第一章__汽車可靠性理論基礎

1、第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系汽車維修工程汽車維修工程第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎要點要點: 1、可靠性的內涵及其評價指標可靠性的內涵及其評價指標2、汽車故障類型及其分布規(guī)律、汽車故障類型及其分布規(guī)律3、汽車可靠性數據的采集與分析、汽車可靠性數據的采集與分析 第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系1-1 汽車可靠性概述汽車可靠性概述產品產品:通

2、常是指可作為單獨研究或單獨試驗對象的任何通常是指可作為單獨研究或單獨試驗對象的任何元件、零件，甚至一臺完整的設備。元件、零件，甚至一臺完整的設備。一、汽車可靠性與維修一、汽車可靠性與維修1、可靠性、可靠性 指產品在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)指產品在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。定功能的能力?？煽啃缘乃囊乜煽啃缘乃囊兀寒a品、規(guī)定條件、規(guī)定時間、規(guī)定：產品、規(guī)定條件、規(guī)定時間、規(guī)定 功能。功能。對汽車而言，其產品主要包括：對汽車而言，其產品主要包括：整車整車、總成總成和和零部件零部件。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動

3、力工程學院交通運輸系規(guī)定功能規(guī)定功能：設計任務書、使用說明書、訂貨合同以及國家標：設計任務書、使用說明書、訂貨合同以及國家標準規(guī)定的各種功能和要求。如：安全性、舒適性、動力性、準規(guī)定的各種功能和要求。如：安全性、舒適性、動力性、經濟性和排放性能等。經濟性和排放性能等。規(guī)定條件：規(guī)定條件：指汽車產品的工作條件，包括：指汽車產品的工作條件，包括： 環(huán)境條件：氣候、道路狀況等；環(huán)境條件：氣候、道路狀況等； 運行條件：載荷的性質、種類，行駛速度，連續(xù)工作時間等；運行條件：載荷的性質、種類，行駛速度，連續(xù)工作時間等； 維修條件：維修方式、水平、制度等。維修條件：維修方式、水平、制度等。規(guī)定時間：規(guī)定時間

4、： 汽車行駛的保用期、第一次大修里程、報廢期等。汽車行駛的保用期、第一次大修里程、報廢期等。 汽車可靠性標志著汽車在整個使用壽命周期內保持汽車可靠性標志著汽車在整個使用壽命周期內保持所需質量指標的性能。所需質量指標的性能。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系（2）可靠性的類型）可靠性的類型固有可靠性：固有可靠性： 產品從設計到制造整個過程中確定了的內在可靠性，產品從設計到制造整個過程中確定了的內在可靠性，它是產品的固有屬性。它是產品的固有屬性。使用可靠性：使用可靠性： 考慮了使用、維修對產品可靠性的影響，包括使用、考慮了使用、維修

5、對產品可靠性的影響，包括使用、維修方法以及操作人員的技術熟練程度等都會對產品的壽維修方法以及操作人員的技術熟練程度等都會對產品的壽命及功能的發(fā)揮產生重大影響。命及功能的發(fā)揮產生重大影響。 汽車的可靠性取決于汽車本身的固有可靠性以及汽車汽車的可靠性取決于汽車本身的固有可靠性以及汽車的使用、維修水平，并與汽車的使用條件有關。的使用、維修水平，并與汽車的使用條件有關。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系2、維修、維修：指在系統(tǒng)投入運行后，為了保持或在系統(tǒng)發(fā)：指在系統(tǒng)投入運行后，為了保持或在系統(tǒng)發(fā)生故障后恢復產品完成規(guī)定功能的能力而采取的

6、技生故障后恢復產品完成規(guī)定功能的能力而采取的技術與管理措施。術與管理措施。 維修包括維修包括維護維護與與修理修理，維護是為了，維護是為了保持保持產品完產品完成規(guī)定功能的能力；修理是為了在系統(tǒng)發(fā)生故障后成規(guī)定功能的能力；修理是為了在系統(tǒng)發(fā)生故障后恢復恢復產品完成規(guī)定功能的能力。產品完成規(guī)定功能的能力。 汽車維修只能在一定程度上維持汽車的技術狀況，汽車維修只能在一定程度上維持汽車的技術狀況，提高其使用可靠性；但不能完全恢復其固有可靠性提高其使用可靠性；但不能完全恢復其固有可靠性水平。水平。 因此，經過相當里程的行使（達到極限行使里程）因此，經過相當里程的行使（達到極限行使里程）后，汽車就需要報廢。

7、后，汽車就需要報廢。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系二、汽車可靠性評價指標二、汽車可靠性評價指標1.可靠度（有效度）：可靠度（有效度）： 汽車在規(guī)定的使用條件下和汽車在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的概規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的概率。記作率。記作R（t）。）。2.失效度（不可靠度、累計故障概率）：失效度（不可靠度、累計故障概率）： 汽車在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的汽車在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時間內喪失規(guī)定功能（發(fā)生故障）的概時間內喪失規(guī)定功能（發(fā)生故障）的概率。記作率。記作F（t）。）。 R（t）F（t）=1第一章

