汽車耐久性試驗現在各大汽車廠是怎樣做的,實車試驗時間地點人力物力受限,在室內台架試驗也要很長的時間啊?

【BrandonLu的回答(42票)】:

這個問題可以寫一個很長的答案,正好最近準備了一個培訓資料,我就挑一些相關的內容寫在這裡。

汽車耐久性試驗是為了考核整車、系統、子系統和零部件可靠性的一組試驗,疲勞耐久壽命是耐久性試驗考核的重點。

在車輛開發領域,耐久性、疲勞、壽命和可靠性這幾個概念常常混為一談,其實他們是有聯繫又有區別的。

  • 汽車的耐久性是指其「保持質量和功能的使用時間」,一般汽車企業對整車耐久性的要求都是XX年或XX萬公里,為了達到整車的耐久性,就需要整車、系統、子系統和零件分別滿足各自的耐久性要求。
  • 疲勞是指試件或構件材料在交變應力與交變應變的作用下,裂紋萌生、擴展,直到小片脫落或斷裂的過程稱為疲勞。汽車在行駛時不斷受到由於路面不平而引起的路面衝擊載荷,同時還受到轉向側向力、驅動力和制動力的作用。這些力一般都隨著時間發生變化。另外,汽車發動機本身也是一個振動源。因此汽車在行駛過程中處於一個相當複雜的振動環境中,其各個零部件一般都會受到隨著時間發生的應力、應變的作用。經過一定的工作時間,一些零部件就會發生疲勞損壞,出現裂紋或斷裂。據統計,汽車90%以上的零部件損壞都屬於疲勞損壞。
  • 可靠性是指產品在規定條件和規定時間內產品可能完成規定功能(可靠的/存活),可能完不成規定功能(不可靠的/失效),因此:可靠度是產品在規定條件,規定時間內,完成規定功能的概率
  • 汽車及其零部件的失效壽命是個隨機變數,具有統計性質,一般而言,符合2參數威布爾分布,或者高斯分布。一般採用B10壽命來評估汽車及其零部件的壽命,即要求汽車零部件達到這個壽命時發生失效的概 率為10%,或者說可靠度為90%。目前,轎車的設計壽命一般是16萬公里。很多汽車零部件的設計壽命(B10壽命)就是16萬公里。也可以這樣理解,一大批汽車零部件中,達到設計壽命(B10壽命)時要求有90%的產品還能夠正常工作。所以現代可靠性的概念已經包括了汽車耐久性的概念。
  • 為了使汽車產品具有需要的工作壽命和可靠性,行業內已經廣泛採用了一套設計、分析和試驗的流程。首先,通過試驗測量產品載荷、載荷歷程數據,並且提供給設計工程師,設計工程師據此確定產品的形狀和尺寸。然後,對產品進行結構分析、疲勞耐久壽命預測和改進設計。最後,再進行試驗,以檢驗疲勞壽命預計的正確性,並且確保產品具有需要的工作壽命和可靠度。這種試驗稱為耐久性試驗。

    在1920年以前,轎車、卡車的性能和耐久性試驗都在公共道路上進行,各家廠商都選擇了包括城市道路和鄉村道路的試驗路線。選擇的原則是使測試車輛可以經受到在實際使用中所碰到的衝擊載荷和動態載荷,並且為了縮短試驗行駛里程和時間,使單位行駛距離內出現上述載荷的頻次比在實際使用中的更高。因此,這些試驗也屬於加速壽命試驗。同時,廠商們也在收集有關產品實際使用的數據並與上述試驗數據進行對比分析。積累了一定的經驗後,廠商們就可以確信,如果一輛車可以在上述試驗路線上行駛一定的里程而不發生失效,那麼它在客戶手中就可以具有足夠的工作壽命。

