汽车性能实验报告

实验一、汽车振动动态特性的测试

第一部分：实验预习报告 一、实验目的、意义

通过试验使学生深入了解汽车整车及零部件振动动态特性测试系统的组成及获得测试系统动态特性的方法即频率响应法和脉冲响应法，比较此两种测试方法的优缺点，并对两种测试方法的测试结果进行分析比较。

二、实验原理 1、频率响应法

若给系统一系列不同频率单位幅值的简谐波输入，测出系统与之对应的输出，分别 绘出输出的幅值n y －ω曲线和?ω-曲线即为系统的幅频特性曲线和相频特性曲线。然后再利用第七章中将要介绍的一元非线性回归分析，便可得到测试系统的幅频特性

()A ω和相频特性()?ω，系统的频率响应函数()H j ω为

()

()()j H j A e

?ωωω-=

2、脉冲响应法

若给测试系统一单位脉冲()t δ输入，记录下系统的输出h （t ），然后对h （t ）进行 富氏逆变换，便可得到系统的频率响应函数()H j ω。

比较频率响应法和脉冲响应法不难发现，脉冲响应法比频率响应法更简单易行。但需指出的是，在工程实际中，标准的单位脉冲是不存在的。但给系统以作用时间小于1/10τ的冲击输入，即可近似地认为是单位脉冲输入。

三、主要仪器设备及耗材

试件、激振器、扫频信号发生器、力传感器、压电式加速度、电荷放大器、信号处理设备各一套。

四、实验方案与技术路线（实验方案设计、实验手段的确定、实验步骤）

实验方案：

取一典型汽车部件作为动态测试系统的试件，分别用频率响应法和脉冲响应法测试同一部件的动态特性。比较此两种测试方法的优缺点，并对两种测试方法的测试结果进 行分析比较。

实验步骤：

1、根据原理框图组成仪器系统并对其进行联机调试；

2、给试件不同频率的正弦输入，测出其输出，绘制幅频特性曲线和相频特性曲线；

3、给试件一单位脉冲输入，测出其输出的变化曲线，然后对其进行富氏变换。 第二部分、实验过程记录

一、实验原始记录（包括实验数据记录、实验现象记录、实验过程发现的问题）

1、绘制原理图；

2、记录实验曲线；

3、实验中发现的问题。

第三部分：结果与讨论

一、实验结果分析（包括数据处理、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论）

要求：

1)每个学生学习和掌握系统动态特性的测试方法；

2)每个学生独立完成此项实验的数据处理工作；

3)每个学生对两种测试方法的测试结果进行分析比较,并写出实验报告。

二、小结、建议及体会

1、脉冲响应函数与频率响应函数的关系怎样？

2、绘制幅频特性和相频特性曲线。

图一：频率响应法原理图

实验二、汽车道路模拟实验与动态测试数据处理

第一部分：实验预习报告

一、实验目的、意义

使学生学会按国家标准GB4970-1966《汽车行驶平顺性随机输入行驶试验方法》中所列的两种试验评价方法即1/3倍频程分别评价和总的加速度加权均方根值等两种试验方法进行汽车行驶平顺性试验。

二、实验基本原理与方法

利用三向加速度传感器测出汽车行驶时驾驶员座椅、后轴上方座椅及后排座椅上加速度的时间历程，将经电荷放大器放大的加速度信号进行适当调理后，用信号处理

机对其进行处理，并输出测试结果。

实验条件

1、实验车辆：全顺牌轻型客车

2、载荷：额定满载；

人—椅系统载荷：身高1.70m，质量65Kg的真人；

3、道路：沥青路面。

三、主要仪器设备及耗材

试验用车一辆、三向加速度传感器、人体振动计、信号处理设备各一套。

四、实验方案与技术路线

实验方案：按国家标准GB4970-1966《汽车行驶平顺性随机输入行驶试验方法》中所列的两种试验评价方法即1/3倍频程分别评价和总的加速度加权均方根值对同一汽车的相同测点进行试验，比较两种试验方法的试验结果，分析两种试验结果存在差异的原因。

