汽車試驗(yàn)學(xué)總結(jié)

一、汽車試驗(yàn)學(xué)的發(fā)展階段：

①第一階段，從第一輛汽車的研制開始至福特公司建成的“汽車流水生產(chǎn)線”，汽車試驗(yàn)主要以研發(fā)性試驗(yàn)和道路試驗(yàn)為主，主要方法是操作體驗(yàn)和主觀評(píng)價(jià)；②第二階段，從福特公司建成全世界第一條汽車總裝生產(chǎn)流水線至20世紀(jì)40年代，在此階段，道路試驗(yàn)得到了足夠的重視，有實(shí)力的大公司開始建設(shè)汽車試驗(yàn)場，汽車試驗(yàn)由手工生產(chǎn)階段的操作體驗(yàn)、主觀評(píng)價(jià)發(fā)展為儀器檢測、客觀評(píng)價(jià)；③第三階段，從20世紀(jì)40年代至20世紀(jì)70年代，汽車試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，大量的基礎(chǔ)性研究工作推動(dòng)了試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，電子測量技術(shù)的應(yīng)用在現(xiàn)代汽車試驗(yàn)中占有十分重要的作用，自20世紀(jì)60年代豐田公司創(chuàng)立精益生產(chǎn)方式開始，國際上有影響的大公司開始擁有自己的汽車試驗(yàn)場；④第四階段，20世紀(jì)70年代以后，汽車工業(yè)發(fā)展不僅保持了大規(guī)模、多品種和高科技，而且出現(xiàn)了一些新的更科學(xué)、更合理的生產(chǎn)組織管理制度，汽車試驗(yàn)技術(shù)也得到了同步的提高和完善，電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用對(duì)汽車試驗(yàn)起到了巨大的促進(jìn)作用。二、汽車試驗(yàn)的目的與分類：

1.汽車試驗(yàn)的目的：是為了對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行考核，使其缺陷和薄弱環(huán)節(jié)得到充分暴露，

以便進(jìn)一步研究并提出改進(jìn)弈劍，以提高汽車性能。

2.①按實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆郑貉芯啃驮囼?yàn)，新產(chǎn)品定型試驗(yàn)，品質(zhì)檢查試驗(yàn)；3.②按對(duì)象分：整車性能試驗(yàn)，總成試驗(yàn)，零部件試驗(yàn)；

4.③按試驗(yàn)產(chǎn)所分：實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)場試驗(yàn)，室外道路場地試驗(yàn)。

三、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的分類

1.國際標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardsOrganization）制定

2.國際區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)：歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE（EconomicCommissionofEurope）和歐洲共同

體EEC（EuropeanEconomicCommunity）

3.國家標(biāo)準(zhǔn)：我國國家標(biāo)準(zhǔn)簡稱GB；美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI（AmericanNationalStandards

Institute）；日本國家標(biāo)準(zhǔn)簡寫JIS

4.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：我國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)簡寫為QC，交通行業(yè)JT；美國汽車工程師學(xué)會(huì)SAE

（SocietyofAutomotiveEngineer）；美國《聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全法規(guī)》FMVSS（FederalMotorVehicleSafetyStandards），是目前世界上最全面、最嚴(yán)格的汽車安全法規(guī)；日本汽車工程師協(xié)會(huì)JSAE（JapaneseSocietyofAutomotiveEngineer）制定的日本汽車工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)JASO（JapaneseAutomobileStandardsOrganization）

5.企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：各汽車生產(chǎn)企業(yè)、汽車試驗(yàn)場，根據(jù)本身特點(diǎn)，參考相應(yīng)國際、國家標(biāo)準(zhǔn)制

定的，只限于本企業(yè)內(nèi)使用，通常企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。四、典型試驗(yàn)設(shè)備

