汽车试验学 第10章 汽车总成与零部件试验习题解答-202407

第10章汽车总成与零部件试验习题解答10-1简述汽车发动机试验的目的。答：汽车发动机试验的目是测试发动机的十项性能，包括：起动性能、怠速性能、功率特性、负荷特性、万有特性、压燃机调速特性、机械损失功率特性、各缸工作均匀性、机油消耗量和活塞漏气量，相应的试验是起动试验、怠速试验、功率试验、负荷特性试验、万有特性试验、压燃机调速特性试验、机械损失功率试验、各缸工作均匀性试验、机油消耗量试验和活塞漏气量试验。10-2简述发动机的试验台的结构。答：发动机的试验台的结构示意图如图10-1所示，发动机的试验台图10-2所示，主要由发动机、传动轴、联轴器、功率测量仪、电涡流测功器、燃油消耗量测量仪等组成，发动机通过传动轴、联轴器与功率测量仪连接，功率测量仪再通过联轴器与电涡流测功器、连接，发动机输出的动力和运动通过传动轴、联轴器传递给功率测量仪，再通过联轴器传递给电涡流测功器。功率测量仪用于测量发动机输出的功率和转速，电涡流测功器用于消耗发动机输出的功率。燃油消耗量测量仪为质量式油耗仪或容积式油耗仪或其他形式的油耗仪，串联在发动机的供油系统的管道上，用于测量燃油消耗量。10-3简述发动机速度特性的试验。答：油门全开，在发动机工作转速范围内，通过调节电涡流测功器，依次地改变转速进行测量，适当地分布8个以上的测量点，测量点尽量多，以提高测试精度；在发动机的最大扭矩、最大功率和最小燃油消耗率点，要多测内测几个点，以获取发动机的最大扭矩、最大功率和最小燃油消耗率；在每个转速点，通过功率测量仪测量发动机输出的转速n、扭矩Ttq和功率Pe，通过燃油消耗量测量仪，测量燃油消耗量，用单位时间的燃油消耗量除以发动机的输出功率，得燃油消耗率be。根据试验数据，可绘得发动机的速度特性曲线，如图10-3所示。10-4简述发动机负荷特性的试验。答：在若干个转速（其中应含常用转速和2000r/min）下进行试验。发动机转速不变，通过调节电涡流测功器，从小负荷开始，逐步开大油门进行测量，直至油门全开，适当地分布8个以上的测量点，应包括转速为2000r/min，平均有效压力为200kPa的工况点，测量点尽量多，以提高测试精度。在每个功率点，通过功率测量仪测量发动机输出的转速n、功率Pe和燃油消耗量测量，再计算发动机输出的扭矩Ttq和燃油消耗率be。根据试验数据，可绘得发动机的负荷特性曲线，如图10-4所示。10-5简述驱动电机试验的项目。答：驱动电机试验的项目包括输出特性、安全防护、环境适应性、噪声和电磁兼容等项目，具体见表10-1。10-6简述驱动电机转矩一转速特性试验的方法。答：根据图10-6进行试验。首先根据测试目的，确定被测驱动电机是处于冷或热工作状态；再由驱动电机控制器控制驱动电机运行及完成试验。驱动电机控制器的输入、输出功率通过测量驱动电机控制器输入或输出电压和电流计算得到，测量时，电压和电流的测量点在驱动电机控制器靠近接线端子处；驱动电机控制器的输入、输出功率也可以通过电功率表直接测量获得。驱动电机的工作转矩、工作转速和输出功率由功率测量仪直接测量得到，忽略刚性联轴器的功率损失。测量过程中，防止被测驱动电机系统过热影响测量的准确性。必要时，驱动电机转矩一转速特性曲线可分段测量。在驱动电机转速范围内，测量点数不少于10个，根据测试结果，绘制转矩一转速特性曲线。10-7简述驱动电机温升特性试验试验的方法。答：驱动电机温升特性试验的方法：试验前，测量驱动电机某一绕组在冷态下的电阻和温度并记录。试验时，使驱动电机在一定的状态下运行，温度稳定后，驱动电机断能，立即停机，立即测量驱动电机绕组的电阻随时间变化情况，最长每隔30s测量一次，直到绕组的电阻变化平缓为止，记录时长不低于5min。