汽车试验学

汽车试验学

第1章绪论

§1.1 汽车试验在汽车工业发展中作用

汽车是一种大批量生产、产品性能、质量要求高，结构复杂、使用条件多变的特殊产品，任何设计制造缺陷都可能造成严重的后果。

因此，汽车试验在汽车制造业中显得特别重要，它已成为汽车制造公司重要的竞争手段。

通过试验，可以检验产品设计、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、使用维修的方便性以及各总成部件的工作可靠性。

随着汽车科技的高速发展、汽车用途的日益扩展，需要不断进行理论相关问题研究和试验论证。这类研究工作都离不开汽车试验。

从汽车零、部件生产的规模化、标准化考虑，需要进行大量的有关改善汽车材料、工艺、可靠性、寿命、磨损及成本等各种基础性或专项性试验。

自20世纪60年代，由日本丰田汽车率先创立的“精益生产”方式。该生产方式的突出特点是：以最少的投入，产出尽可能多的和最好的产品。

§1.3 汽车试验学的研究内容

汽车试验学包括试验方法和试验设备两大要素。

具体内容包括：

试验系统的组成及系统特征分析

包括系统的静态、动态特性与系统动态特性的测定、系统的负载效应以及实现不失真测量的条件的技术措施。

传感器

包括各类车用及汽车试验用传感器的原理、构造、性能及其应用。

信号的调理与传输

包括信号的调制与解调、信号的滤波、信号的传输。

试验数据的采集

包括计算机数据采集系统和DSP技术。（Digital Signal Processing 数字信号处理）

静态数据处理

包括测量误差、测量结果的表达及曲线拟合技术。

动态数据处理

包括测试数据的试验评价、动态数据的时域与频域分析、谱分析等技术。

试验设计与试验研究

包括试验设计程序、方法与要求，试验规划与设计，试验新理论、新方法的探索。

§1.4 汽车试验的分类

一、按试验特征分类

室内台架试验

室内台架试验的重要特征在于试验不受环境的影响，且可以24小时不停地进行试验。

因此，特别适合于汽车性能的对比试验和可靠性、耐久性试验。

优点是试验效率高，可适用于总成部件，也适用于汽车整车试验。

汽车试验场试验

汽车试验场试验越来越受到汽车界的重视，其原因是汽车试车场上可以设置各种不同的路面，如扭曲路面、搓板路、石子路、各种坡路、坑洼路等。

室外道路试验

由于汽车产品最终都要交到用户手中，到不同气候、不同交通状况的地区、不同道路条件的各种路面上去行驶。

为使汽车的各项性能满足实际使用要求，就必须到实际的道路上进行考验。

因此，新开发的汽车产品都必须经历室内的台架试验、汽车试验场试验和室外道路试验等一系列复杂的试验过程。

二、按试验对象分类

汽车由若干个不同的总成、数万个零件组成。

为使整车的各项性能满足要求，首先应确保每个零部件及各大总成的质量。

因此，不仅要做整车性能试验，汽车的每个零部件及各大总成均应进行大量的各类试验。

三、按试验目的分类

围绕着如何保证汽车产品质量所开展的试验，称为质量检查试验；

以考核新开发的汽车产品是否符合设计要求及考核其是否满足汽车法规规定为目的的试验，称为新产品定型试验；

为推进汽车的技术进步所开展的各项试验，称为验证试验。如汽车新产品、新技术、新材料、新工艺验证试验；

汽车试验新方法的探索性试验，称为科学试验。科学试验又可分为产品研发试验、材料试验、工艺试验和试验研究试验等4种。

第2章测试系统的基本特性

§2.1 概述

一、测试系统

测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。

二、对测试系统的基本要求

测试系统应该具有：单值的、确定的输入—输出关系。

不失真测量！

§2.2 测试信号的分类与描述

一、信号的分类

（一）静态信号和动态信号

1、静态信号—信号的幅值不随时间变化。

2、动态信号—信号的幅值随时间变化。

（二）确定性信号和非确定性信号

（三）模拟信号和数字信号 1、模拟信号（连续信号）

1、数字信号（离散信号）

二、信号的

“域” 描述

1、信号的时域描述

特点：表达信号的强度、变化快慢、波形特征等。

2、信号的频域描述

3、时域分析与频域分析的关系

特点：反映信号的频率结构。

四、周期信号频谱的概念

周期信号频谱的特点：

1.频谱是离散的；

2.每条谱线只出现在基频的整数倍上；

3.各谱线的高度表示相应谐波的幅值或相位。

五、瞬变非周期信号与连续频谱

1、Fourier变换

非周期信号的周期T→∞，基频f→df

瞬变非周期信号的频谱是连续的

§2.3 测试系统的静态特性

一、静态特性

如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。

测试装置静态测量时，描述其输入输出之间的关系曲线、方程或表格等，称为该装置的静态特性。

三、静态特性的主要指标

精度漂移分辨力分辨率测量范围动态范围

1、灵敏度

2、非线性度

3、回差

精度 漂移 分辨力 分辨率 测量范围 动态范围

第3章 相似理论 §3.2 相似的概念 一、几何相似 二、运动相似 三、动力相似

除此之外，还有：应力场相似 电磁场相似 温度场相似 …… §3.3 相似原理

由前面的讨论可知，若判定两个系统（原型和模型）是否相似，可用检查各种相似倍数的方法确定。但是，这样做往往是很繁锁的。实用中，判定两个系统是否相似，采用一个更简便的方法，即相似定理。 一、相似第一定理

1、定义: 彼此相似的现象，同名准则数值必定相等。 该定义是在1848年由法国的J.Bertrand 建立的。

2、相似准则

如两个机械系统要实现动力相似，作用在相应质点上的各种作用力的相似倍数要满足一定的约束关系，该约束关系被称为相似准则。

相似准则是无量纲的不变量。 相似准则的个数取决于所研究现象的内在规律、性质。 教材P18 例1：“两个相似三角形” 例子 3、相似第一定理的另一种表达形式 (P19)

1=⋅l

t

v C C C 彼此相似的现象，其相似指标等于1。教材P19 中间有个例子 二、相似第二定理 1、定义：

凡同一种类(特征)现象 (即可用同一微分方程组描述的现象) ，若单值条件相似，并且由单值性条件中的物理量所组成的相似准则在数值上相等，则这些现象就必定相似。相似第二定理又称为相似逆定理。 2、单值条件

① 几何条件：又叫做空间条件，是在一定的几何空间内所讨论现象的几何形状和大小。所有具体现象的发生都要具备一定的几何形状和大小，是应给出的单值条件。

② 物理条件：工质（它的运动和变化）构成了被研究现象的内容的具体性质，就是所有具体现象都是由具有一定的物理