汽车线束设计和可靠性研究

技术应用性设计成果汽车线束设计和可靠性研究目录汽车线束设计和可靠性研究 (1)1．引言 (2)2．汽车电气图 (2)2.1线路图 (3)2.2 原理图 (3)2.3线束图 (4)3．汽车线束的设计 (4)3.1 汽车线束的设计原则和要求 (4)3.2 汽车线束的设计流程 (5)3.3 汽车线束图的设计 (6)4．汽车线束的可靠性设计和质量控制 (7)4.1汽车电线束的可靠性分析 (7)4.2端子和连接器的可靠性分析 (8)4.3线束保护的可靠性设计 (8)5.可靠性与质量过程的控制 (8)6.结束语 (8)参考文献 (9)致谢 (10)汽车线束设计和可靠性研究詹汉彝指导老师：项士英指导师傅：沈晓青[摘要]汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。

随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，汽车上的电器配置、功能也越来越多，所以连接各个电器件的线束也越来越复杂，成为当代汽车故障的多发环节，也因此在汽车设计和生产制造中受到越来越多的关注。

如何提高汽车线束的综合性能成为关注的焦点，对于由上千个零部件和数公里的导线来说，每个零件的可靠性直接决定着整个系统能否可靠的工作，所以设计、制造、运储和使用中都要体现出可靠的性要求，本文就设计、制造和试验过程中的可靠性问题进行一些探讨。

[关键词]汽车线束设计质量控制可靠性1.引言汽车电子系统是汽车的重要组成部分，线束是汽车电气网络的主体部分，是电力和电信号传输的通道，由包裹成束的电线、连接件、固定件和胶带等组成。

随着汽车技术的不断发展，人们对车辆的排放性能、耗油性能、安全性和舒适性要求越来越高，而所有这些功能的提高都要依赖于汽车电子技术的应用，所以越来越多的电子产品应用在了汽车上，在提高汽车性能的同时也造成了导线质量过大、线路庞杂、系统可靠性下降等问题，线束的设计也逐渐成为整车设计的一项重要内容。

图1-1 汽车线束图2. 汽车电气图电气图是根据整车电气设计要求，将汽车的电源、用电设备等组成系统，按照各自电路的连接关系；通过开关、导线、熔丝、继电器等配电装置连接起来构成的完整电路用电路图的形式表达出来。

是电气系统设计、制造、装配和维修的依据。

目前被广泛应用的表达方法有: 线路图、原理图、线束图等。

2.1.线路图线路图是传统的汽车电路表达方法它是将汽车电器在汽车上的实际位置用线从电源到开关至搭铁连接起来所构成的。

图1-2 捷达某型轿车线路图线路图的主要优点是: 图中电器的外形、安装位置都与实际情况一致因此可以循线跟踪地查找。

导线中间的分支、接点容易找到便于制作线束因此仍有不少汽车制造厂家沿用汽车电器维修中的老技工也惯用线路图。

线路图的缺点是线路密集纵横交错绘图必须将电器元的外形、连接点都绘在图上，难度大，读图、查图、分析故障等均不方便。

读线路图需要一定的基础知识和实践经验。

随着电子系统的发展，以目前的状况，一张图纸已经很难标出所有的元器件。

所以线路图的应用也遇到了一些困难。

2.2.原理图电路原理图是利用简明的图形符号按电路原理将每一个系统连接起来再将每个系统排列起来。

图1-3 雪铁龙某型轿车原理图电路原理图的优点在于对汽车线路图作了高度的简化，图面清晰简单明了，通俗易懂，电路和连接控制关系清楚，因此对迅速分析与排除电气故障十分有利。

更值得一提的优点是利用电路原理图中的图形符号重新输入计算机里还可开发和研制新的汽车电路图。

为了便于绘图和读图，将原理图分为整车电路原理图和局部原理图。

整车电路图的优点在于对全车电路有完整的概念，它既是一幅完整的全车电路图，又是一幅互相联系的局部电路图。

重点难点突出、繁简适当。

局部电路原理图，为了弄清汽车电器的内部结构，各个部件之间相互连接的关系，弄懂某个局部电路的工作原理，常从整车电路图中抽出某个需要研究的局部电路，参照其他翔实的资料，必要时根据实地测绘、检查和试验记录，将重点部位进行放大、绘制并加以说明。

这种电路图的用电器少、幅面小，看起来简单明了，易读易绘；其缺点是只能了解电路的局部。

2.3.线束图由于原理图只是表示出各元器件之间的关系，没有导线及元件的相关的尺寸、位置等数据，故而不能直接用于生产实践，必须根据原理图绘制出整车的线束图，技术人员才能根据线束图进行生产和装配线束和元器件。

线束图是将有关电器的导线汇合在一起组成线束以便于在汽车上安装。

线束图主要表明电线束各用电器的连接部位、接线柱的标记、线头、插接器（连接器）的形状及位置等。

图1-4 东方牌某型汽车线束图3.汽车线束的设计3.1汽车线束的设计要求和原则整车的线束原则是：在整车线路的中，应采用规定颜色的导线，合理的导线横截面积，使用最短的导线连接，在导线的两端安装接插件。