10-8简述驱动电机控制器短路保护测试的方法。答：用设置故障法进行测试。先对驱动电机控制器的三相输出端子进行短路，产生短路故障，输入端子加额定直流电压，将驱动电机控制器置于工作状态，观察控制器是否可以自动断开，进入保护状态，或者出现损坏等问题。在短路故障后，解除短路故障，通过运行驱动电机，检查驱动电机控制器是否能正常工作。10-9简述驱动电机低温试验的方法。答：将驱动电机和驱动电机控制器正确连接后入低温箱内，使箱内温度降至-40℃，并保持2h。试验过程中，驱动电机系统处于非通电状态。低温贮存2h后，在低温箱内复测绝缘电阻，复测绝缘电阻期间，低温箱内的温度保持在-40℃；在低温箱内为驱动电机系统通电，检查能否空载起动，空载起动时，低温箱内的温度仍保持在-40℃。低温贮存2h后，将驱动电机控制器直流母线的电压设为额定电压，驱动电机工作于持续转矩、持续功率下，检查驱动电机系统能否正常工作。10-10简述动力蓄电池电性能试验的目的和标准。答：动力蓄电池电性能试验的目的是获得动力电池的充电和放电电压-时间曲线、电池放电容量、荷电保持和恢复容量、耐振动性等，用于评价动力电池系统的性能。动力蓄电池电性能试验的标准是国家标准GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》。在执行汽车试验标准的动力蓄电池电性能试验中，根据此标准，开展动力蓄电池电性能的试验。10-11简述单体蓄电池充电试验的方法。答：将单体蓄电池在25℃±5℃（室温）环境条件下，单体蓄电池先以1I1(A)电流放电至电池技术条件中的放电终止电压，搁置1h；再按电池技术条件中的充电方法进行充电，对于锂电池，先在1I1恒电流下充电，达到电池技术条件中的充电终止电压后，转至在恒压下充电，直至充电电流降至0.05I1(A)，停止充电；充电后搁置1h。记录不同时间的充电电压和电流，得到蓄电池的充电电压-时间、充电电流-时间曲线。10-12简述蓄电池模块充电试验的方法。答：将电池在25℃±5℃环境条件下，蓄电池模块先以1I1(A)电流放电至任一单体蓄电池的电压达到电池技术条件中的放电终止电压，搁置1h；再按电池技术条件中的充电方法进行充电，对于锂电池，先在1I1恒电流下充电，达到电池技术条件中的充电终止电压后，转至在恒压下充电，直至充电电流降至0.05I1(A)，停止充电；若充电过程中有单体蓄电池的电压超过充电终止电压0.1V，则停止充电；充电后搁置1h。记录不同时间的充电电压和电流，得到蓄电池的充电电压-时间、充电电流-时间曲线。10-13简述蓄电池模块放电试验的方法。答：蓄电池模块在25℃±5℃环境温度下完全充电后，再在25℃±5℃环境温度下以1I1(A)电流放电至任一单体蓄电池的电压达到电池技术条件中的放电终止电压。记录不同时间的放电电压和电流，得到蓄电池模块的放电电压-时间、放电电流-时间曲线，计算放电容量（单位为Ah）及放电比能量（单位为Wh/kg）。充、放电5次，取最后3次充、放电的放电容量（单位为Ah）及放电比能量的平均值。10-14简述蓄电池模块低温放电试验的方法。答：蓄电池模块在25℃±5℃环境温度下完全充电后，在-22℃±2℃环境温度下搁置24h，再以1I1(A)电流放电至任一单体蓄电池的电压达到电池技术条件中的放电终止电压（该电压值不低于25℃±5℃环境温度下放电终止电压的80%），记录不同时间的放电电压和电流，计算蓄电池模块放电容量（单位为Ah）。10-15简述动力蓄电池包和系统能量测试的目的和标准。答：动力蓄电池包和系统能量测试的目的是获得动力电池包和系统的能量和容量、功率和内阻、能量效率等，用于评价动力蓄电池包和系统能量的性能。