8、第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系3.故障概率密度函數：故障概率密度函數： 汽車出現故障的概率隨時間變化的規(guī)律。記作汽車出現故障的概率隨時間變化的規(guī)律。記作f（t）。）。dttdRdttdFtf)()()(dttftdF)()(tdttftF0)()(ttdttfdttftR0)()(1)(第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系4.故障率函數故障率函數概念：概念：汽車工作到汽車工作到t時刻為止尚未發(fā)生故障的條件下時刻為止尚未發(fā)生故障的條件下 在下一單在下一單位時間內發(fā)生故障

9、的條件概率記作位時間內發(fā)生故障的條件概率記作 （t）。設設T T為汽車在規(guī)定條件下的使用壽命，為汽車在規(guī)定條件下的使用壽命，t t為設定的工作時間；為設定的工作時間；“T Tt”t”表示：表示：“汽車工作到汽車工作到t t時刻為止尚未發(fā)生故障時刻為止尚未發(fā)生故障”的事的事件；件； “ “t tT Tt+t”t+t”表示：表示：“汽車在（汽車在（t t，t +tt +t）內失效）內失效”的的事件；事件； 于是，于是，“汽車工作到汽車工作到t t時刻后在（時刻后在（t t，t+tt+t）內發(fā)生故障）內發(fā)生故障的條件概率的條件概率”為：為： P P （t tT Tt +t/ Tt +t/ Tt t

10、） 將此條件概率除以時間間隔將此條件概率除以時間間隔tt，便得到，便得到tt時間內的平均時間內的平均故障率。故障率。 失效率失效率第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 按上式計算故障率比較困難，實際應用中常用頻率或平按上式計算故障率比較困難，實際應用中常用頻率或平均故障率的觀察值來代替。均故障率的觀察值來代替。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系頻率頻率 設在設在t=0時有時有N個產品開始工作，到個產品開始工作，到t時刻的故障件數時刻的故障件數為為Nf（t）；）； 到

11、到t時刻仍在工作而尚未發(fā)生故障的件數為時刻仍在工作而尚未發(fā)生故障的件數為N-Nf（t）；）； 若在下一個時間若在下一個時間tt內出現內出現故障的件數為故障的件數為Nf（t），），則則單位時間內出現故障的件數為單位時間內出現故障的件數為Nf（t） / t t 。 那么，產品的平均故障率為：那么，產品的平均故障率為：ttNNtNtNNttNtffff)()()()()(第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系例題：例題： 如圖所示為如圖所示為50個某類型汽車輪胎調查數據，試分別求出汽個某類型汽車輪胎調查數據，試分別求出汽車行駛到車行駛到3

12、.5萬萬Km和和5.5萬萬Km時的故障率。時的故障率。解：根據題意解：根據題意N=50；Nf（3.5）=7；t=4-3.5 =0.5第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系Nf（3.5）=1+3+2+5=11；則：；則：km1%90.355 . 0115075 . 35 . 35 . 3萬tNNNffkm1%70.855 . 0435035 . 5萬當當t=5.5萬萬Km時，時， Nf（5.5）=3； t=6-5.5 =0.5萬萬Km；Nf（5.5）=1+3+2+5+7+10+9+6=43；第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理

13、論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系平均故障率的觀察值平均故障率的觀察值 汽車在規(guī)定的考察行程（或時間）內，故障發(fā)生次數汽車在規(guī)定的考察行程（或時間）內，故障發(fā)生次數（m）與累計行程（）與累計行程（L）之比。即：）之比。即：Lm 故障率的單位一般用每萬故障率的單位一般用每萬km的百分數（的百分數（% 1/萬萬km）來表示?；騺肀硎?。或1/小時、菲特。小時、菲特。 （1菲特菲特=10-9 1/小時小時)第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 故障率函數曲線故障率函數曲線 描述了故障率隨時間的變化規(guī)律，分為早期故障、

14、偶描述了故障率隨時間的變化規(guī)律，分為早期故障、偶然故障、耗損故障三種類型。然故障、耗損故障三種類型。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系早期故障期（段）早期故障期（段） 產品在工作之初，由于設計、制造、裝配等方面的缺產品在工作之初，由于設計、制造、裝配等方面的缺陷，而發(fā)生早期故障的一段時間。陷，而發(fā)生早期故障的一段時間。 在此期間，汽車發(fā)生故障的可能性很大，但故障率隨在此期間，汽車發(fā)生故障的可能性很大，但故障率隨著時間的增加而迅速下降。著時間的增加而迅速下降。 對于剛投入使用的新車或大修車來說，使早期故障減少的對于剛投入使用的新車

