FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨
陈彦男
中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆市 401122
摘 要： 汽车的整车可靠性试验是对设计过程的检验、是交付消费者使用之前厂商对自身产品质量的自检、自查。
汽车的整车可靠性试验周期长，过程复杂。本文系统的介绍了汽车开发中的整车可靠性在汽车整车开发的作用、发展过程以及可靠性实验的内容、试验的评价指标。本文基于上述内容展开论述。
关键词：汽车开发 整车可靠性 试验
近几十年来，汽车行业高速发展，汽车厂商为占据市场份额，扩大销售利润。通过结构的变化，使汽车的价格逐渐降低。结构和用料的变化也不可避免的使汽车的可靠性降低。例如，某日本厂商的B级车就曾发生过断轴事故。汽车经常行驶在高速工况下，其可靠性关系到使用者的财产和生命健康安全，因此人们对于汽车可靠性的具有较高的需求[1]。近些年来，国家也注意到大众对于汽车产品可靠性的需求与
厂商能够提供的标准之间存在的差距，于是在2013年10月1日，出台了相应的汽车三包法案，对汽车厂商生产的产品质量提出了明确的要求。在汽车三包法案的实施后，厂商将注意力转移到汽车的整车可靠性上，当然也只有具有高可靠性的汽车，才能赢得百姓的口碑，在今后的竞争中幸存下来[2]。为了提高汽车的整车可靠性，进行汽车开发中的整车可靠性试验是非常必要的。
1 汽车可靠性试验
汽车可靠性是指汽车在规定的时间内和规定使用条件下完成规定功能的能力[3]。整车可靠性试验可以按照不同的试验方式划分为：道路实验、模拟道路实验、道路模拟试验台测试、虚拟试验几类。考核的内容覆盖整车
的各个部分，包括金属、电子、塑料、橡胶
等多个行业。在特殊地区使用的汽车也需要
增加特殊测试内容，如在西藏地区使用的汽
车，就需要增加高寒、高海拔、阳光暴晒等
试验。传统的可靠性实验的考核周期是非常
漫长，有时需要经过十几年或者十几万公里
的测试才能算完成测试。这在当下汽车产品
快速更新换代的情况下，是不能够接受，如
何尽可能的缩短汽车整车可靠性的试验时间
是个严峻的挑战。
2 汽车可靠性试验的发展过程
1886年，卡尔·本茨制造出世界上首辆
三轮汽车，当时并没有汽车可靠性的概念。
随着汽车的不断发展，人们开始认识到进行
汽车整车可靠性试验的必要性。在二战期间，
在战争的考验中，人们认识到可靠性问题可
能影响经济、生命、军事和政治等重大问题，
各国开始大规模的投入资金和精力进行可靠
性的研究试验，可靠性研究工作很快的取得
了一些进展。随着可靠性研究的深入，美国
的一些汽车公司也随后成立了有组织、大规
模、目的明确的研究汽车可靠性的部门。通
过美国汽车工业的推动，世界各国的汽车厂
商也随后开始了汽车可靠性的研发，汽车可
靠性也逐渐贯穿到汽车的研发中。随着二十
世纪几个大型建筑、桥梁事故的发生，人们
认识到零件的疲劳性对产品具有重要的影响。
随后开始了对汽车零部件疲劳可靠性方面的
深入研究。其中比较有代表意义的是HariN.
Agrawalt为了预测汽车的疲劳寿命，采用有
限元分析软件对汽车车身结构的耐久性进行
了分析。从此以后，汽车的可靠性试验中增
加了虚拟测试的内容。
3 汽车可靠性试验的内容和评价指标
3.1 可靠性试验内容
整车可靠性试验按照不同的试验方式可
以分为：道路实验、模拟道路实验、虚拟试
验和环境可靠性试验几类。
道路实验可以在试车场和公共两种道路
上进行测试，试车场道路主要通过模拟汽车
在不同路上的行驶过程，观察汽车在行驶中
可能出现的各种激励，进而筛选出该车最恶
劣的行驶工况。进行试车场道路试验可以高
效的测试汽车在不同路况下的行驶情况，用
试车场道路试验代替用户的行驶，一般按照
1:4的工况里程进行换算，即1公里的试车场
行驶里程可以替换4公里的用户行驶里程，
Research on Reliability T est of Whole V ehicle in Automobile Development
中国汽车三包网Chen Yannan
Abstract： T he entire vehicle reliability test of an automobile is an inspection of the design process and a self-inspection and self-inspection of the manufacturer's own product quality before delivery to consumers. The vehicle reliability test cycle is long, and the process is complicated. This article systematically introduces the role of vehicle reliability in vehicle development, the development process, the content of the reliability experiment, and the evaluation index of the test. This article is based on the above content.