动力蓄电池包和系统能量测试的标准是国家标准GB/T31467.1-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》、GB/T31467.2-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》，在执行汽车试验标准的蓄电池包和系统能量测试中，根据这些标准，开展动力蓄电池包和系统能量的测试。10-16简述室温下蓄电池包和系统能量和容量测试的方法。答：测试前，蓄电池包和系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温；再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电电池技术条件中的充电截止条件，静置30min或者达到室温。使用恒流放电至电池技术条件中的放电截止条件，停止放电，记录放电电流、放电电压和放电时间。放电电流对放电时间的积分为蓄电池包或系统的容量，放电电流和放电电压的乘积对放电时间的积分为蓄电池包或系统的能量。通过放电电流对放电时间的积分及放电电流和放电电压的乘积对放电时间的积分，求1C、Imax(T)倍率下的放电容量和能量。10-17简述室温下蓄电池包和系统功率和内阻测试的方法。答：室温下蓄电池包或系统功率和内阻测试：测试前，蓄电池包或系统按1C或按蓄电池技术条件中的放电机制放电至电池技术条件中的放电截止条件，静置30min或者达到室温。再按1C或按蓄电池技术条件中的充电机制充电至蓄电池技术条件中的充电截止条件，静置30min或者达到室温。按表10-1测试的电压和电流，其中，序号i中0号至12号为蓄电池包或系统放电，12号至序17号为蓄电池包或系统充电；I’max(SOC，T，t)表示荷电状态SOC、温度T、脉冲时间t、恒流放电下最大允许放电电流，测试温度T为室温，时间t在表10-1中；0.75I’max(SOC，T，t)表示荷电状态SOC、温度T、脉冲时间t、恒流放电下0.75倍的最大允许放电电流；-0.75I’max(SOC，T，t)表示荷电状态SOC、温度T、脉冲时间t、恒流充电下0.75倍的最大允许充电电流。在蓄电池包或系统放、充电中，蓄电池包或系统的电压曲线如图10-8所示，蓄电池包或系统的电流曲线如图10-9所示。10-18简述电池包或系统安全性试验的目的及标准。答：电池包或系统安全性试验的目的是获得电池包或系统振动、机械冲击、碰撞、外部火烧等安全性，为评价电池包或系统安全性服务。动力蓄电池安全性试验分为单体电池、电池包或系统安全性试验。电池包或系统安全性试验是动力蓄电池安全性试验的一部分。下面只介绍部分电池包或系统安全性试验。电池包或系统安全性试验的标准是国家标准GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》。在执行汽车试验标准的电池包或系统安全性试验中，根据此标准，开展电池包或系统安全性的试验。10-19简述电池包或系统机械冲击安全性试验的方法。答：对电池包或系统在±z方向施加7g、6ms的半正弦冲击波6次，共12次，相邻两次冲击的间隔时间以两次冲击在试验样品上造成的响应不发生相互影响为准，一般应不小于5倍冲击脉冲持续时间。完成以上试验步骤后，在试验环境温度下观察2h。要求电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象，绝缘电阻小于100Ω/V。10-20简述电池包或系统外部火烧安全性试验的方法。答：试验环境温度为0℃以上，风速不大于2.5km/h。测试中，盛放汽油的平盘尺寸超过电池包或系统(试验对象)水平投影尺寸20cm，不超过50cm。平盘高度不高于汽油表面8cm。试验对象应居中放置。