汽车工程概论课件第六章-汽车设计与制造

,*,单击此处编辑母版标题样式,汽车工程概论,*,单击此处编辑母版标题样式,汽车工程概论,*,单击此处编辑母版标题样式,汽车工程概论,1,第六章 汽车设计与制造,2,第一节 汽车设计,3,1,汽车设计的内容,整车总体设计,又称为汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。,整车总体设计既需要综合运用各学科的知识；又要从系统工程的角度研究汽车各总成、零部件之间的相互联系、相互制约和相互影响，从整体性、相关性解决设计中的问题。,一、汽车设计的内容及特点,汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。,汽车总成设计,的任务，主要是满足整车设计对总成功能和布置的要求，也存在是否易于维修、保养的“人,机”关系问题。,零件设计,的任务主要是满足总成的设计要求并解决强度、寿命和生产技术问题。为了满足总成的设计要求，还应取得整车的有关性能之间、相关总成的参数之间的理想匹配。,4,（,1,）产品系列化、零部件通用化、零件标准化。,（,2,）良好的适应性。,为了使所设计的汽车产品在全国和全世界这样的广阔市场上具有竞争力，设计中就要充分考虑提高其适应性，以满足复杂多变的使用条件。,（,3,）汽车使用中的安全性、可靠性、经济性与环保要求。,（,4,）在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量。,（,5,）外观造型的艺术性。,（,6,）满足有关标准和法规的要求。,（,7,）汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程。,2,汽车设计的特点和要求,5,2,总体方案设计,总体方案设计是根据决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车方案设想，因此又称为概念设计或构思设计。,3,绘制总布置草图,总布置草图要求较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置。,二、汽车设计过程,1,调查研究与初始决策,调查研究与初始决策的任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则。,4,车身造型设计及绘制车身布置图,车身造型设计包括外形设计、室内设计、色彩设计、与造型设计有关的零部件设计和标志设计等。,5,编写设计任务书,设计任务书是后续的设计、试验及工艺准备的指导和依据。,6,6.,汽车的总布置设计,其主要任务是根据汽车的总体方案及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成之间、相关总成之间、总成与有关部件之间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。,7,试制、试验、修改与定型,设计完成后投入样品试制时，应考虑在台架试验时有一定数量的零部件和总成，至少有,3,4,辆样车投入整车室内试验与道路试验。汽车试验在汽车设计定型中起着关键的作用。应按有关标准、法规进行全面的试验，以检查新产品的各项性能指标。试制与试验中暴露出的设计问题应及时解决并记录在案，作为修改设计的依据。,二、汽车设计过程,7,在汽车设计过程中，汽车设计理论对汽车设计实践起指导作用，而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步，又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车产品设计的方法和手段，是汽车设计实践的软件与硬件。