Key words：automobile development, vehicle reliability, test
4AUTO TIME
AUTO TIME
5
FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨
时代汽车 wwwautotime
这样可以有效的缩短测试的周期。公共道路试验是车辆模拟正常的驾驶员在购入汽车后，按照大多数
驾驶员可能进行的操作，在各种道路上正常行驶。对于销售量有地区倾向的车型，会重点进行该地区道路特点的行驶。例如，主要销往西部山区的车型，会重点进行山路的行驶测试。
模拟道路实验是将汽车进行道路实验时采集到的力和力矩，传输给道路模拟试验台架，通过台架模拟汽车在相应道路上行驶情况，进而可以在室内更加直观、真实的观察车辆在道路上行驶时的受力和扭矩情况。通过台架试验可以直观的观察汽车车身结构件的质量是否满足要求。
虚拟试验是借助计算机技术将汽车整车结构输入到相应的仿真软件中，输入一系列的约束条件，例如：各种材料的疲劳数据预测值，零部件的疲劳寿命。利用CATIA 建立某款越野车驱动桥壳的三维模型，对模型进行网格划分后，导入ABAQUS 中，建立相应的有限元模型，如图1
所示。
图1 驱动桥壳有限元模型
通过有限元分析，可以了解到驱动桥壳的弯曲刚度为0.875mm，远小于1.5mm/m 的要求，证明桥壳的垂直弯曲刚度合格。桥壳在3倍满载轴荷下，桥壳下侧的最大等效应力为185.6MPa，远小于ASPH440屈服机械425MPa，桥壳在试验载荷下应力水平较低属于高周疲劳，可采用名义应力法来预测桥壳的疲劳寿命。
也可采用实验法进行试验测定，测定装置如图2所示。
通过仿真软件可以在样车制造之前，就发现汽车可能存在的结构缺陷，为后续的改进提供技术支撑，缩短研发时间、降低研发成本。随着计算机技术的深入发展，虚拟仿真技术也在不断的成熟，在未来，虚拟试验技术的运用将是车企的一个重点方向。
环境可靠性试验是为了测试汽车在不同的使用环境中汽车的可靠程度。环境可靠性
试验一般可以分为高温高湿试验、低温冰雪试验和腐蚀试验等。高温高湿试验是模拟汽车在夏季高温高湿环境下，测试汽车冷却系统和不耐热的内饰材料的可靠性，夏季试验一般都在我国最南端的试车场—海南试车场进行测试。冬季试验模拟的是冬季严寒和冰雪环境，试验测试汽车零部件和汽车发动机能否正常、可靠的工作。冬季试验一般在黑龙江的黑河市进行。腐蚀试验是按照东南沿海地区的气
候特征，调配出一定PH 值的酸性液体，喷洒到汽车的表面，模拟汽车在东南沿海地区可能承受的酸性腐蚀情况。为了能够更好的观察汽车抗腐蚀性，一般会使用
高温高湿环境舱来加速腐蚀过程。
3.2 评价指标
汽车可靠性的评价指标主要有：平均故障间隔里程、平均首次故障里程、平均维修时间、维修度等。
平均故障间隔里程指同一型号、采用同样的技术工艺生产的汽车总成或者零件，按照国家相关法规中规定的条件进行行驶。在要求的行驶里程内，汽车发生故障致使汽车不能正常行驶的总次数，两者相除即得到汽车的平均故障间隔里程。为了能够更加直观的得到故障的出现情况，计算中采用当量故障数的计算方法，即将各类故障都折算为一般的故障，其计算公式为：
1
1
式中：n 为子样数；
t j 为第j 辆车的行驶里程（km）；r j 为第j 辆车的当量故障数；
平均首次故障里程是指出现故障前的平均故障里程，也就是由开始工作到发生故障的连续正常工作的平均里程或时间。中国汽车行业标准规定，在评定某种型号汽车的可靠性时，应根据该车型年产量所对应的标准
抽样周期、抽样车数抽取样车，如年产5万辆以上的车辆每年抽取样车为3辆。
平均维修时间只把有故障的设备恢复到正常运行能力的平均时间，一般用MTTR 表示，MTTR=总共维修时间（小时）/维修次数。
计算时先制定评估时间段。总共维修时间是在这个评估时间段内所有维修时间加起来的总和、维修次数也是这段评估时间内修理的次数。
有效度指在“可能维修的产品在规定的条件下使用是，在某时刻t 具有或维持其功能的概率。”换句话说，包括维修的效用在内，在给定的使用条件下，在规定的某时间内，保持正常使用状态或功能的概率，就是该产品的有效度。
维修度指可能维修的产品在发生故障或失效后在规定的条件下和规定的时间内完成修复的概率。维修度是用概率来表示产品易于维修度的性能，或者说维修度是用概率表征产品的维修难以程度。M（t）=P（T ≤t）=；其中，m（t）为维修时间的概率密度函数。
4 结语
可靠性问题越来越被大众重视，国外的汽车厂商为了提升自身产品的质量已经建立一套完整的可靠性管理体系，产品的高可靠性已成为其抢占市场秘密武器。国内的汽车厂商也应当注意这方面的问题，提高自身产品的可靠性，助力中国汽车走出去。
参考文献：
[1]郭利伟.探讨汽车开发中的整车可靠性试验[J].时代汽车，2019，000（014）：34-35.
[2]武振，郭瑞玲，梁东，等.用户关联技术在整车可靠性试验中的应用[J].北京汽车， 2020，No.230（05）：19-23.
[3]杨磊.汽车整车线束系统可靠性分析[J]. 汽
车工程师，2019，262（02）：45-48.
图2 桥壳台架疲劳试验图
发布评论