第一章汽车可靠性理论基础Word

　　汽车可靠性理论基础

　　第一章 汽车可靠性理论基础

　　汽车可靠性理论基础

　　目 录第一节 汽车可靠性概述

　　第二节 汽车故障的类型及其分布规律第三节 汽车可靠性分析 第四节 汽车可靠性综合评定

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　　第一节 汽车可靠性概述一、可靠性简介(一)汽车可靠性的定义汽车的可靠性是指汽车产品，在 规定的使用条件下，在规定的时间内， 完成规定功能的能力。

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　　从定义可以看出汽车可靠性包含四个要素

　　1.汽车产品：

　　包括整车、总成和零部件。

　　包括汽车产品的工作条件、运 2.规定条件：用条件、维修条件、管理条件

　　3.规定时间：4.规定功能：

　　是指汽车使用量的尺度。

　　是指汽车设计任务书、使用说明 书、订货合同以及国家标准规定的各 种功能、性能和要求。

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　　(二)汽车可靠性的发展历史回顾可靠性的发展历史，大致可分为四个阶段。

　　1.摇篮期：

　　可靠性研究首先在电子领域开展起来，并取得初步 效果。

　　2.奠基期：可靠性工程开始成为一门独立的工程学科。

　　3.普及期：可靠性工程从电子工业向其他工业部门迅速推广4.成熟期：可靠性研究工作在世界范围内已到达成熟阶段。

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　　二、可靠性的评价指标汽车可靠性是汽车所具有的寿命质量方面的一种能力。 它可以从不同角度、用不同的评价指标来描述。

　　(一)可靠度汽车可靠度是指汽车产品在规定的条件下和规 定的时间内，完成规定功能的概率，用R表示。R(t ) P(T t0 ) lim n r (t ) n n

　　0≤R≤1可靠度函数R(t)随时间t的变化曲线

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　　(二)不可靠度r (t ) n n

　　也称失效度， 累计故障概率

　　是指产品在规定条件下和规定时间内不能完成规定功 能的概率或发生故障的概率，记为F(t)。F (t ) P(t t0 ) 1 R(t ) lim

　　不可靠度和可靠度的关系

　　F (t ) R(t ) 1可靠度与不可靠度的关系曲线

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　　(三)故障概率密度表示产品出现故障的概率随时间变化 的规律，即反映了单位时间的失效概率。

　　dF (t ) f (t ) dt

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　　(四)故障率故障率是指工作到某时刻尚未失效的产品，在 该时刻后单位时间内发生故障的概率，称为该产品在 t 时刻的故障率，记为λ (t )。 设n为零件数，r (t)为到时刻t的故障数，则n— r(t )为无故障的残存数，又设△r (t )为t时刻以后t 内出 现的故障数，则△r(t )/△t为单位时间的故障数。

　　故障率为

　　r (t ) r (t ) n r (t ) t n 1 r (t ) t n r (t ) 1 1 f (t ) f (t ) t n r (t ) 1 F (t ) R(t ) 1 n

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　　(五)平均无故障工作时间对可维修产品，平均无故障工作时间是指 汽车故障的平均间隔时间，记为MTBF 。

　　1 MTBF

　　ti N i 1

　　N

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　　(六)平均首次故障时间平均首次故障时间是指汽车产品首次 故障时间的平均值。

　　1 MTTF t ( n n ) t i n

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　　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。 系统可靠性是建立在系统中各个零件及部件间的作用 关系和这些零部件所具有的可靠性基础之上的。换言之， 系统可靠性为其组成总成(子系统)及零件可靠性的函 数。

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　　(二)简单系统的可靠性1.串联系统若组成系统的各零件，只要有一个零件发生故障，系 统便发生故障，则该系统称为串联系统，如图所示。

　　图串联系统其系统可靠度为

　　Rs R A1 R A2 R An Ri (t )i 1

　　n

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　　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，称为并联系统，如图所示。

　　图并联系统其系统可靠度为

　　Rs (t ) 1 [1 Ri (t )]i 1

　　n

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　　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，如图所示。

　　图串、并联组合系统

　　图等效串联系统

　　其系统可靠度为

　　Rs RA RB RA RC RA RB RC

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　　(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(总成、零部件) 的设计过程，称为汽车可靠性分配。 可靠性分配是汽车系统可靠性设计的一个重要环节。

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　　第二节 汽车故障的类型及其分布规律一、 汽车故障的模式及类型

　　(一)故障1.故障的定义 产品在规定的条件下，在规定的时间内，不能完 成规定功能

　　的现象，称为故障。故障的表现形式称 为故障的模式。

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　　2.故障的分类(1)按故障模式分类 1)损坏型故障： 2)退化型故障： 3)松脱型故障： 4)失调型： 5)堵塞与渗漏型:如断裂、碎裂、开裂、点蚀、烧蚀、 变形、拉伤、龟裂以及压痕等。 如老化、变质、剥落以及异常磨损等。 如松动、脱落等。 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。 如堵塞、气阻、漏油、漏水以及漏气等。 如功能失效、性能衰退、公害超 标、异响以及过热等。

