智能电动汽车试验学 课件 第8-13章 平顺性试验- 辅助驾驶与自动驾驶试验

第八章平顺性试验平顺性试验

导读减少汽车振动提升行车品质当汽车在不良路面上行驶时，会因为强烈的振动而需要减速，其行驶速度在很大程度上受限于行驶的舒适性；同时，振动产生的动态载荷会加速零部件的磨损甚至导致损坏；另外，振动还会造成能量的消耗，影响经济性。因此，减少汽车振动，不仅对提高乘坐舒适度和货物的完好率至关重要，也直接影响到汽车的运输效率、经济性、使用寿命以及工作的可靠性学习目标熟悉汽车行驶平顺性的评估方法掌握随机振动理论和道路输入的基本知识平顺性试验

熟悉汽车振动系统的简化模型和单质量系统的振动分析

了解影响汽车行驶平稳性的各种因素

熟悉汽车行驶平稳性的实验方法

熟悉悬架系统的台架测试技术汽车行驶平顺性的评价评估汽车行驶平稳性方法对汽车行驶平稳性的评估通常基于人体对振动的感觉以及振动对货物完整性的影响，采用振动的相关物理参数，如频率、振幅、加速度和加速度的变化率等，作为衡量行驶平稳性的指标汽车行驶平顺性的评价：一、人体对振动的反应人体振动感受影响因素解析人体的振动感受受到多种因素的影响，包括振动的频率、强度、方向以及暴露于振动环境中的时长。此外，乘员的心理和生理状况也是一个重要因素。科学研究显示，人体对不同方向的振动反应有所不同，对垂直方向的振动耐受性最强，对前后方向的振动次之，而对左右方向的振动最为敏感。垂直方向振动的共振频率大约在4至8赫兹之间，而水平方向振动的共振频率则在1至2赫兹。在共振频率处施加振动，会显著降低人体的抗振动能力，增加氧气的消耗量和加快能量代谢。暴露时间是指人体在振动环境中的持续时间。暴露时间越长，人体能够承受的振动强度就越小汽车行驶平顺性的评价：二、平顺性的评价方法

平顺性的评价方法当振动波形峰值系数＜9（峰值系数是加权加速度时间历程aw(t)的峰值与加权加速度均方根值的比值）时，采用加权加速度均方根（RMS）值作为衡量人体对振动舒适度及健康影响的基本评价手段，其流程包括计算各单轴方向的加权加速度均方根值，进而合成得到整体的加权加速度均方根值。该值通过与人的感受关联，对车辆行驶过程中的舒适性进行评估。此方法在各种典型汽车行驶条件下皆有效。为与全球标准的新动向保持一致，我国在汽车平顺性评估方面，也已经转向只使用加权加速度均方根值作为评价手段

单轴向加权加速度均方根aw用基本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权加速度均方根值。具体计算方法有如下两种1.对记录的加速度时间历程at，通过相应频率加权函数w(f)的滤波网络，得到加权加速度时间历程aw(t)，按下式计算加权加速度均方根值aw(m·s-2)（8-1）式中T——振动的分析时间，一般取T=120s2.对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析，得到功率谱密度函数Ga(f)，然后再按下式求出单轴向加权加速度均方根aw（8-2）频率加权函数w(f)（渐进线）可用以下公式表示（式中频率f的单位为Hz）（8-3）ISO2631－1：1997（E）《人体承受全身振动评价——第一部分：一般要求》标准中规定，人体坐姿受振模型共三个输入点（座椅支承面、座椅靠背、脚支承面）十二个轴向的振动。由于不同输入点、不同轴向的振动对人体影响有差异，表8-1给出了三个输入点十二个轴向，分别选用哪一个频率加权函数w(f)和对应的轴加权系数k汽车行驶平顺性的评价：二、平顺性的评价方法总加权加速度均方根值av当同时考虑椅面xs，ys，zs这三个轴向振动时，三个轴向的总加权加速度均方根av按下式计算=1.42+1.42+212（8-4）式中axw——前后方向（x轴方向）加权加速度均方根值，m·s-2ayw——左右方向（y轴方向）加权加速度均方根值，m·s-2azw——上下方向（z轴方向）加权加速度均方根值，m·s-2加权振级与加权加速度均方根值的换算在具体测量时，有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law(dB)作为测量指标。加权振级表明振动的量级，可以理解为用分贝值表示的加权加速度均方根值，与加权加速度均方根值aw有如下关系（8-5）式中a0——参考加速度均方根值，a0=10-6m•s-2Law——加权振级，dB在1～80Hz振动频率范围内，人体对振动的主观感觉之间的对应关系见表8-2。把经计算得到的加权加速度均方根值aw与之比较，便可评价汽车的平顺性随机振动基础和路面输入

平顺性评估依托于随机振动理论，下面将阐述几个关键的随机振动概念随机振动基础和路面输入：一、随机振动基本概念随机过程

物体的运动轨迹大致可以分为确定性运动和随机运动两种类型。确定性运动可以通过具体的函数公式来严格刻画；相对地，随机运动的规律性无法用固定的函数公式来描述以行驶在公路上的汽车为例，其受到的来自路面的激励受到许多随机因素（比如路面凹凸不平）的影响，这些激励持续地发生变化，并在一个平均值附近上下波动。在平顺性分析中，处理的随机过程通常假定为平稳的，这意味着它们可以通过一个单一的样本函数来表征整个过程的特征，这样的假设为平顺性分析提供了极大的方便加速度均方根值

对于具有各态历经性的平稳随机过程，样本函数X(t)时刻都在变化，其均方根值为（8-6）如果X(t)表示振动的加速度a(t)，那么Xm就是加速度均方根值a功率谱密度

在平顺性分析中，需要利用傅里叶变换作为工具确定时间（或空间）函数的频率结构，并得到频率f的函数功率谱密度Gx(f)，其反映不同频率上的振动能量和振幅，代表单位频带上所具有的平均功率，即平均功率密度，被称为功率谱密度函数，简称谱密度。谱密度与均方根值之间的关系式为（8-7）所以，谱密度可用以表示一个系统受到的激励及其响应随机振动基础和路面输入：一、随机振动基本概念1/3倍频带由数学分析的理论可知，随机过程这样的非周期函数可以看成是频率连续变化的周期函数叠加而成的，即随机过程的样本函数X(t)实际上包含了频率连续变化的周期性函数成分。为了分析方便，常将连续频率按一定规则划分成一些频段，这些频段被称为频带，频带所表示的频率范围称为频带宽，每个频带由其中心频率fc表示，频带宽Δf为（8-8）式中——上限频率——下限频率若每个频带范围按=2确定，这样的频带称为“倍频带”，把“倍频带”按等比关系分成三个频带，称为1/3倍频带，此时（8-9）其中心频率为（8-10）常系数线性系统在汽车平顺性研究中，通常将汽车近似看成常系数线性系统。所谓常系数，是指系统的质量、刚度和阻尼等不随时间变化；而所谓线性，则是指能够满足叠加原理，其运动微分方程是线性常系数微分方程。对于线性系统来说，系统的固有传递特性，不会因激励的不同而变化，若输入是频率为f的正弦波，输出也必然是同频率的正弦波频响函数对于一个振动系统，输出与输入的幅值比和相位差反映了系统的传递特性，其取决于系统的固有参数。一个复数具有模和相角两个参数，因此一个系统的传递特性可以用一个复数表示，称为频率响应函数，简称频响函数。频率响应函数的模，又称为幅值比，其随频率的变化，称为幅频特性；频率响应函数的相角随频率的变化，称为相频特性。频响函数与输入、输出之间有如下十分重要的关系j=（8-11）j2=（8-12）式中()——输出功率谱密度()——输入功率谱密度()——输入输出的互功率谱密度随机振动基础和路面输入：二、输入的路面不平度功率谱计算车辆振动响应分析平顺性通过路面输入的不平度功率谱和车辆系统的频率响应函数，可以计算出各响应变量的功率谱。这样，可以分析振动系统中各参数对响应变量的影响，并据此探索提升车辆平顺性的策略路面不平度测量与分析路面纵断面的不平度可通过水准仪器或专用的路面测量设备进行测定。通过这些设备收集到的路面不平度数据通常呈现随机分布。通过计算机处理后得到路面不平度的功率谱密度Gq(n)等统计特性参数。作为车辆振动输入的路面不平度，主要采用路面功率谱描述其统计特性车速影响振动系统评估对汽车振动系统的输入进行评估时，除了要考虑路面不平度之外，车速也是一个重要的因素。在某些情况下，可能需要将空间频率功率谱密度转换为时间频率功率谱密度汽车振动系统的简化与单质量系统的振动

