汽車試驗學(xué)課件 第8章 汽車可靠性與碰撞試驗1-許兆棠-202407

第8章

汽車可靠性與碰撞試驗課件制作：許兆棠汽車試驗學(xué)（許兆棠主編）機械工業(yè)出版社8.1汽車可靠性試驗8.2汽車整車地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性行駛試驗8.3汽車碰撞試驗

講授內(nèi)容

8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類

8.1.2汽車常規(guī)可靠性試驗

8.1.3汽車加速可靠性試驗8.1汽車可靠性試驗8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類

1.汽車可靠性試驗的目的汽車可靠性試驗的目的是在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，測試整車完成規(guī)定功能的能力，對汽車進行可靠性預(yù)測和可靠性驗證；另外也用于發(fā)現(xiàn)汽車產(chǎn)品質(zhì)量中存在可靠性的問題，以便及時采取措施進行改進。8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類

2.汽車可靠性試驗的分類（1）按可靠性試驗的場所分類1）室內(nèi)可靠性臺架試驗室內(nèi)可靠性臺架試驗是在室內(nèi)轉(zhuǎn)鼓、道路模擬試驗臺上進行汽的車可靠性試驗。先采集發(fā)動機或電動機的主要工況及路面的不平度，獲得載荷譜，再根據(jù)載荷譜或復(fù)現(xiàn)載荷譜，在轉(zhuǎn)鼓、道路模擬試驗臺上進行汽車可靠性試驗。2）室外可靠性行駛試驗

室外可靠性行駛試驗是在室外道路、試驗場上進行的汽車可靠性試驗。

在室外道路上進行汽車可靠性行駛試驗，其條件更接近產(chǎn)品的實際使用情況，一般用于整車設(shè)計完成后的車輛定型試驗，但受試驗條件所限，試驗樣車數(shù)量不能太大。8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類

（2）按可靠性試驗的方法分類1）常規(guī)可靠性試驗常規(guī)可靠性試驗是在非試驗場道路上，如在公路或一般道路上，按一定規(guī)范，使汽車以類似或接近汽車實際使用條件進行的試驗。該試驗是最基本的可靠性試驗，試驗周期較長，但試驗結(jié)果最接近實際狀況。

2）加速可靠性試驗加速可靠性試驗是在試驗場道路上，根據(jù)目標(biāo)用戶的汽車工況和使用載荷，進行的具有一定加速系數(shù)的可靠性試驗。

加速系數(shù)是指在累計損傷一致的情況下，實際道路行駛里程與試驗場試驗里程的比值。8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類

3）特殊環(huán)境可靠性試驗特殊環(huán)境可靠性試驗是在特殊環(huán)境的地區(qū)或氣候?qū)嶒炇覂?nèi)，為評定汽車在嚴(yán)寒、高溫、低氣壓、鹽霧等特殊環(huán)境下的性能及某些功能的穩(wěn)定性而進行的可靠性試驗。

特殊環(huán)境的地區(qū)如寒冷的莫河，冬天可達零下50℃，非常適合進行嚴(yán)寒地區(qū)的可靠性試驗；又如新疆吐魯番的最高氣溫可達49℃，非常適合進行高濕溫地區(qū)的可靠性試驗；又如海南島適合進行濕熱地區(qū)的可靠性試驗。表8-1列出了特殊氣候地區(qū)的主要環(huán)境因素及主要的可靠性問題。8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類表8-1特殊氣候地區(qū)的主要環(huán)境因素及主要的可靠性問題

地區(qū)

