ISO 16750-3 中文版（机械负荷 测试标准 振动 - 冲击 - 自由跌落）

ISO16750-3中文版（机械负荷测试标准振动/冲击/自由跌落）前言本标准为ISO16750系列标准的第3部分，对应国际标准ISO16750-3:2023（道路车辆——电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷），本版本为中文版，与国际标准内容保持一致，仅进行语言转换，确保技术参数、试验要求的准确性和规范性。本标准规定了道路车辆用电气及电子设备（包括最大工作电压符合B级电压等级的电动推进系统及组件）在机械负荷下的测试方法、技术要求和评价准则，重点覆盖振动、冲击、自由跌落三大核心机械因素相关的试验内容，旨在模拟车辆电气电子设备在实际使用、运输、存储过程中可能遇到的各类机械环境应力，验证其机械结构稳定性、电气连接可靠性和环境适应性，保障设备在全生命周期内能够稳定运行。本标准不适用于摩托车和轻便摩托车的电气及电子系统和组件；对于在本标准发布日期前已投入生产或处于研发阶段的系统及其组件，可豁免本版本相较于前一版本的变更要求。本标准的实施可作为车辆电气电子设备设计、生产、检测和验收的重要依据，确保产品符合道路车辆的实际机械环境需求，提升产品结构强度和市场竞争力，同时为相关检测机构开展机械负荷测试工作提供统一的技术规范。1范围本标准规定了直接安装在道路车辆上或车内的电气和电子系统及组件所面临的机械环境应力的定义、一般规定，以及针对振动、冲击、自由跌落相关的通用试验方法和技术要求。本标准适用于各类道路车辆（包括小型乘用车、大型商用车及特种车辆）的电气及电子设备，涵盖车载导航、车载娱乐、控制系统、传感器、执行器、线束及连接器等各类组件，明确了这些设备在不同机械负荷条件下的测试流程、参数要求和合格判定标准，为设备的机械环境适应性验证提供统一的技术依据。本标准所规定的试验方法，可用于产品研发阶段的性能验证、生产阶段的质量检测以及验收阶段的符合性判定。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO16750-1道路车辆——电气和电子装备的环境条件和试验第1部分：总则ISO16750-2道路车辆——电气和电子装备的环境条件和试验第2部分：供电环境IEC60068-2-6（GB/T2423.10）环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）IEC60068-2-64（GB/T2423.56）环境试验第2部分：试验方法试验Fh：振动（随机）IEC60068-2-27（GB/T2423.5）环境试验第2部分：试验方法试验Ea和Eb：冲击IEC60068-2-31（GB/T2423.8）环境试验第2部分：试验方法试验Ec：粗率操作造成的冲击（自由跌落）IEC60068-2-47（GB/T2423.22）环境试验第2部分：试验方法试验Fg：振动（宽频带随机）GB/T28046.3—2022道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷DIN40050-9道路车辆——外来物体防护程度（IP代码）：水和接触；用电设备3术语和定义ISO16750-1给出的术语和定义适用于本部分。为便于本标准的理解和实施，补充以下核心术语定义：3.1机械负荷：指道路车辆电气电子设备在使用、运输、存储过程中，受到的振动、冲击、自由跌落等机械力的作用，可能导致设备结构损坏、电气连接松动、性能下降或失效的各类环境应力的总称。3.2受试样品（DUT）：指按照本标准要求进行机械负荷测试的道路车辆电气电子系统或组件。3.3运行模式：指受试样品在测试过程中的工作状态，分为不同等级，具体按照ISO16750-1第5章的规定执行，本标准中主要涉及模式1.1、1.2和3.2。3.4功能等级：用于评价受试样品在测试后的性能状态，分为A级和C级，其中A级要求样品正常工作、无不良现象，C级要求样品试验后能自动恢复正常工作，具体按照ISO16750-1第6章的规定执行。3.5振动：指受试样品在机械力作用下，沿一定方向做往复周期性运动，分为正弦振动和随机振动两种主要类型，是车辆行驶过程中设备最常承受的机械负荷之一。3.6冲击：指受试样品受到瞬间的、非周期性的机械力作用，导致其速度或加速度发生急剧变化的现象，通常分为半正弦脉冲冲击、后峰锯齿波冲击等类型。3.7自由跌落：指受试样品在无外力约束的情况下，从规定高度自由下落，撞击到规定的试验表面，模拟产品搬运过程中粗率装卸导致的跌落场景。3.8共振频率：指受试样品在振动过程中，出现振幅最大时的频率，共振现象可能导致样品结构疲劳损坏，是振动试验中需重点监测的参数。