汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的整車(chē)可靠性試驗(yàn)

張曼　石帥朋

摘 要：隨著汽車(chē)的普及，汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜以及人們需求水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)的可靠性也提出了越來(lái)越高的要求。近年來(lái)，汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的整車(chē)可靠性試驗(yàn)得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從道路試驗(yàn)、虛擬試驗(yàn)，以及環(huán)境可靠性試驗(yàn)等多方面，就汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的整車(chē)可靠性試驗(yàn)展開(kāi)了研究，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：可靠性;試驗(yàn);汽車(chē)開(kāi)發(fā)

1 汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的整車(chē)可靠性試驗(yàn)

（1）道路試驗(yàn)。道路試驗(yàn)是整車(chē)可靠性試驗(yàn)最重要也是最常用的試驗(yàn)方式，按照道路的不同可以分為試車(chē)場(chǎng)道路試驗(yàn)和公共道路試驗(yàn)。試車(chē)場(chǎng)道路試驗(yàn)是在試車(chē)場(chǎng)的專(zhuān)用道路上試驗(yàn)樣車(chē)按照規(guī)定的試驗(yàn)規(guī)范駕駛，以驗(yàn)證汽車(chē)在設(shè)計(jì)生命周期內(nèi)實(shí)際使用過(guò)程中的可靠性。試車(chē)場(chǎng)道路一般有：卵石路、魚(yú)鱗坑路、搓板路、比利時(shí)路、起伏路、破損路、方坑、搖擺路、標(biāo)準(zhǔn)坡道等“壞路”和高速道路，這些典型的道路能夠重現(xiàn)汽車(chē)行駛過(guò)程中遇到的各種路而激勵(lì)。每家汽車(chē)企業(yè)都有著自己不同的試驗(yàn)規(guī)范，試驗(yàn)規(guī)范的制定一般是依據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)中的目標(biāo)客戶實(shí)際使用情況，篩選出其中代表大多數(shù)客戶的最?lèi)毫拥男旭偣r，通過(guò)特定的車(chē)速和循環(huán)數(shù)量在試車(chē)內(nèi)的各種典型道路上重現(xiàn)這些工況，并且使其累計(jì)等效汽車(chē)考核周期內(nèi)實(shí)際使用條件下相同的可靠性積累。公共道路試驗(yàn)是車(chē)輛在公共道路上按照駕駛員一般的駕駛習(xí)慣，按照產(chǎn)品實(shí)際使用情況下的在山路、鄉(xiāng)村公里、城市道路、省道、國(guó)道、高速路等典型道路上行駛里程，產(chǎn)品的銷(xiāo)售區(qū)域有時(shí)也會(huì)作為一個(gè)考慮因素，銷(xiāo)售量比較大的區(qū)域的路而特征將會(huì)被優(yōu)先選擇。模擬道路試驗(yàn)，利用采集到的汽車(chē)在各種道路上執(zhí)行道路可靠試驗(yàn)規(guī)范時(shí)四個(gè)車(chē)輪的力或者扭矩作為輸入與基準(zhǔn)，然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成道路模擬機(jī)所需液壓伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序，重現(xiàn)汽車(chē)在相應(yīng)的道路試驗(yàn)規(guī)范中受力或扭矩情況。通常情況下會(huì)除了四輪力或扭矩外還會(huì)選擇其他關(guān)鍵硬點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變作為參考基準(zhǔn)調(diào)試和檢驗(yàn)液壓伺服驅(qū)動(dòng)程序，提高模擬道路試驗(yàn)和實(shí)際道路試驗(yàn)的關(guān)聯(lián)度。道路模擬試驗(yàn)臺(tái)架早期只有4個(gè)通道，因此只能模擬不同路而道路試驗(yàn)中垂直載荷造成的疲勞損傷，其試驗(yàn)結(jié)果與道路試驗(yàn)的關(guān)聯(lián)度較差。16通道能夠重現(xiàn)每個(gè)車(chē)輪縱向、垂直、側(cè)向二個(gè)方向的受力和制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)扭矩，能夠較好的考核懸架系統(tǒng)，車(chē)身結(jié)構(gòu)，后橋，副車(chē)架等承載結(jié)構(gòu)。目前最新的24通道能夠重現(xiàn)車(chē)輪全部六個(gè)自有度方向上的力和扭，因此能夠更真實(shí)的模擬車(chē)輛在道路上行駛時(shí)的受力和扭矩情況，不但車(chē)身底盤(pán)等結(jié)構(gòu)件，空調(diào)、內(nèi)飾、電子、外飾等零件的絕大多數(shù)零件的結(jié)構(gòu)可靠性也能得到有效的考核。

（2）腐蝕試驗(yàn)。腐蝕試驗(yàn)是重現(xiàn)汽車(chē)實(shí)際使用中所受到的電化學(xué)腐蝕，主要的試驗(yàn)設(shè)施有鹽濺槽、鹽霧室、高溫高濕環(huán)境艙。鹽濺槽內(nèi)是一定比例的鹽、水和砂石的混合物，能夠模擬冬季道路灑鹽對(duì)車(chē)輛的影響;鹽霧室內(nèi)部布滿噴嘴能夠?qū)⒁欢舛鹊柠}水以霧狀的形式充滿整個(gè)空間，試驗(yàn)樣車(chē)在里面浸泡一段時(shí)間后，車(chē)身外部以及與空氣接觸的零部件都會(huì)沉降一定量的鹽水，能夠模擬沿海地區(qū)高濕空氣對(duì)車(chē)輛造成的腐蝕;高溫高濕環(huán)境艙主要用于加速腐蝕的進(jìn)程，在試驗(yàn)場(chǎng)中進(jìn)行的腐蝕耐久性試驗(yàn)，兩周的腐蝕效果可以等效實(shí)際使用中的一年。試驗(yàn)過(guò)程會(huì)在試驗(yàn)樣車(chē)的不同區(qū)域懸掛標(biāo)準(zhǔn)的金屬樣片，這些金屬樣片的腐蝕情況能夠反映出腐蝕試驗(yàn)的腐蝕效果。將這些樣片的腐蝕數(shù)據(jù)和專(zhuān)門(mén)收集產(chǎn)品車(chē)使用過(guò)程中腐蝕數(shù)據(jù)對(duì)比，能夠做到腐蝕試驗(yàn)對(duì)樣車(chē)不同區(qū)域的腐蝕都與產(chǎn)品實(shí)際使用中的腐蝕相當(dāng)，腐蝕試驗(yàn)?zāi)軌蛘鎸?shí)的反映產(chǎn)品的耐久性。

