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沈阳大学 凌永成汽车工程概论配 套 教 材 信 息教材名称：汽车工程概论教材主编：凌永成教材定价：38RMB出版社：清华大学出版社出版时间/版次：2010年2月第1版国际标准书号（ISBN ）：978-7-302-21778-7 教材所属系列：普通高等院校汽车工程类规划教材第7章 汽车试验工程7.1 汽车整车性能试验7.1.1 动力性能试验 动力性能试验对常用的三个动力性能指标，即汽车的最 高车速、加速性能和爬坡性能进行实际试验加速试验一般包括起步到给定车速、高速挡或次高速挡， 以及从给定初速加速到给定车速两项试验内容，试验通常用 图7-1所示的非接触式汽车性能试验仪进行最高车速试验的目的是测定汽车所能达到的最高车速， 我国规定的测试区间是1.6km试验路段的最后500m图7-1 非接触式汽车性能试验仪简图图7-2为重庆力帆520轿车进行性能测试的情形，安装在发 动机舱盖和前保险杠上的设备即为非接触式汽车性能试验仪 图7-2 重庆力帆520轿车在进行性能测试爬坡试验包括最大爬坡度与爬长坡两项试验最大爬坡 度试验最好在坡度均匀、测量区间长20m以上的人造坡道上 进行，如果人造坡道的坡度对所测车不合适（例如坡道过大 或过小），可采用增、减载荷或变换挡位的办法做试验，再 折算出最大爬坡度。

图7-3 军用汽车在进行爬坡试验图7-4 奥迪轿车雪地爬坡试验（仰视） 图7-5 奥迪轿车雪地爬坡试验（俯视） 爬长坡试验主要用来检查汽车能否通过坡度为7％~10％ 、长10km以上的连续长坡，试验中不仅要记录爬坡过程中的 换挡次数、各挡位使用时间和爬坡总时间，还要观察发动机 冷却系统有无过热，供油系统有无气阻或渗漏等现象7.1.2燃料经济性试验 通常做道路试验或做汽车测功器（亦称转鼓试验台）试 验，后者能控制大部分的使用因素，重复性好，能模拟实际 行驶的复杂情况，能采用各种测量油耗的方法，还能同时测 量废气排放转鼓试验台的转鼓模拟道路路面，飞轮模拟汽车当量惯 性，增速箱使飞轮和加载装置不至过大，加载装置模拟汽车 行驶阻力，轮胎冷却鼓风机防止轮胎过热，发动机冷却鼓风 机用来冷却发动机，测量系统测量汽车驱动力、垂直力、车 速、燃油经济性以及排放等参数，而控制系统用于对试验工 况进行控制图7-6 汽车转鼓试验台的主要构成 7.1.3 制动性能试验 汽车制动性能的优劣直接关系到汽车行驶的安全性，可 用制动效能和制动效能的稳定性进行评价常进行制动距离 试验、制动效能试验（测定制动踏板力和制动减速度关系曲 线）、热衰退和恢复试验、浸水后制动效能衰退和恢复试验 等。

7.1.4 操纵稳定性试验操纵稳定性试 验类型较多，如转 弯制动试验；转向 轻便性试验；蛇形 行驶试验；侧向风 试验；抗侧翻试验 ；路面不平度敏感 性试验；汽车稳态 回转试验等 图7-7 侧倾试验7.1.5 平顺性试验 平顺性主要是根据乘坐者的舒适程度来评价的，所以又 叫做乘坐舒适性，其评价方法通常根据人体对振动的生理感 受和保持货物的完整程度来确定汽车平顺性试验可以在汽 车试验场进行，也可以在室内试验台上进行图7-8 平顺性测试试验7.1.6 通过性试验一般在汽车试验场和专用路段上进行通过性试验 （1） 通过耕地、沙漠、雪地、沼泽等松软地面的能力；（2） 越过垂直障碍及沟渠的能力；（3） 爬坡及在侧坡上行驶的能力；（4） 通过崎岖不平地面的平均速度；（5） 操纵性能以及各方面的灵活性；（6） 通过水区障碍的能力；（7） 空运的可能性以及用其他方法运输的方便性图7-9a 跨上垂直障碍图7-9b 跨过垂直障碍图7-9 德国奔驰军用越野车乌姆尼克越过垂直障碍的测试照片 图7-10 爬坡测试过程的照片 图7-10a 接近陡坡图7-10b 爬上陡坡军用越野车进行 涉水试验的情形浅水池（水深约0.2m）深水池（水深1~2m）7.1.7 安全性试验安全性试验项目很多，而且耗资巨大，尤以汽车碰撞试 验为甚。