,由于汽车是包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属材料及各种机械加工工艺的典型的机电一体化产品，因此其设计理论显然是以机械设计理论为基础，涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识。例如：工程数学、工程力学、热力学与传热学、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控与微机控制技术、液压技术、液力传动、汽车理论,(,汽车动力学或汽车行驶性能,),、发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。,1.,汽车设计理论,三、汽车设计理论与设计技术的发展,8,(1),经验设计,经验设计是以已有产品的经验数据为依据，运用一些带有经验常数或安全系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法。这种设计由于缺乏精确的设计数据和科学的计算方法，使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。一种新车型的开发往往要经过设计,试制,试验,改进设计,试制,试验等过程，反复修改图纸完善设计后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。,(2),以科学实验和技术分析为基础的设计,随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试，同时应用近代数学物理分析方法，对汽车产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。,2.,汽车设计技术的发展,9,(3),计算机辅助设计,电子计算机的出现及其在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃发展，设计过程完全改观。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法，统称为,计算机辅助设计,(CAD,，,computer aided design),。今后,CAD,将与,CAM(computer aided manufacture,，计算机辅助制造,),、,CAT(computer,aided,test,，计算机辅助测试,),结合成,CADMAT,系统，将更显示出其巨大的功效。,现代汽车设计，除传统的方法外，在计算机辅助设计中，还引进了最优化设计、可靠性设计、有限元分析、计算机模拟计算或仿真分析、模态分析等现代设计方法与分析手段，通常称为,计算机辅助工程,（,CAE,，,computer aided Engineering,）。甚至还引进了雷达防撞、卫星导航、智能化电子仪表及显示系统等高新技术。,2.,汽车设计技术的发展,10,(3),计算机辅助设计,并行工程,（CE，Concurrent Engineering）作为现代的、先进的产品设计开发模式，已为各国汽车制造业所采用。所谓并行工程，是集成、并行产品设计及相关过程（包括制造、维修等）的系统工程，它考虑到产品从概念设计、设计定型、制造、使用、维修直至报废这一全过程中的所有相关因素，能解决因设计与制造工艺脱节而引起的设计改动频繁、开发时间长、成本高等矛盾，可最大限度地提高设计质量和开发效率，提高产品的市场竞争力。,面向制造与装配的设计,（DFMA，Design for Manufacturing and Assembly）是并行工程的重要内容。DFMA的目标就是在设计阶段就引入制造与装配等工艺（例如材料的选择、制造工艺性、装配性等）的约束，使设计方案的修改尽可能地在产品开发的前期进行，减少在制造和装配时发生不利的情况，使产品设计一次成功，避免因在产品开发后期改变设计而造成的巨大浪费。