本書全面系統地介紹汽車試驗技術的主要內容，共11章。從汽車試驗的基本概念入手，介紹了試驗系統的研究方法，分析了汽車試驗測控子系統的組成、汽車試驗裝置的原理結構，以典型的汽車試驗標準為例，討論了汽車試驗的依據和規律，最后介紹試驗數據誤差的概念、靜態試驗數據和動態試驗數據處理方法。
把汽車試驗的運行、測量、數據處理三個部分結合在一起，是本書的主要特點。另一個特點是，對典型汽車試驗標準進行了分析，有助于在開展汽車試驗中運用有關標準，具有實用性。本書可以作為車輛工程專業及相關專業本科生的教材，也可以作為研究生和工程技術人員的參考資料。
前言
在多年的工作實踐中，編者深感“試驗”的思維模式對工程技術人員的重要意義。在技術進步的過程中，我們可以看到“試驗”起到的巨大作用。
編者以為，試驗不能沒有測量，但測量不僅僅出現在試驗活動中，試驗活動也不僅僅是測量。除了測量，試驗還有許多其他內容,例如“模擬”及試驗裝置設計制造、數據處理等。
本書以這個認識為綱領，將內容分為四個部分。
第一部分包括第1章至第3章，介紹與汽車試驗有關的基礎知識。第1章的目的是引起學生學習本課程的興趣，思考汽車技術、汽車工業發展與汽車試驗的因果關系。第2章以基本知識的提法，對汽車試驗的“模擬”、測量、數據處理三個部分做了簡單介紹，但術語改為“運行”。事實上，汽車試驗都要使試驗對象進入工作狀態，再測量有關參數。第3章介紹試驗系統的特性，是基礎知識的核心。在本書中，試驗系統包括試驗對象、試驗裝置、測量及控制系統三個子系統，系統特性的理論知識不局限于測量系統。
第二部分為第4章至第7章，介紹汽車試驗系統的測控子系統組成方面的基本知識，包括選用測量儀器。由于測量儀器、控制系統都是非常專業的技術，不可能在汽車試驗技術一類課程中詳細介紹，因此本書采取詳略結合的內容處理方法。在第4章中，把汽車試驗常用傳感器、測量儀器、控制系統的電路單元和顯示、記錄裝置等方面的基本概念和作用一并加以概括介紹；在第5章至第7章，對常用傳感器、測控子系統的主要電路單元、顯示與記錄裝置展開詳細討論。
在教學中可以只安排第4章，特別是對于少課時情況。編寫第5章至第7章的目的主要是給讀者提供一些參考資料，方便他們使用有關知識。
第三部分介紹汽車試驗裝置方面的基本知識，由第8章和第9章構成。汽車試驗裝置的共性是“模擬”。由于汽車試驗的范圍很廣，試驗裝置的種類也很多，而試驗裝置結構更是“八仙過海”，各有巧妙，因此，第8章中只能概括地介紹試驗設施的組成、原理結構以及功率吸收裝置等，并簡要說明了汽車試驗場的基本情況。在第9章，通過介紹幾個典型的技術標準，說明汽車試驗的依據和設計方法，并討論汽車試驗的共性與規律。
第四部分為汽車試驗數據處理的基礎理論知識，包括第10章和第11章。因為誤差分析的內容很多，而本書介紹的內容側重于試驗數據的置信度，因此，第10章沒有起名“誤差分析”，而是叫做“試驗數據誤差的基本概念”。第11章簡要概括地介紹了動態、靜態試驗數據處理方法的基本理論知識，并給出應用實例。
衷心感謝上海工程技術大學汽車工程學院的同事們。雖然編者獨力完成本書，但編寫過程中，同事們給予了許多幫助；同事之間的切磋交流，使編者得到許多啟迪。
衷心感謝各種參考資料的作者和編者，尤其是其他教材的作者。參考資料和本人的見解、知識互相印證，使本書避免了過多失誤。