15、或大修車來說，使早期故障減少的有效途徑是加強走合期的使用、維護和管理。有效途徑是加強走合期的使用、維護和管理。 實驗表明：汽車的使用壽命、工作可靠性和經濟性在很大實驗表明：汽車的使用壽命、工作可靠性和經濟性在很大程度上取決于汽車使用的初期走合。程度上取決于汽車使用的初期走合。必須嚴格執(zhí)行有關新車或大修車走合的各項規(guī)定必須嚴格執(zhí)行有關新車或大修車走合的各項規(guī)定第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系偶然故障期（偶然故障期（B段）段） 在此期間，在此期間， （t）的變化趨于穩(wěn)定，接近常數，屬故障的變化趨于穩(wěn)定，接近常數，屬故障率恒定型，相

16、當與正常使用期。率恒定型，相當與正常使用期。 此類故障多由操作不當、裝配失控、潤滑不良、維護欠佳、此類故障多由操作不當、裝配失控、潤滑不良、維護欠佳、材料及隱患等偶然因素而引發(fā)，沒有一種特定的原因起主材料及隱患等偶然因素而引發(fā)，沒有一種特定的原因起主導作用。導作用。 在正常使用期內，應在正常使用的基礎上，執(zhí)行在正常使用期內，應在正常使用的基礎上，執(zhí)行“預防為預防為主、定期檢測、強制維護、視情修理主、定期檢測、強制維護、視情修理”的方針，以降低故障的方針，以降低故障率，維持并保證汽車的完好技術狀況和工作能力。率，維持并保證汽車的完好技術狀況和工作能力。耗損故障期（耗損故障期（C段）段） 由于老化

17、、疲勞、磨損等原因引起的故障。由于老化、疲勞、磨損等原因引起的故障。 （t）隨著時間的增加而迅速增加，屬故障率遞增型。隨著時間的增加而迅速增加，屬故障率遞增型。 汽車或總成進入該時期后，應考慮大修汽車或總成進入該時期后，應考慮大修。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系5.平均壽命與可靠壽命平均壽命與可靠壽命平均壽命：平均壽命：平均壽命是一個標志產品平均能工作多長時間平均壽命是一個標志產品平均能工作多長時間的量，它是對整批產品而言的一個指標。的量，它是對整批產品而言的一個指標。 設產品壽命設產品壽命T的故障概率密度函數為的故障概率密

18、度函數為f(t)，那么，它的，那么，它的數學期望數學期望 就稱為產品的平均壽命。就稱為產品的平均壽命。對于可維修產品而言，其平均壽命是指產品的平均無故障對于可維修產品而言，其平均壽命是指產品的平均無故障工作時間，計作工作時間，計作MTBF。在實際工作中，常用其觀察值：。在實際工作中，常用其觀察值：對于不可維修產品而言，其平均壽命是指產品的平均壽終對于不可維修產品而言，其平均壽命是指產品的平均壽終時間（發(fā)生失效前的平均工作時間），計作時間（發(fā)生失效前的平均工作時間），計作MTTF。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系可靠壽命：可靠壽

19、命： 在汽車可靠性研究中，經常需要知道對應于給定的在汽車可靠性研究中，經常需要知道對應于給定的R值，值，R（t）下降到下降到R時所需的時間，而此時間就稱為可靠壽命，時所需的時間，而此時間就稱為可靠壽命，用用tR表示。表示。如：用如：用t0.99表示可靠度表示可靠度R（t）=99時產品的可靠壽命。時產品的可靠壽命。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系特殊情況：特殊情況：第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系1-2 汽車故障類型及故障分布規(guī)律汽車故障類型及故障分布規(guī)律汽車常

20、見的故障模式有以下六種：汽車常見的故障模式有以下六種：一、汽車故障的概念及類型一、汽車故障的概念及類型1.概念概念： 故障或失效是指產品喪失保持原有功能的能力。故障或失效是指產品喪失保持原有功能的能力。2.模式模式 故障模式是指由失效機理所顯示出來的各種失效現故障模式是指由失效機理所顯示出來的各種失效現 象或失效狀態(tài)。象或失效狀態(tài)。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系(6)性能衰退或功能失效型故障模式。如：功能失效、性能衰性能衰退或功能失效型故障模式。如：功能失效、性能衰退、公害超標、異響、過熱等。退、公害超標、異響、過熱等。(1

21、)損壞型故障模式。如：斷裂、碎裂、開裂、裂紋、點蝕、損壞型故障模式。如：斷裂、碎裂、開裂、裂紋、點蝕、撓蝕、擊穿、變形、壓痕等。撓蝕、擊穿、變形、壓痕等。(2)退化型故障模式。如：老化、變質、剝落、磨損等。退化型故障模式。如：老化、變質、剝落、磨損等。(3)松脫型故障模式。如：松動、脫落等。松脫型故障模式。如：松動、脫落等。(4)失調型故障模式。如：壓力過高或過低、行程失調、間隙失調型故障模式。如：壓力過高或過低、行程失調、間隙過大或過小、干涉、卡滯等。過大或過小、干涉、卡滯等。(5)堵塞與滲漏型故障模式。如：堵塞、氣阻、漏油、漏水、堵塞與滲漏型故障模式。如：堵塞、氣阻、漏油、漏水、漏氣、滲油