（3）虛擬試驗(yàn)。虛擬試驗(yàn)現(xiàn)代CAE技術(shù)在汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)重要應(yīng)用，把整車(chē)結(jié)構(gòu)搭建為一個(gè)混合多體動(dòng)力學(xué)理論模型，把道路試驗(yàn)中的典型路面和行駛工況作為輸入條件，結(jié)合各種材料的疲勞數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)不同零部件的疲勞壽命。虛擬試驗(yàn)周期短，不需要制造物理樣車(chē)，在設(shè)計(jì)初期就能發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題為優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，虛擬技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越被汽車(chē)企業(yè)重視，對(duì)于比較成熟的汽車(chē)企業(yè)來(lái)說(shuō)虛擬技術(shù)的應(yīng)用是將來(lái)汽車(chē)研發(fā)能力提高的一個(gè)重要方向。

（4）環(huán)境可靠性試驗(yàn)。試車(chē)場(chǎng)試驗(yàn)、公共道路試驗(yàn)、道路模擬試驗(yàn)等各種道路可靠性試驗(yàn)都是考核各種道路環(huán)境對(duì)汽車(chē)可靠性的影響，一個(gè)完整的可靠性試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)可慮汽車(chē)使用過(guò)程中的各種氣候環(huán)境溫度、濕度、氣壓、電化學(xué)環(huán)境等，汽車(chē)環(huán)境可靠性試驗(yàn)一般包含夏季試驗(yàn)、冬季試驗(yàn)和腐蝕試驗(yàn)等。夏季試驗(yàn)是將汽車(chē)暴露在高溫高濕的氣候環(huán)境中，一般要求35度以上的環(huán)境溫度下，可以有效的檢驗(yàn)汽車(chē)的冷卻系統(tǒng)及其汽車(chē)中內(nèi)飾等不耐高溫零件，海南汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)位于海南省瓊海市是理想的夏季試驗(yàn)場(chǎng)所，其屬熱帶季風(fēng)氣候區(qū)北緣，年平均降雨量2072.8毫米，年平均輻射量為每平方118.99千卡，終年無(wú)霜雪，年平均日照為2155小時(shí)。年平均氣溫24℃，7月份平均氣溫28.3℃，極端最高氣溫可達(dá)39℃。汽車(chē)中的電子元器件、油液、在低溫條件下會(huì)發(fā)生物理特性的變化，冬季試驗(yàn)是將汽車(chē)暴露在-30度以下在低溫以及冰雪環(huán)境中。冬季試驗(yàn)一般選擇在黑龍江的黑河市，黑河市地處中高緯度，屬寒溫帶大陸性季節(jié)氣候，全區(qū)年平均氣溫為-1.3～0.4℃。一月最冷，平均氣溫為-25.4～23.8℃。我國(guó)海岸線長(zhǎng)度為1.8萬(wàn)公里，大多數(shù)發(fā)達(dá)城市都分布在沿海地區(qū)，耐腐蝕性是汽車(chē)可靠性試驗(yàn)中不可或缺的一部分，腐蝕試驗(yàn)是利用人工配比的不同濃度的鹽水來(lái)模擬汽車(chē)實(shí)際使用中所受到的電化學(xué)腐蝕，并利用高溫高濕環(huán)境艙加速這種腐蝕過(guò)程。盡可能早的發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，是汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可靠性試驗(yàn)的主要目標(biāo)，不同的可靠性試驗(yàn)需要合理的應(yīng)用在汽車(chē)開(kāi)發(fā)的不同階段。在概念車(chē)開(kāi)發(fā)階段主要是汽車(chē)主要架構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)，這個(gè)階段很難去制作能夠進(jìn)行試驗(yàn)的物理樣車(chē)，虛擬試驗(yàn)主要應(yīng)用在這個(gè)階段，能夠在早期發(fā)現(xiàn)潛在設(shè)計(jì)可靠性問(wèn)題;結(jié)構(gòu)車(chē)開(kāi)發(fā)階段主要驗(yàn)證車(chē)身承載結(jié)構(gòu)、底盤(pán)系統(tǒng)、動(dòng)力總成系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、座椅骨架等基本結(jié)構(gòu)形式的可靠性，試驗(yàn)樣車(chē)的其他零部件都還不能提供足夠代表性的樣件，道路模擬試驗(yàn)不需要車(chē)輛具備鈞駛功能，能夠很好的驗(yàn)證車(chē)輛的各種結(jié)構(gòu)件可靠性;集成車(chē)開(kāi)發(fā)階段使用的零部件都能夠代表實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，因此這個(gè)階段首先考核道路可靠性試驗(yàn)和環(huán)境可靠性試驗(yàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的整車(chē)可靠性試驗(yàn)的研究分析，對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)整車(chē)可靠性試驗(yàn)的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性。

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