1.車速儀由第五輪、顯示器、傳感器、腳踏開關(guān)等組成；第五輪由輪子、齒圈、連接臂、

安裝盤組成。工作原理：試驗(yàn)時(shí)，第五輪固定在試驗(yàn)車尾部或側(cè)面，當(dāng)?shù)谖遢嗠S汽車運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁電傳感器感受到齒圈的齒頂、齒谷的交替變化，并產(chǎn)生與齒數(shù)成一定比例數(shù)量的電脈沖。脈沖數(shù)與汽車行駛距離成正比，脈沖頻率與車速成正比。汽車行駛距離與脈沖信號(hào)的比例關(guān)系是一常量，通常稱之為“傳遞系數(shù)”。當(dāng)顯示器收到由傳感器傳遞過來的一定頻率和數(shù)量的脈沖信號(hào)時(shí)，便自動(dòng)與“傳遞系數(shù)”相乘得到相應(yīng)的距離，同時(shí)將距離與由晶體振蕩器控制的時(shí)間相比得出車速，并顯示、存儲(chǔ)或打印出來；以上過程，在試驗(yàn)中隔一定時(shí)間進(jìn)行一次至試驗(yàn)結(jié)束，從而完成試驗(yàn)過程中車速、距離、時(shí)間的適時(shí)測量。傳遞系數(shù)與第五輪的周長和齒盤齒數(shù)有關(guān)，若第五輪實(shí)際周長為L（m），齒盤有n齒，傳感器每感受到一次齒頂齒谷的變化發(fā)送2個(gè)脈沖信號(hào)，則傳遞系數(shù)為2.3.

4.5.

L/(2n)(m/脈沖)。由于第五輪周長隨胎壓和接地壓力變化，因此每次試驗(yàn)前都應(yīng)進(jìn)行傳遞系數(shù)的標(biāo)定。

油耗儀分類：容積式油耗傳感器，質(zhì)量式油耗傳感器

陀螺儀特性：定向性：轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，除非受到外力的作用，轉(zhuǎn)子軸線的方向?qū)⒁恢北３植槐悖贿M(jìn)動(dòng)性：當(dāng)轉(zhuǎn)子不自轉(zhuǎn)時(shí)，若把一個(gè)重物掛在內(nèi)框架上，在重力作用下，內(nèi)框架將向著重物的作用方向翻轉(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)子高速自轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)框架受外力作用時(shí)并不翻轉(zhuǎn)，而外框架將繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線發(fā)生偏轉(zhuǎn)

負(fù)荷拖車：在進(jìn)行車輛性能試驗(yàn)時(shí)，利用負(fù)荷拖車，可以在平坦的試驗(yàn)路面上模擬車輛的各種行駛工況，用以給試驗(yàn)車輛提供負(fù)荷。應(yīng)用：牽引性能試驗(yàn)：一般牽引性能試驗(yàn)，最大拖鉤牽引力試驗(yàn)；測量滾動(dòng)阻力及滾動(dòng)阻力系數(shù)；模擬爬坡；提供可以調(diào)節(jié)的穩(wěn)定負(fù)荷

負(fù)荷拖車工作原理：負(fù)荷拖車在試驗(yàn)時(shí)作為一個(gè)可調(diào)負(fù)荷拖掛在試驗(yàn)車之后，用以調(diào)節(jié)試驗(yàn)車的負(fù)荷。試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)車拖掛負(fù)荷后受力平衡方程式為：PK=Pw+Pf+Pg；為了測取試驗(yàn)車拖鉤牽引力，在負(fù)荷拖車上設(shè)有測力傳感器。試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷拖車由被測車輛牽引前進(jìn)，拖車車輪滾動(dòng)，通過傳動(dòng)系帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)給車載蓄電池充電；同時(shí)還帶動(dòng)功率吸收器，通過功率吸收器吸收能量，對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)阻力矩，制動(dòng)阻力矩傳到拖車車輪使其制動(dòng)，由車輪與地面的摩擦所產(chǎn)生的摩擦阻力給前面的被測車輛施加負(fù)荷。而負(fù)荷拖車的控制單元計(jì)算機(jī)由蓄電池提供電源，試驗(yàn)人員可以通過操作計(jì)算機(jī)輸入所要求的各種不同的負(fù)荷及速度目標(biāo)值，再由計(jì)算機(jī)向DC/DC控制器發(fā)出指令，由DC/DC控制器調(diào)節(jié)蓄電池供給功率吸收器定子中電磁線圈的電流大小，從而改變負(fù)荷拖車的負(fù)荷，達(dá)到所要求的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)作為負(fù)荷拖車的主控單元，用來選擇負(fù)荷拖車的控制模式并發(fā)出指令，而測力傳感器和速度傳感器則向計(jì)算機(jī)傳送負(fù)荷及速度的反饋信號(hào)。一旦計(jì)算機(jī)選定了負(fù)荷/速度參數(shù)，它將不斷比較控制目標(biāo)信息和實(shí)際的反饋信息，如果兩者不相符，它將傳給DC/DC控制器來調(diào)整指令，改變負(fù)荷拖車的負(fù)荷，直到兩者一致，達(dá)到控制要求