汽车作为一个多变的振动实体，为了分析的便利性，通常需要依据具体问题对其进行必要的抽象化处理汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化

汽车振动系统的简化分析在简化汽车振动系统时，常用等效系统来替代。通常，汽车被认为是由相互关联的悬挂质量和非悬挂质量构成的复杂体系。悬挂质量M包括车身、车架以及其上的各种总成，这是由悬架弹簧支撑的部分；非悬挂质量m则主要由车轮和车轴组成，这是悬挂弹簧以下的部分。由于汽车的弹性元件、操控杆、减震器和传动轴等部件一端连接于弹簧以上的部分，另一端连接于弹簧以下的部分，它们通常被认为一半属于悬挂质量，另一半属于非悬挂质量汽车振动系统平面模型分析假设汽车对称于纵向轴线并没有横向角振动，而只有垂直振动z和俯仰振动φ，由此汽车振动系统可简化为图8-1所示的平面模型。将悬挂质量M按动力学等效的条件分解为前轴上的质量M1和后轴上的质量M2以及质心c上的质量M3三个集中质量，并由无质量的刚性杆连接，其大小由下述三个条件决定1)总质量不变（8-13）2)质心位置不变（8-14）汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化

3)转动惯量Iy的值保持不变

（8-15）

式中ρy——绕横轴y的回转半径，m

L1——质心至前轴距离，m

L2——质心至后轴距离，m

由以上各式解得汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化

（8-16）

式中L——轴距（m）

当悬挂质量分配系数

=1时，质心c上的质量M3=0。此时有

（8-17）汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化双轴独立振动分析在ε=1情况下，前、后轴上集中质量M1、M2在垂直方向的运动是相互独立的，亦即当前轮遇到路面不平度而引起振动时，质量M1运动，而质量M2不运动，反之亦然汽车振动系统分析大部分汽车ε=0.8～1.2，即接近1。在这种情况下，可以分别讨论图8-1上M1与前轮轴以及M2与后轮轴所构成的两个双质量系统的振动，如图8-2所示，图中Kt为轮胎刚度。在分析车身振动时，在远离车轮固有频率f0（10～16Hz）的较低激振频率范围（如5Hz以下），轮胎的动变形很小，如若忽略其弹性和车轮质量，可得到分析车身垂直振动的单质量系统，如图8-3所示汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：二、单质量系统及其振动特性分析

车身振动单质量系统分析图8-3所示是分析车身振动单质量系统模型，由轴上质量M1（或M2）和弹簧刚度为K、减振器阻尼系数为C的悬架组成。q是路面输入；z是车身垂直方向输出，其原点在静力平衡位置根据牛顿第二定律，得到描述系统运动的微分方程为（8-18）整理得1″+'+='+（8-19）上式是二阶常系数非齐次线性微分方程。由《汽车理论》中的相关推导，可得有关悬架系统以下结论汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：二、单质量系统及其振动特性分析

阻尼系数影响振动衰减1)悬架系统的阻尼系数C（或阻尼比ξ）对系统衰减振动的固有频率有一定的影响，并直接决定振幅的衰减程度

系统减振对阻尼比要求分析2)系统减振在频率比λ[路面输入频率（也称激振频率）f与系统固有频率f0之比]不同的路面输入下，对阻尼比ξ的要求不同

降低固有频率改善平顺性受限动挠度3)降低系统的固有频率f0可以明显减小车身振动加速度，从而改善汽车的平顺性，但f0的降低又受到动挠度fd的限制。目前，大多数汽车悬架系统的固有频率f0、静挠度fs、限位行程[fd]和阻尼比ξ的使用范围见表8-3

轿车与货车固有频率差异综上所述，轿车舒适性要求高，而所行驶的路面相对货车和越野车比较好，悬架动挠度fd引起的撞击限位概率很小，故其车身部分固有频率f0选择得比较低，以减小车身加速度，一般为1～1.5Hz。反之，货车和越野车行驶的路面较差，为减小撞击限位的概率，车身固有频率f0较高，一般为1.5～2Hz。在固有频率f0比较低、行驶路面又比较差的情况（例如某些越野车）下，动挠度fd会相当大，为了减少冲击限位的概率，此时阻尼比ξ应取偏大值影响汽车行驶平顺性的因素：一、悬架结构

提升汽车平顺性技巧提高汽车行驶平顺性的关键方法包括降低悬架的刚度并减少其固有频率，以此来降低路面不平等引起的乘员所承受的加速度。这通常涉及到使用较软的弹簧和较低的轮胎气压。然而，悬架刚度过小也会带来问题，例如会增加非悬挂质量的高频振动幅度，影响车辆的操控稳定性，并且在紧急制动或转弯时可能导致车辆过度点头或侧倾非线性悬架适应载荷变化对于承受不同载荷的公共汽车和货车，为了适应不同载荷对悬架刚度的需求，常常会使用非线性悬架，也就是变刚度悬架。在轻载时，悬架刚度较小，以防止振动频率过高而损害行驶平顺性；在重载时，悬架刚度会迅速增加，从而减轻车辆的侧倾和纵向角振动。通过在钢板弹簧中增加副弹簧或复合弹簧，可以使其刚度随载荷变化而调整；此外，空气弹簧、空气液力弹簧和橡胶弹簧等都具备非线性特性调整悬架频率防共振为了防止前后悬架在行驶中遇到激振频率而发生共振，前后悬架的固有频率应当分别设置，特别是由于路面激励首先影响前轮，然后才传递到后轮，因此前悬架的固有频率应稍低于后悬架，即前悬架刚度应稍微小于后悬架被动悬架的局限性分析传统悬架系统通常由弹簧和减震器构成，其特性参数（如悬架刚度和阻尼系数）一旦在特定条件下被优化设定，就无法进行修改，这种结构被称为被动悬架。这就意味着被动悬架无法根据实际使用条件（例如，载荷变化导致的悬挂质量改变，以及由车速和路面状况决定的路面输入）进行调整以改善悬挂性能影响汽车行驶平顺性的因素：一、悬架结构主动与半主动悬架提升平顺性相比之下，主动悬架和半主动悬架能够更有效地提升车辆的行驶平顺性。主动悬架通常使用液压缸作为主要动力源，替代传统的弹簧和减震器。这种系统通过外部高压液体供应能源，利用传感器监测系统运动状态，并将这些信号反馈给电控单元。电控单元根据这些反馈信号发出控制指令，操纵动力源产生所需的主动控制力，实现对振动系统的闭环控制。半主动悬架的主要组件是可调节阻尼的减震器，其控制策略类似于主动悬架，采用闭环控制，或者使用基于车速等参数的开环控制系统。由于其能耗主要用于驱动控制阀，因此半主动悬架的能耗相对较低。图8-4所示为车身与车轮两个自由度主动悬架或半主动悬架模型影响汽车行驶平顺性的因素：二、悬架阻尼

悬架系统提升行车舒适性悬架系统通过减振器、钢板弹簧叶片间的摩擦以及轮胎变形时的内部摩擦来消耗振动能量。这种阻尼作用有助于快速减少车身振动，降低传递给乘客和货物的加速度，缩短振动持续时间，从而提升行车的舒适性。此外，它还有助于改善车轮与地面的接触状态，防止车轮离地，增强车辆的操控稳定性

减振器与悬架系统匹配原理由于钢板弹簧悬架中的干摩擦较大，且弹簧片数越多，摩擦力越大，因此有时车辆会省略减振器。但是，弹簧的摩擦阻尼变化不稳，且钢板弹簧生锈后阻力增加，控制难度加大。对于使用其他摩擦较小的弹性元件（如螺旋弹簧、扭杆弹簧等）的悬架系统，则必须配备减振器以吸收和快速衰减振动。为了确保减振器在压缩和伸张行程中提供适当的阻尼效果，同时不传递大的冲击力，可以设计不同阻尼系数的压缩和伸张行程。如果减振器只在伸张行程中提供阻尼，而在压缩行程中不提供阻尼，这样的减振器被称为单向作用减振器；如果减振器在压缩和伸张行程中都提供阻尼，则称为双向作用减振器