    但是,公共道路的路況變化比較大,試驗條件難以控制,造成試驗結果重複性和可比性較差,試驗周期比較長。到了20世紀20年代,汽車廠商們已經認識到進行仔細控制的耐久性試驗的價值。而這樣的試驗需要在試驗室內的試驗設備上進行或者在專門的試驗場地上進行。在美國,最早的專用車輛試驗場之一是美國陸軍的阿伯丁試驗場(Aberdeen proving ground),這個試驗場在1920年以前就已經修建好,在第一次世界大戰中用於試驗大炮。1924年,通用汽車在密歇根州Milford修建了試驗場。在這個試驗場中包含了各種有代表性的汽車行駛道路,主要用於在標準條件下對批量生產前、後的轎車進行驗證試驗,也對競爭對手的產品進行綜合試驗。更多的試車場可以看鏈接的這篇介紹 但是,公共道路的路況變化比較大,試驗條件難以控制,造成試驗結果重複性和可比性較差,試驗周期比較長。到了20世紀20年代,汽車廠商們已經認識到進行仔細控制的耐久性試驗的價值。而這樣的試驗需要在試驗室內的試驗設備上進行或者在專門的試驗場地上進行。在美國,最早的專用車輛試驗場之一是美國陸軍的阿伯丁試驗場(Aberdeen proving ground),這個試驗場在1920年以前就已經修建好,在第一次世界大戰中用於試驗大炮。1924年,通用汽車在密歇根州Milford修建了試驗場。在這個試驗場中包含了各種有代表性的汽車行駛道路,主要用於在標準條件下對批量生產前、後的轎車進行驗證試驗,也對競爭對手的產品進行綜合試驗。更多的試車場可以看鏈接的這篇介紹 神秘禁區 揭秘世界知名試車場(歐美篇)_汽車之家

    在國內,主要的試車場有北京通縣的交通部試車場、海南瓊海的海南汽車試驗場、屬於軍方的定遠汽車試驗場等,幾家大的汽車公司也有自己的試車場,比如湖北襄樊的東風襄樊汽車試驗場、上海通用的廣德汽車試驗場、大眾剛剛在新疆開工的汽車試驗場等等。

    在一個典型的汽車耐久試驗場中有一系列專門修建的試驗道路,例如高速跑道、扭曲路、石塊路、卵石路、魚鱗坑、搓板路、砂石路、鄉村土路等,每一種道路都使車輛受到獨特的載荷輸入。一些路面被設計來再現各種路面不均勻性,例如路面補塊、裂縫、凍脹、坑窪、路面下沉、路橋接縫、鐵路等等。各家廠商會根據對車輛的定義、目標用戶等等定義車輛的載重、試驗道路的種類以及通過它們的行駛速度,從而以確定載荷強度和頻率考核整車和各個零部件。不同的廠家往往會有不同的試驗里程和時間,從幾千公里到幾萬公里,幾個星期到幾個月不等。

    確實如提問中所說的,進行試車場的整車耐久試驗要耗費大量的人力物力。而且還常常由於駕駛員、環境和試驗道路的變化而得到不一致的結果。另外,如果只更改幾個零件,也必須用整車去進行試驗。因此,目前有盡量減少試驗場耐久試驗,更多利用快速、重複性好的試驗室試驗的趨勢。確實如提問中所說的,進行試車場的整車耐久試驗要耗費大量的人力物力。而且還常常由於駕駛員、環境和試驗道路的變化而得到不一致的結果。另外,如果只更改幾個零件,也必須用整車去進行試驗。因此,目前有盡量減少試驗場耐久試驗,更多利用快速、重複性好的試驗室試驗的趨勢。

    在試驗室進行的耐久性試驗一般稱為道路模擬試驗。在道路模擬試驗中,一般包括以下步驟:在試驗室進行的耐久性試驗一般稱為道路模擬試驗。在道路模擬試驗中,一般包括以下步驟:

    1. 測量準確的載荷信號,一般是通過6分力輪、應變片、加速度感測器以及位移感測器等設備獲取車輛在試車場上的載荷信號
    2. 對測量獲得的信號進行加速處理
    3. 在道路模擬試驗台架上通過迭代復現目標信號,形成載入信號
    4. 反覆施加載入信號進行耐久性試驗