五、典型試驗(yàn)設(shè)施：內(nèi)燃機(jī)高海拔（低氣壓）模擬試驗(yàn)臺(tái)；高低溫模擬實(shí)驗(yàn)室；雨淋實(shí)驗(yàn)室；

汽車風(fēng)洞六、汽車試驗(yàn)場：亦稱試車場，是進(jìn)行汽車整車道路試驗(yàn)的場所。為滿足汽車的實(shí)際行駛要

求，汽車試驗(yàn)場的主要試驗(yàn)設(shè)施是集中修筑的各種各樣的試驗(yàn)道路，包括汽車能持續(xù)高速行駛的高速環(huán)形道路、可造成汽車強(qiáng)烈顛簸的凹凸不平路，以及易滑道、陡坡、轉(zhuǎn)向廣場等，給汽車試驗(yàn)提供穩(wěn)定的路面試驗(yàn)條件。汽車試驗(yàn)場的主要功用是：①汽車產(chǎn)品的質(zhì)量鑒定試驗(yàn)；②汽車新產(chǎn)品的開發(fā)鑒定和認(rèn)證試驗(yàn)；③為試驗(yàn)室零部件試驗(yàn)或整車模擬試驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)模擬確定工況和提供采樣條件；④汽車標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)的研究和驗(yàn)證試驗(yàn)等。七、路面識(shí)別（參見課本P50~P51）

八、汽車幾何參數(shù)

1.汽車幾何參數(shù)：是表征汽車結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，通常包括外廓尺寸，內(nèi)部尺寸，通過性及

機(jī)動(dòng)性參數(shù)，容量參數(shù)等。

2.R點(diǎn)：R點(diǎn)（SeatingReferencePoint，SRP）即座椅參考點(diǎn)，制造廠的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)，

用于確定有制造廠規(guī)定的每個(gè)座位最后的正常位置，它是模擬人體軀干和大腿的胯關(guān)節(jié)的中心位置，并相對(duì)于新設(shè)計(jì)汽車結(jié)構(gòu)而建立的坐標(biāo)，這一點(diǎn)稱為“座位基準(zhǔn)點(diǎn)”。3.尺寸編碼：例：ISOH136：ISO位置為詞首：分為兩類，ISO表示ISO4131規(guī)定的尺寸，QGB表示GB/T12673規(guī)定的尺寸；H位置為代號(hào)：共有四類，L表示長度，H高度，W寬度，V體積；136位置為數(shù)字：分為兩類：1~99表示車身內(nèi)部尺寸號(hào)，100~199表示車身外部尺寸號(hào)，200~299為貨物或行李尺寸，400~499為載貨車外部尺寸，500~599表示載貨車貨物尺寸。

部分尺寸編碼的含義編碼ISO-W101ISO-W102ISO-W103ISO-H100ISO-H101ISO-H113ISO-L101ISO-L103ISO-L104ISO-L105含義前輪距后輪距車寬空車車輛高滿載車輛高最大總重車輛高軸距汽車長前懸后懸編碼QGB-L411ISO-H106ISO-H117ISO-H107ISO-H118ISO-H119ISO-H147ISO-H157QGB-H108QGB-H109含義雙后軸間距離空車接近角滿載接近角空車離去角滿載離去角空車縱向通過半徑滿載縱向通過半徑最小離地間隙前輪胎靜力半徑后輪胎靜力半徑4.最小轉(zhuǎn)彎直徑測量方法：在前軸與后軸中心處放置滴水管，汽車以低速行駛，方向盤轉(zhuǎn)