提升减振器性能保障行车稳定使用减振器或提升减振器性能不仅能够增强汽车的舒适性，还能增加悬架的角刚度，改善车轮与地面的接触条件，预防车轮离地，从而提升车辆的稳定性。悬架系统的干摩擦可能会导致悬架弹性部分或全部失去活动性，使车辆在行驶过程中的振动频率和冲击增大。在车辆使用过程中，应当注意防止减振器失效和弹簧片生锈卡滞，以免影响行车的舒适性。为了减少钢板弹簧叶片间的摩擦，应定期添加润滑脂或使用摩擦衬垫，并在设计上采用较少片数的弹簧影响汽车行驶平顺性的因素：三、轮胎01轮胎弹性减振作用解析轮胎的弹性作用能够降低悬架的有效刚度。当汽车在起伏不平的道路上行驶时，轮胎的弹性提供了一种展平效果，使得轮胎的位移曲线比道路的实际轮廓更加平滑，尽管其跳跃的幅度比道路的起伏要大，但跳跃的峰值却比道路不平度的峰值低。轮胎内部摩擦产生的阻尼能够吸收振动能量，从而使振动得到衰减02轮胎刚度影响行车舒适性轮胎对车辆行驶舒适性的影响主要与轮胎的径向刚度有关。适当地降低轮胎的径向刚度可以提升行驶的舒适性。例如，使用子午线轮胎可以减少轮胎的径向刚度，从而增加轮胎的静挠度，提高车辆的行驶平顺性。然而，如果轮胎刚度过低，可能会导致车辆侧偏，影响操控稳定性。为了确保行驶的平顺性，进行轮胎动平衡测试以消除动不平衡是必要的影响汽车行驶平顺性的因素：四、座椅

01座椅布局影响乘车舒适度车辆内部座椅的布局对提升乘坐舒适性有显著作用。座椅位置靠近车身中部时，其受到的振动幅度相对较小，而位于前后两端的座椅则会有更大的振动幅度。这意味着在相同振动频率下，不同位置的乘客感受到的振动加速度会有所不同。因此，在设计轿车时，座位通常被布置在车辆前后轴之间的范围内。对于载货汽车和公共汽车，为了减少前后方向的振动，应尽量减少座位在垂直方向上与车辆质心之间的距离

02座椅减振与舒适性关系研究座椅的减振性能也很重要，座椅的弹性和减振特性需要适当选择。如果车辆悬架较为硬朗，可以搭配较软的座椅以提供更好的舒适性；如果悬架较软，则应使用较硬的座椅来避免与人体敏感频率范围（4～8Hz）的重合，防止发生共振现象。此外，座椅应具备一定的阻尼，以确保阻尼系数超过0.2，以便有效减少振动影响汽车行驶平顺性的因素：五、非悬架质量

非悬挂质量影响车辆平顺性非悬挂质量的大小直接影响传递到车身上冲击力的大小：非悬挂质量较小的车辆冲击力较小，反之则较大。因此，非悬挂质量对车辆行驶的平顺性有着显著的影响

非悬挂质量影响行驶平顺性行驶平顺性受非悬挂质量影响的程度，通常通过非悬挂质量与悬挂质量的比值m/M来衡量。这个比值越低，车辆的行驶平顺性通常越好。然而，当非悬挂质量减小时，它对平顺性的影响也会减弱，而且过小的非悬挂质量可能会影响车轮与地面的抓地力。现代轿车的m/M一般在10.5%～14.5%影响汽车行驶平顺性的因素：六、底盘旋转件不平衡的影响

提升旋转部件平衡增强行车平顺性车辆底盘上的旋转部件（例如传动轴和车轮）如果存在不平衡，会在行驶过程中迅速产生循环的激振力，这些力通过悬挂系统传递到车身上，从而影响车辆的行驶舒适性。通过提升这些旋转部件的动态平衡性，可以显著增强汽车的行驶平顺性影响汽车行驶平顺性的因素

轴距的影响在汽车行驶时，路面不平造成的冲击会导致车身俯仰角加速度随着汽车轴距的增加而降低；除了前轮和后轮上方区域，车身垂直振动加速度也随着轴距的增长而减少。因此，增加轴距有助于提升汽车的行驶平顺性汽车行驶平顺性试验

评估汽车平顺性方法研究在评估汽车行驶平顺性的过程中，需要收集包括随机振动在内的多种振动和冲击数据。通过计算机系统，结合采样、模拟到数字的转换，以及各种软件和硬件的数据处理组件，对平顺性的评价指标、频谱分析和频率响应函数进行处理汽车行驶平顺性试验：一、试验条件

车辆条件车辆按要求装备齐全，并在相应位置设置加速度传感器，轮胎气压符合技术要求

道路条件试验道路为平直坚实沥青路面或混凝土路面，路面等级可根据需要确定，路面干燥平整、纵坡不大于1%，不平度应均匀无突变，路面长度应不小于试验采集时间所需的最短路面长度

气候条件风速不大于5m/s汽车行驶平顺性试验：二、平顺性试验数据的采集和处理系统

平顺性试验数据的采集和处理系统在执行汽车平顺性测试时，需要搜集大量的随机振动数据。接着，利用微机作为核心，结合采样、模拟-数字转换以及多样的软件和硬件数据处理工具，对这些数据进行处理，以评估车辆平顺性相关的指标、频谱分析和频率响应函数测试仪器系统平顺性试验仪器系统包括加速度传感器、前置放大器和记录仪或数据采集器、车速仪、滤波器等。图8-5为测试仪器系统的框图。由试验仪器构成的测试系统应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠在使用压电式加速度计进行振动测量时，传感器的布局应根据具体的测量目的来决定。为了准确捕捉车身整体的振动，传感器应安装在车身的刚性接合点，避免传感器本身的结构振动（例如车地板的弯曲）对数据产生干扰。相反，若目标是测量高频结构振动，传感器则应被放置在车身较软的板件上。对于测量车身俯仰和侧倾等旋转振动，需要使用两个加速度传感器，并确保它们之间有一定的距离。在测量座椅和乘员受到的振动时，传感器应被安装在一个半刚性的平台上来进行测量。座椅靠背的振动测量也采用相似的装置在进行汽车平顺性测试时，会用到配备有特定标准功能模块的加权“平顺性测量仪”。这些模块包括带通滤波器、频率加权、求和以及求取时间历程平均值等功能。为了获取更详细的数据，需要依据所使用的标准记录硬件，并对时域信号进行幅频分析处理汽车行驶平顺性试验：二、平顺性试验数据的采集和处理系统

数据处理系统

由测试系统采集振动信号后，数据需要进行处理，才能得到有用的结果。数

据处理由数据处理系统来完成。数据处理系统具有快速傅里叶变换功能，采用相应的软件快速、精确地进行自谱、互谱、传递函数、相干函数和概率统计等各种数据处理和分析汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定通过测量轮胎、悬挂系统、座椅垫等部件的弹性特性（即载荷与其变形之间的关系），可以在规定的载荷条件下计算出这些部件的刚度。加荷和卸荷曲线所围成的区域可用于确定这些元件的阻尼特性。此外，还需要测定悬挂系统的质量、非悬挂部件（如车轮）的质量以及车身质量的分配比例等参数悬挂系统部分固有频率（偏频）阻尼比的测定将汽车前轮、后轮分别从一定高度抛下，记录车身和车轮质量的衰减振动曲线，如图8-6所示，分别求得车身质量和车轮质量振动周期，然后，按下式算出各部分固有频率a）b）a)—车身部分；b)—车轮部分车身部分固有频率f0为（8-20）车轮部分固有频率fl为（8-21）车身和车轮部分的衰减率分别为（8-22）式中A1——车身自由衰减振动曲线上第2个峰的峰值A2——车身自由衰减振动曲线上第3个峰的峰值A'1——车轮自由衰减振动曲线上第2个峰的峰值A'2——车轮自由衰减振动曲线上第3个峰的峰值然后，按下式求出车身和车轮部分阻尼比=11+2ln2'=11+2ln2（8-23）用同样方法可以求出“人体-座椅”系统之间的部分固有频率和阻尼比汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

汽车振动系统的频率响应函数的测定

在实际的道路随机输入或电液振动试验台上，对车轮施加0.5至30Hz的振动输入，并记录车轴、车身和坐垫上各测点的振动反应。随后，这些数据通过统计分析仪器进行处理，可以得到车轮、悬架和坐垫等各部分与输入之间的频率响应函数，以及车身与车轴、坐垫与车身之间的响应关系。其幅频特性的峰值所在频率即为各环节的固有频率，根据共振时的振幅A近似求出各环节的阻尼比ξ，即

