-1998）汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強度要求和試驗方法（GB15083-2006）汽車安全帶固定點（GB14167-2006）汽車前、后端保護裝置（GB17354-1998）C-NCAP前部正面剛性壁障碰撞試驗方法C-NCAP前部偏置碰撞試驗方法C-NCAP側面碰撞試驗方法C-NCAP評分方法國內外汽車被動安全試驗法規6.3.1車輛碰撞安全法規及評價國內外汽車被動安全試驗法規歐洲被動安全試驗法規：防止汽車碰撞時轉向機構對駕駛員傷害認證的統一規定（ECER12）關于汽車安全帶安裝固定點認證的統一規定（ECER14）關于車輛座椅、座椅固定裝置及頭枕認證的統一規定（ECER17）關于車輛內部安裝件認證的統一規定（ECER21）關于后面碰撞汽車結構特性認證的統一規定（ECER32）關于正面碰撞汽車結構特性認證的統一規定（ECER33）關于車輛火險預防措施認證的統一規定（ECER34）關于汽車前后端保護裝置（保險杠等）認證的統一規定（ECER42）關于車輛正面碰撞乘員保護認證的統一規定（ECER94）關于車輛側面碰撞乘員保護認證的統一規定（ECER95）EuroNCAP前部碰撞試驗方法EuroNCAP側面碰撞試驗方法EuroNCAP側面撞柱評估標準EuroNCAP車輛對乘員頸部保護的動態評估試驗方法EuroNCAP行人保護試驗方法EuroNCAP兒童保護評估方法EuroNCAP評估方法與生物力學極限GTR行人保護法規EC行人保護法規6.3.1車輛碰撞安全法規及評價國內外汽車被動安全試驗法規北美被動安全試驗法規：內飾件碰撞特性要求及試驗方法（FMVSS201）頭枕的碰撞保護（FMVSS202a）

轉向機構對駕駛員的碰撞保護（FMVSS203）

對方向盤后移量的要求（FMVSS204）

座椅系統（FMVSS207）乘員碰撞保護（FMVSS208）

乘員離位（OOP）保護（FMVSS208）

兒童約束系統要求（FMVSS208）

安全帶安裝固定點認證的統一規定（FMVSS210）

兒童約束系統（FMVSS213）側面碰撞保護（FMVSS214）保險杠標準（CMVSS215）

車頂抗壓（FMVSS216）兒童約束安裝點系統（FMVSS225）燃油系統完整性（FMVSS301）電動車輛的電解液溢出和電擊保護（FMVSS305）保險杠標準（PART581）USNCAP前部碰撞試驗方法USNCAP側面碰撞試驗方法USNCAP翻滾試驗方法USNCAP評分方法IIHS前部碰撞試驗方法IIHS側面碰撞試驗方法IIHS低速碰撞試驗方法6.3.1車輛碰撞安全法規及評價目前國內兩大汽車被動安全評價體系C-NCAP汽車被動安全評價體系6.3.1車輛碰撞安全法規及評價目前國內兩大汽車被動安全評價體系中國保險汽車安全指數感謝聆聽項目六整車碰撞安全性能試驗6.3.2整車碰撞安全試驗的意義

汽車工業飛速發展促進了我國汽車產銷量的升高，汽車保有量隨之增長。據中國公安部交通管理局、中國移動源環境管理年報等具有權威的部門及報告的消息指出，全國機動車保有量在2018年達3.27億輛。截至2019年上半年，全國機動車保有量已達3.4億輛。由圖7.5可知，在過去的幾年里汽車保有量在2015至2019年6月，我國機動車保有量在保持較大規模的基礎上仍然持續增長。由圖7.6可知，伴隨著機動車保有量保持增長，機動車事故數量呈現增長趨勢，其對應的死亡人數雖然在2018年有所下降，但死亡人數仍然保持較大的數量。汽車的安全性能必須最大程度保障成員安全，所以汽車安全性能是一項極其重要的研究。6.3.2整車碰撞安全試驗的意義6.3.2整車碰撞安全試驗的意義

汽車安全性，通常可分為主動安全性和被動安全性兩大類。

主動安全性是指在交通事故發生之前采取安全性措施，盡可能地避免交通事故的發生。目前，已經發展成熟的主動安全性裝置和技術主要包括車輪防抱死制動系統、牽引力控制系統、主動懸架、四輪轉向、四輪驅動、車距雷達報警系統以及汽車全球定位導航系統ITS等。