根据导线走向和位置将导线包扎成线束，用不同的材料和方法进行保护和固定。

另外还要充分考虑电器设备可靠接地。

按照规定的颜色、规格和包扎要求，在保证线束安全的前提下，节约线路的材料。

线束的设计目标就是装拆方便、维修方便、节约材料、节省空间和布局美观。

3.2汽车线束的设计流程在汽车线束的设计中，一般来说按照以下的流程进行。

图2-1 线束设计流程图3.2.1绘制三维布线图根据电器原理图和线路图，结合车辆的外形要求，绘制布线图。

绘制三维布线图的基本要求有一下几点：1）根据各个电器件的位置不同，确定三位布线的形式，目前国际上通用的布线形式一般为E型和H型；2）模拟仿真不同区域的线束直径；3）考虑线束过孔的密封与保护；4）线束的固定孔位与固定形式确定；5）对整车线束合理分块：理论上讲，一根线束连接所有的电器件是最合理的，但实际装车时是根本做不到的，所以线束要合理分块，在方便装配的情况下，尽量采用系统化设计；6）搭铁点设计在线束设计中很重要，否则会造成信号干扰，影响某些电器的功能实现3.2.2设计二维线束图根据三维布线图，此流程主要是模拟仿真不同区域的线束走向、直径，考虑线束过孔的密封和保护，模拟线束的固定孔位和固定方式等。

三维布线用的主要软件有AUTOCAD、PRO-E、UG和CA TIA等。

供制造和安装维修使用。

二维线束图的设计必须注意三个重要的环节：配电盒（保险和继电器）的位置；导线颜色的选用；插接件的选用。

二维线束图的设计的要点有：1）配电盒（保险和继电器）是整车电气的核心，起到：分配负荷、集中供电、节省空间、简化线束、降低成本和方便检修的作用。

一般根据需要可设计成2到3个。

一些新开发车型的配电盒已兼有电子控制的功能；并且无触点、无保险丝的中央控制盒也将越来越有市场；2）导线颜色的选用依据有关规定执行；3）插接件的选用。

在选用中要注意：一是根据导线线径和通过电流大小选用插接件；二是发动机舱要选用密封插接件；三是优先选用双弹簧式压紧结构的插接件，减少接触电阻。

3.2.3绘制电气线束图在汽车电气原理图中，清楚地绘制出整车各电气元器件的位置和与其他元器件的关系。

而线束图才是技术人员生产和装配的依据，所以必须依据原理图绘制出线束图，才具有实用价值。

3.3汽车线束图的设计3.3.1线束三维布局走向设计此流程主要是模拟仿真不同区域的线束走向、直径，考虑线束过孔的密封和保护，模拟线束的固定孔位和固定方式等。

三维布线用的主要软件有PRO-E、UG和CATIA等。

线束三维布局图关系到车辆线束的材料用量和车内的空间布局，并且由于车内特别是发动机舱的条件恶劣，如线束布局不合理会直接影响线束寿命。

3.3.2 导线的选取设计（一）导线类型的选择线束设计选用导线类型重点考虑线束所处的环境和功能。

例如：发动机周围环境温度高，腐蚀性气体和液体也很多。

因此，一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线；行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性，所以要选用冷弹性导线保证其正常工作；自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油，其温度稳定性要好；弱信号传感器要用屏蔽导线，例如爆震传感器和曲轴位置传感器、ABS 轮速传感器等；门内线耐弯曲性要求高等。

汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线，绝缘皮为PVC 绝缘材料。

线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。

汽车线束常用的导线种类有日标（A VSS 等）、国标（QVR）、德标（FLRY）、美标等几大系列。

A VSS（A VS）导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好；QVR 的特点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。

可根据用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。

（二）计算选取导线截面积根据电器件功率的大小计算流通导线的电流；长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线。

根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。

根据导线的走向、插接件的数量（即电压降的大小）适当改变导线的截面积。

关于导线截面积的计算，也有一些专家总结出一些经验公式：I=P/UsA=Iρ L/Ud 式中：I——电流；P——功率；Us——系统电压；A——导线截面积；Ud——允许最大电压降损失；ρ ——铜电阻率；L——导线长度。

或按下面经验公式：I=A×10+8/2 允许流通电流与导线截面积关系经验理论值（比按上面公式计算值偏大）（三）导线颜色的选用汽车电线数量过多，结构复杂，为了便于线束的安装和维修，汽车电气系统应采用不同颜色的导线以便于互相区别。

图2-2 汽车低电气系统电线的颜色选用规定4.汽车线束的可靠性设计和质量控制4.1汽车电线束设计的可靠性分析提高产品的可靠性是一个复杂的工作，要真正的提高可靠性，就要把可靠性要求贯穿产品的设计、制作、装配、运输和使用的每一个环节。

设计是一项工程任务的第一项工作，也是提高可靠性的第一个环节，只有在设计的过程中体现了可靠性的要求，才能政治的提高产品的可靠性。

4.2端子和连接器的可靠性分析端子和连接器是整个线束的重要组成部分，也是决定系统可靠性的重要内容。

统计数据显示，在端子和连接件中，集中了各种易于发生故障的环节，有焊点、连接点、塑性外壳，部分端子和连接器的工作环境恶劣，容易被腐蚀、老化、以及在振动应力作用下松动。

在整个电气系统的故障中，由于端子和连接器的损毁、失效、松动和脱落造成的故障占到总故障的50%左右，所以端子和连接器的可靠性设计也是整车电气系统安全性设计的重要组成部分。

4.3线束保护的可靠性设计线路的保护设计主要包括：线束的包扎和固定，由于在车辆上，线束的工作环境是十分恶劣的，高温、高湿度、振动，与其他部件的摩擦、碰撞以及腐蚀性气、液体的存在，可能会产生绝缘体磨损、接头松动、导线腐蚀等现象，引起短路、断路甚至火灾等后果。

要想让线束能够安全可靠的工作，就必须进行包扎和固定。