第一章__汽车可靠性理论基础

1、第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系汽车维修工程汽车维修工程第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础要点要点: 1、可靠性的内涵及其评价指标可靠性的内涵及其评价指标2、汽车故障类型及其分布规律、汽车故障类型及其分布规律3、汽车可靠性数据的采集与分析、汽车可靠性数据的采集与分析 第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系1-1 汽车可靠性概述汽车可靠性概述产品产品:通

2、常是指可作为单独研究或单独试验对象的任何通常是指可作为单独研究或单独试验对象的任何元件、零件，甚至一台完整的设备。元件、零件，甚至一台完整的设备。一、汽车可靠性与维修一、汽车可靠性与维修1、可靠性、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。定功能的能力。可靠性的四要素可靠性的四要素：产品、规定条件、规定时间、规定：产品、规定条件、规定时间、规定 功能。功能。对汽车而言，其产品主要包括：对汽车而言，其产品主要包括：整车整车、总成总成和和零部件零部件。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动

3、力工程学院交通运输系规定功能规定功能：设计任务书、使用说明书、订货合同以及国家标：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和要求。如：安全性、舒适性、动力性、准规定的各种功能和要求。如：安全性、舒适性、动力性、经济性和排放性能等。经济性和排放性能等。规定条件：规定条件：指汽车产品的工作条件，包括：指汽车产品的工作条件，包括： 环境条件：气候、道路状况等；环境条件：气候、道路状况等； 运行条件：载荷的性质、种类，行驶速度，连续工作时间等；运行条件：载荷的性质、种类，行驶速度，连续工作时间等； 维修条件：维修方式、水平、制度等。维修条件：维修方式、水平、制度等。规定时间：规定时间

4、： 汽车行驶的保用期、第一次大修里程、报废期等。汽车行驶的保用期、第一次大修里程、报废期等。 汽车可靠性标志着汽车在整个使用寿命周期内保持汽车可靠性标志着汽车在整个使用寿命周期内保持所需质量指标的性能。所需质量指标的性能。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系（2）可靠性的类型）可靠性的类型固有可靠性：固有可靠性： 产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性，产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性，它是产品的固有属性。它是产品的固有属性。使用可靠性：使用可靠性： 考虑了使用、维修对产品可靠性的影响，包括使用、考虑了使用、维修

5、对产品可靠性的影响，包括使用、维修方法以及操作人员的技术熟练程度等都会对产品的寿维修方法以及操作人员的技术熟练程度等都会对产品的寿命及功能的发挥产生重大影响。命及功能的发挥产生重大影响。 汽车的可靠性取决于汽车本身的固有可靠性以及汽车汽车的可靠性取决于汽车本身的固有可靠性以及汽车的使用、维修水平，并与汽车的使用条件有关。的使用、维修水平，并与汽车的使用条件有关。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系2、维修、维修：指在系统投入运行后，为了保持或在系统发：指在系统投入运行后，为了保持或在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力而采取的

6、技生故障后恢复产品完成规定功能的能力而采取的技术与管理措施。术与管理措施。 维修包括维修包括维护维护与与修理修理，维护是为了，维护是为了保持保持产品完产品完成规定功能的能力；修理是为了在系统发生故障后成规定功能的能力；修理是为了在系统发生故障后恢复恢复产品完成规定功能的能力。产品完成规定功能的能力。 汽车维修只能在一定程度上维持汽车的技术状况，汽车维修只能在一定程度上维持汽车的技术状况，提高其使用可靠性；但不能完全恢复其固有可靠性提高其使用可靠性；但不能完全恢复其固有可靠性水平。水平。 因此，经过相当里程的行使（达到极限行使里程）因此，经过相当里程的行使（达到极限行使里程）后，汽车就需要报废。

7、后，汽车就需要报废。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系二、汽车可靠性评价指标二、汽车可靠性评价指标1.可靠度（有效度）：可靠度（有效度）： 汽车在规定的使用条件下和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规定的时间内完成规定功能的概率。记作率。记作R（t）。）。2.失效度（不可靠度、累计故障概率）：失效度（不可靠度、累计故障概率）： 汽车在规定的使用条件下和规定的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）的概时间内丧失规定功能（发生故障）的概率。记作率。记作F（t）。）。 R（t）F（t）=1第一章