（8-24）汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

实际路面随机输入行驶试验此项试验是评定汽车平顺性的最主要试验1）传感器的安装位置。轿车安装在左侧前排和后排座椅上；客车安装在驾驶人座椅上、左侧后轴正上方座椅上和左侧最后排座椅上；其他类型汽车安装在驾驶人座椅上、车厢地板中心以及距车厢边板、车厢后板各300mm处的车厢地板上。安装在座椅上的传感器要能测量垂直、侧向（左右）和纵向（前后）三个方向的加速度2）所测试的座椅由真人乘员乘坐。其身高为（1.75±0.05）m、体重为（65±5）kg。乘员应全身放松，两手自然地放在大腿上，驾驶人允许双手自然地置于转向盘上。乘员应自然地靠在靠背上，否则应注明。试验过程中乘员姿势应保持不变。传感器应与人体紧密接触，而且在人体和座椅间放置安装传感器的垫盘3）试验车速的选择。至少有高于常用车速、低于常用车速和常用车速在内的三种车速。路面不同，常用车速的界定也不同。在沥青路面上，轿车的常用车速取70km/h，其他类型汽车为60km/h；在砂石路面上，轿车的常用车速取60km/h，其他类型汽车为50km/h。实际试验车速相对于预选值允许有±4%的偏差。试验时变速器采用常用档位4）试验开始前，标定传感器、调零。试验时，汽车在稳速路段以规定的车速稳定行驶，然后以该稳定车速通过试验路段在进入试验路段时，启动测试仪器开始测量并记录各测试部位的加速度时间历程，同时测量通过试验路段的时间以计算平均车速。驶出试验路段后关闭仪器。记录样本的时长不短于3min。变换车速，重复上述试验过程平顺性随机输入试验主要以总加权加速度均方根值aw来评价。根据试验中记录的振动加速度时间历程，通过数据处理设备得到加速度功率谱密度，并可计算各1/3倍频程带宽中心频率fci的加速度均方根ai，进而可求得aw。这些评价指标随车速的变化曲线称为“车速特性”，可用于在整个使用车速范围内全面地评价汽车平顺性汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

脉冲输入行驶试验在汽车行驶过程中，遇到的路面凸起或坑洼会对车辆的行驶平顺性产生影响，并在极端情况下对乘车人员的健康和所载货物造成损害。脉冲输入行驶试验就是利用放置于地面的凸块，给行驶中的汽车一个振动输入，然后采用测试系统对汽车振动的输出信号进行测量、记录和数据处理。试验目的就是从汽车驶过单凸块时的冲击对乘员及货物的影响的角度评价汽车的平顺性1）试验道路应为平直的水泥路面或沥青路面，以确保路面平整、干燥，纵坡不大于1%。路面等级依据GB/T7031-2005《机械振动道路路面谱测量数据报告》规定的A级路面。加速度传感器的量程不得小于10g。其他基本试验条件与随机输入行驶试验基本相同2）试验车速分别为10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h和60km/h3）试验前，将凸块置于试验道路中间，并按汽车轮距调整好两凸块间的距离。为保证汽车左右车轮同时驶过凸块，应将两凸块放在与汽车行驶方向垂直的一条直线上4）试验时，汽车以规定的车速匀速驶过凸块。在汽车通过凸块前50m应稳住车速。当汽车前轮接近凸块时开始记录，待汽车驶过凸块且冲击响应消失后停止记录。每种车速的有效试验次数不少于5次通常，使用座椅垫和车内地板上的加速度最大值或加权加速度最大值作为衡量车辆平顺性的评价指标悬架系统的台架试验悬架系统测试与诊断悬架系统由弹性元件、导向机构以及减震器三个主要部分组成。通过悬架系统测试台，可以进行快速性能测试和诊断悬架装置的工作状态。使用悬架系统与转向系统间隙测试仪，可以对两者之间的间隙进行准确测量悬架系统的台架试验：一、悬架系统试验台

谐振式悬架试验台原理与分类依据激振机制的不同，悬架系统试验台可以分为跌落式、谐振式和平板式三种基本类型。谐振式悬架系统试验台因其稳定性能和可靠的数据输出而得到广泛应用。谐振式悬架系统试验台的结构如图8-7所示，它通过电动机、偏心轮、储能飞轮和弹簧组成的激振器来驱动测试台面以及与其相连的被测汽车的悬架系统产生振动。通过分析振动衰减过程中的力或位移的振动曲线，可以提取出频率和衰减特性，从而评价悬架系统减振器的工作状态。根据测量对象的不同，悬架系统试验台分为测力式和测位移式两种类型，其中测力式试验台测量振动衰减过程中的力，而测位移式试验台则测量振动衰减过程中的位移1—储能飞轮；2—电动机；3—凸轮4—激振弹簧；5—台面；6—测量装置悬架系统的台架试验：二、汽车悬架性能的评价指标吸收率

在谐振式悬架系统试验台上对汽车悬架特性进行测试时，常用的评价指标是吸收率（也称为车轮接地性指数）。是指车轮与路面接触时的最小法向力与车轮的法向静载荷之比，其值介于0%至100%之间。该指标展现了车轮与路面间的最小动态接触力，反映了悬架系统在车辆行驶过程中维持车轮与路面接触的最小效能。最小动态接触力是在谐振式悬架系统试验台台面与被测汽车悬架系统的车轮部分达到共振状态时，车轮对台面施加的垂直力。对于设计最大车速超过100公里/小时且轴载重量不超过1500千克的乘用车，在悬架试验台上进行规定的悬架特性测试时，要求车辆在受到外部激励振动时测得的吸收率（即车轮接地性指数）不低于40%。同时，同轴上的左右车轮吸收率差值不应超过15%悬架效率

用平板式悬架装置试验台试验汽车悬架特性时，其评价指标为悬架效率。由于汽车悬架装置能衰减、吸收车身的振动，所以车身的振动经过一段时间后就会消失。每侧车轮的悬架效率η可用下式计算（8-25）式中η——悬架效率Go——各车轮处静态负荷值GA——A点的纵坐标绝对值GB——B点的纵坐标绝对值用平板式试验台试验汽车悬架特性时，悬架效率应不低于45%，同轴左、右轮悬架效率之差不得大于20%THEEND谢谢第九章通过性试验汽车通过性概述

定义汽车以足够高平均车速通过坏路、无路地带及障碍的能力。

涉及场景坏路及无路地带含松软地面、坎坷地段；障碍包括陡坡、侧坡等。通过性分类

几何通过性穿越坎坷路段和障碍的能力，取决于结构和几何参数。

牵引通过性通过坏路和无路地带的能力，取决于地面性质和牵引能力。通过性重要性

适用车辆农林、矿区、建筑工地车辆及军用车需良好通过性。学习目标

关键参数掌握评估汽车越野性能的关键参数。

牵引力知识熟悉汽车连接牵引力的相关知识。

翻车故障了解汽车翻车故障的现象与原因。

影响因素熟悉影响汽车越野性能的各种因素。

测试方法了解汽车通过性测试的方法和过程。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数

汽车通过性评价指标包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角、最小转弯直径等，反映车辆越野能力。

汽车通过性几何参数具体为车辆底部最低点至地面距离，车前轮切线至前保险杠下缘角度，后轮切线至后保险杠下缘角度，以及车身纵向最高点与地面夹角和车辆回转所需最小圆直径。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数最小离地间隙

汽车通过性几何参数最小离地间隙反映无碰撞通过能力，前桥保护飞轮壳体，后桥装大直径主传动齿轮，图9-1示最小间隙位置。

汽车类型与通过性指标轿车4×2最小离地间隙120～200mm，接近角20～30°，离去角15～22°；4×4则为210～370mm，45～50°，35～40°；货车4×2为250～300mm，25～60°，25～45°；4×4、6×6为260～350mm，45～60°，35～45°；越野车4×4为210～370mm，45～50°，35～40°；客车6×4、4×2为220～370mm，10～40°，6～20°。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数接近角接近角γ1（°）指满载静止时，车身前端凸出点向前车轮引切线与路面夹角，表征接近障碍物不碰撞能力，γ1越大越不易触头失效。离去角离去角γ2（°）：满载静止时，车身后端凸出点向后车轮引切线与路面夹角，表征汽车离开障碍物不碰撞能力，角度越大越不易托尾失效。纵向通过角纵向通过角β指车辆满载静止时，前后车轮外缘切平面交于车体下部所夹最小锐角，表征通过小丘等障碍物的轮廓尺寸，β越大通过性越好。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数最小转弯直径和内轮差

最小转弯直径定义为汽车转向极限时，外轮轨迹圆直径，反映通过狭窄或绕障能力，dH小则机动性佳，GB7258-1997规定不大于24m。

内轮差指转向时前后内轮轨迹圆半径之差，当转弯直径24m时，内轮差不得超过3.5m，影响车辆转弯性能。汽车通过性评价指标及几何参数：汽车通过性几何参数转弯通道圆

汽车转弯通道极限转向时，车体投影形成内外圆，内圆直径大、外圆直径小提升通过性，见图9-3。通过性几何参数内圆直径增大，外圆直径减小，优化车辆转弯空间需求，增强道路适应能力。汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标评价车辆牵引通过性的关键指标主要包括：最大单位驱动力、附着质量和附着质量系数以及车辆接地比压汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标最大单位驱动力