1.碰撞试验的作用和意义汽车碰撞试验（crash test）以再现交通事故的方式来 分析汽车在碰撞过程中车内乘员与车辆相对运动状态，乘员 及车辆伤害状态等，通过分析结果可以改进车辆结构安全性 设计和增设汽车乘员保护装置通过对试验车辆上安放假人的伤害值评价，可以得到对 汽车整体安全性能的综合评价；通过进行汽车碰撞试验还可 以对汽车座椅、座椅头枕、安全带、门锁和门饺链、转向系 统、安全气囊、油箱、儿童约束系统等部件进行安全性能评 价，对汽车车身上的安全带连接部、座椅连接部、车身结构 强度与吸能能力、车内凸物等方面进行安全性能评价2.汽车碰撞防护装置（1）安全带 （2）保险杠 （3）安全气囊 3.汽车碰撞试验研究汽车被动安全性能的目的是力求在事故中最大可能 的避免或减缓对人员造成的伤害所以，通过伤害生物力学 对交通事故的保护客体——人体的伤害进行研究，了解造成 伤害的机理，人体对碰撞的忍受能力，以制定伤害评价指标 ，是汽车碰撞安全性研究的基础碰撞试验是指被检验汽车以某一速度与一个刚性或者可 变性壁障发生碰撞的试验其目的是检查保险杠、车厢前部 前围板区域所能吸收冲击能量的程度，考验车厢结构强度， 借助车内假人的传感器所记录的数据，换算出和法规相对应 的伤害指标，判断试验样车的碰撞安全性。

4.被动安全评价1）乘员安全评价碰撞试验假人（Dummy）又称为 拟人试验装置（Anthropomorphic Test Devices），是用于评价碰撞 安全性的标准人体模型假人的尺寸、外形、质量、刚 度和能量吸收性能与相应的人体十 分相似，所以当假人处于模拟的碰 撞事故条件下，其动力学响应与相 应的人体也十分相近按人体类型分，假人可分为成 年人假人和儿童假人成年人假人 按体型大小又分为中等身材男性假 人、小身材女性假人和大身材男性 假人等在假人身上装备有各种传感器，可用于测量人体各部位的加速度、 负荷、挤压变形量等通过对这些物理量的分析、处理可以定量地衡量 汽车的碰撞安全性图7-13 在假人身上装备有各种传感器碰撞试验假人 虚拟孕妇随着碰撞试验技术 的发展，已经研发出一 系列的假人，形成了碰 撞试验假人家庭，甚至 有孕妇假人可供研究在 实车碰撞中对孕妇和胎 儿的伤害情况图7-15 碰撞试验孕妇假人 在国内进行实车碰撞试验时，可选用符合我国人体数据 的第50百分位成年男子假人，并穿上外衣、长裤和鞋子通过第50百分位男性Hybrid III假人的伤害程度进行成乘 安全性评价，根据头部、胸部、腿部等主要部位的伤害程度 对试验样车的被动安全性进行评价。

假人头部伤害指数（HIC，Head Injury Criterion）不得 大于1000项项 目好可以接受尚可差头头部伤伤害指标标（HIC）＜750750~899900~999≥1000胸部压缩压缩＜50mm50~59mm60~74mm≥75mm胸部加速度＜60g60~74g75~89g≥90g大腿轴轴向力＜7.3kN7.3~9.0kN9.1~10.8kN≥10.9kN小腿指数＜0.80.8~0.91.0~1.1≥1.2表7-1 正面碰撞假人伤害评价等级表图7-16 Hybrid Ⅲ假人及其传感器位置示意图2）结构安全性评价对碰撞过程中汽车结构性能的评价，主要是衡量乘员存 活空间的完整性通过对变形测量、技术报告、照片和高速 摄影进行分析，评定汽车结构安全性等级表7-2 正面碰撞试验汽车结构安全性评价等级等 级级伤伤害的可能性色 标标 5星＜10％蓝绿蓝绿 4星10％～19％鲜绿鲜绿 3星20%~34%黄 2星35%~45%红红 1星＞45%黑图7-17a 整车撞车试验（撞车瞬间）图7-17b 整车撞车试验（撞车后）图7-17a是正面冲撞，图7- 17b是汽车以50km/h的时 速剧烈撞击后的情况，车 门开启自如，气囊弹出， 驾乘员（假人）稳坐其中 。