,应用虚拟制造,（VM，Virtual Manufacturing）技术进行汽车设计，将进一步缩短开发周期，是节省大量人力物力的有效手段。,2.,汽车设计技术的发展,11,(3),计算机辅助设计,汽车市场竞争日趋激烈，为充分发挥大规模制造带来的成本节约优势，,平台化模式,在汽车行业率先得到了应用，而产品的平台化制造则以产品的平台化设计开发为基础。,平台化的核心在于实现不同产品间零部件的通用。与传统开发模式相比，平台化模式具有节约开发成本、分摊制造和采购成本、产品衍生能力强、新品开发时间短、质量更易保障等优势。,同时，通过实施平台化开发战略，企业可以将资源集中于汽车平台的设计开发，即以高水准的平台确保后续衍生车型产品的高水准落地。早在20世纪80年代，大型跨国汽车企业就提出了汽车产品平台化理念，为汽车产品设计开发与生产制造带来了极大便利，平台化的内涵也在实践中不断成熟和变化。近年来，大众公司率先提出了基于平台化思想的汽车模块化设计理念，与全球制造业“智能制造”发展趋势一致，使兼顾产品成本与消费者个性化需求成为可能。,2.,汽车设计技术的发展,12,第二节 汽车制造工艺,13,汽车（特别是轿车）车身绝大部分是冲压件，如顶盖、挡泥板、车身侧板、地板、发动机罩、车门内外板、行李箱盖板、中门柱、前门柱、保险杠等。汽车冲压件品种繁多、生产批量大，因此必须采用机械化、半自动化或全自动化流水生产。,一、冲压工艺,14,车身焊接通常称焊装，是将车身冲压零件组装和焊接成符合产品设计要求的白车身（即未经喷漆的车身）。,二、焊接工艺,15,焊接机器人,被越来越广泛地采用，并出现了机器人焊装线和无人操作机器人焊装车间，采用焊接机器人可使焊接质量稳定并减轻工人的劳动强度。,16,车身焊装时各大总成和白车身均要进行严格的质量检验。例如，在生产线上设自动检测机检查装配、焊接质量和尺寸要求，在白车身完成后用三坐标测量机进行抽检等,。,17,汽车涂装的目的是起保护、装饰和标志等作用，以及车身内表面的隔热、消声、抗震密封等特殊作用。因此，轿车、客车车身和货车驾驶室的涂漆不仅装饰性要求高，而且还要求良好的力学性能、高的耐候性和耐腐蚀性。,为保证喷漆质量，车间厂房及其环境要求非常干净，并注意将产尘区与喷漆工作区分开。喷漆之前需进行,预处理,（亦称前处理），其质量的优劣对整车的耐蚀性有很大影响。预处理的目的是使金属车身脱脂、除锈、清洗后通过中温锌磷化生成磷化膜并经钝化，以提高漆膜的结合力、增强耐蚀性。涂漆通常经几道工序，,先经电泳底漆、再喷中间涂料、最后作面漆施工,。面漆施工是决定车身美观的最后一关，用漆类型有氨基醇酸类、聚脂类、丙烯酸类等；通常用高速旋转静电喷杯喷涂，不同档次汽车面漆喷涂次数和工艺不同，其要求得到的光泽和鲜映度也有所不同。为了高质量、快节奏，涂漆生产多采用往复式喷涂机、喷漆机器人等装备，构成自动化程度较高的生产线。考虑到轿车面漆的返修率较高，一般在车间设计时安排一条生产线供返修使用。,三、涂装工艺,18,轿车车身涂装工艺示例,19,一汽大众十五万辆捷达轿车电泳线外部循环管路,20,一汽大众十五万辆捷达轿车中涂烘干室内腔,21,一汽车身厂,CA141,驾驶室阴极电泳涂装线,22,红旗轿车六万辆面漆线,23,红旗轿车六万辆面漆线面漆烘干室,24,按规定的装配技术要求，将零件或总成（部件）进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程，称为装配工艺过程。它是改变零件、装配单元（总成或部件）间的相对位置的过程，分为总成或部件的装配（分装或部装）和汽车产品的总装配。,总装线一般是由以下几个部分组成：,（,1,）内饰装配线；,（,2,）底盘装配线；,（,3,）外饰装配线；,（,4,）车辆行驶性能检查调整线（简称检测线）。,四、装配工艺,汽车总装,是将汽车各零部件总成根据技术条件装配成完整、合格的汽车的生产过程，也是汽车生产的最后一道工序。汽车总装工作的内容，因车型及生产纲领的不同而有区别。其主要包括：整车装配、饰件装配、检验调整、性能试验及试车等。