4试验一般要求4.1试验环境：除本标准另有规定外，所有试验应在标准大气环境下进行，标准大气环境条件为温度23℃±2℃、相对湿度50%±5%、大气压力86kPa~106kPa。试验过程中应避免环境振动、气流干扰等因素对试验结果造成影响。4.2样品准备：受试样品应按照其技术说明书的要求进行安装和接线，确保样品处于正常的安装状态，安装方式应模拟实际车载安装场景（如采用与车辆相同的固定支架、安装扭矩）；测试前应检查样品外观无损坏、无变形，电气连接可靠，各项功能正常，记录样品的初始状态（包括外观照片、电气性能参数）。若样品带有电缆，应按照实际使用情况固定电缆，避免电缆受力对试验结果产生影响。4.3试验设备：试验所用的振动台、冲击试验机、自由跌落试验机等设备，应符合相关规范性引用文件的要求，设备精度满足试验参数的控制需求。振动台应能稳定输出规定的振动频率、加速度和振幅，冲击试验机应能精确控制冲击脉冲形状、加速度和持续时间，自由跌落试验机应能保证样品自由下落，跌落高度可精确调节，试验台面应具有足够的刚性和均匀性。试验前应对设备进行校准，确保设备处于正常工作状态。4.4试验记录：试验过程中应详细记录各项试验参数，包括振动频率范围、加速度、振幅、振动持续时间、冲击脉冲类型、冲击加速度、脉冲持续时间、跌落高度、跌落次数、样品工作状态、试验过程中出现的异常情况（如结构变形、电气故障）等；试验结束后，应记录样品的最终状态、功能测试结果，形成完整的试验记录，便于后续追溯和分析。4.5试验顺序：若受试样品需进行多项机械负荷试验，应按照“自由跌落试验→冲击试验→振动试验”的顺序进行，避免先进行高强度振动或冲击试验导致样品损坏，影响后续试验结果的准确性。特殊情况下，可根据样品特性和双方协议调整试验顺序，但需在试验记录中明确说明。5振动负荷试验振动负荷试验是模拟受试样品在车辆行驶过程中（如城市道路、高速公路、颠簸路面）所承受的振动环境，验证样品的结构强度、电气连接可靠性和性能稳定性，避免出现因振动导致的组件松动、线路断裂、密封失效等故障。振动负荷试验主要包括正弦振动试验和随机振动试验两种类型，根据样品的安装位置和使用场景选择相应的试验方法。5.1正弦振动试验本试验的目的是模拟车辆行驶过程中出现的周期性振动（如发动机怠速振动、路面周期性颠簸），验证样品在特定频率下的共振特性和结构耐受性，避免出现共振导致的疲劳损坏。试验按照IEC60068-2-6的规定进行，受试样品采用ISO16750-1第5章规定的运行模式3.2（带电工作状态）。试验时，将受试样品按照实际车载方式固定在振动台上，调整振动台的振动方向（X轴、Y轴、Z轴，分别对应车辆的纵向、横向、垂直方向），每个方向均需进行试验。试验频率范围根据样品安装位置确定，一般为10Hz~2000Hz，扫频速率为1oct/min（倍频每分钟），加速度为2g~10g（根据样品用途调整，发动机附近样品取高值，车内仪表样品取低值），每个方向的扫频循环次数为10次，单次扫频持续时间根据频率范围确定，确保每个频率点均能被充分覆盖。试验过程中，应持续监测样品的工作状态，记录共振频率及对应的振幅，若出现共振现象，可适当调整试验参数（如降低加速度），避免样品损坏。试验结束后，检查样品外观无变形、无裂纹，电气连接可靠，无线路松动或断裂，功能状态符合ISO16750-1第6章规定的A级要求。5.2随机振动试验本试验的目的是模拟车辆行驶过程中出现的非周期性随机振动（如复杂路面颠簸、急加速急减速产生的振动），更贴近实际使用场景，验证样品在复杂振动环境下的长期可靠性，避免出现因长期随机振动导致的材料疲劳、组件失效等问题。试验按照IEC60068-2-64的规定进行，受试样品采用ISO16750-1第5章规定的运行模式3.2（带电工作状态）。试验时，将受试样品固定在振动台上，振动方向涵盖X轴、Y轴、Z轴，每个方向单独进行试验。试验频率范围为10Hz~2000Hz，功率谱密度（PSD）根据样品安装位置确定，一般为0.01g²/Hz~0.1g²/Hz，试验持续时间为24小时~96小时（根据样品寿命要求调整，量产检测可缩短至24小时，研发验证需延长至96小时）。试验过程中，应持续监测样品的电气性能和结构状态，每4小时进行一次功能测试，记录测试数据。若试验过程中出现样品功能异常、结构变形等情况，应立即停止试验，记录异常现象和试验参数，分析异常原因。试验结束后，检查样品外观无损坏、无松动，电气性能正常，密封性能良好，功能状态符合ISO16750-1第6章规定的A级要求。6冲击负荷试验冲击负荷试验是模拟受试样品在车辆使用、运输过程中可能遇到的瞬间冲击场景，如车辆急刹车、碰撞、搬运过程中的撞击、路面障碍物撞击等，验证样品的结构强度和抗冲击能力，避免出现因冲击导致的外壳破裂、内部组件损坏、电气短路等故障。冲击负荷试验主要包括半正弦脉冲冲击试验和后峰锯齿波冲击试验两种类型，可根据样品的实际使用场景选择合适的试验方法。