22、等。漏氣、滲油等。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系3.故障分類故障分類按照故障率函數特點，可把故障分為按照故障率函數特點，可把故障分為早期故障型、偶然故早期故障型、偶然故障型障型和和耗損故障型耗損故障型三類。三類。按照汽車行業(yè)中按照汽車行業(yè)中汽車產品質量評定辦法汽車產品質量評定辦法的規(guī)定，可把的規(guī)定，可把汽車故障分為以下幾種：汽車故障分為以下幾種：1）致命故障：致命故障：危及人身安全，引起主要總成件報廢，造成重危及人身安全，引起主要總成件報廢，造成重大經濟損失，對周圍環(huán)境造成嚴重損害。大經濟損失，對周圍環(huán)境造成嚴重損害。2）嚴

23、重故障：嚴重故障：引起主要零部件、總成嚴重損壞或影響行車安引起主要零部件、總成嚴重損壞或影響行車安全，不能用易損件和隨車工具在較短時間內排除。全，不能用易損件和隨車工具在較短時間內排除。3）一般故障：一般故障：不影響行車安全的非主要零部件故障，可用易不影響行車安全的非主要零部件故障，可用易損件和隨車工具在較短時間內排除。損件和隨車工具在較短時間內排除。4）輕微故障：輕微故障：對汽車正常運行基本沒影響，不需要更換零件，對汽車正常運行基本沒影響，不需要更換零件，可用隨車工具比較容易地排除?？捎秒S車工具比較容易地排除。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力

24、工程學院交通運輸系二、汽車可靠性研究中常用的故障分布二、汽車可靠性研究中常用的故障分布 確定汽車的故障分布是可靠性研究的基本內容之一，確定汽車的故障分布是可靠性研究的基本內容之一，它能很好地描述隨機變量的性質，揭示其內在規(guī)律。它能很好地描述隨機變量的性質，揭示其內在規(guī)律。 判定隨機變量的分布類型以及表征這些分布的相應參判定隨機變量的分布類型以及表征這些分布的相應參數值，可為產品可靠性的評價和改進提供依據。數值，可為產品可靠性的評價和改進提供依據。 故障隨時間分布規(guī)律的獲得，是根據試驗數據、應用故障隨時間分布規(guī)律的獲得，是根據試驗數據、應用統(tǒng)計分析的方法，確定其分布模式。統(tǒng)計分析的方法，確定其分

25、布模式。 汽車可靠性研究中應用的理論概論分布類型很多，常汽車可靠性研究中應用的理論概論分布類型很多，常用的有二項分布、泊松分布、正態(tài)分布、對數正態(tài)分布用的有二項分布、泊松分布、正態(tài)分布、對數正態(tài)分布、指數分布和威布爾分布等。、指數分布和威布爾分布等。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 指數分布是隨機變量分布形式中最基本的一種。指數分布是隨機變量分布形式中最基本的一種。 產品處于偶然故障期內所發(fā)生的故障服從指數分布，在產品處于偶然故障期內所發(fā)生的故障服從指數分布，在此期間此期間（t）=常數常數。 偶然故障、突變失效，如電器元件、氣

26、缸墊等，一般服偶然故障、突變失效，如電器元件、氣缸墊等，一般服從指數分布。從指數分布。 一般復雜機器的故障率分布常以指數分布為主。一般復雜機器的故障率分布常以指數分布為主。tetf)(1.指數分布指數分布第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 正態(tài)分布是一種最常用的連續(xù)分布，很多自然現象正態(tài)分布是一種最常用的連續(xù)分布，很多自然現象都可以用它來描述，如工藝誤差、測量誤差、材料性能、都可以用它來描述，如工藝誤差、測量誤差、材料性能、應力分布、汽車零件的強度和壽命等。應力分布、汽車零件的強度和壽命等。 磨損零件的故障分布可近似地認為服從正

27、態(tài)分布。磨損零件的故障分布可近似地認為服從正態(tài)分布。2.正態(tài)分布正態(tài)分布第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 對數正態(tài)分布是描述零件壽命與耐久性的一對數正態(tài)分布是描述零件壽命與耐久性的一種較好的分布函數。常用于機械部件的疲勞壽命、種較好的分布函數。常用于機械部件的疲勞壽命、疲勞強度及耐磨壽命等研究中。疲勞強度及耐磨壽命等研究中。3.對數正態(tài)分布對數正態(tài)分布第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系w 威布爾分布是基于最弱環(huán)模型為物理背景導出的。如兩威布爾分布是基于最弱環(huán)模型

