汽车试验学总结
一、汽车试验学的发展阶段：
①第一阶段，从第一辆汽车的研制开始至福特公司建成的“汽车流水生产线”，汽车试验主要以研发性试验和道路试验为主，主要方法是操作体验和主观评价；②第二阶段，从福特公司建成全世界第一条汽车总装生产流水线至20世纪40年代，在此阶段，道路试验得到了足够的重视，有实力的大公司开始建设汽车试验场，汽车试验由手工生产阶段的操作体验、主观评价发展为仪器检测、客观评价；③第三阶段，从20世纪40年代至20世纪70年代，汽车试验技术进入一个新的发展时期，大量的基础性研究工作推动了试验技术的发展，电子测量技术的应用在现代汽车试验中占有十分重要的作用，自20世纪60年代丰田公司创立精益生产方式开始，国际上有影响的大公司开始拥有自己的汽车试验场；④第四阶段，20世纪70年代以后，汽车工业发展不仅保持了大规模、多品种和高科技，而且出现了一些新的更科学、更合理的生产组织管理制度，汽车试验技术也得到了同步的提高和完善，电子计算机的应用对汽车试验起到了巨大的促进作用。二、汽车试验的目的与分类：
1.汽车试验的目的：是为了对产品的性能进行考核，使其缺陷和薄弱环节得到充分暴露，
以便进一步研究并提出改进弈剑，以提高汽车性能。
2.①按实验目的分：研究型试验，新产品定型试验，品质检查试验；3.②按对象分：整车性能试验，总成试验，零部件试验；
4.③按试验产所分：实验室台架试验，试验场试验，室外道路场地试验。
三、试验标准的分类
1.国际标准：国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）制定
2.国际区域性标准：欧洲经济委员会ECE（EconomicCommissionofEurope）和欧洲共同
体EEC（EuropeanEconomicCommunity）
3.国家标准：我国国家标准简称GB；美国国家标准ANSI（AmericanNationalStandards
Institute）；日本国家标准简写JIS
4.行业标准：我国汽车行业标准简写为QC，交通行业JT；美国汽车工程师学会SAE
（SocietyofAutomotiveEngineer）；美国《联邦机动车安全法规》FMVSS（FederalMotorVehicleSafetyStandards），是目前世界上最全面、最严格的汽车安全法规；日本汽车工程师协会JSAE（JapaneseSocietyofAutomotiveEngineer）制定的日本汽车工业通用标准JASO（JapaneseAutomobileStandardsOrganization）
5.企业标准：各汽车生产企业、汽车试验场，根据本身特点，参考相应国际、国家标准制
定的，只限于本企业内使用，通常企业标准严于国家标准和国际标准。四、典型试验设备
1.车速仪由第五轮、显示器、传感器、脚踏开关等组成；第五轮由轮子、齿圈、连接臂、
安装盘组成。工作原理：试验时，第五轮固定在试验车尾部或侧面，当第五轮随汽车运动而转动时，磁电传感器感受到齿圈的齿顶、齿谷的交替变化，并产生与齿数成一定比例数量的电脉冲。脉冲数与汽车行驶距离成正比，脉冲频率与车速成正比。汽车行驶距离与脉冲信号的比例关系是一常量，通常称之为“传递系数”。当显示器收到由传感器传递过来的一定频率和数量的脉冲信号时，便自动与“传递系数”相乘得到相应的距离，同时将距离与由晶体振荡器控制的时间相比得出车速，并显示、存储或打印出来；以上过程，在试验中隔一定时间进行一次至试验结束，从而完成试验过程中车速、距离、时间的适时测量。传递系数与第五轮的周长和齿盘齿数有关，若第五轮实际周长为L（m），齿盘有n齿，传感器每感受到一次齿顶齿谷的变化发送2个脉冲信号，则传递系数为2.3.