总装的基本任务，可概括为将汽车的动力,传动系统、车身内饰、车身外饰、以及电子装置等部分装配成整车。,25,工位一外观检查及登录工位,工位二速度表检测工位,工位三轴重及制动力检测工位,工位四灯光检测及调整、声级检测工位,工位五侧滑检测、废气检测及调整工位,工位六底盘检查及报告单打印工位,东风汽车集团总装配厂检测线工艺布置简图,1,登录室,2,电缆沟,3,速度表试验台,4,称重台,5,制动试验台,6,踏板力计,7,前照灯检测仪,8,声级计,9,烟度计,10CO,HC,分析仪,11,侧滑试验台,12,底盘检查连通地沟,13,主控室,四、装配工艺,26,第三节 汽车工程材料,27,一、金属材料,金属材料分为黑色金属和有色金属。黑色金属是指钢铁材料；有色金属是指除钢铁材料以外的所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。,钢铁材料在我国汽车工业生产中仍占主流地位。其最大的特点是价格低廉，比强度,(,强度密度,),高，便于加工，因而得到广泛的应用。汽车用钢铁材料有钢板、结构钢、特殊用途钢、烧结合金、铸铁等。一辆中型载货汽车上钢铁材料约占汽车总质量的,3,4,。,1,钢铁材料,在汽车零件中，冷冲压零件约占总零件数的,50%60%,。汽车冷冲压零件采用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板。热轧钢板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等；冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂、受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖零件。近年开发的加工性能良好、强度,(,屈服强度和抗拉强度,),高的薄钢板,高强度钢板，由于其可降低汽车自重、提高燃油经济性而在汽车上获得应用，如用于制造车身外面板,(,包括车顶、前脸、后围、发动机罩、车门、行李箱等,),、车身内蒙、保险杠、横梁、边梁、支架、发动机框架等。,28,2,有色金属,有色金属因具有质轻、导电性好等特点，在现代汽车上的用量呈逐年增加的趋势。如铝合金材料具有密度低、强度高和耐蚀性好的特性，是轿车的轻量化应用较多的材料。据统计，近,10,年来，轿车上的铝及其合金用量已从占汽车总质量的,5%,左右上升至,10%,左右。此外，采用新型镁合金制造的凸轮轴盖、制动器等零部件，可以减轻质量和降低噪声。采用铝、镁、钛等轻金属替代钢铁材料以减轻自重，是轿车轻量化的发展方向。,一、金属材料,29,非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等。,塑料是一种以有机合成树脂为主要成份的高分子材料，也可根据需要加入各种增强材料、填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、着色剂和阻燃剂等。汽车上常用的塑料有聚丙烯,(PP),、聚乙烯,(PE),、聚苯烯、,ABS,、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。其具有强度、韧性和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点，对汽车的安全性、舒适性、经济性等方面有较大的改善，如用塑料制作汽车保险杠、高档车用安全玻璃、汽车内饰件、仪表面板等零部件，比用钢铁材料更具有安全性，并可降低造价。塑料的成型是将分装、粒状、溶液或分散体等各种物态的塑料物料转变为所需形状的制品。成型的方法有注射、压制、浇铸、挤出、吹塑、真空等。,二、非金属材料,1,塑料,30,目前，汽车载重轮胎以天然橡胶为主，而轿车轮胎则以合成橡胶为主。