28、為物理背景導出的。如兩端受拉力的一根由許多鏈環(huán)串聯而成的鏈條，當最弱環(huán)端受拉力的一根由許多鏈環(huán)串聯而成的鏈條，當最弱環(huán)節(jié)斷裂時，整根鏈條就告失效。節(jié)斷裂時，整根鏈條就告失效。w 廣義地說，凡是由若干個獨立部件串聯構成的產品，只廣義地說，凡是由若干個獨立部件串聯構成的產品，只要其中某個部件失效，整個產品就告失效，即屬于最弱要其中某個部件失效，整個產品就告失效，即屬于最弱環(huán)模型。環(huán)模型。如汽車的傳動系如汽車的傳動系。w 受變載荷作用的受變載荷作用的滾動軸承滾動軸承、齒輪齒輪與與汽車鋼板彈簧汽車鋼板彈簧等零件等零件的疲勞壽命都可用威布爾分布來描述。的疲勞壽命都可用威布爾分布來描述。 由于威布爾分布函

29、數具有很好的由于威布爾分布函數具有很好的兼容性兼容性，可將常見的，可將常見的正態(tài)分布、指數分布等容納在內，所以，它是應用最廣正態(tài)分布、指數分布等容納在內，所以，它是應用最廣泛的可靠性函數。泛的可靠性函數。4. 威布爾分布威布爾分布第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系威布爾分布的定義與特征威布爾分布的定義與特征1）函數關系式）函數關系式 威布爾分布的基本形式為一種三參數分布，其表達式為威布爾分布的基本形式為一種三參數分布，其表達式為 故障概率密度函數：故障概率密度函數：式中式中 m形狀參數形狀參數 t0 尺度參數尺度參數 r 位置參

30、數位置參數第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系0/)(exp)(trttRm 可靠度：可靠度：失效度：失效度：故障率：故障率：第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系式中式中 Gamma函數，可查函數，可查函數表。函數表。 在實際工程問題中，位置參數在實際工程問題中，位置參數r=0，故威布爾，故威布爾分布可簡化為兩參數分布：分布可簡化為兩參數分布：2）數字特征）數字特征數學期望數學期望 方差方差第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與

31、動力工程學院交通運輸系w 當當m=1時，時，（t）=1/=常數，故障率恒定，即為指數分布；常數，故障率恒定，即為指數分布；w 當當ml時，時，（t）為單調遞減函數，它描述了遞減型的早期故障）為單調遞減函數，它描述了遞減型的早期故障期；期；w 當當m1時，時，（t）為單調遞增函數，它描述了遞增型的耗損故障）為單調遞增函數，它描述了遞增型的耗損故障期；期；w 當當m34時，非常接近正態(tài)分布。時，非常接近正態(tài)分布。 可見，不同可見，不同m值的威布爾分布可反映浴盆曲線的三種不同失值的威布爾分布可反映浴盆曲線的三種不同失效期，所以威布爾分布的適應性較為廣泛。效期，所以威布爾分布的適應性較為廣泛。第一章第

32、一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系威布爾分布各參數的意義威布爾分布各參數的意義1） 形狀參數形狀參數m 形狀參數形狀參數m是三個參數中最重要的一個，它是影響威布是三個參數中最重要的一個，它是影響威布爾分布密度曲線形狀的本質參數。爾分布密度曲線形狀的本質參數。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系2）位置參數）位置參數r r值不影響曲線的形狀，只影響曲線在橫坐標上的位置。值不影響曲線的形狀，只影響曲線在橫坐標上的位置。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2

33、007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 在威布爾分布的鏈條模型中，在威布爾分布的鏈條模型中，r表示最薄弱一環(huán)的強表示最薄弱一環(huán)的強度，在可靠性分析中，度，在可靠性分析中，r同樣具有這種極限值的含義。同樣具有這種極限值的含義。 當當tr 時，零件就沒有失效的可能；時，零件就沒有失效的可能； 即即 F（t）=0 當當tr 時，零件才會出現失效的可能；時，零件才會出現失效的可能； 當當tr 時，威布爾分布變成兩參數分布函數。時，威布爾分布變成兩參數分布函數。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 3）尺度參數）尺度參數t0 t0不影響曲

34、線的不影響曲線的形狀和位置，只改形狀和位置，只改變曲線縱、橫坐標變曲線縱、橫坐標的標尺。也就是說的標尺。也就是說t0只是使坐標標尺因只是使坐標標尺因尺度不同而帶來圖尺度不同而帶來圖形上的差別。形上的差別。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系1-3 汽車可靠性數據的采集與分析汽車可靠性數據的采集與分析一、汽車可靠性數據的采集一、汽車可靠性數據的采集1.數據采集和分析的重要性數據采集和分析的重要性 在維持和改進老產品以及開發(fā)新產品的過程中，都需進行在維持和改進老產品以及開發(fā)新產品的過程中，都需進行各種各樣的試驗，記錄大量的試驗數據，收

35、集、處理、分各種各樣的試驗，記錄大量的試驗數據，收集、處理、分析和利用這些數據是非常重要的。析和利用這些數據是非常重要的?？煽啃詳祿娜嫘浴⒋罅啃院筒淮_切性要求我們對數據必可靠性數據的全面性、大量性和不確切性要求我們對數據必須進行系統(tǒng)地收集、認真地研究和科學地管理。須進行系統(tǒng)地收集、認真地研究和科學地管理。數據是可靠性工程的基礎，只有掌握完整、準確的可靠性數數據是可靠性工程的基礎，只有掌握完整、準確的可靠性數據，才能進行可靠性評定；據，才能進行可靠性評定；對老產品可靠性評定的結果，又是對新產品可靠性預測的依對老產品可靠性評定的結果，又是對新產品可靠性預測的依據。據。第一章第一章 汽車可靠性理

