隨著汽車輕量化不斷上漲的趨勢(shì)，電子產(chǎn)品以及汽車的零部件產(chǎn)品的集成化程度不斷增加，主機(jī)廠對(duì)于產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的要求也越來(lái)越高。

為了檢驗(yàn)其產(chǎn)品能否適應(yīng)在使用、運(yùn)輸過(guò)程中遇到的各種力學(xué)環(huán)境，需要進(jìn)行振動(dòng)、沖擊和碰撞一系列的試驗(yàn)。其中振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)是完成試驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備，可以進(jìn)行振動(dòng)、沖擊和碰撞三項(xiàng)測(cè)試。

（一）、什么是汽車產(chǎn)品的三綜合試驗(yàn)？

三綜合試驗(yàn)是指綜合溫度、濕度及振動(dòng)三個(gè)環(huán)境應(yīng)力的試驗(yàn)，可用于考核汽車產(chǎn)品在溫濕度和振動(dòng)三綜合的環(huán)境下運(yùn)輸、使用的適應(yīng)性。與單一因素作用相比，更能真實(shí)地反映產(chǎn)品在運(yùn)輸和實(shí)際使用過(guò)程中對(duì)溫、濕度及振動(dòng)復(fù)合環(huán)境變化的適應(yīng)性，暴露產(chǎn)品的缺陷，是新產(chǎn)品研制、樣機(jī)試驗(yàn)、產(chǎn)品合格鑒定試驗(yàn)全過(guò)程必不可少的重要試驗(yàn)手段。

1.1、溫度

溫度是汽車可靠性測(cè)試的一個(gè)重要測(cè)試條件，因?yàn)槠囋谑褂眠^(guò)程中，是暴露在外部環(huán)境下的。汽車的各個(gè)零部件在環(huán)境中，隨著溫度的高低變化都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。通過(guò)將產(chǎn)品暴露在自然的或人工的環(huán)境條件下經(jīng)受其作用，以評(píng)價(jià)產(chǎn)品在實(shí)際使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存的環(huán)境條件下的性能，并分析研究環(huán)境因素的影響程度及其作用機(jī)理。以此來(lái)驗(yàn)證汽車產(chǎn)品是否達(dá)到在研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造中預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。

1.2、濕度

空氣的干濕程度叫做“濕度”。濕度對(duì)于汽車零部件的影響是非常巨大的。因?yàn)槠囀怯缮先f(wàn)個(gè)零部件組成的集合，絕大部分的電子零部件都要求在干燥條件下作業(yè)和存放。濕度如果超出零件的承受范圍，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品故障。并且就汽車的金屬零件而言，潮濕環(huán)境會(huì)加速腐蝕，降低其使用壽命。

1.3、振動(dòng)

在汽車領(lǐng)域，狹義地說(shuō)，振動(dòng)測(cè)試在于通過(guò)傳感器、放大儀器以及顯示記錄儀表，測(cè)量運(yùn)動(dòng)機(jī)械或工程結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境激勵(lì)或運(yùn)行工況中其重要部位的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)量，從而了解機(jī)械或結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。廣義地說(shuō)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)量的測(cè)量，我們希望了解機(jī)械或結(jié)構(gòu)的動(dòng)特性，如固有頻率、固有振型、阻尼以及動(dòng)剛度等特性參數(shù)，為機(jī)械或工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)計(jì)服務(wù)。在汽車生產(chǎn)中，限制汽車產(chǎn)品相關(guān)零部件的振動(dòng)效應(yīng)或提高其抗震性能已成為考核汽車質(zhì)量的關(guān)鍵。

汽車領(lǐng)域三綜合試驗(yàn)，主要是用于測(cè)試汽車零部件在溫度、濕度、振動(dòng)環(huán)境下的各項(xiàng)性能指標(biāo)，采用獨(dú)特的平衡調(diào)溫調(diào)濕方式，獲得安全、精確的溫濕度環(huán)境。

（二）、為什么要進(jìn)行三綜合振動(dòng)測(cè)試？

根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)三種應(yīng)用與產(chǎn)品失效關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，這三種環(huán)境應(yīng)力的任何一種施加在產(chǎn)品上，都可以引發(fā)產(chǎn)品的失效故障，而如果三種環(huán)境應(yīng)力同時(shí)施加在產(chǎn)品上時(shí)，則可以使得產(chǎn)品失效的幾率上升3-5倍。

比方說(shuō)，在進(jìn)行溫度循環(huán)對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)部的影響試驗(yàn)時(shí)，由于材料和金屬件，或者材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)發(fā)生伸縮，導(dǎo)致部件結(jié)合部位發(fā)生松脫，此時(shí)增加環(huán)境濕度，潮氣就會(huì)順著縫隙侵入到產(chǎn)品設(shè)備的內(nèi)部，使得結(jié)合部件連接處的摩擦系數(shù)降低。如果再施加振動(dòng)應(yīng)力，那么就將會(huì)產(chǎn)生不同于三種環(huán)境應(yīng)用試驗(yàn)的新的失效結(jié)果。因而對(duì)于實(shí)際工況下的汽車零部件，進(jìn)行溫度、濕度和振動(dòng)的三因素試驗(yàn)才能更加準(zhǔn)確的反映其零部件本身的可靠性。