    常見的整車台架有4通道、16通道、24通道等等,耦合方式也分為車輪耦合、車軸耦合等方式。這種道路模擬試驗系統一般不對被試驗車身進行約束,是自由車身試驗。由於車身不加約束,而液壓作動器的形成一般又不大,所以這類系統主要施加衝擊載荷,尤其是垂直衝擊載荷,考核懸架和車身的耐久性能。另一方面,由於難以引入低頻的非衝擊載荷,例如車輛加速、制動、轉向引起的慣性力,因此為了考核懸架、車軸、車輪等零件,需要進行約束車身的固定車身試驗。常見的整車台架有4通道、16通道、24通道等等,耦合方式也分為車輪耦合、車軸耦合等方式。這種道路模擬試驗系統一般不對被試驗車身進行約束,是自由車身試驗。由於車身不加約束,而液壓作動器的形成一般又不大,所以這類系統主要施加衝擊載荷,尤其是垂直衝擊載荷,考核懸架和車身的耐久性能。另一方面,由於難以引入低頻的非衝擊載荷,例如車輛加速、制動、轉向引起的慣性力,因此為了考核懸架、車軸、車輪等零件,需要進行約束車身的固定車身試驗。

    從可靠性的角度出發,整車的可靠性取決於系統、子系統和零件的可靠性,為了保證整車能夠達到足夠的可靠性,每個系統和零件也必須進行相應的耐久性試驗,一般整車可靠性<系統可靠性<零件可靠性。比如其他一些答案中提到的開關門試驗啊,下圖的座椅振動等等。

    無論是試驗場道路試驗還是試驗室的道路模擬試驗,成本都很高,時間也很長。為了縮短開發周期,降低開發成本,在開發階段的前期已經廣泛應用CAE技術來替代試驗驗證。國外的一些廠商已經能夠利用基於多體動力學的虛擬路面載荷分析、基於有限元的複雜整車模型的疲勞耐久分析和虛擬台架分析來替代部分試驗或者加速試驗進程。

    PS: @小樓聽雨提到為什麼很多車子可以跑4、50萬公里,這涉及了一個零件可靠性設計的重要理論,應力-強度干涉理論。產品在客戶實際使用時的壽命取決於:實際使用載荷和產品的實際強度。這兩者均是呈統計分布的。為了保障大多數用戶能夠正常使用,產品的設計強度,或者說平均強度要遠遠高於用戶使用的平均載荷,就如下圖4所示。當然,如下圖3所示是理想情況,但是實際上確實無法實現的,這就要平衡售後賠償成本與零件製造開發的成本。最終,大部分用戶的實際使用載荷遠低於零件設計強度和實際強度,設計壽命16萬公里的車輛跑個4、50萬公里也不稀奇,計程車都要跑80萬公里才報廢。另一方面,車輛是可以維修的,超過設計壽命後的維修與更換零件也可以大大延長車子的使用年限。

    【劉曉辰的回答(11票)】:

    我們雖然不是主要干這個的,但也有部分業務和這個相關,我就說說我們做的部分,其他待別的大神補充。

    1.車輛部件的結構耐久測試(也不知道術語是不是這麼講,我直接直譯的……)。

    比如車門和後備箱的連接件耐久性,找塊空地邊上放個機器人讓它自己開關開關開關就好了,屬於最簡單的耐久性試驗。(好像上面有人提過了)