到極限位置，保持不動(dòng)，待車速穩(wěn)定后打開滴水管，使各測點(diǎn)分別在地面上顯示出封閉的圓形運(yùn)動(dòng)軌跡后，將車開出軌跡外；用鋼卷尺測量各測點(diǎn)在地面上形成的軌跡圓直徑，外圓直徑記為d1，內(nèi)圓直徑記為d2，再用鋼卷尺測量前軸輪距記為L1，后軸輪距記為L2；將車輛方向盤向相反方向轉(zhuǎn)到極限位置，重復(fù)上述過程，測得數(shù)據(jù)后去平均值作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)：最小轉(zhuǎn)彎直徑：d=d1+L1；最小通道寬：l=（d1/2+L1/2）-（d2/2-L2/2）5.外部尺寸測量：按GB/T12673規(guī)定測量；內(nèi)部尺寸測量：按JB4100規(guī)定測量

九、汽車環(huán)境保護(hù)特性

1.汽車排放污染物：是指從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排除的有害氣體，如一氧化碳（CO），碳?xì)?/p>

化合物（HC），氮氧化物（NOx）等；從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)泄漏到大氣中的廢氣（主要含CO、HC、NOx）；從汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系（油箱、燃油管路等）蒸發(fā)到大氣中的汽油蒸氣（HC）；以及從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出的黑煙及微粒子。2.汽油車排氣污染物排放測量：

①雙怠速測量法；②穩(wěn)態(tài)工況法（ASM）：穩(wěn)態(tài)工況法是在汽車有荷載的情況下進(jìn)行的排放測試，該方法利用底盤測功模擬道路行駛阻力，汽車按照一定速度，并克服一定的阻力，在保持該阻力不變的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，利用簡易工況法可以測量尾氣中的污染物含量。它同新車排放測試方法相比，采用的設(shè)備儀器作了簡化，試驗(yàn)時(shí)間也縮短許多，使得測試成本大幅度降低，故稱為穩(wěn)態(tài)工況法。

3.ASM5025工況：經(jīng)預(yù)熱后的車輛加速至25.0km/h，測功機(jī)以車輛速度為25.0km/h、加

速度為1.475m/s2時(shí)的輸出功率的50%作為設(shè)定功率對(duì)車輛加載，工況計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)（t=0s）。車輛以（25.0±1.5）km/h的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5s，如果底盤測功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時(shí)開始后持續(xù)3s超出所規(guī)定的誤差范圍，工況計(jì)時(shí)器將重新開始計(jì)時(shí)（t=0s）。如果再次出現(xiàn)該狀況，檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)置（如果分析儀響應(yīng)時(shí)間為10s，則預(yù)置時(shí)間為10s，t=15s），然后系統(tǒng)開始取樣，持續(xù)運(yùn)行10s（t=25s）即為ASM5025快速檢查工況。ASM5025快速檢查工況結(jié)束后繼續(xù)運(yùn)行至90s（t=90s）即為ASM5025工況。4.ASM2540工況：ASM5025工況檢測結(jié)束后車輛立即加速至40.0km/h，測功機(jī)以車輛

速度為40.0km/h，加速度為1.475m/s2時(shí)的輸出功率的25%作為設(shè)定功率對(duì)車輛加載。工況計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)（t=0s）。車輛以（40.0±1.5）km/h的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5s，如果底盤測功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時(shí)開始后持續(xù)3s超出所規(guī)定的誤差范圍，工況計(jì)時(shí)器將重新開始計(jì)時(shí)（t=0s）。如果再次出現(xiàn)該狀況，檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)置（如果分析儀響應(yīng)時(shí)間為10s，則預(yù)置時(shí)間為10s，t=15s），然后系統(tǒng)開始取樣，持續(xù)運(yùn)行10s（t=25s）即為ASM2540快速檢查工況。ASM2540快速檢查工況結(jié)束后繼續(xù)運(yùn)行至90s（t=90s）即為ASM2540工況。十、噪聲測量

