汽车试验学复习

第一章概论
一、习题参考答案：
1、汽车试验的定义是什么？进行汽车试验的目的和必要性是什么？
汽车试验的定义：在专用试验场、试验室、常规道路和典型地域使用专用设备、设施，依照试验大纲及有关标准，对汽车或总成部件进行各种测试的工作过程。

汽车试验的目的：对产品的性能考核，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意见，以提高汽车性能。

汽车试验的必要性：深入了解汽车在实际使用中各种现象的本质及规律，推动技术进步，保证产品性能、提高质量和市场竞争力。

2、汽车标准是如何分类的？汽车试验标准的特点有哪些？
汽车试验标准按适用范围分为：国际标准、国际区域性标准、国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。

汽车试验标准按性质分为：强制性试验标准和推荐性试验标准。

汽车试验标准的特点：具有一定的权威性、通用性、先进性和相对稳定性。

二、基本概念及主要内容：
1. 汽车试验的分类：按实验条件分为——室内台架试验、汽车试验场试验、室外道路试验；按试验对象分为——整车性能试验、总成及各大系统试验、零部件试验；按试验的目的——分为质量检验试验、新产品定型试验、科研性试验。

2. 汽车试验与汽车技术发展之间的相互关系：⑴技术上的发现和突破，以及新设计等与试验的关系；
⑵高效率、低成本的开发、制造汽车产品与试验的关系；⑶精益生产等先进生产管理模式与汽车试验研究的关系；⑷汽车试验在推动汽车技术进步方面的作用。

详见：P1～P2有关论述。

3. 汽车试验技术的发展：⑴汽车试验内容、试验方法方面；⑵汽车试验仪器设备方面；⑶试验环境室内再现方面；⑷试验精度与试验效率方面；⑸虚拟试验技术方面。

详见：P2～P3;P288～P289有关论述。

第二章汽车试验基础
一、习题参考答案：
1、什么是测试系统？一个完整的测试系统应包括哪些组成部分，其作用分别是什么？
通过试验获得所需物理量的系统，称为测试系统。

一个完整的测试系统应包括：传感器、信号调节器、显示和记录器以及数据处理器及外围设备，另外还有定度和校准等系统附加设备。

传感器是将其输入的被测非电物理量转换为电信号。

信号调节器是将传感器输出的电信号变换成传输不失真且便于记录、处理的电信号，如信号源的阻抗变换，信号的放大、衰减与波形变换，信号滤波，多路信号切换等。

显示和记录器是记录或显示信号调节器输出的信号。

显示必要的数据变化图形，供直接观察分析，或将其保存，供后续仪器分析、处理。

数据处理器是将记录的信号按测试目的与要求提取其有用信息，通过专用计算机进行分析、处理，如概率统计分析、相关分析、功率谱分析和传递特性分析等。

定度和校准设备是测试系统的附加设备。

测试前要对传感器及测试系统确定其输入与输出物理量转换关系的定度曲线，并根据一种较高准确度的参考仪器进行校准，确定整个测试系统的精度。

2、什么是测试系统的静态特性、动态特性？静态特性的指标有哪些？
测试系统的静态特性表示被测物理量处于稳定状态，输入和输出都是不随时间变化的常量(或变化极慢，在所观察的时间间隔内可忽略其变化而视其为常量)。