天然橡胶在许多性能方面优于通用型合成橡胶，其主要特点是强度高、弹性好，发热和滞后损失小，耐撕裂，以及有良好的工艺性、内聚性和粘着性。采用天然橡胶制成的轮胎耐刺扎，特别对使用条件苛刻的轮胎，其胎面上层胶大多采用天然橡胶制造。在轮胎用合成橡胶中，丁基橡胶具有优良的气密性和耐老化性。用它制造的内胎，气密性比天然橡胶内胎好，使用中不必经常充气，轮胎使用寿命也相应提高。它也是无内胎轮胎密封层的最好材料。,2,橡胶,汽车用橡胶具有高弹性、高耐磨性等特点，主要用于制造汽车轮胎、内胎、防振胶垫、软管、密封带、输送带等零部件。,车用胶带多用氯丁橡胶制作，以减少噪声、提高使用寿命，并且耐磨损。,车用橡胶密封件多采用丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等材料制作，以满足气密性好、耐热、耐老化要求。,车用胶管（水、气、燃油、润滑油、液压油等的输送管），采用丁腈橡胶、氯丁橡胶等材料制造，以保证其与各种工作油接触后，性能不会恶化。,对于汽车门窗玻璃密封条，多采用乙丙橡胶制造，也有将氯丁橡胶或丁苯橡胶与乙丙橡胶并用的，可达到经久耐用的目的。,31,钢化玻璃,是普通玻璃经过高温淬火处理的特种玻璃，即将普通玻璃加热到一定温度后，迅速冷却进行特殊钢化处理。其性能特点是具有很高的温度急变抵抗能力，强度也较高。钢化玻璃在受到冲击破碎时，在破碎前瞬间的临界状态，沿玻璃晶界产生裂纹，碎片小而无棱角，不会造成人体伤害，常用于汽车后窗玻璃和侧窗玻璃。,3,玻璃,汽车用玻璃是安全性能高的钢化玻璃和夹层玻璃。,夹层玻璃,又称为安全玻璃。它是将两片以上的平板类玻璃用聚乙烯醇缩丁醛塑料衬片粘合而成，具有较高的强度。在夹层玻璃受到破坏时，会产生辐射状或同心圆形裂纹，碎片不易脱落，而且不影响玻璃的透明度，不产生折光现象，常用于汽车的前窗玻璃。各国已制订有关法规，规定轿车的前窗必须安装夹层玻璃。,32,除霜玻璃,，是在玻璃夹层中安装了加热电阻丝，当气候变冷使玻璃表面结霜时，可以用电加热玻璃使霜融化，由于其操作方便，常被用作现代轿车的后窗玻璃。,汽车玻璃常常会加入一些微量元素，制成有颜色的玻璃。如蓝色、茶色、褐色等，它们吸收了阳光中的部分紫外线和红外线，降低了玻璃的透明度，可防止外界对车内的窥视。,反光玻璃,，在玻璃表面涂有一层具有反光特性的物质，用作汽车后窗时，当后面车辆的车灯照在上面时，即可反光以提高车辆的安全性。,近年来，又开发出一些新的车用玻璃品种，例如，在汽车上采用的新型电控液晶变色玻璃，采用这种玻璃制成的“智能车窗”，能够自动调节光线的辐射和穿透强度，可控制车内光线的柔和度。,3,玻璃,33,4,陶瓷,陶瓷属于无机非金属材料，具有耐高温、硬度高、脆性大等特点。在汽车上最早应用陶瓷材料制造的零部件是火花塞、车窗玻璃。现代汽车中，陶瓷的用途得到大大的拓展，一部分陶瓷作为功能材料，被用于制作各种传感器，如爆震传感器、氧传感器、温度传感器等部件，以满足汽车电子化急剧发展的需要；一部分陶瓷则作为结构材料，用于替代金属材料制作发动机和热交换器零件。近年来，一些特种陶瓷用于制造发动机部件或整机、涡轮部件等，可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的。,34,5,摩擦材料,汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料所组成。,以石棉纤维为主的骨架材料称之为石棉摩擦材料。其粘结剂多用酚醛树脂，也有相当一部分使用了含橡胶、腰果油、聚乙烯醇或其他高分子材料成分的改性酚醛树脂。填充材料多采用重晶石、硅灰石、氧化铝、铬铁矿粉、氧化铁、轮胎粉及铜、铅等粉末。随着汽车技术水平的不断提高，对摩擦材料也提出更为苛刻的技术要求。近年来，人们意识到石棉的危害，开发了许多新型的摩擦材料及无石棉摩擦材料，如钢纤维摩擦材料、玻璃纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料、芳纶纤维摩擦材料、碳纤维,摩擦材料等。