实验方法与步骤

1、按照GB4970《汽车行驶平顺性随机输入行驶试验方法》的规定安装仪器；

2、记录驾驶员座椅、后轴上方座椅及后排座以上的加速度信号；

3、对加速度信号进行适当调理后用数据处理机处理试验数据。

第二部分：实验过程记录

一、实验原始记录

1、绘制实验原理图；

2、实验曲线记录；

3、实验过程中发现的问题。

第三部分：结果与讨论

一、实验结果分析

要求：

1、学生学习和掌握汽车行驶平顺性的试验方法；

2、要求每个学生独立完成此项实验的数据处理工作；

3、要求每个学生对两种试验评价方法的测试结果进行分析比较，并写出实验报告。

二、小结、建议及体会

1、总的加速度加权均方根值评价法和1/3倍频程分别评价法之间的关系；

2、FFT的计算原理。

实验三、汽车零部件三维测量与数据处理

第一部分：实验预习报告

一、实验目的、意义

通过此项试验，让学社全面了解最先进的非接触三维扫描测量在工程测试中的作用，掌握非接触三维扫描测量设备的使用方法。

二、实验基本原理与方法

图1是三维扫描测量的工作原理简图，将激光线（也可用白光）打在被测物体上，利用CCD传感器对被测物体上的激光线进行摄像。该形线在CCD上的影像如图1所示，影像在CCD上水平方向的位置，反映了被测形线上的对应点距CCD的距离，即被测形线对应点的x坐标；影像在CCD上铅垂方向上的位置即为被测形线对应点的z坐标；将打在被测物体上的激光线自左向右间隔地移动，每移动一相等距离L

??