衷心感謝上海工程技術大學，學校提供了本書編寫的各種物質條件。
衷心感謝清華大學出版社，他們的大力支持和辛勤勞動使本書得以出版，并因為出版社認真細致的編輯和檢查校對，修正了本書原稿存在的許多錯誤。
在本書的編寫過程中，編者力求使內容能夠較全面、系統地體現汽車工程試驗技術的相關知識和技術進步，對讀者朋友的實際工作或學習有一點切實的幫助。但因自己才疏學淺，水平和能力有限，掛一漏萬在所難免，編者在這里敬祈讀者朋友不吝賜教。
張玨成2017年7月于上海松江
目錄
第1章緒論
1.1汽車試驗的意義
1.2汽車試驗技術的發展
1.3汽車試驗的地位與作用
1.4本課程的性質和特點
思考題
第2章汽車試驗基本知識
2.1汽車試驗及其范圍
2.2汽車試驗的基本概念
2.3汽車試驗的分類
2.3.1汽車試驗的基本工作內容
2.3.2汽車試驗的分類方法
2.3.3質量控制性試驗
2.3.4研究開發性試驗
2.4汽車試驗標準概況
2.4.1標準基礎知識
2.4.2我國汽車試驗標準
2.4.3試驗對象的工況和運轉循環
2.4.4通用汽車試驗規范介紹
2.5汽車試驗的組織實施
思考題
第3章汽車試驗系統的特性
3.1汽車試驗系統的構成
3.2汽車試驗系統特性的描述
3.3系統的靜態特性
3.3.1系統靜態特性的表達方式
3.3.2系統靜態特性參數
3.4系統的動態特性
3.4.1系統動態特性的解析表示
3.4.2系統動態特性的特征參數表示
3.4.3系統動態特性的圖形表示
3.4.4系統的動態穩定性
3.5系統動態特性的試驗確定
3.5.1一階系統時間常數的確定
3.5.2二階系統動態特性參數的確定
3.6汽車試驗系統的一般要求
習題與思考題
第4章測量系統概況
4.1測量系統
4.2測量系統的類型與組成
4.3測量要素
4.4測量儀器系統的選用
4.5傳感器的基本概念
4.6信號處理的基本概念
4.7虛擬儀器技術簡介
習題與思考題
第5章常用傳感器
5.1電阻式傳感器
5.2電感式傳感器
5.3電容式傳感器
5.4磁電式傳感器
5.5霍爾式傳感器
5.6熱電偶
5.7化學電池式傳感器
5.8壓電式傳感器
5.9光電子式傳感器
5.9.1光電池式傳感器
5.9.2調制方式的光電子式傳感器
5.9.3光纖傳感器
習題與思考題
第6章主要電路單元
6.1測量電路
6.1.1簡單測量電路
6.1.2電橋
6.1.3放大器測量電路
6.2放大器
6.2.1放大器的基本概念
6.2.2常用放大器
6.2.3阻抗匹配
6.3濾波器
6.3.1濾波器的基本概念
6.3.2典型濾波器
6.3.3濾波器的頻率覆蓋范圍與選擇性
6.4調制器與解調器
6.4.1信號調制與解調的概念
6.4.2調幅器與檢波器
6.4.3調頻器與鑒頻器
6.5模/數轉換器
6.6數/模轉換器
習題與思考題
第7章系統連接和顯示、存儲裝置
7.1系統連接
7.1.1系統連接概況
7.1.2跨接導線連接
7.1.3集流環
7.1.4遙測遙感系統
7.1.5通信接口
7.2顯示裝置
7.3存儲記錄裝置
7.3.1紙介質記錄裝置
7.3.2磁介質記錄裝置
7.3.3光介質記錄裝置
7.3.4半導體存儲記錄裝置
思考題
第8章試驗設施概況
8.1試驗設施
8.2試驗設施的組成
8.3常用測功機的原理簡介
8.4汽車試驗場簡介
8.4.1汽車試驗場的功能
8.4.2汽車試驗場的典型道路設置