　　6)性能衰退型或功能失效：

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　　(2)按照故障性质分类

　　1)致命故障： 2)严重故障： 3)一般故障： 4)轻微故障：

　　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。

　　引起主要零部件、总成严重损坏或影响行车 安全，不能用易损备件和随车工具在较短时间内 排除。

　　不影响行车安全的非主要零部件故障，可 用易损备件和随车工具在较短时间内排除。

　　对汽车正常运行基本没有影响，不需要更换 零部件，可用随车工具比较容易地排除。

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　　(二)典型的寿命曲线1.早期失效期 2.偶然失效期3.耗损失效期

　　图典型的寿命曲线

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　　二、汽车可靠性常用故障分布汽车可靠性研究中所用的理论分布类型很多，常用的有

　　指数分布分 布 类 型

　　正态分布

　　对数正态分布威布尔分布

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　　(二)正态分布正态分布是一种最常用的连续型分布，它可以用来描述许多自然现 象和各种物理性能，也是机械制造、科学实验及测量技术进行误差分析 的重要工具。

　　1.正态分布特征正态分布的故障密度函数为

　　1 x 2 f ( x) exp[ ( ) ] 2 2 1图正态分布的故障密度函数

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　　2.正态分布的不可靠度函数

　　图正态分布的不可靠度函数

　　F ( x)

　　x

　　1 x 2 f ( x)dx exp[ ( ) ]dx 2 2 1x

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　　3.正态分布的可靠度函数

　　R( x) f ( x)dx x

　　1

　　2

　　x

　　(x ) exp[ ]dx 2 2 2

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　　4.正态分布的寿命特征值

　　平均寿命：

　　E( X ) d(X ) 2

　　方差寿命： 可靠寿命：中位寿命：

　　TR U p

　　T (0.5)

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　　(三)对数正态分布若随机变量T的对数值lnt服从正态分布，则该随机变 量T就服从对数正态分布。

　　,

　　图 0, 1 的对数正态分布曲线

　　分布函数：

　　(ln t )2 1 F (t ) exp dx 2

　　2 t 2 x

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　　(四)威布尔分布汽车零部件可靠性的数据处理中，一般都采用威布尔分布。

　　其表达式为m 1 (t r ) m m ( t r ) 故障概率密度函数： f (t ) exp t0 t0

　　可靠度：不可靠度： 故障率：

　　(t r )m R(t ) exp t 0 (t r )m F (t ) 1 exp t 0

　　f (t ) m(t r )m 1 (t ) R(t ) t0

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　　威布尔分布的三个参数m、t0、r,其几何意义

　　1.形状参数m形状参数值的大小决定 f (t ) 与 (t ) 的曲线形状。

　　图m对 (t ) 的影响

　　图m对 f (t ) 的影响

　　图威布尔分布的失效率曲线

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　　2.尺度参数to尺寸参数不影响曲线变化的形状和位置，只是改变曲线纵横坐 标的标尺。如图所示

　　图：尺度参数对 f (t )的影响

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　　3.位置参数r参数r不同时，威布尔分布的概率密度曲线形状不变，只是曲线起点的位 置发生变化。参数r增大，曲线沿着横轴正方向平行移动，如图所示。

　　图：位置参数对

　　f (t )的影响

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　　第三节 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；

　　目 的

　　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。

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　　(二)可靠性试验分类

　　1.寿命试验

　　2.临界试验按试验性质分为

　　3.环境试验4.使用试验

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　　二、汽车可靠性数据的分析要判断某一产品的失效类型以及当知道其分布类型后估 计其分布参数等，是可靠性研究中的基本问题。在实践中， 最简单可行的方法便是图分析法。

　　略学生自学

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　　第四节 汽车可靠性综合评定一、打分法按QCn29008.4—91标准，用单项指标加权评分的方法评定汽车、发动机 可靠性水平，计算公式为：

　　CD Q B(T f Tb ) 80e

　　式中： T b

　　Q

　　—汽车(发动机)可靠性评定分数

　　—平均首次故障里程(时间),当T T 时，令 T T T km(h) f f fm f fm T km(h) T 时，令 T —平均故障间隔里程(时间),当T b bm b bm

　　D —当量故障率

　　B、C—计算系数(权数)

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　　二、扣分法汽车在行驶中，如发生故障，则按QC/T900—1997《汽车整车产品质量检 验评定方法》(即所谓蓝皮书)进行故障分类，并按下式进行扣分。

　　1 Qk q kj r j n j 1式中： Qk

　　4

　　—可靠性行驶检验综合评定扣分数 —样本数 —所有样本发生的 —每次发生

　　nrj

　　第一类故障：致命故障 qkj 10000第二类故障：严重故障 qkj 1000 第三类故障：一般故障 qkj 100

　　i 类故障数

　　qkj

　　i 类故障的扣分数

　　第四类故障：轻微故障

　　qkj 20