36、論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系可靠性過程貫徹在從產品的計劃、設計、試驗、制造到使可靠性過程貫徹在從產品的計劃、設計、試驗、制造到使用維修的整個過程，因此，對整個過程中產生的各種數據用維修的整個過程，因此，對整個過程中產生的各種數據都要進行收集和分析。都要進行收集和分析。可靠性數據按產生的階段分為：設計階段、生產階段和使可靠性數據按產生的階段分為：設計階段、生產階段和使用維修階段。用維修階段。設計階段：設計階段： 收集并分析同類產品的故障數據，可對新車、總成和零收集并分析同類產品的故障數據，可對新車、總成和零件的可靠性進行預測，這種預測有利于設計方案的

37、對比和件的可靠性進行預測，這種預測有利于設計方案的對比和選擇；選擇； 該階段可靠性研究和試驗所產生的數據，只能作為分析該階段可靠性研究和試驗所產生的數據，只能作為分析產品的初始可靠性，對于故障模式和可靠性增長規(guī)律，不產品的初始可靠性，對于故障模式和可靠性增長規(guī)律，不宜用此階段的數據進行可靠性評定，因為設計尚不成熟，宜用此階段的數據進行可靠性評定，因為設計尚不成熟，技術狀況和試驗條件變化較大，試驗數據也較少。技術狀況和試驗條件變化較大，試驗數據也較少。 第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系生產階段：生產階段： 為了對產品質量進行控制

38、，必須定期或不定期地進行為了對產品質量進行控制，必須定期或不定期地進行抽樣試驗，來確定產品合格與否，從而指導生產、保證質抽樣試驗，來確定產品合格與否，從而指導生產、保證質量。量。 由于生產階段的產品數量和試驗數量大大增加，這種由于生產階段的產品數量和試驗數量大大增加，這種數據對可靠性的評定就反映了設計與制造水平。數據對可靠性的評定就反映了設計與制造水平。使用和維修階段：使用和維修階段： 使用和維修階段的可靠性數據收集與分析，對產品的使用和維修階段的可靠性數據收集與分析，對產品的設計、制造評價最有權威性，因為使用階段車輛的使用條設計、制造評價最有權威性，因為使用階段車輛的使用條件真實、數量較多，

39、是可靠性評定的主要數據來源。件真實、數量較多，是可靠性評定的主要數據來源。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系1.數據采集的方法和注意事項數據采集的方法和注意事項數據采集的方法數據采集的方法對現場工作人員分發(fā)報表并定期回收。對現場工作人員分發(fā)報表并定期回收。組織專門測定可靠性的人員進行可靠性試驗。組織專門測定可靠性的人員進行可靠性試驗。采集數據時應注意的事項采集數據時應注意的事項采集范圍：采集范圍：在每一份數據的收集報告中，產品對象范圍要明確在每一份數據的收集報告中，產品對象范圍要明確統(tǒng)一。統(tǒng)一。制定異常工作的標準制定異常工作的標

40、準(即故障的含義即故障的含義)：異常工作的含義一般以：異常工作的含義一般以原訂產品性能指標為準，但在實際執(zhí)行中往往存在困難，因為原訂產品性能指標為準，但在實際執(zhí)行中往往存在困難，因為生產者與使用者以及操作人員之間的看法往往不一致，因此在生產者與使用者以及操作人員之間的看法往往不一致，因此在調查開始前，要盡可能制訂出明確的故障判別標準。調查開始前，要盡可能制訂出明確的故障判別標準。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系時間的記錄時間的記錄：可靠性中所說的時間是廣義的，是一個重要：可靠性中所說的時間是廣義的，是一個重要因素，其含義需要明

41、確。因素，其含義需要明確。 一般來說，時間主要指工作時一般來說，時間主要指工作時間；有的還要考慮運輸、儲存、停機時間等。間；有的還要考慮運輸、儲存、停機時間等。使用條件：使用條件：主要包括使用場合、氣候、使用工況主要包括使用場合、氣候、使用工況(載荷、車載荷、車速速)及運轉形式等。及運轉形式等。維修條件維修條件：使用條件相同而維修條件不同，產品的故障率：使用條件相同而維修條件不同，產品的故障率會相差兩倍之多。維修條件包括維修人員的水平、維修制會相差兩倍之多。維修條件包括維修人員的水平、維修制度、設備條件以及修理水平等。度、設備條件以及修理水平等。取樣方法：取樣方法：可靠性數據應在母體中隨機取樣