汽油液面与试验对象底部的距离设定为50cm，或者为车辆空载状态下试验对象底面的离地高度。平盘底层注入水。外部火烧示意图如图10-10所示。外部火烧试验分为以下4个阶段：a)预热。在离试验对象至少3m远的地方点燃汽油，经过60s的预热后，将油盘置于试验对象下方。如果油盘尺寸太大无法移动，可以采用移动试验对象和支架的方式。b)直接燃烧。试验对象直接暴露在火焰下70s。c)间接燃烧。将耐火隔板盖在油盘上。试验对象在该状态下测试60s。或经双方协商同意，继续直接暴露在火焰中60s。耐火隔板由标准耐火砖拼成，具体筛孔尺寸如图10-11所示，也可以用耐火材料参考此尺寸制作。耐火隔板的耐火性：SK30；成分：30%～33%Al2O3；密度：1900kg/m3～2000kg/m3；有效孔面积：44.18%；开孔率：20%～22%体积比。d)离开火源。将油盘或者试验对象移开，在试验环境温度下观察2h或试验对象外表温度降至45℃以下。要求电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象，绝缘电阻小于100Ω/V。10-21简述盖总成分离特性试验的方法。答：盖总成分离特性试验的方法：盖总成分离特性的测量装置如图10-12所示。试验时，将膜片弹簧离合器的盖总成固定于测量台的代用飞轮的上方，压盘压在垫块上，垫块模拟从动盘，使压盘处于工作点位置，压盘有轴向变形，影响盖总成的分离特性，如用实际使用的压盘替换垫块，其试验接近盖总成的实际分离特性，效果更好。对分离指（杆）端预加载荷100N，或按相应图纸技术要求规定。定义此状态为位移零位。操纵加载装置，使代用分离轴承行程达到规定的分离行程，如此动作10次，使盖总成能正常灵活分离。然后，操纵加载装置，使离合器分离，直到达到最大分离行程为止；再使离合器接合，恢复到位移零位；在此过程中，通过载荷测量装置，测量并记录分离指端的分离力P，同时，通过百分表，沿压盘圆周方向均布的3点处测量压盘位移λ，并取其平均值，绘出图10-13所示的膜片弹簧离合器的分离特性曲线。测试中，多测几个点，尤其在曲线的拐点处，以提高测试精度。10-22简述从动盘总成减振器扭转性能试验的方法。答：从动盘总成减振器扭转性能试验的方法：图10-16为从动盘总成减振器扭转性能试验装置。试验时，将从动盘总成安装到试验台的花键轴上，并将摩擦片部分通过夹紧盘夹紧在支撑板上。驱动装置通过花键轴对从动盘总成转矩，转动从动盘总成的花键毂，直到转角极限，再卸载至零。重复上述加载卸载操作两次后，进行测试，通过转矩测量装置测量转矩M，通过角位移传感器测量扭转角θ，记录扭转角与转矩的对应数值，再绘出图10-17所示的从动盘总成减振器扭转特性曲线，图10-17中，最大转矩Mmax对应扭最大转角θmax，工作转矩M2对应扭工作转角θ2。10-23简述机械式变速器的传动效率的试验的方法。答：机械式变速器的传动效率的试验的方法：在驱动装置最大转矩下测试各挡的传动效率，传动效率为输出轴功率除以输入轴功率，输入、输出轴功率分别由输入轴功率测量仪和输出轴功率测量仪得到。测试时，可在驱动装置最大转矩附近多测几个传动效率，取其平均值作为测试结果，以减小测试误差；机械式变速器的油温为80℃±5℃，可用红外测温仪测量变速器油外的壳体的温度，近似作为油温。测试前，要进行机械式变速器的跑合。国家标准GB/T23927-2009只要求测最大转矩下的传动效率，如要测驱动装置不同转速下的传动效率，其方法相同，只是驱动装置转速不同，测试后，可绘制各挡的传动效率曲线。10-24简述自动变速器的换挡性能试验的方法。答：自动变速器的换挡性能试验分别在输入转速为600r/min～900r/min和1800r/min～2200r/min下进行。