主要環(huán)境因素主要可靠性問題嚴(yán)寒地區(qū)低溫冰雪

冷起動、制動性、冷卻液、潤滑液、燃油的凍結(jié)電動汽車低溫行駛性，動力電池低溫性能

非金屬零件的硬化失效、采暖除霜裝置的性能、特殊維修性問題高原地區(qū)低氣壓低溫長坡輻射

冷卻液沸騰、供油系氣阻

動力性下降

起動性能惡化

人的體力下降，增加維修困難高溫濕熱地區(qū)高溫高濕度高輻射（陽光）雨水鹽霧霉菌冷卻液沸騰，空調(diào)高溫的制冷性供油系氣阻，金屬零件的腐蝕非金屬零件的老化、變質(zhì)、發(fā)霉電器元件的故障，電控系統(tǒng)的故障動力電池高溫性能，電動機高溫的性能8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類

4）極限條件可靠性試驗極限條件可靠性試驗是指對汽車在實際使用條件下施加可能遇到的少量極限載荷時所進行的試驗，如發(fā)動機超速運行、沖擊沙坑等試驗。它主要針對車身及底盤四大系統(tǒng)的部件進行，是對汽車壽命試驗的一種補充，不考核產(chǎn)品與時間因素有關(guān)的可靠性指標(biāo)，而是觀察汽車在較短時間內(nèi)承受極限應(yīng)力的能力。表8-2列舉了一些極限條件可靠性試驗的例子。8.1.1汽車可靠性試驗的目的及分類表8-2極限條件可靠性試驗舉例試驗項目

試驗?zāi)康?/p>

說

明沙地脫出試驗

判斷傳動系的強度

后輪置于沙槽，前進、后退使汽車沖出泥濘路試驗

判斷駕駛室、車架的銹蝕及橡膠件的損壞

在深300mrn、長50m的泥水槽中行駛急起步試驗

判斷傳動系及懸架、車架的強度

在平路及坡路上，拖帶掛車，由發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速急起步，反復(fù)操作急制動試驗

判斷制動器、前軸轉(zhuǎn)向系的強度

在路面摩擦系數(shù)高的混凝土路面上直行及轉(zhuǎn)彎時，以最大強度急制動

垂宜沖擊試驗

判斷懸架、車身的強度

汽車以較高速度反復(fù)駛過搓板路、比利時路、卵石路扭曲路等強化壞路

急轉(zhuǎn)向試驗

考核轉(zhuǎn)向機構(gòu)的強度

以可能的速度、最大的轉(zhuǎn)向角進行前進、倒退，反復(fù)行駛操作高速空轉(zhuǎn)試驗

考驗傳動系的振動負(fù)荷

原地將驅(qū)動橋支起，以額定轉(zhuǎn)速的110%～115%連續(xù)運轉(zhuǎn)，傳動軸有一定的不平衡量8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗在汽車常規(guī)可靠性試驗中，可根據(jù)GB/T12678-2021《汽車可靠性行駛試驗方法》，開展汽車的常規(guī)可靠性試驗。

1.試驗準(zhǔn)備

1）試驗道路的選擇可根據(jù)汽車設(shè)計和使用要求，確定可靠性行駛試驗要求，再根據(jù)可靠性行駛試驗要求，選擇試驗道路，分配不同道路的比例。表8-3電動乘用車常規(guī)可靠性試驗行駛道路及其分配比例。8.1.2汽車常規(guī)可靠性試驗表8-3電動乘用車常規(guī)可靠性試驗行駛道路及其分配比例序號道路類別行駛里程/km占用比例(%)要

求1城市道路11000055平均速度50km/h以上2高速公路4000020平均速度90km/h以上3一般公路2000010

平均速度60km/h以上4山區(qū)道路2000010

平均速度45km/h以上5非鋪裝路100005平均速度20km/h以上總計200000100

8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗2）試驗氣象的選擇

在可靠性試驗中，要考慮氣象條件，應(yīng)在多種氣象條件下進行試驗；在特殊地區(qū)使用的汽車或有特殊用途的汽車，應(yīng)在相應(yīng)的氣象條件下（如高寒地區(qū)、高原地區(qū)、高溫干熱及高溫濕熱地區(qū)等）進行可靠性試驗。3）試驗車輛的準(zhǔn)備