4.5.L/(2n)(m/脉冲)。由于第五轮周长随胎压和接地压力变化，因此每次试验前都应进行传递系数的标定。
油耗仪分类：容积式油耗传感器，质量式油耗传感器
陀螺仪特性：定向性：转子高速旋转时，除非受到外力的作用，转子轴线的方向将一直保持不便；进动性：当转子不自转时，若把一个重物挂在内框架上，在重力作用下，内框架将向着重物的作用方向翻转；当转子高速自转时，内框架受外力作用时并不翻转，而外框架将绕其自身的转动轴线发生偏转
负荷拖车：在进行车辆性能试验时，利用负荷拖车，可以在平坦的试验路面上模拟车辆的各种行驶工况，用以给试验车辆提供负荷。应用：牵引性能试验：一般牵引性能试验，最大拖钩牵引力试验；测量滚动阻力及滚动阻力系数；模拟爬坡；提供可以调节的稳定负荷
负荷拖车工作原理：负荷拖车在试验时作为一个可调负荷拖挂在试验车之后，用以调节试验车的负荷。试验时，试验车拖挂负荷后受力平衡方程式为：PK=Pw+Pf+Pg；为了测取试验车拖钩牵引力，在负荷拖车上设有测力传感器。试验时，负荷拖车由被测车辆牵引前进，拖车车轮滚动，通过传动系带动交流发电机给车载蓄电池充电；同时还带动功率吸收器，通过功率吸收器吸收能量，对转子产生制动阻力矩，制动阻力矩传到拖车车轮使其制动，由车轮与地面的摩擦所产生的摩擦阻力给前面的被测车辆施加负荷。而负荷拖车的控制单元计算机由蓄电池提供电源，试验人员可以通过操作计算机输入所要求的各种不同的负荷及速度目标值，再由计算机向DC/DC控制器发出指令，由DC/DC控制器调节蓄电池供给功率吸收器定子中电磁线圈的电流大小，从而改变负荷拖车的负荷，达到所要求的目标。计算机作为负荷拖车的主控单元，用来选择负荷拖车的控制模式并发出指令，而测力传感器和速度传感器则向计算机传送负荷及速度的反馈信号。一旦计算机选定了负荷/速度参数，它将不断比较控制目标信息和实际的反馈信息，如果两者不相符，它将传给DC/DC控制器来调整指令，改变负荷拖车的负荷，直到两者一致，达到控制要求
五、典型试验设施：内燃机高海拔（低气压）模拟试验台；高低温模拟实验室；雨淋实验室；
汽车风洞六、汽车试验场：亦称试车场，是进行汽车整车道路试验的场所。为满足汽车的实际行驶要
求，汽车试验场的主要试验设施是集中修筑的各种各样的试验道路，包括汽车能持续高速行驶的高速环形道路、可造成汽车强烈颠簸的凹凸不平路，以及易滑道、陡坡、转向广场等，给汽车试验提供稳定的路面试验条件。汽车试验场的主要功用是：①汽车产品的质量鉴定试验；②汽车新产品的开发鉴定和认证试验；③为试验室零部件试验或整车模拟试验以及计算机模拟确定工况和提供采样条件；④汽车标准及法规的研究和验证试验等。七、路面识别（参见课本P50~P51）
八、汽车几何参数
1.汽车几何参数：是表征汽车结构的重要参数，通常包括外廓尺寸，内部尺寸，通过性及
机动性参数，容量参数等。
2.R点：R点（SeatingReferencePoint，SRP）即座椅参考点，制造厂的设计基准点，
用于确定有制造厂规定的每个座位最后的正常位置，它是模拟人体躯干和大腿的胯关节的中心位置，并相对于新设计汽车结构而建立的坐标，这一点称为“座位基准点”。3.尺寸编码：例：ISOH136：ISO位置为词首：分为两类，ISO表示ISO4131规定的尺寸，QGB表示GB/T12673规定的尺寸；H位置为代号：共有四类，L表示长度，H高度，W宽度，V体积；136位置为数字：分为两类：1~99表示车身内部尺寸号，100~199表示车身外部尺寸号，200~299为货物或行李尺寸，400~499为载货车外部尺寸，500~599表示载货车货物尺寸。
部分尺寸编码的含义编码ISO-W101ISO-W102ISO-W103ISO-H100ISO-H101ISO-H113ISO-L101ISO-L103ISO-L104ISO-L105含义前轮距后轮距车宽空车车辆高满载车辆高最大总重车辆高轴距汽车长前悬后悬编码QGB-L411ISO-H106ISO-H117ISO-H107ISO-H118ISO-H119ISO-H147ISO-H157QGB-H108QGB-H109含义双后轴间距离空车接近角满载接近角空车离去角满载离去角空车纵向通过半径满载纵向通过半径最小离地间隙前轮胎静力半径后轮胎静力半径4.最小转弯直径测量方法：在前轴与后轴中心处放置滴水管，汽车以低速行驶，方向盘转