,35,三、汽车材料的发展和新型汽车材料,对于汽车工程材料来说，其,总的发展趋势,是：结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新型材料的用量将有所上升，在性能可靠的条件下，尽可能多地采用铝合金、复合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料。,汽车上采用了纤维增强聚合物基复合材料,(FRP),、铝合金或纤维增强金属基复合材料,(PRM),材料取代原有的钢结构零件；采用新型高强度陶瓷材料制造汽车发动机部件乃至整机；运用碳纤维增强树脂基复合材料,(CFRP),制造驱动轴等。这些措施，使汽车向轻量化、高效、节能、低噪声、高舒适度以及高安全性方向发展。大量新材料，如高分子材料、复合材料等的迅速发展，为现代汽车的发展提供了必要的条件。复合材料、陶瓷材料、特殊用途材料,(,耐蚀、耐高温、隔光、隔热材料等,),的用量呈增长趋势。,36,1,复合材料,复合材料是指由两种或两种以上不同材料组合而成的材料，它在强度、刚度、耐蚀性等方面比单纯的金属材料、陶瓷材料和聚合物材料等都优越。,（,1,）玻璃纤维增强复合材料,是由玻璃纤维与热固性树脂或热塑性树脂复合的材料，通常又称玻璃钢。由于玻璃钢比强度高、耐腐蚀性好，现已用玻璃钢制造各种汽车的车身、底盘、车窗、车门、车座、发动机罩、驾驶室、挡泥板、电瓶框架等。减轻了自重，提高了车辆的质量利用系数,(,载质量车自重,),。,37,1,复合材料,（,2,）碳纤维增强复合材料,碳纤维增强复合材料是以碳纤维或其织物为增强相，以树脂、金属、陶瓷等作为粘结剂制成的。目前有碳纤维树脂、碳纤维碳、碳纤维金属、碳纤维陶瓷等复合材料，其中以碳纤维树脂复合材料应用最为广泛。碳纤维树脂复合材料中采用的树脂有环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯树脂等。与玻璃钢相比，其强度和弹性模量高、密度小。它还具有较高的冲击韧度和疲劳强度，优良的减摩性、耐磨性、导热性、耐蚀性和耐热性。它主要的应用有：发动机系统中的推杆、连杆、摇杆、水泵叶轮、传动系统中的传动轴、离合器片、加速装置及护罩；底盘系统中的悬置件、弹簧片、框架、散热器；车身的顶棚内外衬、地板、侧门等。,38,泡沫铝材具有优良的性能：密度小，吸收冲击能力高，耐高温、防火性能好、不可燃且在受热状态下不会释放有毒气体，抗腐蚀、耐热性强，消声性能好、导热率低、电磁屏蔽性好、电阻大、有过滤能力、易加工及可进行涂装表面处理等，并可以完全回收和再生利用。被认为是一种大有前途的未来汽车与其他交通运输工具的材料。据测算，汽车车身构件大约有,20%,可用泡沫铝材制造，既可以节约能源又可以减轻对环境的污染。,2.,泡沫铝材,3.,稀土金属,稀土元素，指元素周期表中第IIIB族镧系元素以及与镧系元素的化学性质相近的钪和钇。将稀土掺入钢和铸铝合金中可明显改善其性能，如稀土掺入16MnRe可以显著改善其韧、塑性，特别是其横向韧、塑性，提高冲压性能；稀土掺入09MnRe可显著提高汽车用钢的塑性；在铝硅合金中加入千分之几的稀土，能显著改善其加工性能，已有多种牌号的产品用于活塞、齿轮箱、气缸和仪器仪表等器件、部件。,39,形状记忆金属具有在低温下变形后在较高温度恢复原来形状的功能，其能够在以下方面发挥作用：如温度自反馈供油器、齿轮箱记忆合金减振垫片、发动机风扇和车内空调自控装置、车门和发动机防盗装置、记忆合金储能弹簧等，能够改善轿车的安全性、舒适性、工作稳定性、节能性能以及自动化程度。,4.,记忆金属,5.,稀土永磁材料,稀土永磁材料是已知的综合性能最高的永磁材料。电机是汽车中不可缺少的部件，高级轿车多达几十台电机，钕铁硼永磁材料用于制造电机可以实现汽车电机“钕铁硼化”，其体积小、电效率高，因而可降低汽车重量、增加舒适性、提高安全性、降低尾气排放、提高整车性能。