国外车辆试验技术发展1

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1、国外车辆试验技术发展概况,1 汽车试验技术的定义及功用 2 国外汽车试验技术的发展历程 3 国外典型汽车试验技术介绍,1 汽车试验技术的定义及功用,为什么要进行汽车试验？,在工程技术中，任何一个成功的产品都是设计和试验密切结合的产物，理论为设计提供方法试验为设计提供依据及对设计出的产品进行验证，在许多工程及生产实践中，试验往往是解决问题的仅有方法。 汽车试验，是用实际行驶或模拟的方法，对汽车整车及总成进行试验，以考察其各种性能和寿命是否达到预期的目标。,汽车试验是一种客观需要，无论是新设计或是正在生产的汽车产品；也不论在设计制造上考虑得多么细致周密，都需要经过科学而严格的试验。通过试验以检验产

2、品设计、制造及结构的先进性、设计思想的正确性、制造工艺的合理性、使用维修的方便性、各种成部件的工作可靠性。,汽车试验是汽车理论研究工作的基础,汽车产品已由过去仅供贵族享乐的奢侈品发展成为人类生产、生活必不可少的交通工具，其功能已由过去单纯代步发展成为具有军事、保险、采矿、工程施工、旅游、运输等多种不同用途及满足人们出行代步、娱乐、休闲等各种不同要求的多功能产品。如此高速的的发展及功能的扩充，使得许多理论问题研究尚不够充分，不少设计问题无法根据现有理论所提供的技术支持来完成，而必须借用汽车试验这种手段。这也许是世界各大汽车公司重视汽车试验研究工作的重要原因。,在汽车技术发展的过程中，针对市场变化

3、和用户的需求，不断出现新的需要研究解决的问题：一方面相关领域新的技术和研究成果的应用，技术上许多创新和突破以及新车型的开发设计，都需要以实验研究为基础，并推动其技术的进一步发展，另一方面，汽车的试验研究，往往可以有效地解决汽车开发研究过程中无法通过理论计算和分析得到有效解决的问题，如汽车的结构强度分析，汽车抗撞特性研究，汽车的空气动力特性等。可见，汽车的试验研究是汽车技术发展的一种极为重要的方法。它是保证产品性能，提高产品质量和竞争力的重要手段。,什么是车辆试验？,车辆试验是人们在生产和科研活动中以车辆为被试对象所进行的一项有目的性的、主动的测试行为。 由于车辆的使用条件极为复杂,特别是军用战

4、斗车辆的使用条件更为苛刻, 许多理论问题的研究不足以对车辆的性能和可靠性做出十分准确的预测, 这就是车辆行业特别重视试验的缘故。,2 国外汽车试验技术的发展历程,第一阶段汽车试验技术的萌芽,汽车产品及其工业史在19世纪初产生的。早期的汽车基本采用了手工单件方式生产，汽车工业生产率显著提高，成本下降，批量增加，有效地增加了社会保有量。同时，20世纪上半叶的第二次世界大战对工业技术的刺激作用和战争对军需物资的拉动效应，客观上促进了汽车工业整体技术水平的提高。至20世纪40年代，汽车工业已广泛采用了大规模生产技术及流水线。而此时道路条件已得到相应的改善，车速明显提高，汽车产品的各项性能存在的问题逐步

5、凸显，迫切需要通过试验研究工作加以解决，并且出于市场竞争的需要，其性价比的提高也是厂商迫切的需求，为此，生产厂商进行了大量的有关材料、工艺、可靠性以及性能等诸方面问题的试验研究。这期间的试验技术除借用其他行业比较成熟的方法外，也逐渐形成汽车行业自己,的试验方法和试验设备，如转鼓试验台、闭式试验台及疲老试验台等，这些设备除结构和控制方面有所改进外，其基本原理沿用至今。此外，道路试验得到了充分的重视，成为汽车试验的基本方法之一。这时也出现了早期的汽车试验场。应该说，早期的汽车试验，虽然规模不大，范围不广，仪器设备比较简单，除个别厂家有试验场外，试验工作主要在试验台架和一般道路上进行，但汽车试验工作

6、的基本方法是在这段时间形成的，并为以后试验技术的发展打下良好的基础。由于专业化协作生产的需要，也开展了制定了各种标准，规范的研究工作，其中包括试验方法标准的制定。,第二阶段试验技术的成长,第二次世界大战以后至20世纪70年代，全世界汽车保有量剧增，其结构和性能方面有大幅度的改善和提高。这一时期汽车工业的主要特点是，既保持这大规模生产，又有向多品种和高技术发展的趋势。由于汽车生产发展的需要，同时也是许多相关工业、相邻学科的发展和渗透的结果，汽车试验技术进入了一个新的发展时期。大量的基础性亚牛工作推动了试验技术的发展。 试验技术的发展与试验仪器设备的完善和提高有密切关系。由于电子技术的发展。出现了