1.聲壓：大氣壓受到擾動(dòng)后產(chǎn)生的變化，即為大氣壓強(qiáng)的余壓，相當(dāng)于在大氣壓強(qiáng)上的疊

加一個(gè)擾動(dòng)引起的壓強(qiáng)變化。

2.聲壓級(jí)：聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比，取常用對(duì)數(shù)的20倍稱聲壓級(jí)，即：

LP=20×lg（P/P0）

式中：LP聲壓級(jí)，dB；P聲壓，Pa；P0基準(zhǔn)聲壓（2×105Pa）

也就是說，某點(diǎn)的聲壓級(jí)，是該店的聲壓P與基準(zhǔn)聲壓（聽閾聲壓）P0的比值取常用對(duì)數(shù)再乘以20的值十一、汽車基本性能試驗(yàn)

1.動(dòng)力性試驗(yàn)：①車速測定試驗(yàn)；②加速性能試驗(yàn)；③爬坡試驗(yàn)；④牽引試驗(yàn)；⑤附著系

數(shù)測量試驗(yàn)

2.燃油經(jīng)濟(jì)性能試驗(yàn)：①滑行試驗(yàn)；②等速行駛?cè)剂舷�耗量試�?yàn)；③限定條件下的平均使

用燃料消耗量試驗(yàn)；④多工況燃料消耗試驗(yàn)；⑤轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上的循環(huán)試驗(yàn)

3.制動(dòng)性能試驗(yàn)：①冷態(tài)制動(dòng)效能試驗(yàn)；②制動(dòng)器熱衰退試驗(yàn)；③涉水試驗(yàn)；④防抱死制

動(dòng)系統(tǒng)性能試驗(yàn)；

4.操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)：①穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)；②瞬態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)；③轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)；④轉(zhuǎn)向

回正性試驗(yàn)

5.汽車行駛平順性：①懸架固有頻率及阻尼系數(shù)的測量；②確定輸入條件的汽車振動(dòng)試驗(yàn)；

③隨機(jī)路面上的汽車振動(dòng)試驗(yàn)

6.通過性試驗(yàn)：①牽引力與行駛阻力試驗(yàn)；②特殊路面通過性試驗(yàn)；③靈活性試驗(yàn)；

0.20.80.20.8對(duì)開路面（低→高）對(duì)接路面（高→低）

十二、汽車可靠性試驗(yàn)1.常規(guī)可靠性試驗(yàn)：在公路或一般道路上，使汽車以類似或接近汽車實(shí)際使用條件進(jìn)行的

試驗(yàn)

2.快速可靠性試驗(yàn)：又可分為強(qiáng)化試驗(yàn)、載荷譜濃縮試驗(yàn)和強(qiáng)化與載荷譜濃縮相結(jié)合的試

驗(yàn)

3.特殊環(huán)境可靠性試驗(yàn)：是為評(píng)定汽車產(chǎn)品在各種惡劣環(huán)境條件下的性能及其穩(wěn)定性而進(jìn)

行的試驗(yàn)，如高原試驗(yàn)、寒冷冰雪試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)及暴曬試驗(yàn)等4.極限條件可靠性試驗(yàn)：對(duì)汽車在實(shí)際使用條件下施加可能遇到的少量極限載荷是所進(jìn)行

的試驗(yàn)，如發(fā)動(dòng)機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)、沖擊沙坑等試驗(yàn)，是為了確定產(chǎn)品能承受多大應(yīng)力而進(jìn)行的試驗(yàn)。主要針對(duì)車身及其附件進(jìn)行的試驗(yàn)。

十三、總成與零部件

1.發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)：①發(fā)動(dòng)機(jī)特性試驗(yàn)；②發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)；③發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率試驗(yàn)；2.傳動(dòng)系試驗(yàn)：①離合器試驗(yàn)；②變速器試驗(yàn)；③驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)；3.懸架試驗(yàn)：①彈簧試驗(yàn)；②減震器試驗(yàn)；