土壤推力与土壤阻力土壤推力由地面反作用力产生，土壤阻力包括压实、推土及弹滞损耗，两者差值反映土壤强度与储备能力，影响车辆通过性。

最大单位驱动力通过优化传动比、增强发动机功率、添加变速箱或分动器，以及限制额定载重，可提升最大单位驱动力，增强车辆慢速行驶时的牵引力。汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标附着质量和附着质量系数附着质量概念指驱动轴载质量，与总质量比值，影响汽车通过性。附着条件要求需满足∅∅≥关系，∅为道路阻力，∅为滑动附着系数，保证坏路面行驶能力。附着质量系数作用∅值大提升通过性，如意大利4×2牵引车列车∅=0.27，全轮驱动汽车∅=1，优化支承通过性。汽车通过性评价指标及几何参数：牵引通过性评价指标车轮接地比压

车轮接地比压影响低比压减小车辙深度，降阻防陷，增大地面剪切力，降滑风险，适于松软地面。

车轮接地比压与轮胎气压接地比压正比轮胎气压，硬路面额定载时，关系由系数Kw决定，Kw随帘布层数增加而增大。汽车的挂钩牵引力

汽车挂钩牵引力由土壤推力与阻力差决定，反映土壤强度，关键于加速、爬坡及无路区域通过能力。汽车的挂钩牵引力：松软路面对车辆的土壤推力土壤推力原理

松软地表行驶时，驱动轮施水平力致地表剪切变形，产生的水平反作用力为土壤推力，通常小于硬质路面附着力。粘土表面的土壤推力

粘土表面土壤推力与土壤粘聚力和轮胎接触面积有关，与轮胎垂直负荷无关。摩擦性土壤的土壤推力

干燥沙土等摩擦性土壤散碎无粘性，颗粒挤压因摩擦不易滑动，剪切时沙粒间产生摩擦力，最大土壤剪切力与负荷成正比。汽车的挂钩牵引力：松软路面对车辆的土壤推力土壤推力的综合特性

土壤特性土壤含粘性和摩擦性成分,形成颗粒混合体,影响土壤推力。

土壤推力计算纯摩擦性土壤中,最大土壤推力约等于车重70%,粘性土壤中,土壤推力由轮胎接地面积决定。汽车的挂钩牵引力：松软路面对车辆的土壤阻力土壤阻力概述汽车在松散地面行驶需对抗土壤阻力，包括压实、推土阻力及轮胎弹滞损耗阻力，较硬质路面滚动阻力显著增加。推土阻力与压实阻力充气轮胎在松软地面滚动时，推动土壤形成前缘波产生推土阻力；胎面变平面形成压实阻力；弹性迟滞损失形成阻力。土壤阻力计算公式土壤阻力计算公式涉及车轮宽、沉陷量、土壤重力、承载能力系数、粘聚与摩擦变形指数、沉陷指数、胎体刚度压力、充气压力、弹滞损耗阻力、经验系数、车辆实际速度。汽车的挂钩牵引力

汽车的挂钩牵引力土壤推力与土壤阻力之差为挂钩牵引力，反映土壤强度储备，是评估汽车松散路面通过性的指标。汽车的倾覆失效汽车侧翻条件与影响因素汽车过障碍时，过大侧坡或纵坡会致倾覆。侧坡行驶时，坡度使重力过一侧车轮接地中心，另一侧车轮地面法向反作用力为零时发生侧翻。防止侧翻需质心高度低、轮距宽。汽车的倾覆失效：高速行驶侧翻风险与速度限制

汽车侧翻原理良好道路上汽车高速曲线行驶时，侧向惯性力作用会导致侧翻，设汽车作等速圆周运动。

受力分析汽车左右车轮法向反力公式分别为1=2−ℎ、2=2+ℎ，侧翻临界状态FZ1=0时，2=ℎ。

最大车速计算显然，汽车不侧翻的最大允许车速为=6.48ℎ（9-18）

稳定性设计因此，为了保证汽车高速行驶的横向稳定性，轿车都力求保持一定轮距，并尽量降低质心高度。汽车的倾覆失效

侧滑条件与附着系数关系大侧坡角度坡道可能发生侧滑，侧坡角正切值等于侧向附着系数时汽车整车侧滑，应满足tgβ＞tgβ'。

纵向倾覆条件与质心位置同理，可导出纵向倾覆的条件，它也取决于质心高度与质心至前轴或后轴的距离。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素汽车车轮

轮胎花纹轮胎花纹设计显著影响抓地力，通用型适于好路面，越野型适于松软地面，混合型介于两者间，适合多地形。轮胎直径与宽度增大轮胎直径和宽度可减少接地压力，提升通过性，但需调整传动比，低气压拱形轮胎适于非硬质路面，增加接地面积。车轮和驱动桥双轮胎配置增加滚动阻力，单轮胎和多驱动桥提升驱动能力和通过性，降低打滑风险。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素

前后轮距前后轮距相等使后轮沿前轮压实痕迹行驶，降低滚动阻力，增强通过性。

前后轮接地比压前轮接地比压小于后轮20%-30%，滚动阻力最小，通过合理分配负荷和调节气压实现。

从动车轮数和驱动车轮数全轮驱动提升爬坡性能和通过性，增加驱动轮数量优化接触面积，后轮驱动4x2汽车越障能力较4x4降低50%。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素

悬架结构非独立悬挂越野车跨越崎岖地面时，驱动轮垂直负荷可能急剧降低甚至离地，影响通过性能；独立悬挂和平衡式悬挂可确保驱动轮持续接地并保持良好附着性，独立悬挂还能增加最小离地间隙，提升通过性。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素传动系统结构

01副变速器和分动器增加总的传动比，提升动力，稳定低速行驶，增强地面附着。

02液压传动平稳增加扭矩，减少土壤破坏，降低滚动阻力，增强附着，消除扭转振动。

03高摩擦式差速器非平均分配转矩，增大驱动力，提高通过性，常用于越野车，配合差速锁使用。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的结构因素驱动防滑系统（ASR）

汽车通过性下降原因路面附着系数低致驱动轮滑转，动力受限，通过性降，轮胎磨损快，侧向力抵抗弱，易侧滑。

ASR系统作用自动调驱动轮扭矩，超阈值滑转时施制动力，恢复后解除，未滑转轮正常扭矩，提升方向稳定、起步与动力，减轻驾驶疲劳。

ASR与ABS关系ASR为ABS扩展，ABS专注制动稳定与转向，ASR确保驱动附着，最大化驱动力，保持驱动稳定。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素行驶车速

低速行驶对通过性的影响低速行驶减少土壤剪切和车轮滑转，提升复杂地形越障能力。

越野汽车最低稳定车速根据汽车质量和传动系统参数，计算得出不同质量车辆的最低稳定车速。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素轮胎气压

01轮胎气压调节低气压增大地面接触面积，提升抓地力，但硬路面下增阻，缩短寿命。

02中央充气系统装备可调气压系统，优化不同路面性能，气压调节范围49至343千帕斯卡。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素车轮防滑链湿滑泥泞路面下有硬土层时，在轮胎上装备防滑链可打破水膜，使轮胎接触地面坚实部分，增强抓地力，提高车辆通过性。影响汽车通过性的因素：影响汽车通过性的使用因素驾驶技术

驾驶技巧低速挡穿越松软地面，维持直线，避免换挡急加速。

轮胎管理双胎间泥沙减少摩擦，适度提速助甩泥，保持良好抓地力。

差速锁使用预锁差速器防滑转，恶劣路面后解锁，维护正常行驶状态。

涉水能力密封关键部件，抬高空气滤清器，增强越野车水域穿越能力。汽车通过性试验

汽车通过性试验涵盖几何参数测量，最大钩挂牵引力，行驶阻力测试，特定路面地形通过性实验。汽车通过性试验：通过性参数测试汽车通过性测试涵盖最小间隙、接近角、离去角、纵向通过角、转弯半径及通道形状。试验指标关键指标包括地面间隙、角度特性及转弯性能，全面评估车辆通过能力。汽车通过性试验：通过性参数测试