我国研制的稀土永磁材料性能已接近或达到国际先进水平。,40,第四节 汽车试验,41,理论研究和试验研究密切结合是现代科学技术的一个显著特点，两者互相依赖、相辅相成，加速了科学技术的发展。由于汽车的使用条件复杂、汽车工业所涉及的技术领域极为广泛，致使许多理论问题研究得还不够充分，因此汽车工业特别重视试验研究。,除了某些研究性试验外，汽车产品试验均需遵循一定的标准、规范，其对试验条件、试验方法、测试仪器及其精度、结果评价等进行限定，以确保试验结果的再现性和可对比性。,标 准 号,试 验 规 范,应 用 范 围,GB/T1332-1991,载货汽车定型试验规程,总质量在,1.8t,以上的载货汽车,GB/T13043-2006,客车定型试验规程,M2,、,M3,类客车,GB/T252-1998,专用汽车定型试验规程,专用汽车新产品定型试验,42,爬坡试验包括最大爬坡度与爬长坡两项试验，最大爬坡度试验最好在坡度均匀、测量区间长,20m,以上的人造坡道上进行，如果人造坡道的坡度对所测车不合适,(,例如坡道过大或过小,),，可采用增、减载荷或变换排挡的办法作试验，再折算出最大爬坡度；爬长坡试验主要用来检查汽车能否通过坡度为,7,10,、长,10km,以上的连续长坡，试验中不仅要记录爬坡过程中的换档次数、各档使用时间和爬坡总时间，还要观察发动机冷却系统有无过热，供油系统有无气阻或渗漏等现象。,一、汽车整车性能试验,1.,动力性能试验,对常用的三个动力性指标即对汽车的最高车速、加速和爬坡性能进行实际试验测定。,最高车速试验的目的是测定汽车所能达到的最高车速，我国规定的测试区间是,1.6km,试验路段的最后,500m,；,加速试验一般包括起步到给定车速、高速档或次高速档从给定初速加速到给定车速两项试验内容；,43,通常做道路试验或作汽车测功器（亦即转鼓试验台）试验，后者能控制大部分的使用因素、重复性好、能模拟实际行驶的复杂情况、能采用各种测量油耗方法、还能同时测量废气排放。其中，转鼓模拟道路路面、飞轮模拟汽车当量惯性、增速箱使飞轮和加载装置不至过大、加载装置模拟汽车行驶阻力、轮胎冷却鼓风机防止轮胎过热、发动机冷却鼓风机用来冷却发动机、测量系统测量汽车动力、垂直力、车速、燃油经济性以及排放等参数、而控制系统用于对试验工况进行控制。,2.,燃油经济性试验,44,汽车制动性能的优劣直接关系汽车行驶的安全性，用制动效能和制动效能的稳定性评价。常进行制动距离试验、制动效能试验,(,测制动踏板力和制动减速度关系曲线,),、热衰退和恢复试验、浸水后制动效能衰退和恢复试验等。,其试验类型较多，如用转弯制动试验评价汽车在弯道行驶制动时的行驶方向稳定性；用转向轻便性试验来评价汽车的转向力是否适度；用蛇形行驶试验来评价汽车转向时的随从性、收敛性、转向力大小、侧倾程度和避免事故的能力；用侧向风敏感性试验来考察汽车在侧向风情况下直线行驶状态的保持性；用抗侧翻试验考察汽车在为避免交通事故而急剧打转向盘时汽车是否有侧翻危险；用路面不平度敏感性试验来检查汽车高速驶时承受路面干扰而保持直线行驶的能力；用汽车稳态回转试验确定汽车稳态转向特性等等。,3.,制动性能试验,4.,操纵稳定性试验,45,其主要是根据乘坐者的舒适程度来评价的，所以又叫做乘坐舒适性，其评价方法通常根据人体对振动的生理感受和保持货物的完整程度制定。典型的有汽车平顺性随机输入行驶试验和汽车平顺性单脉冲输入行驶试验，前者用以测定汽车在随机不平的路面上行驶时，其振动对乘员或货物的影响，后者用以评价汽车行驶中遇到大的突起物或凹坑时冲击振动下的平顺性。,5.,平顺性试验,6.,通过性试验,一般在汽车试验场和专用路段上进行。,46,安全性试验项目很多，而且通常耗资巨大。特别是撞车安全试验，除正面撞车试验外，近来还增加侧面撞车试验。可以进行实车撞车试验，也可以进行模拟试验或撞车模拟计算。但不少国家或厂家规定新车型必须经过实车撞车试验，以验证其撞车安全性。