8、第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系3.故障概率密度函数：故障概率密度函数： 汽车出现故障的概率随时间变化的规律。记作汽车出现故障的概率随时间变化的规律。记作f（t）。）。dttdRdttdFtf)()()(dttftdF)()(tdttftF0)()(ttdttfdttftR0)()(1)(第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系4.故障率函数故障率函数概念：概念：汽车工作到汽车工作到t时刻为止尚未发生故障的条件下时刻为止尚未发生故障的条件下 在下一单在下一单位时间内发生故障

9、的条件概率记作位时间内发生故障的条件概率记作 （t）。设设T T为汽车在规定条件下的使用寿命，为汽车在规定条件下的使用寿命，t t为设定的工作时间；为设定的工作时间；“T Tt”t”表示：表示：“汽车工作到汽车工作到t t时刻为止尚未发生故障时刻为止尚未发生故障”的事的事件；件； “ “t tT Tt+t”t+t”表示：表示：“汽车在（汽车在（t t，t +tt +t）内失效）内失效”的的事件；事件； 于是，于是，“汽车工作到汽车工作到t t时刻后在（时刻后在（t t，t+tt+t）内发生故障）内发生故障的条件概率的条件概率”为：为： P P （t tT Tt +t/ Tt +t/ Tt t

10、） 将此条件概率除以时间间隔将此条件概率除以时间间隔tt，便得到，便得到tt时间内的平均时间内的平均故障率。故障率。 失效率失效率第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 按上式计算故障率比较困难，实际应用中常用频率或平按上式计算故障率比较困难，实际应用中常用频率或平均故障率的观察值来代替。均故障率的观察值来代替。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系频率频率 设在设在t=0时有时有N个产品开始工作，到个产品开始工作，到t时刻的故障件数时刻的故障件数为为Nf（t）；）； 到

11、到t时刻仍在工作而尚未发生故障的件数为时刻仍在工作而尚未发生故障的件数为N-Nf（t）；）； 若在下一个时间若在下一个时间tt内出现内出现故障的件数为故障的件数为Nf（t），），则则单位时间内出现故障的件数为单位时间内出现故障的件数为Nf（t） / t t 。 那么，产品的平均故障率为：那么，产品的平均故障率为：ttNNtNtNNttNtffff)()()()()(第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系例题：例题： 如图所示为如图所示为50个某类型汽车轮胎调查数据，试分别求出汽个某类型汽车轮胎调查数据，试分别求出汽车行驶到车行驶到3

12、.5万万Km和和5.5万万Km时的故障率。时的故障率。解：根据题意解：根据题意N=50；Nf（3.5）=7；t=4-3.5 =0.5第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系Nf（3.5）=1+3+2+5=11；则：；则：km1%90.355 . 0115075 . 35 . 35 . 3万tNNNffkm1%70.855 . 0435035 . 5万当当t=5.5万万Km时，时， Nf（5.5）=3； t=6-5.5 =0.5万万Km；Nf（5.5）=1+3+2+5+7+10+9+6=43；第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理

13、论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系平均故障率的观察值平均故障率的观察值 汽车在规定的考察行程（或时间）内，故障发生次数汽车在规定的考察行程（或时间）内，故障发生次数（m）与累计行程（）与累计行程（L）之比。即：）之比。即：Lm 故障率的单位一般用每万故障率的单位一般用每万km的百分数（的百分数（% 1/万万km）来表示。或来表示。或1/小时、菲特。小时、菲特。 （1菲特菲特=10-9 1/小时小时)第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 故障率函数曲线故障率函数曲线 描述了故障率随时间的变化规律，分为早期故障、

14、偶描述了故障率随时间的变化规律，分为早期故障、偶然故障、耗损故障三种类型。然故障、耗损故障三种类型。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系早期故障期（段）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。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。着时间的增加而迅速下降。 对于刚投入使用的新车或大修车来说，使早期故障减少的对于刚投入使用的新车

15、或大修车来说，使早期故障减少的有效途径是加强走合期的使用、维护和管理。有效途径是加强走合期的使用、维护和管理。 实验表明：汽车的使用寿命、工作可靠性和经济性在很大实验表明：汽车的使用寿命、工作可靠性和经济性在很大程度上取决于汽车使用的初期走合。程度上取决于汽车使用的初期走合。必须严格执行有关新车或大修车走合的各项规定必须严格执行有关新车或大修车走合的各项规定第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系偶然故障期（偶然故障期（B段）段） 在此期间，在此期间， （t）的变化趋于稳定，接近常数，属故障的变化趋于稳定，接近常数，属故障率恒定型，相