测试条件测试场地需水平坚硬且足够汽车全圆周行驶，转向轮直线放置，轮胎气压符合设计要求，前轮最大转角符合技术条件规定。

测试仪器、设备高度尺量程0～1000mm，最小刻度0.5mm；离地间隙仪量程0～500mm，最小刻度0.5mm；角度尺量程0°～18°，最小刻度1°；钢卷尺量程0～20m，最小刻度1mm；行驶轨迹显示装置；水平仪。汽车通过性试验：通过性参数测试测试部位及载荷状况

通过性参数测试测试接近角、离去角、纵向通过角，包括空车与满载状态，确定车辆越野能力。

最小离地间隙测试测量满载时车辆中间部分最低点至地面距离，标识最低部件，评估通过性能。

汽车转弯直径测定安装轨迹显示设备于关键位置，慢速行驶至转向极限，测量闭合轨迹圆直径，取平均值为结果。汽车通过性试验：汽车稳定性参数的测试汽车静态横向稳定性标准汽车静态横向稳定性是设计结构合理的重要方面，不同类型汽车满载静态侧倾稳定角有不同最小角度要求。汽车静态横向稳定性测试方法汽车放倾斜试验台，纵中心线与台转轴中心线平行，制动并对侧固定绳索（无预拉力），逐步倾斜至规定角度，未翻倒则合格。测量车辆最大横向稳定角测量车辆最大横向稳定角：试验台倾斜至车辆侧滑或翻转，记录角度；左右各测2-3次，取平均值。汽车通过性试验：牵引试验

汽车牵引性能测试评估拖拉挂车动力，含牵引力与最大拖钩牵引力测试。

牵引试验目的测定汽车拖拽能力，确保安全高效行驶。汽车通过性试验：牵引试验试验条件

气候条件无雨雾，湿度<95%，气温0-40℃，风速≤3m/s。

试验道路3km长，8m宽，坡度<0.1%，沥青或混凝土面，干燥平坦。

试验车辆装载质量按制造商规定最大装载或总质量，物品均匀分布，固定牢固。

轮胎气压气压≥制造商最低标准，测试条件与速度测试一致。汽车通过性试验：牵引试验牵引性能测试

牵引连接方式使用水平牵引杆连接试验车与载重拖车，确保纵向轴线与行车方向对齐，钢丝绳牵引时长度超15米，自锁差速器需锁定。

测试操作启动汽车至所需挡位，节气门全开加速至最高车速80%，记录稳定车速下的拖钩牵引力，每挡位记录5-6组数据，确保车速稳定超10秒，往返测试取平均值。汽车通过性试验：牵引试验最大拖钩牵引力测试

牵引试验准备确保传动系统调整至最大传动比，自锁差速器锁定，使用超15米长钢丝绳牵引。

牵引试验过程车辆缓慢加速至钢丝绳拉直，加速至约80%最高速度，施加负荷使速度平稳降低，记录最大拖钩牵引力，进行往返测试取平均值。汽车通过性试验：牵引试验模拟爬坡度试验负荷拖车提供可调整恒定负荷，可模拟坡道阻力，用于评估汽车攀爬坡道能力。汽车通过性试验：牵引试验行驶阻力及滚动阻力系数试验

行驶阻力测试试验车辆空挡被纹理盘拖曳，记录恒速下的阻力，波动大需检查路面。最大拖钩牵引力测试移除半轴，低速牵引测滚动阻力，计算得出滚动阻力系数，反映汽车通过性。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验

汽车通过性试验对比试验法评估，选参照车辆比较，常为生产线车型或市场新款，确保对比有效相关。

特殊路面通过性试验未标准化评估体系，实践用对比法，依据车辆特性选参照，保证测试准确性和实用性。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验沙地通过性试验

沙地通过性试验目的获取汽车沙地平均速度与车轮滑转率，评估通过能力。

沙地选择与准备选用专门试验场或天然沙地，底层压实，上铺100~300mm软沙，确保长宽达标。

试验设备安装驱动轮装转数传感器，车身多点装加速度传感器，监测振动。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验试验过程车辆直线停放起点，各挡位、不同转速起步至熄火或严重滑转，记录时间、距离、转数及振动。平均行驶速度计算利用行驶时间与距离计算平均速度，公式v=3.6s/t，单位km/h。车轮滑转率计算基于理论与实际行驶距离差值，计算车轮滑转率，公式=(s0-s)/s0×100%，s0=2πn·rk。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验泥泞地通过性试验

01泥泞地通过性试验目的获取汽车在泥泞地的平均速度与车轮滑转率，评估通过性能。

02泥泞地通过性试验条件需100mm厚泥泞层，场地长≥100m，宽≥7m，及时试验防干燥。

03泥泞地通过性试验方法规定转速与挡位，记录时间、距离、转速，计算平均速度与滑转率。

04泥泞地通过性试验附加测试同时测定最大拖钩牵引力与行驶阻力，全面评估车辆性能。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验冰雪路面通过性试验

冰雪路面通过性试验目的考核汽车冰雪路面行驶能力，包括起步加速、减速、转向、直线行驶稳定性及制动效能。

冰雪路面通过性试验场地要求需宽阔雪地，长度≥200m，宽度≥20m，含30mx30m平地，试验前处理雪地以符合要求。

冰雪路面通过性试验过程车辆从一端起步，加速至30~50km/h，转向行驶，减速至10km/h停车，评估各项性能。

制动效能测试测初速20km/h制动距离、减速度，记录甩尾、跑偏，对比防滑装置使用效果。汽车通过性试验：特殊路面通过性试验

凸凹不平路面通过性试验凸凹不平路面通过性试验目的是检验汽车操纵稳定性、平顺性、噪声、可靠性和强度等，在强化坏路或公路、自然道路（含鱼鳞坑路、搓板路、扭转路等）上，以高速行驶测定行驶时间、平均车速及相关参数。汽车通过性试验：特殊地形通过性试验

特殊地形通过性试验遵循GB/T12541-2023，测试越野车对垂直障碍、凸岭等地形的通过性，摄像记录全过程，检查干涉、损坏及工作异常。

试验标准与对象依据国家标准，主要针对越野车，评估其在特殊地形下的性能表现，关注车辆动态、部件干涉及损坏情况。汽车通过性试验：特殊地形通过性试验通过垂直障碍物试验

汽车通过性试验选3种高(2/3~4/3)rk障碍，宽≥4m，长≥轴距，全轮低速挡，逐级测试至无法通过，记录最大爬高。

特殊地形通过性试验试验场固定设施适用，前轮近障底油门，平稳爬升避损，由低至高调整障碍，达极限记数据。汽车通过性试验：特殊地形通过性试验通过凸岭能力试验选取0.6m、1.3m、2.0m高度凸岭，车辆全轮驱动低速驶过，以不能通过前一次高度为最大通过高度。通过水平壕沟试验选取不同宽度水平壕沟，车辆全轮驱动、低速挡通过，逐次加宽至不能通过，前次所测值为最大通过宽度。通过路沟试验选取3个不同深度尺寸组路沟，试验车辆全轮驱动低速通过，测定45°和90°方向通过的最大深度。通过弹坑试验选取3个不同尺寸组弹坑，L=4.0m、10.0m、14.0m，h=1.75m、2.0m、3.0m；试验车辆全轮驱动，低速挡通过弹坑，由浅至深测定最大通过深度。汽车通过性试验：特殊地形通过性试验涉水性能试验

涉水性能试验考核汽车涉水能力，中大型载货车水深300~400mm，试验后检查发动机、进气系统，逐步加深水深测试最大涉水深度。

试验条件使用专用涉水槽或自然硬底河道，长度≥30m，宽度≥4m，低速入水，停车熄火5min后重启，检查工作状态与进水情况。THEEND谢谢第十章整车可靠性试验CONTENTS目录01

整车可靠性试验02

台架道路模拟试验03

整车道路可靠性行驶试验04

整车地区环境适应性行驶试验整车可靠性试验01导读

汽车可靠性定义汽车在特定环境和时间内执行预定功能的能力，是可靠性核心。

可靠性试验通过寿命试验研究产品可靠性，发展至虚拟仿真和台架模拟测试，优化开发周期。

试验类型涵盖台架模拟、道路行驶及区域环境适应性试验，全面评估汽车性能。学习目标包括台架道路模拟试验掌握利用台架进行道路模拟试验技巧，理解其在车辆测试中的应用。整车可靠性行驶试验熟悉整车道路可靠性的行驶试验流程，确保车辆在不同路况下的稳定性。整车环境适应性试验精通整车环境适应性的行驶试验，确保车辆在各种气候条件下的性能表现。台架道路模拟试验02台架道路模拟试验