测试系统的动态特性是指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系。

实际测试系统的静态特性指标主要有：灵敏度、非线性度、回程误差。

此外还有一些指标：分辨率、零点漂移、温度漂移、测量范围等。

3、传感器有哪些部分组成，各部分作用是什么？
传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参数。

转换电路：将上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

5、底盘测功机通常采用的测功器有哪几种类型？其结构和工作原理各是什么？
转鼓试验台通常采用的测功器的类型有:水力测功器、电力测功器、电涡流测功器。

其结构组成：加载装置、测量装置、转鼓组件、举升装置、纵向约束装置以及测控管理系统等。

工作原理：在转鼓试验台上是以鼓的表面来取代路面，这时，转鼓的表面相对于静止的汽车做旋转运动。

以可调风速的供风系统提供汽车迎面行驶风，从而在室内实现汽车道路行驶工况的模拟。

7、一般的汽车试验条件包括哪些方面？
GB/T 12534-1990《汽车道路试验方法通则》为保证试验结果的真实性、重复性和可比性，对试验条件和试验车辆准备作了统一规定，内容包括：汽车装载质量、轮胎气压、燃料、润滑油、制动液、气象条件、试验仪器设备和试验道路等试验条件；试验前应该进行：车辆检查、行驶检查、车辆磨合和预热行驶等试验车辆准备
二、基本概念及主要内容：
1. 测试系统动态特性由表示线性测试系统数学模型的常系数线性微分方程求得传递函数，可以描述测试系统的固有动态特性。

对复杂的测试系统，一般采用来研究分析测试系统的动态特性。

研究测试系统的动态特性，首先必须建立其数学模型。

2. 传感器的标定是通过试验以建立传感器输入量与输出量之间的关系，同时，确定出不同使用条件下的误差关系。

其基本方法是利用一种标准设备产生已知的非电量作为输入量，输入待标定的传感器，得到传感器的输出量，然后将传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而获得一系列标准数据或标定曲线。

3. 力传感器基本上都是采用基于物体受力变形效应的方法，属于应变式传感器。

4. 电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应，即金属丝的电阻随着它所受的机械形变（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化。

金属电阻应变片分为：丝式应变片、箔式应变片和薄膜应变片三种。

5. 最常用的扭矩传感器是通过旋转轴的应变和扭转角，即根据弹性元件在传递扭矩时所产生的物理参数变化来测量扭矩，包括电磁齿（栅）式扭矩传感器、电阻应变式扭矩传感器等。

6. 常见的转速传感器有光电式转速传感器、电磁式转速传感器、霍尔式转速传感器等。

光电式转速传感器由光源、光学元件和光电元件组成，其工作原理是光电效应（分为：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应），光电变换元件有光电管、光敏电阻、光电池等。

磁电式转速传感器利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势，从而将被测量转换成电信号。

霍尔传感器基于半导体材料的霍尔效应原理，将被测量转换成电动势输出，本质上也是一种电磁式传感器。

7. 非接触式车速仪由投光器和光电探测器组成。

传感器安装在车上以后，投光器发出的强光斜着射向地面，在地面形成一个光斑，这个光斑正好位于受光器的正下方，受光器是垂直于地面的，地面反射的光经过透镜聚光以后，通过狭缝被梳状光电器件吸收，产生光电信号。

8.负荷拖车在试验时作为一个可调节负荷拖挂在试验车之后，用以调节试验车的负荷，是一种可以
在平坦的试验路面上模拟车辆各种行驶工况的车辆测试设备。

负荷拖车：分为有动力负荷拖车和无动力负荷拖车两种，其测控系统主要由功率吸收器、力传感器、速度传感器、手控盒、计算机等组成。

负荷拖车主要用于一般牵引性能试验、最大拖钩牵引力试验、测量滚动阻力及滚动阻力系数、模拟爬坡和车辆隔热通风试验，为各总成热负荷试验及爬坡试验等提供可以调节的稳定负荷。

9.定度过程是指已知输入信号，通过对输出信号的观察分析，就能推断出测试系统的特性。

第三章汽车参数测定
一、习题参考答案：
1、测量汽车结构参数的目的是什么？
进行汽车结构参数测定的目的，一是检验新研制或现生产汽车的尺寸是否符合设计要求，从中发现设计、制造及装配中的问题；二是对样车的未知结构参数进行测定，为汽车设计师提供参考数据；三是对进行可靠性、耐久性试验的汽车进行结构参数测定，评价其结构保持原技术状态的能力，为进一步提高汽车的可靠性和耐久性提供依据。

