Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,*,汽车可靠性理论基础,汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础,第一章 汽车可靠性理论基础,1.汽车可靠性概述,2.汽车故障的类型及其分布,3.汽车可靠性分析,4.汽车可靠性综合评定,教学内容：,教学目标：,1.了解汽车可靠性综合评定方法,2.熟悉可靠性基本理论、汽车可靠性的数据采集及可靠性数据分析,3.掌握汽车可靠性的基本定义及评价指标,4.掌握汽车故障的类型及分布规律,第一章 汽车可靠性理论基础,1.1 汽车可靠性概述,一、可靠性简介,（一）汽车可靠性的定义,1、,可靠性:,指,产品,在规定的,使用条件,下和,规定的时间,内完成,规定功能,的能力。,可靠性的四要素：,a.产品：整车、部件、零件,b.规定条件：环境条件（气候、道路）；,运行条件（载荷性质、种类、行驶速度）；,维修条件（维修方式、水平、制度）,c.规定时间：保用期、第一次大修里程、报废期,d.规定功能：设计任务书、使用说明书、订货合同,（二）汽车可靠性发展的历史,摇篮期,二战期间，美军的飞机因飞行故障损失的数量是被地方击落数量的1.5倍；飞机上电子设备有60%不能正常使用。,奠基期,20世纪50年代，美国军用雷达因故障不能工作的时间占全年的84%，也就是说一年当中仅有1.8个月是正常工作，因此，美国成立了可靠性管理机构，制定了可靠性工程大纲和标准。,普及期,20世纪60年代，可靠性的研究从电子产品向其他工业产品迅速推广。,成熟期,20世纪70年代，人们在以消费者为中心的理念指导下，在强烈的市场竞争条件下，在消费主义思想的支持下，提出了大量产品的责任问题，可靠性研究工作在世界范围内达到成熟阶段。,二、可靠性的评价指标,（一）可靠度（有效度）,可靠度：,汽车在规定的使用条件下和规定的时,间内完成规定功能的概率。记作R（t）。,（二）失效度（不可靠度、累计故障概率）,失效度：,汽车在规定的使用条件下和规定的时间内丧失规定功能（发生故障）的概率。记作F（t）。,（三）,故障概率密度：,汽车出现故障的概率随时间变化的规律。失效度对时间的分布函数。用 f（t）表示。,产品出现故障的概率随时间的变化的规律，反映了单位时间的的失效概率。,（四）,故障率：,故障率函数也称失效率函数，是指产品到t时刻为止未发生故障，在该时刻后发生故障的概率，用(t)表示，可以表述产品在整个寿命期内出现故障的可能性。,计算故障率时，常用当量故障率D表示：,式中：n样车数,t时间,r,j,第j类故障数，,j,第j类故障的当量系数。,汽车故障一般分成4类:,致命故障,1,=100 严重故障,2,=10 一般故障,3,=1 轻微故障,4,=0.2,（五）,平均无故障工作时间,：汽车故障的平均间隔时间，记为MTBF,（六）,平均首次故障时间,：汽车产品首次故障时间的平均值。记为MTTF,（七）,平均维修时间,：修复时间的平均值,记为MTTR.,（八）,可靠寿命：,产品可靠度是工作寿命t的函数，是用可靠度函数R（t）表示的，故对于一批产品而言，当给定时间t，就确定了相应的可靠度，反之，若确定了可靠度，即可求出相应的寿命，以T,R,表示。,在可靠寿命中有以下特殊情况：,特征寿命：,可靠度R（t）=exp（-1）=36.8%的可靠寿命称为特征寿命。,中位寿命：,可靠度R（t）=50%的可靠寿命称为中位寿命，记为T,0.5,额定寿命：,可靠度R（t）=90%的可靠寿命称为的额定寿命，记为T,0.9,（九）,维修度,M,(t),：系统在规定的条件下进行维修时，在规定的时间内，保持或恢复到规定状态的概率。,（十）,有效度：,把系统可靠性和维修性特性转换为效能的一个指标的参数。,三、系统可靠性,（一）系统可靠性的定义,系统可靠性是指工作系统在一定的使用条件下，在要求的工作时间内，完成规定功能的能力。