可根據(jù)GB/T12534-1990《汽車道路試驗方法通則》及與汽車整車試驗有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進行準(zhǔn)備，車輛應(yīng)完好，符合制造商規(guī)定的技術(shù)條件，符合該車技術(shù)條件及GB7258-2017《機動車運行安全技術(shù)條件》中的有關(guān)規(guī)定。試驗車輛的數(shù)量有一定的要求，乘用車宜不少于3輛，商用車由制造商自行確定；電動汽車由制造商自行確定。車型配置，宜選擇有代表性的車型配置。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗4）試驗儀器設(shè)備的準(zhǔn)備在汽車可靠性行駛試驗中，需要測試汽車的動力性、經(jīng)濟性、制動性等6大性能及噪聲、燈光等，記錄汽車的運動、圖像等，相應(yīng)的儀器包括：汽車速度測量儀、加速度傳感器、陀螺儀、容積式油耗儀、電壓表、四氣體分析儀或五氣體分析儀、聲級計、汽車故障分析儀、氣象儀、秒表、照相機、錄像機等，以及特殊試驗要求所選定的專用儀器及設(shè)備。

除進行以上準(zhǔn)備外，還應(yīng)準(zhǔn)備好各種汽車備件、維修用的工具及人員的救護工作等。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗2.試驗方法

試驗前先按相關(guān)規(guī)定對汽車進行磨合行駛，完成汽車磨合行駛后，再按選定的試驗道路及其分配比例，行駛車輛，進行常規(guī)可靠性試驗，并評定整車性能的衰減度。試驗中，要滿足如下要求：

8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗1）可靠性行駛試驗中的駕駛操作要求

試驗過程中按照設(shè)計工況選擇擋位，應(yīng)在保證安全的前提下，按照設(shè)計工況車速行駛。試驗中，每行駛100km，至少有兩次由靜止?fàn)顟B(tài)全油門加速行駛；累積倒擋行駛不小于200m；至少制動2次，制動前后的車速變化率應(yīng)不小于30%。山路行駛時，每行駛100km至少做1次上坡停車和起步，在不小于6%的坡道上用行車制動停車，變速器置于空擋，再用駐車制動停穩(wěn)，然后按正常操作進行坡道起步。夜間行駛里程比例應(yīng)不少于試驗總行駛里程的10%，以檢驗燈光系統(tǒng)的可靠性。對汽車配置中特殊功能，如駕駛模式（如運動模式、經(jīng)濟模式或雪地模式），需按照產(chǎn)品使用說明書要求，在行駛試驗中進行相應(yīng)操作。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗2）評定整車性能的要求

常規(guī)可靠性試驗前、后，進行整車動力性、經(jīng)濟性、制動性、排放、噪聲、舒適性、操縱穩(wěn)定性、和密封性等項目評價，用于評定整車性能的衰減度?？煽啃孕旭傇囼炃昂笮阅茉囼灥脑囼灄l件、試驗方法應(yīng)一致。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗3）可靠性行駛試驗記錄、統(tǒng)計的要求

試驗過程中和試驗結(jié)束后，應(yīng)進行汽車可靠性行駛試驗記錄、統(tǒng)計；進行車輛維修時，應(yīng)填寫記錄車輛信息以及維修記錄表。試驗中，對故障發(fā)生次數(shù)、種類、時間、維修情況等進行如實記錄，包括總成名稱、故障里程、故障現(xiàn)象描述、故障原因分析、故障后果、處理措施、故障停車時間、維修用時、費用等，故障的級別和里程按最嚴(yán)重時計，里程按照發(fā)生最嚴(yán)重故障時的里程進行記錄。車輛因修理、保養(yǎng)或其他原因需要更換零部件或更新軟件的，應(yīng)在行駛記錄中明確并注明零部件號或軟件的版本號。汽車試驗過程中和結(jié)束后，為檢查各總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的磨損及其他異?，F(xiàn)象，應(yīng)按相應(yīng)試驗規(guī)程的規(guī)定對主要總成（如車身、車載能源、發(fā)動機/驅(qū)動電機、離合器、變速器、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向器等）進行部分或全部拆檢并進行記錄。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗4）試驗中的故障判斷與處理的要求