2、汽车一般在哪几种质量状态下测量结构参数？把汽车质量加载到规定的状态应注意哪些事项？
汽车结构参数测量一般在以下三种载荷状态下进行:①整车整备质量状态；②设计载荷状态；③最大设计总质量状态。

把汽车质量加载到规定的状态应注意：①进行装载测量时，载荷物应该分布均匀，确保轴载质量、轮载质量分配正确，以得到正确的尺寸参数测量结果。

对于货车，载荷一般为标准铁块或混凝土块;对于客车和轿车一般为沙袋。

②尺寸参数测定时，由于对乘员的质量要求十分严格，因此，通常用相同质量的重物来代替乘员进行测定。

5、测量汽车质心高度的方法有哪几种？
汽车质心位置的测量包括：水平位置和质心高度测量。

其中、质心高度测量方法有：抬高法、侧倾法和俯仰法三种。

⑴抬高法：抬高汽车可采用绳索悬挂吊起汽车、及将汽车前部或后部支起等方法，使汽车与水平地面成一个倾斜的角度，利用已知的纵向质心尺寸，以及测得的车辆总质量、车辆抬高后的轴负荷和车辆相对水平面的倾斜角度可计算出汽车质心高度。

⑵侧倾法：利用侧倾平台进行质心高度测量。

缓慢举升试验台，直到汽车左侧车轮负荷为零，可根据
整机总质量、车辆质心横向位置尺寸及举升角度直接计算出质心高度。

⑶俯仰法：以俯仰运动代替侧倾运动，而且不必在极限状态下测定，准备工作比较简单，平台的运动按控制系统发出指令自动进行，数据的记录和处理由计算机自动完成。

二、基本概念及主要内容：
1.三维坐标系是汽车设计阶段建立的抽象的三个互相垂直的空间平面所构成。

这三个平面分别称之为X基准面、Y基准面、Z基准面，这三个基准面只存在于图纸上，实际车身上并不可见；它们是决定汽车外部尺寸和内部尺寸关系的基准。

通常情况下，将车辆的纵向对称面确定为Y基准面。

2.基准平面在车体上是看不见的，为了明确基准平面的位置，通常在车体上明确标出三个或多个实际点（压坑或孔），这些实际点按三维坐标系确定其位置，称为基准点。

3.R点是制造厂确定座椅位置的基准点。

它是模拟人体躯干和大腿胯关节中心位置，并相对于所设计汽车结构而建立的坐标点，这一点也称为座位基准点。

4.汽车座椅的H点是将人体模型以制造厂规定的正常驾驶或乘坐的姿势放置到座椅的最后位置，此时，与人体模型上H点标记钮连线中点重合的座椅上的空间点即为R点。

5.测量尺寸参数最理想的仪器设备是三维坐标测量仪，它能精确地测量三维空间的点、线、面的位置关系，若与三维H点人体模型配合使用，能实现国际标准中要求的主要尺寸的测量。