,（二）简单系统可靠性,1、串联系统 若组成系统的各零部件，只要有一个零件发生故障，系统便发生故障。,发动机油路故障,（二）简单系统可靠性,1、串联系统,其系统可靠度为,若各单元的寿命分布均为指数分布，即,式中，为系统的故障率；为第个单元的故障率。,s,说明：,a.串联系统的工作寿命总是等于系统中最短的一个零件的寿命，即,并且，系统的平均故障间隔时间为,b.串联系统的系统可靠性总是小于系统中任何一个零件的可靠度。,（二）简单系统可靠性,2、并联系统 若组成系统的各个总成或零件中，只要其中还有一,个总成或零件在起作用，就能维持整个系统继续工作。设各单元的,可靠性相互独立，则系统失效概率为：,其,系统可靠度为,：,说明：,a.并联系统的工作寿命总是等于系统中最长的一个零件的寿命。,b.并联系统的系统可靠度总是大于系统中任何一个零件的可靠度。,蓄电池与发电机如何连接？,（二）简单系统可靠性,3、串并联组合系统,串、并联组合系统是由串联子系统和并联子系统组合而成如图1-5所示。为了提高系统可靠度，将和两零件相连，构成并联子系统，然后再与零件串联组成等效串联系统，如图1-6所示。,图串、并联组合系统图等效串联系统,其系统可靠度为：,R,S,=R,A,R,B,+R,A,R,C,-R,A,R,B,R,C,（三）汽车可靠性分配,1、汽车可靠性分配的定义,根据系统设计所确定的汽车可靠性指标值，合理地将指标分配于系统各单元的设计过程。,2、汽车可靠性分配的目的和作用,（1）通过可靠性分配，确定汽车系统的可靠性指标。,（2）通过可靠性分配，确定各子系统的可靠性指标。,（3）通过可靠性分配，有利于加强设计部门间的联络和配合。,（4）通过可靠性分配，有利于增强设计者的全局观念。,1-2 汽车故障类型及故障分布规律,一、汽车故障的概念及类型,（一）故障,1.故障的定义：产品在规定的条件下，在规定时间内，不能完成规定功能的现象。故障的表现形式称为故障的模式。,本质故障：由汽车本身的原因而引起的故障。,误用故障：由操作者失误而引起的故障。,一次故障：最初发生的故障。,二次故障：由一次故障导致发生的相关故障或上一级系统,的故障。,按使用过程分,按原因后果分,2.故障的分类,（1）按故障模式分：,1)损坏型故障模式,如断裂、碎裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂以受压痕等。,2)退化型故障模式,如老化、变质、剥落以及异常磨损等。,3)松脱型故障模式,如松动、脱落等，特别是螺纹链接件。,4)失调型故障模式,如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉 以及卡滞等。,5)堵塞与渗漏型故障模式,如堵塞、气阻、漏油、漏水以及漏气等。,6)性能衰退或功能失效型故障模式,如功能失效、性能衰退、公害超标、异响以及过热等。,2.故障的分类,按照故障性质分类：,1）致命故障：危及人身安全，引起主要总成件报废，造成重大经济损失，对周围环境造成严重损害。,2）严重故障：引起主要零部件、总成严重损坏或影响行车安全，不能用易损件和随车工具在较短时间内排除。,3）一般故障：不影响行车安全的非主要零部件故障，可用易损件和随车工具在较短时间内排除。,4）轻微故障：对汽车正常运行基本影响，不需要更换零件，可用随车工具比较容易地排除。,（二）典型的寿命曲线,早期故障期（段）,产品在工作之初，由于设计、制造、装配等方面的缺陷，而发生早期故障的一段时间。在此期间，汽车发生故障的可能性很大，但故障率随着时间的增加而迅速下降。,偶然故障期（B段）,在此期间，（t）的变化趋于稳定，接近常数，属故障率恒定型，相当与正常使用期。,1-2 汽车故障类型及故障分布规律,耗损故障期（C段）,由于老化、疲劳、磨损等原因引起的故障。,二、汽车可靠性常用的故障分布,汽车可靠性研究中应用的理论分布类型很多，常用的有正态分布、对数正态分布、指数分布和威布尔分布等。