到极限位置，保持不动，待车速稳定后打开滴水管，使各测点分别在地面上显示出封闭的圆形运动轨迹后，将车开出轨迹外；用钢卷尺测量各测点在地面上形成的轨迹圆直径，外圆直径记为d1，内圆直径记为d2，再用钢卷尺测量前轴轮距记为L1，后轴轮距记为L2；将车辆方向盘向相反方向转到极限位置，重复上述过程，测得数据后去平均值作为试验数据：最小转弯直径：d=d1+L1；最小通道宽：l=（d1/2+L1/2）-（d2/2-L2/2）5.外部尺寸测量：按GB/T12673规定测量；内部尺寸测量：按JB4100规定测量
九、汽车环境保护特性
1.汽车排放污染物：是指从汽车发动机排气管排除的有害气体，如一氧化碳（CO），碳氢
化合物（HC），氮氧化物（NOx）等；从发动机曲轴箱内泄漏到大气中的废气（主要含CO、HC、NOx）；从汽油发动机燃料供给系（油箱、燃油管路等）蒸发到大气中的汽油蒸气（HC）；以及从柴油发动机排气管排出的黑烟及微粒子。2.汽油车排气污染物排放测量：
①双怠速测量法；②稳态工况法（ASM）：稳态工况法是在汽车有荷载的情况下进行的排放测试，该方法利用底盘测功模拟道路行驶阻力，汽车按照一定速度，并克服一定的阻力，在保持该阻力不变的情况下进行试验，利用简易工况法可以测量尾气中的污染物含量。它同新车排放测试方法相比，采用的设备仪器作了简化，试验时间也缩短许多，使得测试成本大幅度降低，故称为稳态工况法。
3.ASM5025工况：经预热后的车辆加速至25.0km/h，测功机以车辆速度为25.0km/h、加
速度为1.475m/s2时的输出功率的50%作为设定功率对车辆加载，工况计时器开始计时（t=0s）。车辆以（25.0±1.5）km/h的速度持续运转5s，如果底盘测功机模拟的惯量值在计时开始后持续3s超出所规定的误差范围，工况计时器将重新开始计时（t=0s）。如果再次出现该状况，检测将被停止。系统将根据分析仪最长响应时间进行预置（如果分析仪响应时间为10s，则预置时间为10s，t=15s），然后系统开始取样，持续运行10s（t=25s）即为ASM5025快速检查工况。ASM5025快速检查工况结束后继续运行至90s（t=90s）即为ASM5025工况。4.ASM2540工况：ASM5025工况检测结束后车辆立即加速至40.0km/h，测功机以车辆
速度为40.0km/h，加速度为1.475m/s2时的输出功率的25%作为设定功率对车辆加载。工况计时器开始计时（t=0s）。车辆以（40.0±1.5）km/h的速度持续运转5s，如果底盘测功机模拟的惯量值在计时开始后持续3s超出所规定的误差范围，工况计时器将重新开始计时（t=0s）。如果再次出现该状况，检测将被停止。系统将根据分析仪最长响应时间进行预置（如果分析仪响应时间为10s，则预置时间为10s，t=15s），然后系统开始取样，持续运行10s（t=25s）即为ASM2540快速检查工况。ASM2540快速检查工况结束后继续运行至90s（t=90s）即为ASM2540工况。十、噪声测量
1.声压：大气压受到扰动后产生的变化，即为大气压强的余压，相当于在大气压强上的叠
加一个扰动引起的压强变化。
2.声压级：声压与基准声压之比，取常用对数的20倍称声压级，即：
LP=20×lg（P/P0）
式中：LP声压级，dB；P声压，Pa；P0基准声压（2×105Pa）
也就是说，某点的声压级，是该店的声压P与基准声压（听阈声压）P0的比值取常用对数再乘以20的值十一、汽车基本性能试验
1.动力性试验：①车速测定试验；②加速性能试验；③爬坡试验；④牵引试验；⑤附着系
数测量试验
2.燃油经济性能试验：①滑行试验；②等速行驶燃料消耗量试验；③限定条件下的平均使
用燃料消耗量试验；④多工况燃料消耗试验；⑤转鼓试验台上的循环试验
3.制动性能试验：①冷态制动效能试验；②制动器热衰退试验；③涉水试验；④防抱死制
动系统性能试验；
4.操纵稳定性试验：①稳态稳定性试验；②瞬态稳定性试验；③转向轻便性试验；④转向
回正性试验
5.汽车行驶平顺性：①悬架固有频率及阻尼系数的测量；②确定输入条件的汽车振动试验；
③随机路面上的汽车振动试验
6.通过性试验：①牵引力与行驶阻力试验；②特殊路面通过性试验；③灵活性试验；