7、各种数据采集、变换、放大、存储、处理以及控制等方面的高精度电子仪器。电测量测试技术的应用在现代汽车试验占有十分重要的地位。,第三阶段试验技术的壮大,汽车工业发展到20世纪70年代以后，不仅保持了大规模、多品种和高技术的特征，而且出现一些新的更科学、更合理的生产组织管理制度，使汽车制造业能够大规模地生产高质量、低售价的产品。同时，试验技术也得到了同步的提高与发展，高技术的应用越来越多。特别是电子技术的高度发展，电子计算机的应用对汽车试验也起到了巨大的促进作用。电子计算机在汽车的性能预测、强度计算上提供了快速、准确的运算工具，如操作稳定性、空气动力学特性，本身以及车架的有限元计算等，从而代替了大量

8、多方案比较试验。 此外，电子液压振动试验台、电控转鼓试验台等大型先进试验设备的广泛采用，以及现代化风洞、试验场等大型试验设施的普遍建立，使汽车试验技术无论在方法上或装备上都达到了空前完善的程度。,第四阶段试验技术的新发展,近年来，由于传感器技术，大规模集成电路、计算机控制盒以计算机为核心的智能仪器的发展，传统的电测技术有了质的飞跃，使得汽车的试验技术向着大规模、集成化、智能化方向发展，大大提高了试验工作的效率和水平，客观上也促进了汽车技术和相关研究的发展。,3 国外典型汽车试验技术介绍,汽车被动安全性试验,实车碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。从乘员保护的观点出发，以交

9、通事故再现的方式，分析车辆碰撞过程中乘员与车辆的运动状态和损伤状况，并使用假人定量地评价碰撞安全性能。 实车碰撞试验是最终检验汽车安全性能必不可少的试验，同时在汽车开发过程中为滑车模拟碰撞试验设定试验条件，为计算机碰撞仿真建模中的难以计算的模型参数确定等问题的解决，实车碰撞试验也是必不可少的环节。,实车碰撞试验的分类： 按碰撞类型可分为： 固定壁碰撞的正面碰撞试验 移动壁与汽车侧面、追尾碰撞试验 车辆动态翻滚试验 车与车之间的碰撞试验,试验设备： 实车碰撞试验室包括：碰撞区、牵引系统、浸车环境室、照明(摄影)系统、假人标定室、测量分析室和车辆翻转台等。,固定壁障：用于汽车正面碰撞试验。,2、移

10、动壁障：主要用于侧面或追尾碰撞试验。 3、车辆动态翻滚试验装置：模拟汽车翻车。 4、车辆静态翻滚试验装置：用于测量车辆碰 撞翻滚后的燃油泄漏试验。 5、牵引系统：将试验车或移动壁障加速到碰撞试验的初速度。 6、 照明摄影系统：实车碰撞试验过程中，为了分析汽车变形形态、假人的运动形态，必须同时采用多台高速摄影机从多个不同的角度拍摄试验过程。,实车正面碰撞试验,美国、日本、欧州正面碰撞法规试验概况见表11-3-1。 1、美国的正面碰撞试验法规FMVSS208 2、欧州的正面碰撞试验ECE R94.00 3、日本的正面碰撞试验法规 TRIAS 11-4-3 4、中国的实车碰撞试验1989年参照FMV

11、SS 208制订了GB/T11551-89汽车乘员碰撞保护标准，1999年参照ECE R94.00制订了机动车设计法规CMVDR294-1999关于正面碰撞乘员保护的设计规则 5、正面碰撞试验方法及评价指标的发展趋势：采取更好的模拟交通事故碰撞形式、防护评价指标改变。,实车侧面碰撞试验,1990年美国侧面碰撞法规，1995年欧州侧撞法规出台。日本侧撞法规采用欧州法规。我国目前还没有出台侧撞法规。 用于安全气囊开发的碰撞试验，再现实际交通事故的车与车碰撞试验。,碰撞试验测量系统,测量系统由电测量系统和光学测量系统构成。电测量系统：用于精确测量碰撞过程中汽车各部位的加速度响应、对固定壁的碰撞力及乘