    2.發動機零部件的耐久性試驗

    找個台架,調好實驗參數,然後找個人在旁邊看著,隔一段時間記錄一下某些參數,其實也挺簡單的。

    3.整車耐久

    這個就比較麻煩一點了,有自己做的,有外包做的,我們部門接的是外包部分的活。

    簡單來說流程是先根據開發環節上游的委託內容明確測試內容和測試目標,一般會有城市道路測試,高速道路測試以及三高測試等等。根據要求跑幾萬到幾十萬公里不等。然後根據委託內容選擇測試城市和測試路段,一般都會考慮到各種各樣的駕駛環境來選擇,比如測試直噴噴嘴的耐積碳能力就會故意選擇擁堵城市之類。選城市路段的同時還要聯繫外包公司讓他們協調駕駛員以及談價格,國內有能力做的公司其實也就那麼幾個,而且最近人工漲得厲害這塊可能會扯皮扯很久。一切前期工作做完把車交給物流公司運到實驗城市開跑吧。開跑以後每幾天會讓司機傳回一些資料,記錄當天的行駛里程,天氣,氣溫,有無故障等等等等,如果遇到什麼問題工程師就飛過去解決問題。

    自己做的部分沒去仔細關注,我看到的部分好像是每天輪班不停在試車場跑跑跑跑跑這樣(

    大體上就知道這些,剩下的待高人補充。

    【王慢慢的回答(3票)】:

    我知道的不是很多,整車實驗有一直拉出去跑的。說一下車門耐久的吧,這個比較好玩,et階段的時候頭幾輛樣車就放在實驗台上,然後四門位置,包括發罩,有個簡單的機械裝置,把車門鉤開,然後用氣缸推回去,不停地反覆。按照五秒一次來算的話,三個月開關個一百萬次不成問題。三個月在整車開發的周期里還是可以吧,同時其他的研發還在進行,這個就不用管了,讓他做著就行了。一般這個也很少出問題。

    【婁君偉的回答(2票)】:

    答:耐久或者可靠性試驗就是時間堆的,沒聽說什麼簡便手段。

    一般分零件和整車兩部分做,零件先按照主機廠試驗大綱完成功能性試驗,台架可靠試驗的全部或者80%(類似比例),環境老化試驗的全部或一部分,這部分一般是零部件廠家自己做(試驗室經過主機廠認可),也會有一些廠家指定第三方試驗室完成。

    然後裝整車進行耐久/可靠性等試驗(此時零部件可以同步完成剩餘20%),這部分一般會在國家試驗場跑,比如襄樊或者通州。

    一般這個過程會持續半年以上。

    主機廠一般也沒辦法把這個時間縮短,因為同時還要進行發動機的三高標定,空調的冬夏標定,制動系統的標定(高附低附),怎麼也要跨越冬夏兩季,大半年時間。

    另外光老化試驗也是時間堆的,實驗室里來1000小時,當然外資或者合資廠也有把車運國外曬某地曬幾年的。

    【張誠的回答(1票)】:

    我同事說他以前在日產,車門耐久實驗台架壞了,他手動拉車門一周 開閉幾萬次

    【張志君的回答(1票)】:

    嘿嘿,題主找對人了,我就是專搞台架試驗的。這行入門簡單,但是背後的理論十分複雜,能說上好幾個月。推薦你看本書你基本就都明白了——《可靠性理論》

    【胡博超的回答(0票)】:

    長安大學有一個環形汽車試驗場,經常有各種類型的車在裡面一跑就是一天。

    【跑男的回答(0票)】:

    試驗流程一般分成整車試驗流程和台架試驗流程,目前各個廠商甚至包括那些沒有自主開發能力的組裝工廠都會將一些整車或總成進行試驗,耐久試驗基本是看車型的,一般都是十數萬吧,總成如發動機,傳動件亦是如此,按照報廢里程換算吧。台架試驗較整車短,不需要考慮場地路況及部分性能試驗的特殊需求。

    【小象的回答(0票)】:

    可靠性理論

    【於浩的回答(0票)】:

    放兩台跑步機的機器,把汽車放上去跑幾百個小時:)

    【倪晨光的回答(0票)】:

    在你們閑暇之餘!讓你們放鬆下哦!

    http://www.zhihu.com/question/24439377/answer/37177382

    【曹梟傑的回答(0票)】:

    看著公司內網上的南美智利行,西藏高原行等等,我後悔當年沒有認真讀書。

    原文地址:知乎


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