?的乘积n L ?就可得到图1所示的一幅图像。显然激光线移动的次数n与L

即为被测点的y坐标，如此便可得到密布在被测物体表面上各点的三维坐标，即“点云”的坐标。

图1 非接触式三维扫描测量

1－车门；2－激光线；3－光学系统；4－CCD芯片

三、主要仪器设备及耗材

1、典型的汽车覆盖件及复杂的汽车基础件（如发动机缸体或变速器壳体）各一件；

2、非接触三维扫描测量仪一台。

四、实验方案与技术路线

实验内容：

取一辆轿车车身或某一复杂车身覆盖件，用非接触激光三维扫描仪对其进行测量，将所测得的点云用专用软件转换为曲面。

要求：

1)了解激光三维扫描仪的测量原理；

2)了解将点云转换为曲面的相关软件和使用方法；

3)了解曲面光顺处理的相关知识。

实验步骤

1、在被测零件上设置多个特征点，以便多片点云数据的拼接；

2、对被测零件的全部表面进行扫描测量；

3、利用设置在零件表面上的特征点将多片点云数据拼接成一个完整的零件。实验的重点或难点：

1、测试方位的正确选择；

2、多片点云数据拼接。

第二部分：实验过程记录

一、实验原始记录

第三部分：结果与讨论

一、实验结果分析

二、小结、建议及体会

1、CCD图像传感器在工程上还有那些重要应用；

2、噪声点如何剔除。

实验四、实验设计

一、实验目的

此项试验的目的是，通过指导学生完成一项从试验规划、试验设计到动手做该项试验的全过程，培养学生如何利用所学的试验理论去解决实际试验问题的能力，激发学生的创新潜能。

二、实验条件

提供汽车试验室中全部可用的实验仪器设备、试验车辆及汽车主要总称部件。

三、实验原理

根据指导老师给定的或学生自选的试验题目理定试验原理、试验方法。

四、实验内容和要求

实验内容：

结合汽车学院的科研，给每个小组一个试验设计的题目，学生在老师的指导下完成给定题目的试验设计和试验工作，并分析试验内容和方法是否满足实际的需要。

要求：

1)每个学生独立完成试验设计工作。分析比较每个同学的设计方案，提出一套切

实可行的试验方案；

2)根据试验设计方案完成试验工作；

3)对实验结果进行分析，并修改和完善试验设计。

五、实验（上机）方法与步骤

1、选题：可以是老师给题，也可以自己选题；

2、根据所选题目进行试验规划和试验设计；

1、制定试验方法、选用试验仪器设备；

2、自己动手完成该项试验。

六、实验的重点或难点

1、试验规划和试验设计；

2、制定试验规范、确定试验方法；

3、搭建一个完整的测试系统。

七、思考题

1、分析自己搭建的测试系统的动、静态特性。

2、分析负载效应对测试结果的影响。

据、过程现象及结果数据（现象）等。

六、实验（上机）结果与分析结论

根据具体实验（上机），进行数据处理与分析，整理、打印相应数据表格、绘制曲线、图形等。对实验（上机）结果进行报告。

七、讨论与提高（不少于300字）

对实验（上机）现象、实验（上机）故障及处理方法、实验（上机）中存在的问题等进行分析和讨论，对实验（上机）的进一步想法或改进意见，或者心得体会。

《汽车测试技术》设计性实验课程讨论题目

1、某车缓慢制动时常出现制动摆振现象，请设计一个试验，查寻制动摆

振规律。

2、某车在行驶时有跑偏现象，试设计一个试验查找跑偏原因。

3、利用车速表试验台，设计一个系统以准确地测试车速表的误差。

实验五、汽车噪声测试

一、实验目的

让学生了解汽车加速行驶的车外噪声及匀速行驶的车内噪声的测试方法和相关的国家标准，培养学生的试验技能。

二、实验条件

装备齐全、技术状况良好的汽车一辆、精密声级计两套。

1、场地条件

1）测量场地应平坦而空旷，在测试中心以25米为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等。

2）测试场地跑道应有20米以上的平直、干燥的沥青路面或混凝土路面。路面坡度不超过0.5%。

3）本底噪声(包括风噪声)应比所测车辆噪声至少低10分贝。并保证测量不被偶然的其他声源所干扰。

注：本底噪声系指测量对象噪声不存在时，周围环境的噪声。

4）测量场地示意图1。

5）测试话筒位于20米跑道中心点0两侧，各距中线7.5米，距地面高度1.2米，用三角架固定，话筒平行于路面，其轴线垂直于车辆行驶方向。

三、实验原理

人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为"dB"，它是无量纲的。

为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D 计权声级。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性； C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；。

计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B 其次，C最少。

采用HS6288B型精密声级计一套，其原理图见图2。

测试加速行驶的车外噪声主要是考核汽车对环境的危害；

测试匀速行驶的车内噪声则是考核噪声对驾驶员及乘员的影响。

四、实验内容和要求

试验内容：

测试汽车加速行驶的车外噪声及汽车匀速行驶的车内噪声。

要求：

1、要求学生掌握汽车噪声的测试方法及对汽车噪声进行测试的一些个基本要求；

2、学会使用精密声级计（包括声级计的档位及计权网络的选用）。

五、实验方法与步骤

1、试验区及测试用传声器的布置；

2、试验车辆档为及试验车速的确定（包括进入测试区的车速和汽车尾端到达终端

线的车速）；

3、按照国家标准中规定的方法测试加速行驶的车外噪声和匀速行驶的车内噪声及环境的本底噪声，视需对测试结果进行修正。

六、实验的重点或难点

1、试验车速的准确控制；

2、试数据的处理与修正。

七、实验（上机）注意事项

严格遵守试验室的有关操作规程，特别注意人员及设备安全。

八、思考题

1、测加速行驶的车外噪声时为何要用声级计的块档，测匀速行驶的车内噪声时为何要用声级计的慢档？

2、环境的本底噪声为何必须比所测汽车的噪声级低10dB(A)。

图1 测量场地示意图

图3 声级计原理图

图3 车内噪声测点布置

图4 汽车加速行驶车外噪声限值

车外噪声测量记录表表1车辆型号测量日期

车辆牌照号测量点

额定载客(重)量测量仪器

发动机标定转数本底噪声

前进档数加速起始发动机转数

行驶里程匀速行驶车速

车辆最大行驶噪声及分贝(A)

实验六汽油发动机HC、CO、CO2、O2和NO排放浓度测试、

柴油发动机烟度测试

一、实验目的

让学生了解汽车排放污染物的测试方法与相关的国家标准，掌握废气分析仪及柴油机不透光度计的使用方法。

二、实验条件

汽油车和柴油车各一辆、废气分析仪、柴油机烟度计、不透光度计各一台。

三、实验原理

1、汽油机排放测量采用GASBOARD-5020汽油机排气分析仪（见图1）。

不分光红外线废气分析仪的工作原理（见图2）是：利用HC、CO和CO2等有害

气体对不同频率的红外光有不同的吸收率的特点来测出汽油机怠速工况所排出废气中上述三种有害气体的浓度。

对O2和NO的分析采用电化学电池式传感器（见图3）。氧传感器基本形式是包括一个电解质阳极和一个空气阴极组成的金属-空气有限度渗透型电化学电池，其所产生的电流正比于氧的消耗率。此电流可通过输出端子上跨接的一个电阻上产生一个电压信号。NO传感器的工作原理与氧传感器类似。

2、柴油机排放测量采用FBY-1型滤纸式烟度计或NHT-1不透光度计。

FBY-1型滤纸式烟度计的工作原理（见图4）是：定容采集柴油机自由加速工况所排出的废气用滤纸对其进行过滤，当柴油机排出的烟尘浓时，滤纸被染黑的颜色深，其反光性能差；反之，滤纸被染黑的颜色浅，反光性能强。测试滤纸的反光量便可得知柴油机烟度的大小。