12、员伤害评价用的各种响应信号。 光学测量系统：用于获取碰撞过程中直观的二维影象，分析碰撞过程中车体的变形及乘员的运动姿态。从总体上了解碰撞全过程。,电测量系统,汽车碰撞试验中电测量项目分为车体加速度响应信号、固定壁碰撞力和假人动力学响应等三个方面。 1、碰撞过程中车体加速度响应信号： 通过在车体局部刚度较大的部位安装加速度传感器获得。 2、固定壁碰撞力 通过安装在固定壁 上的测力单元获得。 3、假人动力学响应测量 通过安装在假人身体各部位的传感器来获得，用于定量分析和评价乘员的伤害程度。,碰撞试验仿真技术,在汽车被动安全性研究中，国外20世纪60年代中期就开始了计算机碰撞仿真技术研究工作。至20

13、世纪80年代出现很多碰撞仿真软件包，利用虚拟现实技术，通过有限元力学计算，在计算机屏幕上模拟碰撞试验过程，在产品开发过程中，能够起到减少昂贵的实车碰撞试验次数，降低开发成本、缩短开发周期的作用。 汽车碰撞试验模拟模型： 1、模拟汽车事故模型(交通事故再现) 2、模拟碰撞中结构大变形的模型 3、模拟人体整体动力学响应的模型 4、模拟人体局部结构的生物力学模型,光学测量系统,利用高速摄影机拍摄碰撞瞬间的车体、假人的运动变形等详细过程。通过对序列影像的定性和定量分析，获得对人眼运动太快事件，分析运动物体特征参数。,2. 汽车操纵稳定性试验,开环试验方法汽车操纵稳定性作为汽车自身的性能,是一种不包括驾

14、驶员特性的汽车性能。开环试验方法是把汽车本身看作一个控制系统,按照对控制系统、稳态品质和瞬态响应特性的一般要求,分析和研究汽车的运动特性。研究汽车本身特性的开环系统只采用客观评价法,即在实车试验中,通过测试仪器测出表征车辆性能的物理量(如:横摆加速度、侧向加速度、侧倾角等)来评价汽车的操纵稳定性。开环试验包括稳态圆周试验、瞬态响应试验、转向回正性能试验、转向轻便性试验等多项试验,其中以稳态圆周试验和瞬态响应试验最为典型,稳态圆周试验稳态圆周试验主要目的是测试车辆的稳态回转特性。汽车的稳态回转特性在汽车的方向控制中具有重要意义,因为在实际操纵中汽车需要有适度的不足转向,过度转向或过大的不足转向都

15、将使汽车难于控制。目前,关于此方面的国际标准和我国国家标准有: ISO 4138 :1996 和GB/ T6323. 6-1994。ISO 采用定转弯半径法,GB 采用固定转向盘连续加速法。两标准在具体试验条件和测量变量上存在着差异,如,瞬态响应试验,瞬态响应试验的主要目的是测定汽车的瞬态响应特征。用时域、频域的特征值和特征函数两方面来表示, 它是评价汽车操纵性的重要准则。国际标准ISO 7401 2003 中瞬态响应试验方法按转向盘输入方式的不同分为4 种: 1) 阶跃输入;2) 单正弦波输入; 3) 随机输入; 4) 三角脉冲输入。作为操纵输入, 在时域里有阶跃输入和单正弦波输入两种, 主

16、要评价指标有: 横摆角速度响应时间、横摆角速度峰值响应时间、侧向加速度响应时间、侧向加速度峰值时间、侧向加速度超调量等。在频域中有阶跃、脉冲、随机三种操纵输入。随机输入的优点是手工转向, 只需较小的场地, 测量可在一般的道路上进行。脉冲输入和随机输入之间有较好的相关性。阶跃输入则可涉及从线性区至非线性区的很广领域, 与主观评价也容易建立对应关系, 它还是系统动力学中重要的测试函数, 因此阶跃试验应用最广。,转弯制动试验,从大量的交通事故分析可知,许多事故的发生是由于汽车在弯道刹车制动方面出现问题而造成的。汽车的弯道制动性能研究是一个具有实际意义价值的研究方向,目前我国在这方面还没有相应的国家标准,而早在90 年代ISO 就制定了此类标准。ISO 7975 1996 是关于汽车转弯制动试验方法的国际标准,汽车在稳态圆周试验( ISO 4138) 所示的路径上以侧向加速度为y = 2m/ s2 达到稳定驾驶状态,固定方向盘快速制动。随后以y 1m/ s2 的增量增加侧向加速度,直到汽车至少一个车轮抱死为止。,