被動安全性是指通過車輛結構的安全設計以及各種保護系統被動安全性裝置,當事故發生的時候這些措施能夠發揮作用,達到盡可能地減少車上乘員以及車外行人受到傷害的程度。汽車碰撞試驗是研究被動安全的主要手段。汽車碰撞安全問題的核心是如何在事故中最大程度保證乘員的安全，因此汽車被動安全性研究的重要性特別受到人們的重視。從汽車企業的研發及政府部的社會職能角度看，汽車的被動安全性研究亦是重中之重。6.3.2整車碰撞安全試驗的意義

研究汽車被動安全性從正面、側面碰撞試驗，鞭打試驗及整車翻滾試驗四個方面入手。發生頻率較高的交通事故是車與車之間的碰撞事故，正面碰撞事故在各種類型的汽車碰撞事故中的比例達49%。國外機構對汽車碰撞事故形式的分析指出，在汽車正面、側面、追尾與翻滾這四種事故類型中，占據比例最高的正面碰撞達60%。且美國的統計數據指出在正面碰撞中，總死亡人數中乘員死亡人數占比接近百分之八十，此兩項均位于首位。6.3.2整車碰撞安全試驗的意義感謝聆聽項目六整車碰撞安全性能試驗6.3.3常用碰撞安全試驗設備剛性碰撞壁障

由鋼筋混凝土制成正面碰撞試驗的壁障前表面法線與試驗車輛行駛方向夾角為0度，在碰撞的接觸區域覆蓋有20mm厚的膠合板。壁障位置要固定，其在碰撞過程中不能產生位移。6.3.3常用碰撞安全試驗設備浸車環境室

在浸車環境室內部設有空調系統和溫度濕度的監控設施，用于控制發車前試驗車輛及假人所處的環境溫度。這樣可以保證碰撞試驗假人保持在20℃至22℃之內。假人的塑料部件的特性受溫度變化的影響降到最低，減小因溫度的變化而造成實驗結果誤差。6.3.3常用碰撞安全試驗設備軌道及牽引機構軌道應鋪設在水平的室內地面上，保持干燥、無異物。這樣牽引機構在軌道上可以流暢的運行。牽引機構，保證假人在車輛加速過程中保持姿態，以不超過0.3g的加速度牽引試驗車沿著軌道由靜止開始向避障運動，并且在碰撞前達50~51km/h。6.3.3常用碰撞安全試驗設備高速相機6.3.3常用碰撞安全試驗設備照明系統

照明系統為無頻閃燈光系統，便于高速攝像相機能對碰撞過程中假人的運動狀態、氣囊的展開過程等情況更好地采集，也便于工程師的分析。在試驗前5min開啟照明系統，確保碰撞區域的溫度的變化幅度較小。6.3.3常用碰撞安全試驗設備試驗假人碰撞試驗假人有HybridIII第50百分位成年男性假人、HybridIII型第5百分位女性假人、兒童假人、ES-2側碰假人等。如圖7.11所示為目前應用較為廣泛的試驗假人。第50百分位假人代表在該地區有50%人口具有這個假人相應的中等的身材，這種成年男性假人在許多國家的碰撞試驗中被采用。隨著女性駕駛員比例的增加，越來越多的汽車企業開始在碰撞試驗中，針對約束系統對女性假人的保護效果的研究。HybridIII系列的假人由第一安全系統技術公司自主開發制造，而且此系列的假人在世界范圍內得到了廣泛應用。感謝聆聽項目七NVH性能試驗7.3.1車輛NVH基本概念和國內外現狀NVH基本概念7.3.1車輛NVH基本概念和國內外現狀NVH國內外現狀國內自主研發的試驗分析系統與國外大公司還存在以下差距：缺乏試驗技術對汽車產品開發重要性的認識缺乏試驗經驗和數據的積累,缺乏試驗高級工程技術人才缺乏完整的試驗規范、標準。目前,中國汽車工業在試驗標準、試驗規范、試驗設施以及試驗數據庫上均遠遠落后于國外缺乏試驗設施,投入不夠,試驗設備落后感謝聆聽項目七NVH性能試驗7.3.2NVH試驗的意義顧客訴求政府法規企業競爭對手推動ＮＶＨ性能非常重要——駕乘人員直觀感受NVH對顧客非常重要——NVH的好壞是顧客購買汽車的一個非常重要的因素NVH影響顧客的滿意度——在所有顧客不滿意的問題中,約有1/3是與NVH有關

