汽車開發(fā)中的整車可靠性試驗

張曼　石帥朋

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

關(guān)鍵詞：可靠性;試驗;汽車開發(fā)

1 汽車開發(fā)中的整車可靠性試驗

（1）道路試驗。道路試驗是整車可靠性試驗最重要也是最常用的試驗方式，按照道路的不同可以分為試車場道路試驗和公共道路試驗。試車場道路試驗是在試車場的專用道路上試驗樣車按照規(guī)定的試驗規(guī)范駕駛，以驗證汽車在設(shè)計生命周期內(nèi)實際使用過程中的可靠性。試車場道路一般有：卵石路、魚鱗坑路、搓板路、比利時路、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)汽車行駛過程中遇到的各種路而激勵。每家汽車企業(yè)都有著自己不同的試驗規(guī)范，試驗規(guī)范的制定一般是依據(jù)目標(biāo)市場中的目標(biāo)客戶實際使用情況，篩選出其中代表大多數(shù)客戶的最惡劣的行駛工況，通過特定的車速和循環(huán)數(shù)量在試車內(nèi)的各種典型道路上重現(xiàn)這些工況，并且使其累計等效汽車考核周期內(nèi)實際使用條件下相同的可靠性積累。公共道路試驗是車輛在公共道路上按照駕駛員一般的駕駛習(xí)慣，按照產(chǎn)品實際使用情況下的在山路、鄉(xiāng)村公里、城市道路、省道、國道、高速路等典型道路上行駛里程，產(chǎn)品的銷售區(qū)域有時也會作為一個考慮因素，銷售量比較大的區(qū)域的路而特征將會被優(yōu)先選擇。模擬道路試驗，利用采集到的汽車在各種道路上執(zhí)行道路可靠試驗規(guī)范時四個車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)化成道路模擬機所需液壓伺服系統(tǒng)的驅(qū)動程序，重現(xiàn)汽車在相應(yīng)的道路試驗規(guī)范中受力或扭矩情況。通常情況下會除了四輪力或扭矩外還會選擇其他關(guān)鍵硬點的應(yīng)力應(yīng)變作為參考基準(zhǔn)調(diào)試和檢驗液壓伺服驅(qū)動程序，提高模擬道路試驗和實際道路試驗的關(guān)聯(lián)度。道路模擬試驗臺架早期只有4個通道，因此只能模擬不同路而道路試驗中垂直載荷造成的疲勞損傷，其試驗結(jié)果與道路試驗的關(guān)聯(lián)度較差。16通道能夠重現(xiàn)每個車輪縱向、垂直、側(cè)向二個方向的受力和制動/驅(qū)動扭矩，能夠較好的考核懸架系統(tǒng)，車身結(jié)構(gòu)，后橋，副車架等承載結(jié)構(gòu)。目前最新的24通道能夠重現(xiàn)車輪全部六個自有度方向上的力和扭，因此能夠更真實的模擬車輛在道路上行駛時的受力和扭矩情況，不但車身底盤等結(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。腐蝕試驗是重現(xiàn)汽車實際使用中所受到的電化學(xué)腐蝕，主要的試驗設(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車輛的影響;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空間，試驗樣車在里面浸泡一段時間后，車身外部以及與空氣接觸的零部件都會沉降一定量的鹽水，能夠模擬沿海地區(qū)高濕空氣對車輛造成的腐蝕;高溫高濕環(huán)境艙主要用于加速腐蝕的進(jìn)程，在試驗場中進(jìn)行的腐蝕耐久性試驗，兩周的腐蝕效果可以等效實際使用中的一年。試驗過程會在試驗樣車的不同區(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的腐蝕效果。將這些樣片的腐蝕數(shù)據(jù)和專門收集產(chǎn)品車使用過程中腐蝕數(shù)據(jù)對比，能夠做到腐蝕試驗對樣車不同區(qū)域的腐蝕都與產(chǎn)品實際使用中的腐蝕相當(dāng)，腐蝕試驗?zāi)軌蛘鎸嵉姆从钞a(chǎn)品的耐久性。

（3）虛擬試驗。虛擬試驗現(xiàn)代CAE技術(shù)在汽車開發(fā)中的一項重要應(yīng)用，把整車結(jié)構(gòu)搭建為一個混合多體動力學(xué)理論模型，把道路試驗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)測不同零部件的疲勞壽命。虛擬試驗周期短，不需要制造物理樣車，在設(shè)計初期就能發(fā)現(xiàn)潛在問題為優(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)越來越被汽車企業(yè)重視，對于比較成熟的汽車企業(yè)來說虛擬技術(shù)的應(yīng)用是將來汽車研發(fā)能力提高的一個重要方向。

（4）環(huán)境可靠性試驗。試車場試驗、公共道路試驗、道路模擬試驗等各種道路可靠性試驗都是考核各種道路環(huán)境對汽車可靠性的影響，一個完整的可靠性試驗應(yīng)當(dāng)可慮汽車使用過程中的各種氣候環(huán)境溫度、濕度、氣壓、電化學(xué)環(huán)境等，汽車環(huán)境可靠性試驗一般包含夏季試驗、冬季試驗和腐蝕試驗等。夏季試驗是將汽車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，可以有效的檢驗汽車的冷卻系統(tǒng)及其汽車中內(nèi)飾等不耐高溫零件，海南汽車試驗場位于海南省瓊海市是理想的夏季試驗場所，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，終年無霜雪，年平均日照為2155小時。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℃。汽車中的電子元器件、油液、在低溫條件下會發(fā)生物理特性的變化，冬季試驗是將汽車暴露在-30度以下在低溫以及冰雪環(huán)境中。冬季試驗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℃。我國海岸線長度為1.8萬公里，大多數(shù)發(fā)達(dá)城市都分布在沿海地區(qū)，耐腐蝕性是汽車可靠性試驗中不可或缺的一部分，腐蝕試驗是利用人工配比的不同濃度的鹽水來模擬汽車實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程。盡可能早的發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計問題，是汽車開發(fā)過程中可靠性試驗的主要目標(biāo)，不同的可靠性試驗需要合理的應(yīng)用在汽車開發(fā)的不同階段。在概念車開發(fā)階段主要是汽車主要架構(gòu)的選型和設(shè)計，這個階段很難去制作能夠進(jìn)行試驗的物理樣車，虛擬試驗主要應(yīng)用在這個階段，能夠在早期發(fā)現(xiàn)潛在設(shè)計可靠性問題;結(jié)構(gòu)車開發(fā)階段主要驗證車身承載結(jié)構(gòu)、底盤系統(tǒng)、動力總成系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、座椅骨架等基本結(jié)構(gòu)形式的可靠性，試驗樣車的其他零部件都還不能提供足夠代表性的樣件，道路模擬試驗不需要車輛具備鈞駛功能，能夠很好的驗證車輛的各種結(jié)構(gòu)件可靠性;集成車開發(fā)階段使用的零部件都能夠代表實際產(chǎn)品的設(shè)計，因此這個階段首先考核道路可靠性試驗和環(huán)境可靠性試驗。

2 結(jié)語

綜上所述，加強對汽車開發(fā)中的整車可靠性試驗的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的汽車開發(fā)過程中，應(yīng)該加強對整車可靠性試驗的重視程度，并注重其具體實施措施與過程的嚴(yán)謹(jǐn)性。

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