4.車輪試驗(yàn)：①車輪平衡試驗(yàn)；②輪胎噪聲測量試驗(yàn)；

5.車身密封性試驗(yàn)：①粉塵密封性試驗(yàn)；②水密封性試驗(yàn)；③氣密性試驗(yàn)

十四、虛擬實(shí)驗(yàn)

VPG：VirtualProvingGround，汽車虛擬試驗(yàn)場NVH：噪聲（Noise），振動(dòng)（Vibration），聲振粗糙度（Harshness）的英文縮寫用VPG進(jìn)行NVH分析的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如下：①時(shí)域內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)是試驗(yàn)場測量的真實(shí)數(shù)據(jù)，各種試驗(yàn)工況可由路面數(shù)據(jù)庫模擬實(shí)現(xiàn)，還可組合復(fù)雜真實(shí)的載荷條件；②從時(shí)域到頻域的過程與試驗(yàn)場測量程序完全一致，即從時(shí)域到頻域應(yīng)用FFT變換；③考慮了阻尼特征，包括結(jié)構(gòu)非線性結(jié)構(gòu)阻尼，內(nèi)摩擦材料阻尼，黏性影響軸襯、沖擊、輪胎，外摩擦部件間接觸；④復(fù)雜輪胎模型：輪胎是傳遞道路載荷的關(guān)鍵部件，它的響應(yīng)特征會(huì)直接影響分析求解的正確性和精度，VPG有多種真實(shí)輪胎模型，包括復(fù)合材料輪胎模型，所以能建立真實(shí)的輪胎模型進(jìn)行NVH分析。

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閱讀了，我了解到該書主要介紹了線性系統(tǒng)分析基礎(chǔ)、相似理論、測量誤差理論和正交試驗(yàn)理論等試驗(yàn)的基本理論，廣泛應(yīng)用于汽車拖拉機(jī)試驗(yàn)的電測量技術(shù)，現(xiàn)代汽車拖拉機(jī)試驗(yàn)中有代表性的典型試驗(yàn)儀器、設(shè)備和設(shè)施以及有關(guān)數(shù)據(jù)處理的知識(shí)。這些都是研究汽車試驗(yàn)學(xué)的基礎(chǔ)理論，現(xiàn)代汽車工業(yè)快速發(fā)展，因此對(duì)汽車試驗(yàn)技術(shù)的要求越來越高，汽車試驗(yàn)不僅僅局限于真實(shí)的臺(tái)架、道路、試驗(yàn)場試驗(yàn)，而現(xiàn)代汽車試驗(yàn)的虛擬試驗(yàn)技術(shù)正在迅速發(fā)展。因此，我又查找并閱讀了汽車虛擬試驗(yàn)的相關(guān)資料，學(xué)習(xí)總結(jié)出以下內(nèi)容：

汽車的安全問題自汽車誕生起就受到了普遍的關(guān)注,各國政府、科研機(jī)構(gòu)和汽車廠商不斷地投入大量的財(cái)力、物力和人力進(jìn)行相關(guān)的研究。但據(jù)統(tǒng)計(jì),每年汽車交通事故中人員傷亡數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過局部戰(zhàn)爭人員死傷的總和,過去著重提高的動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性等主動(dòng)安全性能已經(jīng)不能滿足要求,汽車碰撞安全等被動(dòng)安全性能指標(biāo)越來越受到人們的重視。