设定输入转速为600r/min～900r/min，挂挡至驻车挡（P）、倒挡（R）、空挡（N）、前进挡（D）及其他前进挡位，试验过程中，通过观察和分析，要求各挡位稳定存在，无异响、冲击、异常振动。调节输入转速至1800r/min～2200r/min，油温不低于50℃时，挂入前进挡（D）及其他前进挡位，通过控制器逐级输入升降挡信号和锁止信号，观察运行状况及记录以下参数：a)通过功率测量仪中的转速传感器，测量并记录各挡的输入、输出转速，计算传动比；b)通过压力传感器，获得可测的各项油压；c)在进入冷却自动变速器油的散热器的管路中串连流量计，通过流量计，测量冷却油的流量；d)用红外温度计，通过自动变速器下方的油底壳的外表面测量油温，并记录工作油温。测试运行结果并满足以下要求：a)各参数值符合按规定程序批准的产品图样和技术文件的要求；b)升降挡过程中，无异响、打滑、异常振动和冲击；c)各连接件及紧固件无松动、无脱落，紧固力矩应在要求的范转内，可通过测力矩扳手测量紧固力矩。10-25简述传动轴总成的静扭强度试验的方法。答：传动轴总成的静扭强度试验的方法：加载装置按传动轴总成在汽车转动的方向施加扭矩并缓慢增大，同时记录扭矩及其对应的扭转角，直至传动轴损坏时为止。传动轴的静扭强度等于传动轴损坏时扭矩除以传动轴截面积。试验中，传动轴总成中的非传动轴的零件损坏时，在提高其强度后，再进行试验。10-26简述传动轴的动平衡试验的方法。答：传动轴的动平衡试验的方法：传动轴的动平衡试验是在传动轴动平衡试验机上进行，传动轴动平衡机的工作示意图如图10-22所示。驱动装置通过联轴器带动传动轴高速旋转，在接近传动轴的临界转速时，通过前、后支架在支承处的传感器，测得传动轴在支承处的力，并根据的支承处的力确定传动轴的不平衡量及其相位。10-27简述驱动桥的传动效率试验的方法。答：驱动桥的传动效率试验的方法：驱动装置输入驱动桥的转速为发动机在最大转矩下经传动系统输入驱动桥的转速，或电动机在额定功率下经传动系统输入驱动桥的转速，，传动效率为左、右输出轴的输出功率之和除以输入轴的功率，输入轴的功率由输入轴功率测量仪测量仪得到，左、右输出轴的输出功率分别由左、右输出轴功率测量仪测量仪得到。10-28简述垂直负荷下钢板弹簧的永久变形试验的方法。答：垂直负荷下钢板弹簧的永久变形试验的方法：一端卷耳一端滑板的等截面钢板弹簧试验的支承方式如图10-28所示，卷耳和滑板分别通过销轴支承在滑车上，滑车可以通过下方的滚轮滑动，以适应钢板弹簧的变形。液压加载机通过V型加载块对钢板弹簧缓慢、连续垂直加载，直到产品图样上规定的最大试验负荷，再缓慢、连续卸载，最大试验负荷为钢板弹簧在性能试验时给定的负荷，可取1.5倍汽车满载静负荷；卸载后，通过电涡流式传感器，测量钢板弹簧的自由弧高，自由弧高为钢板弹簧在自由状态或无负载下的弧高。以同样的方法加载、卸载3次，最后再测量其自由弧高。前后两次自由弧高的差值为钢板弹簧的永久变形量，标准要求其永久变形量应小于0.5mm。10-29简述减振器的示功试验的方法。答：减振器的示功试验的方法：减振器的试验台架如图10-30所示，减振器垂直安装，上端通过上连接轴与液压驱动器连接，下端通过下连接轴与支架连接。液压驱动器带动减振器的上端上下往复运动，运动速度的幅值可取0.13m/s、0.26m/s、0.52m/s、1.04m/s之一，运动的行程为100mm，运动的频率100次/min。在液压驱动器的液压管路中安装压力传感器，通过液压驱动器的油压测量作用在减振器上的力；在液压驱动器的缸体上安装激光等位移传感器，通过安装在液压缸上的激光等位移传感器测量减振器的行程，绘得减振器的示功图如图10-31所示。在图10-31中，减振器在伸张行程，阻力为正值，其阻力为复原阻力Fr；在压缩行程，阻力为负值，其阻力为压缩阻力Fc。