汽車出現(xiàn)故障時一般憑感官判斷，對于不能憑感官判斷的故障需借助儀器測試判斷。發(fā)現(xiàn)故障的途徑主要有：接車檢查；停車檢查，即每行駛100km左右停車檢查一次，主要檢查各部位的松脫、滲漏、損壞等；行駛中檢查，即汽車行駛過程中由試驗員和駕駛?cè)俗⒁馄嚬ぷ鳡顩r發(fā)現(xiàn)故障；行駛中應(yīng)注意汽車工作狀況，如有異常，需停車排查；收車后檢查，即每班試驗結(jié)束后，除按停車檢查內(nèi)容檢查外，還應(yīng)檢查動力電池的電量并、輪胎磨損及氣壓、刮水器、外部照明、制動系統(tǒng)、發(fā)動機機油、冷卻水、駕駛輔助系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等，電池及時充電；定期保養(yǎng)檢查，即在保養(yǎng)作業(yè)中，除按規(guī)定逐項保養(yǎng)外，還要注意檢查有無異?，F(xiàn)象，如零部件的異常磨損、裂紋、變形等；試驗中，進行必要的性能測試與汽車拆檢。汽車發(fā)生故障應(yīng)立即停車檢查，原則上要及時排除故障。如發(fā)生的故障不影響行駛安全及基本功能，且不會引起誘發(fā)其他故障，可以繼續(xù)試驗觀察，直至需要修理時為止。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗5）汽車維修的要求

汽車維修包括對汽車進行的維護和修理。維護包括緊固、調(diào)整、潤滑、清洗及更換易損件等。修理范圍僅限于與故障有直接關(guān)系部分。根據(jù)具體情況，采取最快、最經(jīng)濟的修理方法，包括更換零部件，但所更換的零部件應(yīng)是同一規(guī)格型號。8.1.3

汽車加速可靠性試驗

在汽車加速可靠性試驗中，可根據(jù)GB/T12678-2021《汽車可靠性行駛試驗方法》，開展汽車的加速可靠性試驗。1.試驗準(zhǔn)備

1)設(shè)計加速可靠性行駛試驗規(guī)范

加速可靠性試驗是在試驗場道路上進行，試驗前，要設(shè)計加速可靠性行駛試驗規(guī)范，再根據(jù)加速可靠性行駛試驗規(guī)范，確定試驗車輛在試驗場不同類型道路的行駛里程和工況分配。設(shè)計加速可靠性行駛試驗規(guī)范的方法是應(yīng)用疲勞損傷、摩擦損耗等理論，通過進行典型用戶關(guān)聯(lián)研究，制定代表百分位值90以上目標(biāo)車型典型用戶使用工況的試驗場可靠性試驗方案，得到與典型用戶相對一致的行駛工況，再根據(jù)用戶關(guān)聯(lián)進行加速可靠性行駛試驗規(guī)范設(shè)計，用戶關(guān)聯(lián)是將目標(biāo)用戶的使用載荷在試驗場或試驗臺架進行復(fù)現(xiàn)，用戶關(guān)聯(lián)加速可靠性行駛試驗規(guī)范設(shè)計流程見圖8-1。8.1.3