台架道路模拟试验有效克服道路试验问题，如要求严、时间紧等，提早参与产品开发，降低风险。

试验时机零部件开发完成后立即开始，随产品推进，从零部件到整车逐步验证，提前发现问题。整车道路模拟试验分类

整车道路模拟试验分类常见类型为二十四通道轴耦合与四通道轮耦合，图10-1展示具体示例，a)轴耦合，b)轮耦合。

二十四通道轴耦合试验车辆拆轮胎总成，用适配夹具和台架稳固；台架每轮心六个作动缸联合驱动，实现六自由度加载测试；可模拟道路激励，提高重复性，成本较高。

四通道轮耦合道路模拟试验车辆置于作动器托盘，限制轮胎水平运动，四作动缸垂直模拟精度高，可用于结构可靠性测试，结合环境舱和消声室评估整车NVH及其他性能。道路模拟试验的一般步骤：数据采集道路模拟试验一般分为：数据采集、数据编辑分析、驱动文件开发、试验运行和试验结果评价五个步骤

道路载荷谱采集试验简介道路载荷谱采集试验用于台架道路模拟试验中采集车辆载荷数据，测试系统由多种传感器组成，通道内容及总数依试验种类而定。

测试系统配置与试验种类1.二十四通道轴耦合道路模拟试验：六分力、加速度、位移、应变等，通道总数＞50个\n2.四通道轮耦合道路模拟试验：加速度、位移等，通道总数＞8个

载荷谱采集方法与数据处理车辆搭载测试系统在公共道路采集关键载荷数据，数据有重复性，采集一定长度后按比例放大，数据需命名记录，所有工况保证3组及以上有效数据以确保一致性。道路模拟试验的一般步骤数据编辑分析对搜集到的路面载荷数据进行去基线漂移、去除毛刺、滤波及裁剪等加工处理，生成符合要求的道路模拟试验信号。道路模拟试验的一般步骤：驱动文件开发

获取频响函数以白噪声为激励输入信号激发台架及车辆系统，测量车辆响应信号，分析输入输出信号谱及互谱数据计算频率响应函数。

获取初始驱动及响应信号利用系统频响函数逆矩阵、期望信号计算道路模拟试验初始驱动信号，施加后获取相应响应信号。道路模拟试验的一般步骤：驱动文件开发迭代及生成驱动文件

驱动文件开发通过迭代调整初始信号，优化响应接近期望，关注特定通道参数，如力、力矩、加速度和位移，直至误差达标生成驱动文件。道路模拟试验的一般步骤

试验运行依据驱动文件，按整车测试工况循环次数启动可靠性试验，实时监控信号限值与减振器温度，信号超许可范围立即检查系统异常。道路模拟试验的一般步骤：试验结果评价

道路模拟试验判断记录车辆故障，统计故障次数、里程、当量故障、行驶里程及平均车速。

试验结果评价转换时间或循环为等效里程，评估试验台架与循环次数或时间相关性。

当量故障数当量故障数是各级故障按危害性系数折算成一般故障的数目，I至IV级系数分别为100、10、1、0.2。

当量故障率当量故障率是当量故障数与总试验里程的比值，单位为次/1000km。

平均首次故障里程平均首次故障里程（MTTFF）为n辆车无故障行驶总里程与可靠性试验车辆数n（统计I、Ⅱ、Ⅲ类故障）的比值。

平均故障间隔里程平均故障间隔里程（MTBF）计算公式中，S为n辆车行驶总里程（km），r为S里程内I、Ⅱ、Ⅲ类故障总数。整车道路可靠性行驶试验03试验重要性

研发关键环节直接关系车辆性能、使用寿命及驾驶者安全。

测试目标确保车辆在各种道路条件下稳定运行。测试内容测试对象涵盖结构性部件、动力传动系统及智能网联系统。测试方法

01综合测试方式结合试验场地与实际道路条件加速测试进程。

02智能网联验证需在复杂公共道路补充验证系统稳定性和安全性。试验场耐久性道路整车道路可靠性试验概述整车道路可靠性试验在试验场耐久性道路进行，模拟公共道路负载振动，通过不同几何特征道路全面验证车辆。典型道路激励类型比利时路、卵石路、振动路：纵侧向垂向激励，<25Hz；扭曲路、住宅路、长波路：车身扭转激励，<1Hz；坑洼路、减速坎：垂纵向和车身弯曲激励，<20Hz；搓板路：纵侧向垂向激励，>25Hz；绳索路：纵侧向垂向激励，<80Hz。测试系统测试系统组成包含数据采集装置，六分力、三向力传感器，加速度、位移传感器及特定零部件传感器，构成全面监测网络。数据采集器道路载荷谱采集试验环境严酷，采集设备需具备足够通道数量、存储容量及较高防尘、防水、抗振性能。六分力传感器轮胎六分力传感器量程宽、适用范围广，可满足不同尺寸轮胎载荷测量。如MSCLW12.8型，适用13～20in轮胎，纵向力和垂向力达55kN，侧向力达30kN，防护等级IP67。加速度传感器道路载荷频率通常低于50Hz，道路载荷谱采集试验倾向使用低频响应佳且对温度变化不敏感的电容式加速度传感器。位移传感器测量轮胎、转向器齿条等部件位移通常使用拉线式或拉杆式位移传感器，并根据动态范围选择合适量程。零部件传感器零部件传感器开发是通过粘贴应变片、组成电桥电路并标定，获取零部件力、力矩和位移等信号的流程。整车可靠性行驶试验方法

整车可靠性行驶试验依据GB/T12678-2021，进行程序化步骤试验，评估汽车道路可靠性。整车可靠性行驶试验方法：试验条件

试验环境常规和加速可靠性行驶试验应考虑多样气象条件，特殊地区或特殊目的汽车试验应在相应环境条件下进行，如高寒、高原、干热或湿热地区等。

试验车辆车辆须满足制造商技术标准。乘用车建议至少3辆测试，商用车和电动汽车数量由制造商定。选车型配置优先考虑代表性配置。整车可靠性行驶试验方法：试验步骤

整车参数测量及调整正式试验前，精准测量车辆整体质量参数，按指南测量调整车轮定位参数，依说明书测量调整关键部件紧固力矩并标识紧固件位置。

磨合行驶新车辆试验前需进行磨合期驾驶，里程不计入正式试验统计，应遵循用户手册推荐要求。整车可靠性行驶试验方法：试验步骤可靠性行驶试验

常规可靠性行驶试验依据用户反馈或车辆日志，试验车辆在多路况下行驶，按比例分配里程，遵循安全驾驶准则，每100公里至少两次全力加速，200米倒车，两次减速30%，山路停车起步，10%夜间行驶。

加速可靠性行驶试验依用户需求或场地标准，设定试验场内各道路类型行驶距离，工况分布，制定驾驶指令，重现不同道路驾驶情况。

车辆日常操作遵循产品手册，执行常规使用检查，确保车辆正常运作，正确使用特有功能如驾驶模式，检查便利设施操作，如车门、天窗、灯光、空调、音响、仪表盘、座椅调整、后视镜、信息娱乐及驾驶辅助系统。整车可靠性行驶试验方法：试验步骤故障的发现、判断和处理

故障识别利用感官及辅助技术，如标签、非破坏性检测，多场景检查，包括接车、停放、行驶中及定期维护，全面诊断车辆状况。故障判断和处理识别后分级故障，立即停车检查，按严重程度评估，记录关键数据，非紧急故障可暂时行驶至维修点。整车可靠性行驶试验方法：试验步骤

维护和修理试验时须按产品手册对车辆维护修理，包括部件紧固、调整、润滑、清洁及更换磨损零件，发现无关故障按流程处理并记录，修理仅限故障直接相关部件。整车可靠性行驶试验方法：试验步骤试验记录

试验准备记录车辆基本信息，包括型号、VIN、动力类型等，填写故障记录表。

行驶数据记录试验中记录车辆编号、日期、气候、温度、行驶时间、里程及油耗。

故障记录详记故障部件、里程、描述、原因分析、影响及维修方法。

维护更换记录每次保养、零件更换或软件更新均需详细记录，标注新件编号或软件版本。

拆检记录试验后按规程拆检主要总成，记录磨损与异常，遵循维修手册指导。整车可靠性行驶试验方法：试验数据处理试验结束后，应进行故障统计和可靠性统计整车可靠性行驶试验方法：试验数据处理故障统计