42、進行調查，既可靠性數據應在母體中隨機取樣進行調查，既不要僅調查發(fā)生事故的產品，也不要把毛病特大特多的除不要僅調查發(fā)生事故的產品，也不要把毛病特大特多的除外。外。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系二、可靠性試驗簡介二、可靠性試驗簡介道路試驗道路試驗臺架試驗臺架試驗GB/T12678-1990汽車可靠性行駛試驗方法汽車可靠性行駛試驗方法 GB/T12534 汽車道路試驗通則汽車道路試驗通則 GB7031車輛振動輸入車輛振動輸入 道路平面度表示方法道路平面度表示方法1.可靠性試驗的目的可靠性試驗的目的為研制新產品、發(fā)現其弱點以改進設計

43、；為研制新產品、發(fā)現其弱點以改進設計；為確認零件的設計任務書；為確認零件的設計任務書；為接受產品和保證產品質量為接受產品和保證產品質量;為審查制造工藝的好壞等。為審查制造工藝的好壞等。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 2.可靠性試驗分類可靠性試驗分類 可靠性試驗方法多達百余種，常用的也有可靠性試驗方法多達百余種，常用的也有2030種。種。由于可靠性試驗不僅費時、費力，而且還要消耗相當的資由于可靠性試驗不僅費時、費力，而且還要消耗相當的資金。因此，采用正確而又恰當的方法，不僅有利于保證和金。因此，采用正確而又恰當的方法，不僅有利

44、于保證和提高產品的可靠性，而且能大量節(jié)約時間、人力和費用。提高產品的可靠性，而且能大量節(jié)約時間、人力和費用。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系壽命試驗壽命試驗 壽命試驗是為確定產品壽命分布及特征而進行的試壽命試驗是為確定產品壽命分布及特征而進行的試驗。一般采用臺架試驗和現場試驗兩種方法，同時，為了驗。一般采用臺架試驗和現場試驗兩種方法，同時，為了縮短試驗周期，一般都采用加速壽命試驗?？s短試驗周期，一般都采用加速壽命試驗。1）壽命試驗按試驗條件分為：）壽命試驗按試驗條件分為：臺架加速壽命試驗臺架加速壽命試驗破壞性試驗是在規(guī)定條件下

45、投入一定數量的樣品進行壽破壞性試驗是在規(guī)定條件下投入一定數量的樣品進行壽命試驗，記錄有關樣品的失效時間；命試驗，記錄有關樣品的失效時間；非破壞性試驗一般是對轎車和價格高的重要零件進行的非破壞性試驗一般是對轎車和價格高的重要零件進行的可靠性試驗?？煽啃栽囼?。 臺架試驗由于試驗條件穩(wěn)定，容易獲得良好的效果。臺架試驗由于試驗條件穩(wěn)定，容易獲得良好的效果。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系試驗場加速壽命試驗試驗場加速壽命試驗 使汽車在高速環(huán)行路和其他多種路面（各種石塊路、比使汽車在高速環(huán)行路和其他多種路面（各種石塊路、比利時路、各種卵石

46、路、搓板路）等壞路上進行強化的加利時路、各種卵石路、搓板路）等壞路上進行強化的加速壽命試驗。以確認強度構件在行駛中的安全性。速壽命試驗。以確認強度構件在行駛中的安全性。 此外，為確認綜合的耐久可靠性，對行駛各種路面，如此外，為確認綜合的耐久可靠性，對行駛各種路面，如砂石、泥水、鹽水、轉彎、爬坡、高速環(huán)行路等適當組砂石、泥水、鹽水、轉彎、爬坡、高速環(huán)行路等適當組合進行程序試驗。合進行程序試驗。2）壽命試驗按試驗性質分為：）壽命試驗按試驗性質分為：貯存壽命試驗貯存壽命試驗 產品在規(guī)定的環(huán)境條件下，進行非工作狀態(tài)的存在試驗產品在規(guī)定的環(huán)境條件下，進行非工作狀態(tài)的存在試驗稱為貯存試驗。其目的是為了了解

47、產品在特定的環(huán)境條稱為貯存試驗。其目的是為了了解產品在特定的環(huán)境條件下貯存的可靠度。件下貯存的可靠度。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系工作壽命試驗工作壽命試驗 產品在規(guī)定的條件下作加負載的工作試驗稱為工作壽命產品在規(guī)定的條件下作加負載的工作試驗稱為工作壽命試驗。它分為靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗。試驗。它分為靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗。靜態(tài)試驗是加額定載荷的壽命試驗，通過靜態(tài)試驗可以了靜態(tài)試驗是加額定載荷的壽命試驗，通過靜態(tài)試驗可以了解產品在額定應力下工作的可靠性，不過它難以反映產品解產品在額定應力下工作的可靠性，不過它難以反映產品在實際工作狀