,在撞车试验中需用假人,(,又称人体模型,),进行试验，美国等国家为人体模型制定了标准，我国目前尚无人体模型标准。对人体模型的要求是，其质量、尺寸分布，骨骸主要关节动作等尽量逼近真人，又要容易测定各部位的加速度、载荷和变形；人体模型价格较高，因此也要求具有高的耐用性。当进行车内装置,(,如安全带、座椅、转向盘、仪表板等,),抗冲撞能力试验时，为节省开支常用撞车模拟装置进行，它以装有人体模型的平台车代替实车，模拟以一定初速运动的汽车撞击固定壁后部件的减速度特性，从而研究冲击能量的吸收情况。,7.,安全性试验,47,7.,安全性试验,48,7.,安全性试验,49,发动机耐久性试验常常涉及重要部件和整机，重要部件的耐久性可在专门的部件试验台上进行，整机的耐久性试验则在发动机台架上进行。,二、汽车总成与零部件试验,汽车零部件种类繁多，但其试验无非涉及性能、强度、耐久性等内容。,发动机是汽车中最重要的总成，其性能试验主要有功率、怠速、空转特性、负荷特性、调速特性、起动、机械效率、多缸工作均匀性、排放和噪声等试验。,对发动机的重要零部件（如曲轴、连杆、活塞等运动件和缸盖、缸体等固定件）应进行强度试验。,50,许多汽车承载系统的寿命都与“道路,-,汽车”系统产生的随机振动特性有关，因此可以按载荷谱提供激振力,(,或位移,),的电子液压振动试验台，成了许多零部件试验中不可缺少的加载工作台。,二、汽车总成与零部件试验,51,汽车试验场，亦称试车场，是重现汽车使用中遇到的各种各样的道路条件和使用条件、进行汽车整车道路试验的场所。为满足汽车的试验要求，将实际存在的各种各样的道路经过集中、浓缩、不失真的强化形成典型化的道路。,三、大型试验设施,1.,汽车试验场,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，如高速环行跑道、高速直线跑道、可靠性强化试验路段、耐久性试验跑道、爬坡试验路、以及特殊试验路段（如噪声试验路段、比利时路、搓板路、随机波形路、扭曲路、越野路、涉水路等），还有专用于操纵稳定性试验和撞车试验的场地，给汽车试验提供了稳定的路面试验条件。,汽车试验场的主要功用是：,汽车产品的质量鉴定试验；,汽车新产品的开发、鉴定和认证试验；,为试验室的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；,汽车标准及法规的研究和验证试验等。,52,国内外有代表性的汽车试验场,试车场名称,总面积,(km,2,),高 速 环 道,形 状,长度,(km),设计车速,(km/h),通用，,Milford,16 2,圆形,7.2,177,福特，,Romeo,15.6,长圆形,8.0,225,克莱斯勒，,Chelsea,16,长圆形,7.6,225,大众,10.6,电话听筒形,20.5,190,TRC,，,Ohio,30,长圆形,12,225,海南汽车试验场,0.68,电话听筒形,6.0,120,襄樊汽车试验场,1.93,长圆形,5.3,160,定远汽车试验场,2.39,K,圆形,4,120,交通部公路交通试验场,2.4,长圆形,5.5,190,53,日本汽车研究所的试车场,1.,汽车试验场,54,襄樊汽车试验场布置示意图,1.,汽车试验场,55,风洞是用来研究汽车空气动力学的一种大型试验设施。它对发展新车型、提高汽车动力性、改善汽车的空气动力稳定性和燃油经济性、减小汽车噪声以及改进车内通风等都有重要作用。有开式风洞（又称直流式风洞）和闭式风洞（又称回流式风洞）两种基本型式。,直流式风洞的特点是气流从大气中吸进，然后从风洞的后部排到大气中去，直流式风洞里的气流受自然风的影响较大，噪声普遍很高。,2.,风洞,56,回流式风洞又分单回流式风洞和双回流式风洞（如图）两种，其特点是空气沿封闭路线循环流动，气流不受自然风的影响，流态稳定。为了获得准确的汽车空气动力学数据，目前已从按比例缩小的模型风洞试验向到整车风洞试验发展。,