3）乘员约束在所有碰撞事故中均须对乘员约束系统（安全带、座椅 、安全气囊和头部约束，图7-18）进行评价图7-18 碰撞事故中乘员约束系统7.2 汽车总成零部件试验7.2.1发动机试验发动机性能试 验主要有功率 、怠速、空转 特性、负荷特 性、调速特性 、起动、机械 效率、多缸工 作均匀性、排 放和噪声等试 验图7-19 美国Chrysler公司的发动机台架试验室发动机台架试验室7.2.2汽车零部件试验对发动机的重要零部件（如曲轴、连杆、活塞等运动件 和缸盖、缸体等固定件）应进行强度试验，整机和重要部件 常需进行耐久性试验，重要部件的耐久性试验可在专门的试 验台上进行，整机的耐久性试验则在发动机台架上进行为了缩短试验时间，通 常强化试验条件，如在 额定工况、全负荷最大 扭矩工况、超负荷超转 速工况下进行耐久性 试验前后要全面测量被 测零件的尺寸和性能， 以便评价磨损情况和动 力性、经济性、排放等 指标的稳定程度 图7-20 MTS零部件电液伺服试验台许多汽车承载系统的寿命都与“道路-汽车”系统产生的随 机振动特性有关因此，可以按载荷谱提供激振力（或位移 ）的电子液压振动试验台成了许多零部件试验中不可缺少的 加载工作台。

a） MTS垂直十通道道路模拟机 b） MTS轴向十通道道路模拟机图7-21 MTS十通道道路模拟机在进行试验7.3 汽车试验场7.3.1汽车试验场的作用汽车试验场，亦称试车场，是重现汽车使用过程中遇到 的各种道路条件和使用条件，进行汽车整车道路试验的场所 为满足汽车的试验要求，汽车试验场将实际存在的各种 道路经过集中、浓缩、不失真地强化成典型道路汽车试验场的主要试验设施是集中修筑的各种试验道路， 如高速环形跑道、高速直线跑道、可靠性强化试验路段、耐 久性试验跑道、爬坡试验路以及特殊试验路段，如噪声试验 路段、比利时路（Belgian Road）、卵石路、搓板路、随机 波形路、扭曲路、越野路、涉水路以及灰尘洞、淋雨室、涉 水池等图7-22高速环形跑道 图7-23 比利时路（Belgian Road） 图7-24 卵石路搓板路爬坡试验路汽车试验场车试验场 名称高速环环道 形状长长度（km）设计设计 最高车车速（ km/h） Milford（GM）圆圆形7.2177 Romeo（Ford）长圆长圆 形8.0225 Chelesea（Chrysler）长圆长圆 形7.6225 Volkswagen 听筒形20.5190 Ohio（TRC）长圆长圆 形12225 MIRA（英国）三角形4.4145 JARI （日本）长圆长圆 形5.5190 海南汽车试验场车试验场 听筒形6.0120 东风东风 襄樊汽车试验场车试验场长圆长圆 形5.3160 总总装备备部定远远汽车试验场车试验场长圆长圆 形4120 交通部公路交通试验场试验场长圆长圆 形5.5190 一汽农农安汽车试验场车试验场长圆长圆 形4210表7-4 典型的汽车试验场7.3.2 我国的汽车试验场 海南汽车试验场始建于1958年，是我国第一个现代化湿 热气候的汽车道路试验基地。

试验场设在海南省五指山区琼海 市加积镇，海拔670m ，年平均温气度23.9℃ ，年平均湿度 85%，是对车辆进行湿热气候实验的理想场所襄樊汽车试验场始建于1985年，隶属东风汽车工程研究 院，是一个集室内零部件台架试验、整车试验以及道路试验、 服务保障于一体的综合性的汽车产品研发阵地此外，我国还有位于安徽省定远县境内的解放军总装备部 定远汽车试验场、具有寒带气候特点的一汽集团吉林农安汽车 试验场（国内唯一具有侧向风试验设备的汽车试验场）、交通 部北京汽车试验场、上海大众汽车试车场等汽车试验场解放军总装备部定远汽车试验场 图7-25 襄樊汽车试验场全景图7-26 襄樊汽车试验场布置示意图1-高速环道； 2-。