0.20.80.20.8对开路面（低→高）对接路面（高→低）
十二、汽车可靠性试验1.常规可靠性试验：在公路或一般道路上，使汽车以类似或接近汽车实际使用条件进行的
试验
2.快速可靠性试验：又可分为强化试验、载荷谱浓缩试验和强化与载荷谱浓缩相结合的试
验3.特殊环境可靠性试验：是为评定汽车产品在各种恶劣环境条件下的性能及其稳定性而进
行的试验，如高原试验、寒冷冰雪试验、盐雾试验及暴晒试验等4.极限条件可靠性试验：对汽车在实际使用条件下施加可能遇到的少量极限载荷是所进行
的试验，如发动机超速运转、冲击沙坑等试验，是为了确定产品能承受多大应力而进行的试验。主要针对车身及其附件进行的试验。
十三、总成与零部件
1.发动机试验：①发动机特性试验；②发动机可靠性试验；③发动机机械效率试验；2.传动系试验：①离合器试验；②变速器试验；③驱动桥试验；3.悬架试验：①弹簧试验；②减震器试验；
4.车轮试验：①车轮平衡试验；②轮胎噪声测量试验；
5.车身密封性试验：①粉尘密封性试验；②水密封性试验；③气密性试验
十四、虚拟实验
VPG：VirtualProvingGround，汽车虚拟试验场NVH：噪声（Noise），振动（Vibration），声振粗糙度（Harshness）的英文缩写用VPG进行NVH分析的特点和优势如下：①时域内获得的数据是试验场测量的真实数据，各种试验工况可由路面数据库模拟实现，还可组合复杂真实的载荷条件；②从时域到频域的过程与试验场测量程序完全一致，即从时域到频域应用FFT变换；③考虑了阻尼特征，包括结构非线性结构阻尼，内摩擦材料阻尼，黏性影响轴衬、冲击、轮胎，外摩擦部件间接触；④复杂轮胎模型：轮胎是传递道路载荷的关键部件，它的响应特征会直接影响分析求解的正确性和精度，VPG有多种真实轮胎模型，包括复合材料轮胎模型，所以能建立真实的轮胎模型进行NVH分析。
扩展阅读：汽车试验学读书报告
阅读了，我了解到该书主要介绍了线性系统分析基础、相似理论、测量误差理论和正交试验理论等试验的基本理论，广泛应用于汽车拖拉机试验的电测量技术，现代汽车拖拉机试验中有代表性的典型试验仪器、设备和设施以及有关数据处理的知识。这些都是研究汽车试验学的基础理论，现代汽车工业快速发展，因此对汽车试验技术的要求越来越高，汽车试验不仅仅局限于真实的台架、道路、试验场试验，而现代汽车试验的虚拟试验技术正在迅速发展。因此，我又查找并阅读了汽车虚拟试验的相关资料，学习总结出以下内容：
汽车的安全问题自汽车诞生起就受到了普遍的关注,各国政府、科研机构和汽车厂商不断地投入大量的财力、物力和人力进行相关的研究。但据统计,每年汽车交通事故中人员伤亡数都远远超过局部战争人员死伤的总和,过去着重提高的动力性、操纵稳定性和制动性等主动安全性能已经不能满足要求,汽车碰撞安全等被动安全性能指标越来越受到人们的重视。
早期的被动安全性研究主要采取反复试验的方法,汽车结构耐撞性和乘员保护系统的性能检测主要依靠试验手段和经验,这需要相当长的时间。发达国家每次汽车安全性能的试验都需要用手工的方法打造几十辆新车,实车试验耗费巨大,而得到的试验结果却未必理想。
随着计算机技术的发展,出现了一种集计算机图形学、人工智能、网络技术、数据库技术、并行计算和多媒体技术于一体的综合系统技术虚拟现实技术。虚拟现实技术是利用计算机创建一种虚拟环境,人可以通过视觉、听觉和触觉等和虚拟环境进行交互,产生和真实世界一样身临其境的感觉。通过该技术,以对象的数学模型为基础,用软件替代硬件来建立虚拟试验环境,求得对实物原型系统的规律性认识。虚拟试验可以定义为在虚拟环境中进行的试验。而虚拟试验环境是基于软件工程研制的仿真试验系统，它允许设计者将虚拟原型安装在其上进行“试验”，借助交互式技术和试验分析技术，使设计者在设计阶段中就能对产品的运行性能进行评价或体验。或者虚拟试验就是在计算机系统中采用软件代替部分硬件或全部硬件来建立各种虚拟的试验环境，使试验者可以如同在真实的环境中一样完成各种预定的试验项目，使所取得的试验效果接近或等价于在真实环境中所取得的效果。