NHT-1不透光度计的工作原理（见图5）是测量排烟污染程度，使光束通过一段给定长度的排烟，通过测量排烟对光的吸收程度来决定排烟对环境的污染程度。

四、实验内容和要求

试验内容：

1、测试汽油及怠速工况所排出废气中HC、CO、CO

2、O2和NO的浓度；

2、测自由加速时柴油机的不透光度。

要求：

1、要求学生了解和掌握汽车排气污染物的测试方法及国家相关标准GB3847；

2、学会使用废气分析仪及不透光度计，包括此两种仪器的校准和标定。

五、实验（上机）方法与步骤

1、被测车辆和测试仪器均应进行充分预热，使之达到正常工作温度；

2、校准测试用仪器；

3、按照国家标准所规定的方法对汽车的排气污染物进行测试。

六、实验（上机）的重点或难点

测试前仪器一定要充分预热和校准；

七、实验（上机）注意事项

严格遵守试验室的有关操作规程，特别注意人员及设备安全。

八、思考题

了解废气分析仪以及不透光度计的工作原理。

九、仪器原理图

图1 汽油机排气分析仪结构示意图

图2 气体分析光学系统结构

图3 氧传感器结构简图

图4 烟度计工作原理

图5不透光度计测量原理

实验七 汽车悬挂系统固有频率和阻尼比的测定

一、实验目的及要求

测定汽车车身部分固有频率、阻尼比和车轮部分的固有频率。根据要求组成测量系统，掌握测量点的布置及测试系统的调试。掌握仪器的正确使用方法，对测量数据进行正确的处理和分析，并编制实验报告。

二、实验条件

1、实验应在汽车满载时进行。根据需要可补充空载时的试验。试验前需称量汽车总质

量及前、后轴的质量。

2、悬架弹性元件、减振器和缓冲块应符合技术条件规定。

3、试验车辆轮胎花纹完好，轮胎气压符合技术条件规定的数值。

三、实验原理

实验所用仪器的连接如下图。

1、传感器采用压电式加速度计，分别安装在前轴车身及车架的相应位置。

2、放大器采用电荷放大器，对加速度信号进行放大。电荷放大器具有传感器灵敏度调整功能，可根据传感器的灵敏度进行调整，对传感器输出的电荷信号进行放大，并将其转换成归一化的电压信号输出。

4、记录仪器采用数据处理系统,记录振动加速度的时间历程并处理计算。

整个测量系统的频率范围必须满足0.3—100Hz 的要求。

四、实验方法与步骤

用下述方法使汽车悬挂系统产生自由衰减振动。 滚下法：让汽车被测试的车轮沿斜坡驶上凸块，（凸块断面如下图所示），其高度根据汽车类型与悬挂结构选取60、90、120mm ，横向宽度要使车轮全部置于凸块上。在停车、挂空档，发动机熄火后，再将汽车车轮从凸块上推下。滚下时应尽量保持左右车轮同时落地。

60—120

五、实验数据或现象记录

记录车身及车轴上振动加速度的时间历程图。

六、实验结果与分析结论

采用时间历程法记录车身及车轴加速度自由衰减振动曲线，将曲线相邻的同相峰值间的时间求出，计算固有频率，并求出车身部分的阻尼比。

固有频率的计算方法。

阻尼比的计算方法。

七、讨论与提高

实验八 车速表误差校验实验

一、实验目的

了解转速传感器的类型及测量原理，掌握汽车综合试验台校验汽车车速的方法，学会用国家标准判定车速表的误差。 二、实验原理

转速传感器的类型：光电式、磁电式、霍尔式传感器、测速电机。

汽车综合试验车速测量原理：实验车辆的驱动轮落在滚筒上面，汽车启动，驱动轮在滚筒上转动，模拟路面行驶的实际状况，滚筒在驱动轮的带动下转动，与其相连的转速传感器也跟着转动。因为滚筒随车轮转动时，轮胎与滚筒之间基本上没有滑移现象，所以滚筒的线速度等于实际的车速，转速传感器将滚筒的转速值变换成相应频率的脉冲输入到二次仪表中去。滚筒的线速度即实际车速与滚筒的转速关系：

6

6010

v l n π-=????

式中：v ——（车速）滚筒的线速度，km/h ；l ——滚筒的周长，mm ，n ——滚筒的转速，r/min 。

二次仪表按上式的关系把从传感器输入的脉冲信号变换成车速显示。校验车速表时，以二次仪表的示值为准，把车速表的示值与二次仪表示值相比较就可以校验车速表的误差。

示值误差计算：按下面公式进行计算

%

100?-=

k

k v v v δ

式中：δ车速表示值误差，%；v ——车速表示值，km/h ；k v ——实验台实际示值，

km/h 。

车速判别：车速表指示车速不得低于实际车速，在国家标准规定的试验车速下，并在这些车速之间，其指示车速与实际车速之间应符合下列关系式： 0≤V1-V2≤V2／10+4km/h

式中：V1——指示车速，km/h ；V2——实际车速，km/h 。

三、实验内容

利用汽车综合试验台，测量车速表指示值在20、30、40 Km/h 时实际车速，并判定其误差是否符合国家标准。