48、態(tài)下的可靠性。在實際工作狀態(tài)下的可靠性。動態(tài)試驗是模擬產品在實際工作狀態(tài)下的試驗，它與產品動態(tài)試驗是模擬產品在實際工作狀態(tài)下的試驗，它與產品的實際工作狀態(tài)是非常接近的，故它的準確度比靜態(tài)試驗的實際工作狀態(tài)是非常接近的，故它的準確度比靜態(tài)試驗的高，但動態(tài)試驗的設備比較復雜，費電較高。的高，但動態(tài)試驗的設備比較復雜，費電較高。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系加速壽命試驗加速壽命試驗 加速壽命試驗是在既不改變產品的失效機理又不增加新加速壽命試驗是在既不改變產品的失效機理又不增加新的失效因素的前提下，提高試驗應力，加速產品失效因素的失

49、效因素的前提下，提高試驗應力，加速產品失效因素的作用，加速產品的失效過程，促使產品在短期內大量失的作用，加速產品的失效過程，促使產品在短期內大量失效。效。 加速壽命試驗可以縮短試驗周期，節(jié)省費用，快速對產加速壽命試驗可以縮短試驗周期，節(jié)省費用，快速對產品的可靠性作出評價。根據試驗結果，可以預測正常應力品的可靠性作出評價。根據試驗結果，可以預測正常應力下的產品壽命。下的產品壽命。 按試驗時應力施加的方式可分為；恒定應力加速壽命試按試驗時應力施加的方式可分為；恒定應力加速壽命試驗、步進應力加速壽命試驗、序進應力加速壽命試驗等。驗、步進應力加速壽命試驗、序進應力加速壽命試驗等。第一章第一章 汽車可靠

50、性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系4）壽命試驗按失效情況分為：）壽命試驗按失效情況分為：完全壽命試驗完全壽命試驗 試驗進行到投試樣品完全失效為止。試驗進行到投試樣品完全失效為止。截尾壽命試驗（不完全壽命試驗）截尾壽命試驗（不完全壽命試驗）無替換定時截尾試驗（無替換定時截尾試驗（n，無，無，t0） 在不補充失效樣品的前提下，當試驗達到規(guī)定的試驗時間在不補充失效樣品的前提下，當試驗達到規(guī)定的試驗時間t0就停止的試驗。就停止的試驗。無替換定數截尾試驗（無替換定數截尾試驗（n，無，無，r） 在不補充失效樣品的前提下，當試驗達到規(guī)定的失效數在不補充失效樣品的前

51、提下，當試驗達到規(guī)定的失效數r就停就停止的試驗。止的試驗。有替換定時截尾試驗（有替換定時截尾試驗（n，有，有，t0）。）。有替換定數截尾試驗（有替換定數截尾試驗（n，有，有，r ）。）。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系 臨界試驗臨界試驗 臨界試驗是為了進一步找出作為安全零件的弱點，臨界試驗是為了進一步找出作為安全零件的弱點，進行強制性破壞試驗，施以破壞性應力，以證實實際使進行強制性破壞試驗，施以破壞性應力，以證實實際使用中若發(fā)生最大應力時，零件是否具有充分的強度。如用中若發(fā)生最大應力時，零件是否具有充分的強度。如急轉彎、緊急制

52、動、快速起步等。急轉彎、緊急制動、快速起步等。 在通常使用狀態(tài)下似乎是非?？量痰?，而一般認為在通常使用狀態(tài)下似乎是非?？量痰模话阏J為是實際使用中可能發(fā)生的，因而用它來確認可靠性試驗。是實際使用中可能發(fā)生的，因而用它來確認可靠性試驗。 使用試驗使用試驗 使用試驗是在汽車研制出來后抽樣送到使用現場進使用試驗是在汽車研制出來后抽樣送到使用現場進行實際運行考驗，只有當它基本滿足使用要求之后，才行實際運行考驗，只有當它基本滿足使用要求之后，才能正式定型成批生產。現場試驗是可靠性試驗數據收集能正式定型成批生產?，F場試驗是可靠性試驗數據收集的主要渠道。的主要渠道。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠

53、性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系環(huán)境試驗環(huán)境試驗 環(huán)境試驗是產品在特定使用環(huán)境條件下進行的使環(huán)境試驗是產品在特定使用環(huán)境條件下進行的使用試驗。例如：用試驗。例如：確認汽車在高、低溫度狀態(tài)時的性能，需把汽車置在確認汽車在高、低溫度狀態(tài)時的性能，需把汽車置在高溫及低溫試驗室內進行有關可靠性試驗；高溫及低溫試驗室內進行有關可靠性試驗；塵埃和泥水的浸襲易成為軸承部分和液力機械發(fā)生故塵埃和泥水的浸襲易成為軸承部分和液力機械發(fā)生故障的原因；障的原因；降雨、降雪的影響，高分子材料的光老比、臭氧老化降雨、降雪的影響，高分子材料的光老比、臭氧老化等使性能下降等。等使性能下降等。 觀察環(huán)境應力的故障效果的試驗稱為環(huán)境試驗。觀察環(huán)境應力的故障效果的試驗稱為環(huán)境試驗。第一章第一章 汽車可靠性理論基礎汽車可靠性理論基礎精品課程2007年6月能源與動力工程學院交通運輸系三、可靠性數據