计算机仿真为科学试验开辟了一个全新的解决方案。计算机仿真是利用计算机对试验对象的数学模型进行模拟实验，求得对实物原型系统规律性认识的一种试验方法，它使虚拟试验进入了数字化阶段。计算机在记忆能力和运算速度上的优势，使计算机仿真试验能处理一些复杂系统和非线性系统的试验。并且，计算机强大的信息处理能力和强大的计算能力使虚拟试验的范围逐步从简单性研究转向复杂性研究、从定性研究转向定量研究。
虚拟试验系统不仅可以作为真实试验的前期准备工作，而且可以代替传统的试验。与传统试验相比它具有以下优点：①可以大幅度减少样机制造试验次数，缩短新产品试验周期，同时，降低实际试验的费用；②虚拟试验技术应用于复杂产品的开发中，可以实现设计者、产品用户在设计阶段信息的互反馈，使设计者全方位吸收、采纳对新产品的建议；③虚拟试验技术代替实际试验，实现了试验不受场地、时间和次数的限制，可对试验过程进行回放、再现和重复。
根据汽车碰撞安全性的要求,试验方法可以分为实车碰撞试验、滑车模拟碰撞试验和台架试验。其中实车碰撞试验和真实汽车碰撞事故情形最为接近,其试验结果说服力最强,是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本的方法，其它两类试验都是以实车碰撞的结果为基础，模拟碰撞环境的零部件试验。
汽车碰撞事故的形态千差万别,所以对汽车碰撞性能的评价也必须针对不同的碰撞形态来进行。汽车发生碰撞的主要形态有:正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞、角度碰撞和翻滚等形式,其中正面碰撞事故是最常见且造成乘员伤害最多的事故。汽车碰撞安全性能试验就是检验汽车在上述各种碰撞条件下整车及主要零部件的耐碰性以及汽车乘员保护系统的性能状况。汽车碰撞乘员保护系统主要包括:安全带系统、安全气囊系统、座椅系统和转向机构系统等。传统的汽车碰撞实车试验的方法如图1所示，主要是通过打造若干辆同种型号的样车,在每辆样车上安装配备各种传感器的假人,再通过计算机采集车辆在各种碰撞过程中的传感器的信号,最后对数据进行分析得到假人身体各部分的受力情况的。由于碰撞试验的破坏性很大,很多昂贵的传感器及汽车零件可能会一次性报废,耗资巨大。
图1传统的虚拟碰撞试验的组成以上是传统的虚拟碰撞试验方法,而我们现在要进行汽车的虚拟试验,必须依据实车碰撞试验的试验项目和方法,将真实试验环境中涉及的试验对象、试验设备以及试验条件虚拟化,建立相应的几何模型、物理模型等,然后将参数化的虚拟原型导入计算机,建立一个虚拟的试验场,这样试验者就可以和计算机进行交互,操纵试验进程并获得最终的试验结果。虚拟汽车碰撞试验的实施主要分为以下几个步骤:1)虚拟原型的开发
创建被测汽车的有限元模型是进行虚拟碰撞试验的首要任务。为此必须熟悉车辆总质量、总体尺寸和车辆类型等基本信息,然后根据零部件的外形尺寸建立汽车的几何实体模型。然后需要根据碰撞试验项目将几何模型网格化。对整个碰撞变形模式起决定性作用的重要部件,要建立精确的几何模型和细化的网格尺寸；非重要部件,如发动机等,可以采用近似的模型。最后,要定义汽车各个部分的材料、各部间之间的连接形式,如焊接、铆接等。乘员保护虚拟碰撞试验还需要建立假人的有限元模型,但因为假人的种类、形式相对固定,所以很多软件提供备选的数字化假人模型,而不需要用户重新建立。另外,根据试验项目的不同,可能还要分别建立安全带、安全气囊以及壁障等模型。2)虚拟汽车碰撞试验场的建立
虚拟试验的各个对象的模型都建立以后,还要建立一个软件试验平台。在这个平台上可以设置试验的项目、导入试验对象、输出试验结果。试验人员正是依靠和这个平台的交互操作来控制试验的进程。3)各种虚拟原型在虚拟试验场中的调用
建立了虚拟试验场以后,就可以调用各种虚拟模型,将它们呈现在同一个虚拟环境中。然后定义碰撞的试验条件,如汽车的速度、碰撞的位置和接触条件,并开始模拟试验。
4)试验结果的存储、分析和回放
由此看来,用计算机模拟轿车碰撞试验，对于提高轿车安全性能和开发新型轿车具有重要的意义。虽然目前轿车有限元模型单元多达1万个以上，而且只能在巨型计算机上运行，且计算时间较长，但是随着计算机技术的日益发展，汽车虚拟试验技术会有良好的发展前景。因此,现在我们要努力学习好基础理论知识,为以后的研究工作打下坚实的基础。
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