早期的被動(dòng)安全性研究主要采取反復(fù)試驗(yàn)的方法,汽車結(jié)構(gòu)耐撞性和乘員保護(hù)系統(tǒng)的性能檢測主要依靠試驗(yàn)手段和經(jīng)驗(yàn),這需要相當(dāng)長的時(shí)間。發(fā)達(dá)國家每次汽車安全性能的試驗(yàn)都需要用手工的方法打造幾十輛新車,實(shí)車試驗(yàn)耗費(fèi)巨大,而得到的試驗(yàn)結(jié)果卻未必理想。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一種集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、并行計(jì)算和多媒體技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一種虛擬環(huán)境,人可以通過視覺、聽覺和觸覺等和虛擬環(huán)境進(jìn)行交互,產(chǎn)生和真實(shí)世界一樣身臨其境的感覺。通過該技術(shù),以對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),用軟件替代硬件來建立虛擬試驗(yàn)環(huán)境,求得對(duì)實(shí)物原型系統(tǒng)的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。虛擬試驗(yàn)可以定義為在虛擬環(huán)境中進(jìn)行的試驗(yàn)。而虛擬試驗(yàn)環(huán)境是基于軟件工程研制的仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，它允許設(shè)計(jì)者將虛擬原型安裝在其上進(jìn)行“試驗(yàn)”，借助交互式技術(shù)和試驗(yàn)分析技術(shù)，使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段中就能對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)價(jià)或體驗(yàn)�；蛘咛摂M試驗(yàn)就是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用軟件代替部分硬件或全部硬件來建立各種虛擬的試驗(yàn)環(huán)境，使試驗(yàn)者可以如同在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的試驗(yàn)項(xiàng)目，使所取得的試驗(yàn)效果接近或等價(jià)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。

計(jì)算機(jī)仿真為科學(xué)試驗(yàn)開辟了一個(gè)全新的解決方案。計(jì)算機(jī)仿真是利用計(jì)算機(jī)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，求得對(duì)實(shí)物原型系統(tǒng)規(guī)律性認(rèn)識(shí)的一種試驗(yàn)方法，它使虛擬試驗(yàn)進(jìn)入了數(shù)字化階段。計(jì)算機(jī)在記憶能力和運(yùn)算速度上的優(yōu)勢(shì)，使計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)?zāi)芴幚硪恍��?fù)雜系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的試驗(yàn)。并且，計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力和強(qiáng)大的計(jì)算能力使虛擬試驗(yàn)的范圍逐步從簡單性研究轉(zhuǎn)向復(fù)雜性研究、從定性研究轉(zhuǎn)向定量研究。

虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)不僅可以作為真實(shí)試驗(yàn)的前期準(zhǔn)備工作，而且可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的試驗(yàn)。與傳統(tǒng)試驗(yàn)相比它具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可以大幅度減少樣機(jī)制造試驗(yàn)次數(shù)，縮短新產(chǎn)品試驗(yàn)周期，同時(shí)，降低實(shí)際試驗(yàn)的費(fèi)用；②虛擬試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品的開發(fā)中，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者、產(chǎn)品用戶在設(shè)計(jì)階段信息的互反饋，使設(shè)計(jì)者全方位吸收、采納對(duì)新產(chǎn)品的建議；③虛擬試驗(yàn)技術(shù)代替實(shí)際試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)不受場地、時(shí)間和次數(shù)的限制，可對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行回放、再現(xiàn)和重復(fù)。

根據(jù)汽車碰撞安全性的要求,試驗(yàn)方法可以分為實(shí)車碰撞試驗(yàn)、滑車模擬碰撞試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)。其中實(shí)車碰撞試驗(yàn)和真實(shí)汽車碰撞事故情形最為接近,其試驗(yàn)結(jié)果說服力最強(qiáng),是綜合評(píng)價(jià)汽車碰撞安全性能的最基本的方法，其它兩類試驗(yàn)都是以實(shí)車碰撞的結(jié)果為基礎(chǔ)，模擬碰撞環(huán)境的零部件試驗(yàn)。

汽車碰撞事故的形態(tài)千差萬別,所以對(duì)汽車碰撞性能的評(píng)價(jià)也必須針對(duì)不同的碰撞形態(tài)來進(jìn)行。汽車發(fā)生碰撞的主要形態(tài)有:正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾碰撞、角度碰撞和翻滾等形式,其中正面碰撞事故是最常見且造成乘員傷害最多的事故。汽車碰撞安全性能試驗(yàn)就是檢驗(yàn)汽車在上述各種碰撞條件下整車及主要零部件的耐碰性以及汽車乘員保護(hù)系統(tǒng)的性能狀況。汽車碰撞乘員保護(hù)系統(tǒng)主要包括:安全帶系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、座椅系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的汽車碰撞實(shí)車試驗(yàn)的方法如圖1所示，主要是通過打造若干輛同種型號(hào)的樣車,在每輛樣車上安裝配備各種傳感器的假人,再通過計(jì)算機(jī)采集車輛在各種碰撞過程中的傳感器的信號(hào),最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到假人身體各部分的受力情況的。由于碰撞試驗(yàn)的破壞性很大,很多昂貴的傳感器及汽車零件可能會(huì)一次性報(bào)廢,耗資巨大。