6.测量尺寸参数常规的测量仪器有：高度尺、离地间隙仪、角度尺、钢卷尺、水平仪、铅锤、油泥、划针等。

7.测量尺寸参数前，被测量的汽车必须符合测量条件及设计任务书的规定要求，这样测量的数据参数才真实可信。

8.轮胎气压是汽车尺寸测定中极为重要的条件，它主要影响铅锤方向的汽车尺寸，对其应严格检查。

要求轮胎气压必须符合技术条件的规定（气压误差不允许超过±10Kpa）。

9. 设计载荷状态是指轿车在整备质量状态下乘坐乘员后的状态。

最大设计总质量状态是指在整车整备质量状态的基础上按规定的装载质量加载荷、按规定人数乘坐的状态。

10. 最小离地间隙指支撑平面与车辙中间部分最低点的距离。

最小离地间隙一般在汽车的最大总质量状态下，用离地间隙仪测量。

11. 汽车最小转弯直径是指转向盘转到极限位置时，车辆前外侧转向轮胎面中心在平整地面上的轨迹圆直径。

12. 汽车转弯通道圆外圆是指车辆所有点，在平整地面上的投影均位于圆内的最小外圆，转弯通道圆
内圆是指车辆所有点，在平整地面上的投影均位于圆外的最大内圆。

汽车最小转弯通道圆是指转向盘转到极限位置时的转弯通道圆，最大转弯通道宽度指转向盘转到极限位置时的转弯通道宽度。

13. 汽车以直线行驶状态停于平整地面上，沿过车辆最外侧的点向地面作一个与车辆纵向中心线平行的投影线，汽车起步，由直线行驶过渡到转弯通道圆外圆直径为25m的圆上行驶，直到车尾完全进入该圆，在此过程中车辆外侧任何部位在地面上的投影形成一组外摆轨迹，这组轨迹与车辆静止时车辆最外侧部位在地面形成的投影线的距离即为外摆值。

14. 轮胎滚动周长是指轮胎滚动一圈所覆盖的距离。

在实际使用时，也常用单位距离的转数来表示，即在规定的条件下，轮胎的（轴）中心恰好移动1km的距离时，轮胎所转动的整圈和非整圈转数。

第四章汽车基本性能试验
一、习题参考答案：
1、汽车动力性评价指标包括哪些？各指标的测量方法分别是什么？
汽车动力性能的主要评价指标包括：加速性能、最高车速、爬坡性能、牵引性能。

⑴.加速性能试验方法主要有两种。

A.全油门起步加速性能试验：车辆由静止状态全油门加速到100km/h，或者车辆由静止状态全油门加速通过400m距离，记录加速过程的行驶时间。

B.全油门超越加速性能试验：车辆由60km/h全油门加速到100km/h，记录加速过程的行驶时间。

⑵.最高车速试验：
A.直线跑道上的最高车速试验(双方向试验)：为了减少道路坡度和风向（风速）等因素造成的影响，依次从试验跑道的两个方向进行试验，并尽量使用跑道的相同路径。

B.直线跑道上的最高车速试验(单方向试验)：由于试验跑道的自身特性，汽车不能从两个方向达到其最高车速，如果直线跑道符合双向试验的条件，且纵向坡度不超过0. 1%，则可以只从一个方向进行试验。