6.1半正弦脉冲冲击试验本试验适用于模拟车辆急刹车、轻微碰撞等中等强度的冲击场景，试验按照IEC60068-2-27中试验Ea的规定进行，受试样品可根据试验目的选择运行模式1.1（不带电状态）或3.2（带电状态），其中研发验证需采用模式3.2，量产检测可采用模式1.1。试验时，将受试样品固定在冲击试验机的工作台上，调整冲击方向（X轴、Y轴、Z轴），每个方向均需进行3次冲击试验，冲击间隔时间不少于10分钟，确保样品有足够的恢复时间。冲击加速度为10g~50g（根据样品用途调整，车身外部样品取高值，车内精密组件取低值），脉冲持续时间为10ms~20ms，脉冲波形为半正弦波，无明显畸变。试验过程中，若样品处于带电状态，应持续监测其功能状态，记录冲击瞬间的电气参数变化。试验结束后，检查样品外观无破裂、无变形，内部组件无松动、无损坏，电气连接可靠，功能状态符合ISO16750-1第6章规定的A级要求；若采用模式1.1进行试验，试验后样品通电测试，功能状态应符合C级及以上要求。6.2后峰锯齿波冲击试验本试验适用于模拟车辆碰撞、重物撞击等高强度的冲击场景，试验按照IEC60068-2-27中试验Eb的规定进行，受试样品通常采用ISO16750-1第5章规定的运行模式1.1（不带电状态），避免冲击瞬间的电气短路导致样品二次损坏。试验时，将受试样品固定在冲击试验机的工作台上，冲击方向重点关注Z轴（垂直方向）和X轴（纵向），每个方向进行2次冲击试验，冲击间隔时间不少于15分钟。冲击加速度为50g~100g，脉冲持续时间为1ms~5ms，脉冲波形为后峰锯齿波，上升时间不超过1ms，下降时间为上升时间的3倍~5倍。试验结束后，将样品置于标准大气环境中恢复30分钟，检查样品外观有无破裂、变形、掉漆等现象，内部组件（如电路板、连接器）有无松动、脱落，密封性能是否良好；随后对样品进行通电功能测试，确保各项功能正常，无电气故障，功能状态符合ISO16750-1第6章规定的C级要求，若样品用于安全相关系统，需符合A级要求。7自由跌落试验自由跌落试验是模拟受试样品在搬运、存储过程中因粗率装卸导致的自由跌落场景，如样品从搬运车上掉落、包装破损导致的跌落等，验证样品的外壳强度、密封性能和内部组件的抗跌落能力，避免出现因跌落导致的外壳破裂、内部电路损坏、功能失效等问题。试验按照IEC60068-2-31的规定进行，受试样品采用ISO16750-1第5章规定的运行模式1.1（不带电状态）。试验前，根据样品的重量、尺寸和实际搬运场景确定跌落高度，一般情况下，裸机样品跌落高度可选25mm、50mm、100mm、250mm、500mm、1000mm，重量小于1kg的样品选用较低高度（25mm~250mm），重量大于1kg的样品选用较高高度（500mm~1000mm）；包装后的样品跌落高度可根据包装防护等级适当提高，具体数值由供应商和车辆制造商协商确定，并在样品技术条件中注明。试验时，将受试样品处于正常运输姿态，无外力约束，从规定高度自由下落，跌落至试验台面（试验台面为刚性平面，材质为钢材，表面无缓冲层）。跌落位置应覆盖样品的面、角、棱，其中裸机样品需进行6个面各1次跌落，包装后的样品需进行角、棱、面的全面跌落，跌落次数根据包装防护等级确定，一般为10次~26次。若样品带有电缆，应将电缆按照实际使用状态固定，避免电缆先于样品接触试验台面，影响试验结果。试验结束后，检查样品外观有无破裂、变形、裂纹、掉漆等现象，密封处有无松动、渗漏，电气连接器有无损坏、脱落；随后对样品进行通电功能测试，检查各项功能是否正常，电气性能是否符合要求，功能状态符合ISO16750-1第6章规定的C级要求，若样品外壳无明显损坏，功能应符合A级要求。8试验结果评价8.1受试样品在各项机械负荷试验过程中，应按照本标准规定的试验要求，保持相应的功能状态，无明显异常现象，如外观破裂、变形、裂纹、掉漆，电气连接松动、断裂，内部组件脱落、损坏，密封失效、渗漏等。8.2试验结束后，样品经标准大气环境恢复后，应能满足相应的功能等级要求：A级要求样品正常工作、无不良现象；C级要求样品能自动恢复正常工作，无永久性损坏。用于安全相关的电气电子设备，各项试验后均需满足A级要求。8.3若试验过程中样品出现异常情况，应及时记录异常现象、发生时间和试验参数，分析异常原因；若异常情况导致样品无法完成试验，应判定样品不符合本标准要求；若异常情况可修复，修复后需重新进行该项试验，直至样品符合要求。8.4对于试验过程中允许的试验参数调整（如跌落高度、振动加速度的调整），应在试验记录中明确说明调整条件和依据，确保试验结果的可追溯性；若采用替代试验方法，需经供应商和车辆制造商双方确认，并在试验记录中注明。9试验报告试验结束后，应编制完整的试验报告，报告应包含以下内容：9.1试验基本信息：试验