圖1傳統(tǒng)的虛擬碰撞試驗(yàn)的組成以上是傳統(tǒng)的虛擬碰撞試驗(yàn)方法,而我們現(xiàn)在要進(jìn)行汽車的虛擬試驗(yàn),必須依據(jù)實(shí)車碰撞試驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目和方法,將真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境中涉及的試驗(yàn)對(duì)象、試驗(yàn)設(shè)備以及試驗(yàn)條件虛擬化,建立相應(yīng)的幾何模型、物理模型等,然后將參數(shù)化的虛擬原型導(dǎo)入計(jì)算機(jī),建立一個(gè)虛擬的試驗(yàn)場,這樣試驗(yàn)者就可以和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互,操縱試驗(yàn)進(jìn)程并獲得最終的試驗(yàn)結(jié)果。虛擬汽車碰撞試驗(yàn)的實(shí)施主要分為以下幾個(gè)步驟:1)虛擬原型的開發(fā)

創(chuàng)建被測汽車的有限元模型是進(jìn)行虛擬碰撞試驗(yàn)的首要任務(wù)。為此必須熟悉車輛總質(zhì)量、總體尺寸和車輛類型等基本信息,然后根據(jù)零部件的外形尺寸建立汽車的幾何實(shí)體模型。然后需要根據(jù)碰撞試驗(yàn)項(xiàng)目將幾何模型網(wǎng)格化。對(duì)整個(gè)碰撞變形模式起決定性作用的重要部件,要建立精確的幾何模型和細(xì)化的網(wǎng)格尺寸；非重要部件,如發(fā)動(dòng)機(jī)等,可以采用近似的模型。最后,要定義汽車各個(gè)部分的材料、各部間之間的連接形式,如焊接、鉚接等。乘員保護(hù)虛擬碰撞試驗(yàn)還需要建立假人的有限元模型,但因?yàn)榧偃说姆N類、形式相對(duì)固定,所以很多軟件提供備選的數(shù)字化假人模型,而不需要用戶重新建立。另外,根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目的不同,可能還要分別建立安全帶、安全氣囊以及壁障等模型。2)虛擬汽車碰撞試驗(yàn)場的建立

虛擬試驗(yàn)的各個(gè)對(duì)象的模型都建立以后,還要建立一個(gè)軟件試驗(yàn)平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上可以設(shè)置試驗(yàn)的項(xiàng)目、導(dǎo)入試驗(yàn)對(duì)象、輸出試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)人員正是依靠和這個(gè)平臺(tái)的交互操作來控制試驗(yàn)的進(jìn)程。3)各種虛擬原型在虛擬試驗(yàn)場中的調(diào)用

建立了虛擬試驗(yàn)場以后,就可以調(diào)用各種虛擬模型,將它們呈現(xiàn)在同一個(gè)虛擬環(huán)境中。然后定義碰撞的試驗(yàn)條件,如汽車的速度、碰撞的位置和接觸條件,并開始模擬試驗(yàn)。

4)試驗(yàn)結(jié)果的存儲(chǔ)、分析和回放

由此看來,用計(jì)算機(jī)模擬轎車碰撞試驗(yàn)，對(duì)于提高轎車安全性能和開發(fā)新型轎車具有重要的意義。雖然目前轎車有限元模型單元多達(dá)1萬個(gè)以上，而且只能在巨型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，且計(jì)算時(shí)間較長，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，汽車虛擬試驗(yàn)技術(shù)會(huì)有良好的發(fā)展前景。因此,現(xiàn)在我們要努力學(xué)習(xí)好基礎(chǔ)理論知識(shí),為以后的研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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