连续5次重复进行行驶试验。

C.环形跑道上的最高车速试验：汽车以最高车速在跑道上至少行驶 3 次，且不对方向盘施加任何动作以修正行驶方向。

记录汽车行驶一圈所用时间，每次的测量时间变化不应超过3%。

(3).爬坡性能分为爬陡坡试验和爬长坡试验。

A.爬陡坡试验：坡路实测法，负荷拖车测量法。

坡路实测法：试验前，试验车预热行驶，而后停于接近坡道的平直路段上。

将试验车变速器挂最低挡，起步后迅速将加速踏板踩到底。

要保持节气门全开，一直用最低挡爬至坡顶。

与此同时，测定汽车通过10 m测定路段的时间、发动机转速，监视各仪表的工作状况，监视并测定发动机冷却水温度、润滑油温度和压力，以及一些总成的润滑油温度。

当爬至坡顶时，检查汽车各部位有无异常现象，并做记录，同时记录坡道的坡度、长度、类型及道路表面状况等。

如果试验车克服了该坡道，再到大一级坡度的坡道上进行上述试验。

以此类推，直到汽车不能爬上更大坡度的坡道为止。

如果第1次爬不上去，可进行第2次，但不允许超过2次。

最后以能爬至坡顶的最陡坡道的坡度作为该车最大爬坡度。

如果找不到汽车制造厂规定坡度的坡道，也可以在其他坡度的坡道上进行试验。

此时可以通过增减载荷或改变变速器挡位的办法爬坡，并按下式折算成厂定最大总质量状态下，变速器挂最低挡位时的爬坡度。

负荷拖车测量法：汽车爬坡时，拖钩牵引力主要用来克服爬坡阻力，可以通过测量拖钩牵引力并换算成汽车最大爬坡度。

B.汽车的爬长坡试验
试验坡道为表面平整、坚实的连续上坡道，该坡道长为8km～10km，其中上坡路段应占坡道长度的90%以上，最大纵向坡度不小于8%。

试验时，将试验车停放在坡道起点处，并记录里程表指示里程，启动燃油流量计。

然后起步向上爬坡，爬坡中尽可能使用较高的挡位，各挡位都应全负荷、在保证安全的前提下以较高车速行驶，一直爬至试验终点。

试验时，每0.5km记录一次相关部位的温度值，记录试验全过程中排挡使用次数和时间，观察仪表、发动机、传动系的工作状况。

计算出平均车速和平均百公里燃油消耗量。

⑷.牵引性能试验包括：一般牵引性能试验、最大拖钩牵引力试验。

①一般牵引性能试验：用牵引杆连接试验车和负荷拖车，牵引杆应保持平衡。

试验时，牵引杆纵轴线和行车方向保持一致。

②最大拖钩牵引力试验：试验汽车的传动系统处于最大传动比位置，驱动轮均处于驱动状态，节气门全开，以该工况最高车速的80%左右的车速行驶，负荷拖车施加负荷，试验车车速平稳下降，直至发动机熄火或驱动轮完全滑转为止，往返各进行一次相同的试验，以两个方向的最大拖钩牵引力的平均值作为试验结果。

2、汽车燃油消耗量测量方法有哪几种？各种测量方法使用的仪器设备及其结构和工作原理分别是什么？
汽车燃料经济性的测量方法，根据对试验影响因素的控制程度可分为：不控制的道路上的循环、控制的道路上的循环、底盘测功机上的循环。

按是否需要拆卸发动机供油管路串接传感器又可分为直接测量法和间接测量法。

直接测量法：直接将测量油耗的传感器串接在发动机供油管路中，实时测出消耗的燃油量，根据传感器的类型分为容积法和质量法。

间接测量法：又称为不拆卸、不解体测量法，通过测取表征燃油消耗的特征参数经计算得出消耗的燃油量，目前间接测量法比较成熟的方法是碳平衡法。

容积式油耗仪分为定容式和容量式两种。

定容式油耗仪是通过测定消耗一定容量的燃料所需时间来计算油耗量。

容量式油耗仪是通过测定一定时间内消耗的燃油容积。

容积法所采用的油耗仪，按结构可分为活塞式、膜片式、齿轮式和涡轮式。

行星活塞式油耗仪由滤清排气装置、四活塞联动式流量传感器、路程传感器、测量仪表和快速连接接头等组成。

工作原理：使被测燃油充满一定容量的测量室，通过充满测量室的次数，可得出被测燃油的总量，再除以测定时间间隔或行驶里程即可得平均燃油消耗量。

质量式油耗传感器由称量装置、计数装置和控制装置组成。

通过测定消耗一定质量的燃油所经历的时间，计算得到燃油消耗量Q f。

汽车燃油消耗量碳平衡法检测系统由测试工况模拟子系统、排气含碳化合物浓度测量子系统和排气流量测量子系统构成。

碳平衡法是根据分别测得的汽车在测试时间或行程内的排气总容积和同时测得的含碳化合物浓度，经计算得出汽车在测试时间或行程内的排气含碳化合物的总质量。

其基本原理是燃料中的含碳量不因燃烧而改变，测得汽车排气中的碳质量，就可以据此算得相应的燃烧的燃料量（L/100km）。

3、汽车燃料经济性试验常用的行驶工况有哪几种？其适用范围分别是什么？
汽车燃料经济性能试验的行驶工况由行驶速度和行驶时的载荷构成，汽车燃料经济性能试验的行驶工况有稳态工况和瞬态(多)工况两大类。