汽車加速可靠性試驗試驗規(guī)范一般包含以下內(nèi)容：a)根據(jù)汽車設(shè)計的開發(fā)目標(biāo)，確定車型的目標(biāo)里程；b)識別整車可靠性影響因素，通過用戶調(diào)查、用戶車輛數(shù)據(jù)采集等形式，獲取道路類型及其里程占比、配載情況和駕駛操作等用戶特征信息；c)根據(jù)用戶關(guān)聯(lián)特征，進行實車社會道路載荷譜數(shù)據(jù)采集，確定道路基準(zhǔn)載荷及載荷譜；d)進行試驗場道路載荷譜數(shù)據(jù)采集；根據(jù)試驗場實際情況和目標(biāo)里程、試驗場道路載荷譜、社會道路基準(zhǔn)載荷及載荷譜等，復(fù)現(xiàn)不同道路的駕駛工況及目標(biāo)用戶的使用載荷，確定試驗場的道路、試驗車速、試驗車輛的配載及駕駛操作，并對其編排、組合和優(yōu)化。

圖8-1用戶關(guān)聯(lián)加速可靠性行駛試驗規(guī)范設(shè)計流程8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗2)確定試驗車輛在試驗場不同類型道路的行駛里程和工況分配

根據(jù)加速可靠性行駛試驗規(guī)范，確定試驗車輛在試驗場不同類型道路的行駛里程和工況分配。某車型在某試驗場強化的加速可靠性試驗工況分配示例見表8-4，試驗場綜合加速可靠性試驗里程和工況分配示例參見表8-5。表8-4、表8-5是以某汽車試驗場等效用戶24萬公里為例，其他等效用戶里程可以進行折算，表8-4強化了路面循環(huán)多次沖擊載荷對汽車可靠性的影響，表8-5綜合了不同路面、不同工況及占比對汽車可靠性的影響。特定總成/系統(tǒng)的可靠性試驗可抽取特定工況分配進行試驗。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗表8-4某車型在某試驗場強化的加速可靠性試驗工況分配示例工況試驗設(shè)施循環(huán)次數(shù)

工況試驗設(shè)施循環(huán)次數(shù)工況1卵石路1000工況11比利時路250工況2振動路1625工況12路緣石沖擊125工況3振動路2625工況13鐵軌交叉250工況4振動路3625工況14正弦波沖擊500工況5扭曲路1000工況15住宅路入口1000工況618”坑洼1000工況16城市廣場8字區(qū)500工況726”坑洼1000工況17砂石路250工況8顛簸路500工況18起動互鎖檢查區(qū)500工況9溝渠路500工況19轉(zhuǎn)向檢查區(qū)1000工況10破損混凝土500

8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗表8-5

試驗場綜合加速可靠性試驗里程和工況分配示例工況試驗設(shè)施總里程/km比例/%工況1強化耐久路885032.16工況2倒車工況3100.11工況3評價路5502.00工況4山區(qū)路2951.07工況5灰塵路1250.45工況6砂石路5251.91工況7操穩(wěn)路11004.00工況8高環(huán)1589021.40工況9高環(huán)2791328.76工況10鹽水池500.02工況11泥漿池500.02工況12連接路面22288.108.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗3）試驗車輛及試驗儀器的準(zhǔn)備

加速可靠性試驗中的試驗車輛及試驗儀器的準(zhǔn)備與常規(guī)可靠性試驗中試驗車輛及試驗儀器的準(zhǔn)備相同。8.1.2

汽車常規(guī)可靠性試驗2.試驗方法

試驗前先按相關(guān)規(guī)定對汽車進行磨合行駛，完成汽車磨合行駛后，再按所設(shè)計的加速可靠性行駛試驗規(guī)范和可靠性試驗工況，行駛車輛，進行加速可靠性試驗，并評定整車性能的衰減度。試驗中要滿足的要求：工況的循環(huán)試驗中，要用不同車速行駛，力爭將目標(biāo)用戶的使用載荷在試驗中復(fù)現(xiàn)；試驗中，加速與常規(guī)可靠性試驗的評定整車性能、行駛試驗記錄和統(tǒng)計、故障判斷與處理及汽車維修的要求基本相同。8.2汽車整車地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性行駛試驗1．汽車整車高溫地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性行駛試驗燃油汽車的