NVH影響到售后服務——約1/5的售后服務與NVH有關7.3.2NVH試驗的意義在新車型開發過程中的應用調研并確定整車目標整車仿真分析并匹配子系統目標通過元件的結構設計實現子系統和整車的性能目標樣車的試驗與調整7.3.2NVH試驗的意義在現有車型NVH性能改善過程中的應用（1）對于用戶提出的車輛存在的不明的、異常的噪聲振動進行測試,給出一定的主客觀評價結果。這些工作要求對測量方法和測量儀器的掌握和正確運用。（2）根據步驟（1）的測試結果,對存在的噪聲振動問題有了初步的了解后,進行噪聲振動源識別、噪聲振動源傳遞路徑分析等試驗方案的制定,進行試驗分析,分析的試驗結果可以與CAE仿真計算的結果進行對比,使得故障診斷和噪聲振動源的識別更加準確。（3）根據測試分析的結果進行有效的工程治理,實施降噪減振,達到客戶的要求。實現降噪減振的基本方法：A、消除振動噪聲產生的根源。這涉及到修改產生振動噪聲的零部件結構,例如改善其振動特性,避免共振B、切斷振動噪聲傳遞的路徑。涉及到對結構振動傳遞特性的分析和改進,使之對振動噪聲具有明顯的衰減作用而不是放大。感謝聆聽項目七NVH性能試驗

振動是指機械或結構圍繞其平衡位置作往復運動。從廣義上講，表征運動的物理量作時而增大時而減小的反復變化，就可以稱這種運動為振動。如果變化的物理量是機械量或力學量，例如物體的位移、速度、加速度、應力及應變、噪聲等，這種振動便稱為機械振動。機械振動的概念7.3.3機械振動基礎機械振動自由度數激勵類型響應類型描述系統微分方程機械振動的分類7.3.3機械振動基礎機械振動的分類自由度數單自由度系統振動多自由度系統振動彈性體（或連續體）振動7.3.3機械振動基礎單自由度系統振動——用一個獨立坐標就能確定系統的振動，如單擺模型的振動（見圖4.4）。多自由度系統振動——用多個獨立坐標才能確定系統的振動。例如，剛桿限于在一個鉛垂平面內運動，且其重心限于沿鉛垂線運動（見圖4.5）。圖4.4單自由度振動模型圖4.5兩自由度振動模型彈性體（或連續體）振動——須用無限多個獨立坐標才能確定的系統振動，也稱為無限自由度系統振動，以區別以上的單自由度和多自由度系統振動（有限自由度系統振動），如梁的振動。7.3.3機械振動基礎機械振動的分類激勵類型自由振動強迫振動自激振動7.3.3機械振動基礎自由振動——系統受初始干擾或原有的外激勵取消后產生的振動，如錘擊產生的振動。見圖4.6。強迫振動——系統在外激勵力作用下產生的振動。強迫振動最明顯的特征是振動系統的響應頻率等于外界的激勵頻率。見圖4.7。自激振動——系統在輸入和輸出之間具有反饋特性并有能源補充而產生的振動，如顫振。圖4.6自由振動模型圖4.7強迫振動模型7.3.3機械振動基礎機械振動的分類響應類型簡諧振動周期振動瞬態振動隨機振動7.3.3機械振動基礎簡諧振動——能用一項時間的正弦或余弦函數表示系統響應的振動。周期振動——能用時間的周期函數表示系統響應的振動。瞬態振動——只能用時間的非周期衰減函數表示系統響應的振動。隨機振動——不能用簡單函數或函數的組合表達運動規律，而只能用統計方法表示系統響應的振動。7.3.3機械振動基礎機械振動的分類描述系統的微分方程線性振動非線性振動7.3.3機械振動基礎感謝聆聽項目七NVH性能試驗

物體振動時激勵著它周圍的空氣質點振動，由于空氣具有可壓縮性，在質點的相互作用下，振動物體四周的空氣就交替地產生壓縮與膨脹，并且逐漸向外傳播，從而形成聲波。聲波的概念7.3.4聲學基礎聲波的基本物理量聲壓質點振動位移質點振動速度聲阻抗聲強聲功率聲波的基本物理量7.3.4聲學基礎