稳态工况即等速行驶工况，是汽车运行的基本工况。

瞬态工况即运行工况是怠速、加速、稳(等)速、减速等各种瞬态工况的随机组合。

汽车燃料经济性试验常用的行驶瞬态(多)工况有：四工况、六工况、十五工况、 C－WTVC循环。

四工况是模拟城市公交客车(M2、 M3类城市客车)站间的行驶工况循环，用于公交车辆燃料消耗量的测量。

六工况适用于城市客车及双层客车除外的车辆。

十五工况适用于轻型汽车。

C－W TVC循环适用于重型商用车辆。

5、汽车制动性的评价指标是什么？乘用车制动性能动态试验项目包括哪些？
汽车制动性的评价指标：制动距离、充分发出的平均减速度、制动稳定性、应急制动性能、热衰退和恢复性能等。

乘用车制动性能动态试验项目包括：0型试验、I 型试验、车辆行驶中的驻车制动、响应试验、失效试验、车轴间的制动力分配检查、装备防抱制动系统车辆的制动性能试验。

6、汽车操纵稳定性主要有哪几项试验？其定义和评价指标分别是什么？
汽车操纵稳定性主要有：瞬态转向特性试验、转向回正性试验、蛇行试验、转向轻便性试验、稳态转向特性试验。

瞬态转向特性试验通过测试汽车横摆角速度的幅频特性和相频特性来评价汽车操纵稳定性，包括：转向盘转角脉冲试验以及方向盘角阶跃试验。

方向盘角阶跃试验的评价指标有：稳态侧向加速度、横摆角速度响应时间与侧向加速度响应时间、横摆角速度峰值响应时间、横摆角速度超调量、横摆角速度总方差与侧向加速度总方差、汽车因数。

转向盘角脉冲试验的评价指标有：汽车横摆角速度的幅频特性和相频特性。

转向回正试验用于评价汽车由曲线自行恢复到直线行驶的能力，包括：低速回正和高速回正试验。

转向回正试验的评价指标有：稳定时间、残留横摆角速度、横摆角速度超调量、横摆角速度自然频率、相对阻尼系数、横摆角速度总方差。

蛇行试验是评价汽车随动性、收敛性、方向操纵轻便性及事故可避免性的典型试验。

蛇行试验的评价指标有：蛇行车速、平均转向盘转角、平均横摆角速度、平均车身侧倾角、平均侧向加速度。

转向轻便性试验是用于评价转向盘最大作用力和转向盘作用功及路感的试验。

转向轻便性的评价指标有：转向盘最大作用力矩均值、方向盘最大作用力均值、转向盘的作用功、方向盘平均摩擦力矩和平均摩擦力。

稳态回转试验的用于测试汽车的转向特性，评估汽车弯道行驶的安全性。

包括：固定转向盘转角的稳态转向特性试验、定转弯半径的稳态转向特性试验。

稳态回转试验的评价指标有：转弯半径比、前后轮侧偏角差、车身侧倾角。

8、汽车通过性试验通常包括哪些内容？
通过性试验通常包括汽车通过性几何参数测量(与通过性有关的几何参数有接近角、离去角、离地间隙、横向通过半径、纵向通过半径，轮胎印迹面积、最大转弯半径、转向通道宽度等)，低附着系数地面通过性试验(沙地通过性试验、泥泞地通过性试验、冰雪路通过性试验)、崎岖不平道路通过性试验、涉水性能试验、地形通过性试验等。

二、基本概念及主要内容：
1.汽车的动力性能试验主要包括：滑行试验、车速试验、加速性能试验、爬坡试验、附着系数测量试验和牵引特性试验等。

2. 汽车的燃料经济性指汽车以最低燃料消耗完成运输工作的能力，是汽车最主要最基础性能之一。

汽车燃料经济性试验是测量汽车在规定的条件下的燃料消耗量，以获取评价其燃料经济性指标的试验。