8.4.3汽車定型可靠性試驗規范
8.5常用車速測試儀
思考題
第9章典型汽車試驗標準介紹
9.1引言
9.2汽車動力性試驗
9.2.1汽車車速性能試驗
9.2.2汽車加速性能試驗
9.2.3汽車爬坡性能試驗
9.2.4汽車動力性臺架試驗
9.3乘用車經濟性試驗
9.3.1乘用車經濟性試驗標準的概況
9.3.2燃料消耗量的測量方法
9.3.3底盤測功機的設定
9.3.4燃料消耗量的試驗方法
9.3.5試驗數據的計算與校正
9.4汽車可靠性試驗
9.4.1汽車可靠性試驗的基本概念
9.4.2汽車可靠性行駛試驗條件
9.4.3汽車可靠性行駛試驗規范
9.4.4試驗數據處理及結果表達
9.5整車產品定型試驗
9.5.1產品定型試驗的實施條件
9.5.2產品定型試驗項目和評定依據
9.5.3產品定型試驗程序及試驗報告
9.6汽車發動機性能試驗
9.6.1發動機試驗標準概況
9.6.2發動機性能試驗條件
9.6.3發動機性能試驗方法
9.6.4發動機性能試驗結果的表達
9.7汽車離合器面片性能試驗
9.7.1汽車離合器面片相關標準概況
9.7.2汽車離合器面片性能試驗方法
9.7.3汽車離合器面片性能試驗結果的表示
思考題
第10章試驗數據誤差的基本概念
10.1試驗數據的誤差
10.1.1測量過程與誤差
10.1.2測量誤差分類與表示
10.1.3試驗數據的精確度和不確定度
10.2隨機誤差的計算依據
10.3系統誤差的發現和排除
10.4測量數據的處理和結果表達
10.5間接測量的誤差
習題與思考題
第11章試驗數據處理簡介
11.1試驗數據處理的作用與任務
11.2靜態試驗數據處理
11.2.1靜態試驗數據表格與圖像
11.2.2回歸分析簡介
11.3動態試驗數據分類與處理過程
11.3.1動態試驗數據分類
11.3.2動態試驗數據處理過程
11.4相關分析簡介
11.5頻域分析簡介
習題與思考題
參考文獻
一百多年來，汽車與汽車工業不僅使人類社會發生了巨大的變化，自身也得到充分的發展。在此過程中，汽車試驗發揮了關鍵作用。
1.1汽車試驗的意義
試驗是人們為了考察行為的效果或所生產產品的性能而進行的活動，針對汽車及其零部件的質量和性能而進行的試驗就是汽車試驗。
汽車從萌芽時期就與試驗緊緊地聯系在一起，可以說沒有試驗就沒有汽車及其工業的發展。無論是最早的蒸汽汽車、第一臺煤氣四沖程發動機、第一臺汽油機，還是第一輛汽車，都是通過實物試驗來證實預先的構想。在汽車技術與汽車工業的發展過程中，工程技術人員都是通過汽車試驗才得以發現以往的不足，尋求改進方案，并以實物試驗確認改進的效果，從而推動汽車技術進步的。
在整車或零部件新產品開發中，實物試驗是檢驗產品性能的基本手段。工程技術人員通過試驗來驗證產品設計構思，發現問題，探索并驗證所采取的改進措施，從而不斷提高產品性能。在當前，雖然基于虛擬樣機的仿真模擬試驗技術在整車或零部件新產品開發與制造中得到廣泛應用，但從根本上說，仍須以實物試驗作為最終手段，判斷所開發的新產品是否滿足設計要求，是否符合有關法規和國家技術標準的有關規定。
在生產制造中，試驗對提高產品質量與控制生產成本也有重要意義。工藝設計人員可以通過試驗，分析汽車故障和零部件失效的原因；探索新的加工制造工藝與方法；探討工藝參數與質量的關系；尋找工藝與成本之間的規律；改進生產的組織與管理。在汽車的使用、維護與修理方面，汽車試驗可以起到降低運營成本和延長汽車使用壽命的作用。工程技術人員和管理人員可以通過試驗發現故障原因，消除隱患，降低燃料消耗等。