,（一）指数分布,指数分布是随机变量分布形式中最基本的一种。,产品处于偶然故障期内所发生的故障服从指数分布，在此期间,（t）=常数。偶然故障、突变失效，如电器元件、气缸垫等，一,般服从指数分布。,一般复杂机器的故障率分布常以指数分布为主。,1-2 汽车故障类型及故障分布规律,指数分布密度函数,指数分布密度函数：,二、汽车可靠性常用的故障分布,（一）指数分布,二、汽车可靠性常用的故障分布,（一）指数分布,1.正态分布特征 正态分布的故障密度函数为：,二、汽车可靠性常用的故障分布,（二）正态分布,二、汽车可靠性常用的故障分布,（二）正态分布,二、汽车可靠性常用的故障分布,（二）正态分布,分布函数：,密度函数：,二、汽车可靠性常用的故障分布,（三）对数正态分布,威布尔分布的定义与特征,威布尔分布的基本形式为一种三参数分布，其,表达式为：,故障概率密度函数：,二、汽车可靠性常用的故障分布,（四）威布尔分布,1-3 汽车可靠性分析,一、汽车可靠性数据的采集,（一）可靠性试验的目的,1)为研制新产品、发现其弱点以改进设计；,2)为确认零件的设计任务书；,3)为接受产品和保证产品质量；,4)为审查制造工艺的好坏等。,（二）可靠性试验分类,可靠性试验不仅费时、费力，而且还要消耗相当的资金。按试,验性质可靠性试验分为寿命试验、临界试验、环境试验和使用试验,等。,寿命试验,寿命试验是为确定产品寿命分布及特征而进行的试验。一般采用台架试验和现场试验两种方法，同时，为了缩短试验周期，一般都采用加速寿命试验。,1-3 汽车可靠性分析,1）寿命试验按试验条件分为：,台架加速寿命试验,试验场加速寿命试验,2）寿命试验按试验性质分为：,储存寿命试验,工作寿命试验,加速寿命试验,3）寿命试验按失效情况分为：,完全寿命试验,截尾寿命试验（不完全寿命试验）,（二）可靠性试验分类,临界试验,临界试验是为了进一步找出作为安全零件的弱点，进行强制性破坏试验，施以破坏性应力，以证实实际使用中若发生最大应力时，零件是否具有充分的强度。如急转弯、紧急制动、快速起步等。,在通常使用状态下似乎是非常苛刻的，而一般认为是实际使用中可能发生的，因而用它来确认可靠性试验。,使用试验,使用试验是在汽车研制出来后抽样送到使用现场进行实际运行考验，只有当它基本满足使用要求之后，才能正式定型成批生产。现场试验是可靠性试验数据收集的主要渠道。,环境试验,环境试验是产品在特定使用环境条件下进行的使用试验,例如高、低温试验、降雨、降雪等试验。,1-3 汽车可靠性分析,（三）可靠性数据的采集方法和注意事项,（1）使用可靠性数据的采集方法,大众分析法对现场人员分发报表，定期返回，其特点是费用低廉，不需专门人员，但易出现数据不完整和不准确的情况；,专家分析法组织专门测定可靠性的人员进行可靠性试验，其特点是费用高，但由于采集者对数据分析过程有充分的理解，选择的数据适当，能掌握重点，易发现数据的谬误，因而可保证数据的完整和准确。,1-3 汽车可靠性分析,（三）可靠性数据的采集方法和注意事项,（2）数据采集时应注意的事项,1）采集范围：在每一份数据的收集报告中，产品对象范围要明确统一。,2）制定异常工作的标准（即故障的含义）：异常工作的含义一般以原订产品性能指标为准，但在实际执行中往往存在困难，因为生产者与使用者以及操作人员之间的看法往往不一致，因此在调查开始前，要尽可能制订出明确的故障判别标准。,3）时间的记录：可靠性中所说的时间是广义的，是一个重要因素，其含义需要明确。一般来说，时间主要指工作时间。有的还要考虑运输、储存、停机时间等。,4）使用条件：主要包括使用场合、气候、使用工况（载荷、车速）及运转形式等。,5）维修条件：使用条件相同而维修条件不同，产品的故障率可相差两倍之多。应包括维修人员的水平、维修制度、设备条件以及修理水平等。,6）取样方法：可靠性数据应在母体中随机取样进行调查，