2.1、儀表板總成試驗(yàn)方法

儀表板總成通常是由儀表板上本體，風(fēng)口總成，中央控制區(qū)，組合儀表罩等區(qū)域組成，具體如圖1所示。

圖1 儀表板總成構(gòu)造圖以及在工裝上安裝狀態(tài)

將上述已經(jīng)按照裝配要求正確裝配在工裝上的儀表板總成置于振動(dòng)臺(tái)面上，并且將環(huán)境箱按照程序移到Z軸方向的振動(dòng)臺(tái)面上，保證環(huán)境箱能夠和振動(dòng)臺(tái)的連接配合合理、可靠，具有良好的密封性和隔熱效果，避免出現(xiàn)冷凝水滲透的現(xiàn)象，如下圖2所示。

圖2 儀表板總成與Z軸振動(dòng)擴(kuò)展臺(tái)連接示意圖

選用的夾具包括三角塊，螺絲和壓塊，進(jìn)行工裝和Z軸振動(dòng)臺(tái)面的固定，同樣夾具也需要滿足重量輕、剛性好，固有頻率高，在整個(gè)試驗(yàn)頻帶中，不存在諧振點(diǎn)，并且傳遞特性好，橫向運(yùn)動(dòng)好。

三綜合振動(dòng)開(kāi)始前，除了上述的安裝和固定程序，同時(shí)，根據(jù)客戶需求設(shè)定環(huán)境性運(yùn)行程序。

從圖4在低溫（-30℃），高溫（+75℃，50%濕度）加權(quán)平均的控制曲線可以看出，在50Hz時(shí)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，起初懷疑是樣品與工裝之間，工裝與臺(tái)面之間存在固有頻率之間的共振，建議修改工裝，按照數(shù)模圖，工裝增加了相關(guān)位置的固定，發(fā)現(xiàn)在50Hz左右任然存在共振現(xiàn)象。經(jīng)查閱相關(guān)資料，在50Hz出現(xiàn)共振現(xiàn)象是由于地線回路的工頻干擾，由于此次儀表板總成的三綜合振動(dòng)試驗(yàn)量級(jí)較小，工頻干擾就顯現(xiàn)出來(lái)。經(jīng)咨詢廠家，工頻干擾的現(xiàn)象是一直存在的，如果振動(dòng)試驗(yàn)的量級(jí)增加，即arms值增加，工頻干擾現(xiàn)象就可以忽略，廠家建議在小量級(jí)試驗(yàn)時(shí)，可以進(jìn)行控制器和功放的接地。

但是，我們同時(shí)發(fā)現(xiàn)工頻干擾現(xiàn)象在低溫（-30℃）和高溫（+75℃，50%濕度）這兩個(gè)環(huán)境下的工頻干擾程度不一樣，從圖4（C）到圖4（D），當(dāng)濕度關(guān)閉時(shí)，降溫過(guò)程中，50Hz處的工頻干擾又加強(qiáng)。因而推測(cè)濕度的存在可以在一定程度上降低該儀表板總成試驗(yàn)在50Hz處的工頻干擾。

（B）儀表板總成在溫度-30℃環(huán)境下的加權(quán)平均控制曲線；

（C）儀表板總成在溫度75℃，濕度50%環(huán)境下的加權(quán)平均控制曲線；

（D）儀表板總成結(jié)束時(shí)加權(quán)平均控制曲線；

（E）儀表板總成在溫度-30℃環(huán)境下的控制和監(jiān)控曲線；

（F）儀表板總成在溫度75℃，濕度50%環(huán)境下的控制和監(jiān)控曲線

對(duì)比E和F儀表板總成4#傳感器在低溫環(huán)境-30℃以及高溫環(huán)境75℃，50%濕度環(huán)境下，低溫時(shí)諧振點(diǎn)為10.00977、11.23047、11.96289、12.93945和14.16016Hz，而在高溫時(shí)，諧振頻率為10.00977、11.71875、13.91601、12.93845和16.84570Hz。由此可見(jiàn)，由于溫度以及濕度的變化，該產(chǎn)品的塑料件區(qū)域特性也會(huì)有變化，這主要也是和PP改性材料在高低溫環(huán)境下本身的韌性變化有關(guān)。

進(jìn)行四輪溫度，濕度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)偶合試驗(yàn)后，需要對(duì)儀表盤總成的整個(gè)部件，包括粘結(jié)件、鉚接件、裝備件等應(yīng)該均無(wú)松弛現(xiàn)象，塑料區(qū)域沒(méi)有因?yàn)檎駝?dòng)試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象，線束之間沒(méi)有發(fā)生移位現(xiàn)象。主要后期的功能性衰減程度需要返回給客戶自己評(píng)估。

（三）、注意事項(xiàng)，經(jīng)驗(yàn)和建議

為了保證試驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確、順利地進(jìn)行，需要隨時(shí)關(guān)注試驗(yàn)箱中樣品的情況，以及振動(dòng)臺(tái)的監(jiān)控情況，避免由于緊固件松動(dòng)或者傳感器松脫而出現(xiàn)各種意外事故。

鑒于三綜合振動(dòng)試驗(yàn)復(fù)雜性，因此要求三綜合試驗(yàn)前需要進(jìn)行詳細(xì)的準(zhǔn)備和詳細(xì)的分析計(jì)算，尤其通電測(cè)試，更需要評(píng)估電噪聲對(duì)試驗(yàn)造成的影響。