10-30简述减振器的速度特性试验的多工况合成法。答：减振器的速度特性试验的多工况合成法：按示功试验的方法，通过调整液压驱动器活塞运动的频率，得到不同速度的多组示功图，再根据多组示功图，绘得减振器的速度特性，如图10-47所示。10-31简述车轮试验的目的及标准。答：车轮试验的目是测试车轮的性能，主要包括：车轮动态弯曲、径向疲劳试验和车轮动平衡试验等，为车轮的设计、产品检验和使用提供试验数据。车轮试验的标准是国家标准GB/T5334-2021《乘用车车轮弯曲和径向疲劳性能要求及试验方法》、GB/T5909-2021《商用车车轮弯曲和径向疲劳性能要求及试验方法》和GB/T18505-2013《汽车轮胎动平衡试验方法》。10-32简述车轮动平衡试验的方法。答：车轮动平衡试验的方法：车轮动平衡机如图10-35所示，车轮通过垫片和手柄螺母固定在驱动装置的驱动轴上，驱动装置通过驱动轴带动车轮转动，驱动装置固定在箱体内，显示屏固定在箱体上方。试验时，轮胎充满气，环境温度5℃～40℃，驱动装置通过驱动轴带动车轮以200r/min～800r/min的转速旋转，车轮的质心不在其轴线上，使车轮产生不平衡力，并作用在驱动轴上；在驱动轴支承处的水平和垂直方向上，安装了应变片式的力传感器，通过力传感器测出车轮的不平衡量及相位，并在显示屏上显示；停机后，根据显示屏上显示的车轮的不平衡量及相位，在车轮的轮辋边缘安装配重，配重通过弹簧夹固定在轮辋边缘，如图10-53所示，通过配重减小或消除车轮的不平衡。车轮宽度较大时，在两个面上加配重，减小和消除不平衡力和力矩；车轮宽度较小时，在一个面上加配重，减小和消除不平衡力。安装配重后，需再次动平衡试验，评价车轮是否达到车轮动平衡的要求及检验配重是否固定，要求动不平衡量（力偶矩不平衡量）不大于1g·cm。10-33简述循环球式转向器全转角试验的方法。答：循环球式转向器全转角的试验方法：循环球式转向器输入轴全转角的试验台架如图10-54所示。在转向器的输入轴A和输出轴B上分别安装转角传感器，转角传感器为轴角编码器或环形滑变电阻式传感器。将输入轴A从一个极限位置转动到另一个极限位置，由输入、出轴转角传感器测得对应轴的转角。10-34简述循环球式转向器正向传动比和传动效率试验的方法。答：循环球式转向器正向传动比和传动效率的试验方法：循环球式转向器正向传动比和传动效率的试验台架如图10-38所示，调速电机、输入轴功率测量仪、循环球式转向器、输出轴功率测量仪和磁粉测功器通过联轴器依次连接。试验时，输入轴从一个极限位置转动到另一个极限位置，调速电机驱动循环球式转向器的输入轴以15r/min的转速转动，循环球式转向器的输出功率由磁粉测功器消耗，由输入轴功率测量仪测得输入轴的功率和角速度，由输出轴功率测量仪测得输出轴的功率和角速度。循环球式转向器正向传动比等于输入轴的角速度除以输出轴的角速度；循环球式转向器正向传动效率等于输出轴的功率除以输入轴的功率。10-35简述轮齿条式液压助力转向总成间隙和刚度效率试验的方法。答：齿轮齿条式液压助力转向总成间隙和刚度的试验方法：齿轮齿条式液压助力转向总成间隙和刚度的试验台架如图10-39所示。齿轮齿条式液压总成参照实车上安装方式或平置安装，并在直线行驶方向上，输出端A和B刚性固定，测力转向盘处于直线行驶位置。试验时，转向油泵不工作，测力转向盘以0.1r/min～0.3r/min的转速匀速转动，达到设计时给定的转矩限值后反向转动，完成一个循环，通过测力转向盘测量转向盘的转速和输入力矩，再绘制图10-61所示的齿轮齿条式液压助力转向总成间隙和刚度曲线，计算总成的间隙和刚度，考虑排出齿轮齿条式转向器中的油压对测量总成间隙的影响，取±6N·