故障记录原则按车按里程顺序记录，改进未解故障仅计首次，类别取最严重。

故障统计细则同里程多部件故障分记，同部件异类型故障分记，重复故障仅计最严重一次，预试验故障不统计。整车可靠性行驶试验方法：试验数据处理可靠性统计

针对每辆车统计故障发生次数、首次故障里程等数据，按当量故障数等指标整理，计算方法同台架道路模拟试验。整车地区环境适应性行驶试验04整车地区环境适应性行驶试验

试验概述针对特殊气候条件下的可靠性行驶试验，确保汽车性能稳定。

气候区域分类中国典型气候区域有严寒、干热、湿热、高原地区，常用“四高”概括。

高寒地区试验主要环境特点为寒冷、干燥、冰雪，典型故障包括冷起动困难等。

干热地区试验气温高、湿度低、阳光辐射强，会导致水温高、空调制冷效果差等。

湿热地区试验气温高、湿度高、雨量大，易出现金属件锈蚀、非金属件老化等问题。

高原地区试验气压低、气温低、海拔高，主要故障有动力下降、起动异常、制动效果差。整车高寒地区适应性行驶试验

高寒地区的定义汽车测试领域中，高寒地区指最低气温低于-30℃，-20℃以下低温持续超10天，中国主要包括青藏高原、黑龙江北部等区域。

高寒行驶试验目的检验车辆在低温条件下的冷启动、制动效率、供暖除霜、非金属部件及电子元件性能。

汽车高寒试验方法团体标准规定M、N类汽车在-10℃以下进行1万公里高寒道路试验，含城市、乡村、高速公路里程。整车干热地区适应性行驶试验

01干燥气候特点干燥气候年蒸发量超降水量，有晴朗天气多、日晒强、气候干燥、夏季炎热、昼夜温差大、风沙频发的特点。

02干热地区车辆测试干热地区车辆测试关注冷却系统散热、燃油系统稳定性、空调制冷效率、非金属部件耐老化，电动汽车还涉及电池放电性能、电机温度及电池热管理。

03汽车干热可靠性试验汽车行业干热地区适应性行驶可靠性试验含城市、山路、高速、乡村道路工况，占比分别25%、10%、35%、30%，车速范围30～60km/h、10～60km/h、80～120km/h、20～50km/h。整车高原地区适应性行驶试验高原区域定义与特征高原区域一般指海拔超1000米、相对高度超500米的广阔地带，汽车行业以3000米为基准，环境具低压、空气稀薄、强紫外线、昼夜温差大特征。整车适应性行驶试验高原地区整车适应性行驶试验，常用G109国道格尔木市到昆仑山口路段，评估大气压力降低引起的车辆性能变化。THEEND谢谢第十一章整车安全性试验CONTENTS目录01

整车安全性试验02

电池安全性试验03

电磁兼容安全试验04

整车碰撞安全试验整车安全性试验01导读

导读重点讲解电池安全性、电磁兼容及整车碰撞安全测试，涵盖设备要求、基本原理与实施步骤。学习目标包括1.掌握电池安全性试验。2.了解整车碰撞安全试验的细节。3.了解电磁兼容试验的安全要求电池安全性试验02基于锂电池环境试验设备的安全性试验：锂电池安全特性锂电池安全风险解析

锂电池安全特性高温、过充、短路致内部化学反应加剧，产生大量热、气，引发燃烧爆炸，燃烧为无氧型，表面温达800~1500℃，窒息法灭火效不佳。基于锂电池环境试验设备的安全性试验：锂电池安全特性

锂电池火灾应对策略配备电池温度监测预警模块及灭火装置，温度异常升高预警，达预设温度启动灭火装置喷射降温灭火剂抑制燃烧。

锂电池爆炸防护措施研制锂电池环境试验设备应选用大容积设备，配备压力释放装置以释放爆炸冲击力，保护设备。基于锂电池环境试验设备的安全性试验

锂电池环境试验设备结合锂电池安全特性研制，带灭火、温度监测预警、压力释放装置，具备多种安全防护功能，可完成温度、湿度试验。基于锂电池环境试验设备的安全性试验：安全性试验设计

锂电池安全测试锂电池环境试验设备安全性测试包括压力释放装置动作、电池爆炸、泄压口密封、灭火装置灭火及电池温度监测试验。

压力释放装置动作测试调节温度至+25℃，充压缩空气使压差达设计泄压压力，泄压口打开、压力降低、箱体箱门无变形；箱内气球充气爆炸时，泄压口打开、压力降低、箱体箱门无变形。基于锂电池环境试验设备的安全性试验：安全性试验设计电池爆炸与泄压口密封性能测试

01安全性试验设计将最大能量锂电池加热至130℃以上，外部短路并持续加热至燃烧或爆炸，检查试验箱安全性能，确保无变形，无凝露。

02试验条件控制试验箱内温度调节至-70℃和+85℃、85%RH各保持12h，验证极端条件下设备稳定性和安全性。基于锂电池环境试验设备的安全性试验：安全性试验设计灭火装置与电池温度监测试验

安全性试验设计试验箱内温度调至-20℃、+25℃、+50℃，测试烟雾传感器及灭火装置响应，确保短时内启动并有效灭火。

锂电池安全监测电池置于箱内，加热至预警温度，试验箱应停机报警，启动灭火降温，确保安全。钛酸锂电池安全性试验

钛酸锂电池安全性进行外部短路、非正常充电、针刺、温度冲击和火焰五项试验，全面评估安全性能。

试验结果分析系统考察后，对锂离子电池使用过程中的安全性问题及原因进行深入分析。钛酸锂电池安全性试验：试验对象及试验方法试验对象试验对象为商用钛酸锂电池，正极为NCM622，负极为钛酸锂，型号LTT90，容量20Ah，电压1.2～2.75V，质量约500g。钛酸锂电池安全性试验：试验对象及试验方法试验方法

外部短路试验使用低阻导线短接满电钛酸锂电池，监测电压、电流与温度，确保无爆炸、着火，短接后观察电池状态。非正常充电试验20A恒流充电至1.5倍截止电压，记录电流、电压、温度，确保无爆炸、着火，测试电池安全性能。针刺试验φ3mm钢针以10mm/s速度穿透满电电池，保持24h，监控温度，确保无爆炸、着火，评估电池结构安全性。加热试验电池加热至90℃保温2h，再升至149℃保温2h，观察泄放、爆炸、着火情况，确保90℃无异常，149℃仅允许泄放。火焰试验满电电池置于燃烧的钢丝网上，直至反应结束，确保无爆炸，泄放限于安全设计区域，检验极端条件下的安全性。钛酸锂电池安全性试验：结果与讨论外部短路

短路试验参数导线电阻4.24mΩ，电流峰值586A，稳定在500A，电压约1.0V，最高温度82.4℃，未泄漏、爆炸。试验过程描述短路后电流骤增，100s电量耗尽，电流电压趋零，试验合格，电池外形轻微变化，无严重损坏。钛酸锂电池安全性试验：结果与讨论非正常充电

电压和温度变化充电至3.9V停后，开路电压稳定在3.85V，表面温度升至33℃，未超出正常工作范围。

非正常充电安全性钛酸锂电池在异常充电条件下未发生燃烧、爆炸等，外观完好，温升可控，试验合格，归因于其独特的SEI膜特性和三维扩散通道，避免了热失控和锂枝晶形成。钛酸锂电池安全性试验：结果与讨论针刺

01电池针刺试验结果电压先降后升，温度先升后降，未爆炸、着火，试验合格。

02试验机理分析钢针刺穿致短路，钛酸锂脱锂，电导率下降，阻止热失控。钛酸锂电池安全性试验：结果与讨论加热

电池热稳定性90℃保温2h无异常，149℃保温2h鼓包胀气，电压逐步下降至2.44V，未爆炸、着火，试验合格。电解液分解85℃以上分解加速，90℃分解缓慢，149℃明显加快，钛酸锂结构稳定，高温下不易形成气态降解产物，减少安全隐患。钛酸锂电池安全性试验：结果与讨论火焰

试验过程电池30s无变，50s胀气泄放，85s起明火，150s开裂膨胀，190s熄灭，未爆炸，泄放设计合理。

试验结论钛酸锂电池火焰试验证实安全，燃烧温和，仅隔膜和电解液可燃，不助燃。电池安全性试验标准

动力电池安全标准发布动力电池是电动汽车火灾主因之一，2020年我国发布GB38031-2020标准，规定其单体、电池包或系统安全要求和试验方法。

安全性试验测试项目《电动汽车用动力蓄电池安全要求》规定动力电池系统16项安全性试验测试项目，包括振动、冲击、挤压、火烧等，测试需满足无泄漏、破裂、起火爆炸及绝缘电阻要求。电磁兼容安全试验03电磁兼容安全试验

电磁兼容定义描述车辆及组件在电磁环境中正常运行且不干扰他者的能力。测试项目涵盖电磁干扰与抗扰，确保汽车