現在，整車或零部件新產品的設計中，已經普遍利用計算機進行仿真與模擬試驗，用有限元分析等方法進行設計計算，以克服傳統方法不能解決的困難。這些現代設計手段離不開大量試驗數據的支撐。
因此，試驗技術在汽車工業發展中發揮著重要作用，是汽車工業技術中的重要組成部分，也是汽車工業技術水平的重要標志。無論在整車或零部件產品設計方面、生產制造工藝方面和控制產品質量與成本方面，還是在生產組織與管理方面，甚至汽車的使用、維護修理方面，都離不開試驗。汽車試驗是推動汽車技術進步的一種極為重要的方法。
汽車試驗之所以有如此重要的作用，是因為現實問題非常復雜，無法完全依靠理想的理論分析來獲得對汽車及其零部件的完整認識，只能利用試驗來了解汽車或零部件在使用中所出現的各種現象的本質及規律。客觀地講，科學技術建立在掌握大量事實基礎上。沒有對客觀事物各種現象的本質認識以及現象之間相互關系和規律的認識，也就沒有真正的科學技術。所謂掌握事實，就是了解客觀事物各種現象的細節。因此，科技進步離不開試驗和測量。在工程上，試驗是發現問題、研究并解決問題的根本手段與方法。
1.2汽車試驗技術的發展
汽車試驗技術與汽車和汽車工業協同發展，汽車及汽車工業的發展得到汽車試驗技術的支撐，反過來，汽車及汽車工業的發展又促進了汽車試驗技術的進步。
1906年，法國勒芒市舉行了法國汽車俱樂部大獎賽，是世界上第一場汽車大獎賽。有人認為，這場比賽是汽車道路試驗的重要標志。實際上，在1887年，法國《汽車》雜志就于巴黎舉辦了汽車道路比賽，目的在于檢驗汽車性能，宣傳車輛的安全性和可靠性，它帶有汽車道路試驗性質。在汽車誕生時就已經出現了汽車道路試驗，而當時的試驗中損壞汽車是經常的事情。1769年，法國工程師尼古拉斯·古諾為拖運軍隊的大炮研制出世界上第一輛蒸汽機汽車（見圖11），這輛汽車在道路試驗時因碰撞到石頭墻而損壞。
圖11尼古拉斯·古諾研制的第一輛蒸汽汽車
這個事件以及其他類似事件說明，在一個事物的發展過程中失敗是無可避免的，只有通過試驗，才能找出失敗的原因和解決方案。
汽車外形的演變更能說明這個道理。德國發明家戈特利布·威廉·戴姆勒等人在發明汽車時，不可能認識到風力和風阻的存在與作用，也不可能想象出當代汽車的形狀。他們只能在原有馬車的基礎上進行探索和改進，當時的汽車只能是“沒有馬的馬車”（見圖12）。等到汽車真的行駛起來，風力和風阻等方面因素的影響才凸顯出來，于是出現了擋風玻璃以及車廂等，逐步地使汽車外形演變為今天的樣子。人們在克服風力上的最初構思如圖13所示，企圖利用擋風板引導氣流的流向，按照這個構思制造的汽車見圖14。顯然這個構思是不成功的，因此，出現了擋風玻璃。早期擋風玻璃的歷史圖片見圖15。
到了20世紀，汽車工業開始采用流水線進行大規模生產汽車，而廣泛采取各種測量措施是保證產品質量和大規模生產的前提條件。測量對象從簡單的幾何尺寸，發展到材料性能、零部件質量和汽車產品性能。為提高生產效率，測量工具從簡單卡尺、量規發展到自動量儀和電測量儀表。測量儀器種類極大增加，需要測量的數據也更多。
……
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