16、当与正常使用期。率恒定型，相当与正常使用期。 此类故障多由操作不当、装配失控、润滑不良、维护欠佳、此类故障多由操作不当、装配失控、润滑不良、维护欠佳、材料及隐患等偶然因素而引发，没有一种特定的原因起主材料及隐患等偶然因素而引发，没有一种特定的原因起主导作用。导作用。 在正常使用期内，应在正常使用的基础上，执行在正常使用期内，应在正常使用的基础上，执行“预防为预防为主、定期检测、强制维护、视情修理主、定期检测、强制维护、视情修理”的方针，以降低故障的方针，以降低故障率，维持并保证汽车的完好技术状况和工作能力。率，维持并保证汽车的完好技术状况和工作能力。耗损故障期（耗损故障期（C段）段） 由于老化

17、、疲劳、磨损等原因引起的故障。由于老化、疲劳、磨损等原因引起的故障。 （t）随着时间的增加而迅速增加，属故障率递增型。随着时间的增加而迅速增加，属故障率递增型。 汽车或总成进入该时期后，应考虑大修汽车或总成进入该时期后，应考虑大修。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系5.平均寿命与可靠寿命平均寿命与可靠寿命平均寿命：平均寿命：平均寿命是一个标志产品平均能工作多长时间平均寿命是一个标志产品平均能工作多长时间的量，它是对整批产品而言的一个指标。的量，它是对整批产品而言的一个指标。 设产品寿命设产品寿命T的故障概率密度函数为的故障概率密

18、度函数为f(t)，那么，它的，那么，它的数学期望数学期望 就称为产品的平均寿命。就称为产品的平均寿命。对于可维修产品而言，其平均寿命是指产品的平均无故障对于可维修产品而言，其平均寿命是指产品的平均无故障工作时间，计作工作时间，计作MTBF。在实际工作中，常用其观察值：。在实际工作中，常用其观察值：对于不可维修产品而言，其平均寿命是指产品的平均寿终对于不可维修产品而言，其平均寿命是指产品的平均寿终时间（发生失效前的平均工作时间），计作时间（发生失效前的平均工作时间），计作MTTF。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系可靠寿命：可靠寿

19、命： 在汽车可靠性研究中，经常需要知道对应于给定的在汽车可靠性研究中，经常需要知道对应于给定的R值，值，R（t）下降到下降到R时所需的时间，而此时间就称为可靠寿命，时所需的时间，而此时间就称为可靠寿命，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时产品的可靠寿命。时产品的可靠寿命。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系特殊情况：特殊情况：第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系1-2 汽车故障类型及故障分布规律汽车故障类型及故障分布规律汽车常

20、见的故障模式有以下六种：汽车常见的故障模式有以下六种：一、汽车故障的概念及类型一、汽车故障的概念及类型1.概念概念： 故障或失效是指产品丧失保持原有功能的能力。故障或失效是指产品丧失保持原有功能的能力。2.模式模式 故障模式是指由失效机理所显示出来的各种失效现故障模式是指由失效机理所显示出来的各种失效现 象或失效状态。象或失效状态。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系(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、公害超标、异响、过热等。退、公害超标、异响、过热等。(1

21、)损坏型故障模式。如：断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、损坏型故障模式。如：断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、挠蚀、击穿、变形、压痕等。挠蚀、击穿、变形、压痕等。(2)退化型故障模式。如：老化、变质、剥落、磨损等。退化型故障模式。如：老化、变质、剥落、磨损等。(3)松脱型故障模式。如：松动、脱落等。松脱型故障模式。如：松动、脱落等。(4)失调型故障模式。如：压力过高或过低、行程失调、间隙失调型故障模式。如：压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉、卡滞等。过大或过小、干涉、卡滞等。(5)堵塞与渗漏型故障模式。如：堵塞、气阻、漏油、漏水、堵塞与渗漏型故障模式。如：堵塞、气阻、漏油、漏水、漏气、渗油

22、等。漏气、渗油等。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系3.故障分类故障分类按照故障率函数特点，可把故障分为按照故障率函数特点，可把故障分为早期故障型、偶然故早期故障型、偶然故障型障型和和耗损故障型耗损故障型三类。三类。按照汽车行业中按照汽车行业中汽车产品质量评定办法汽车产品质量评定办法的规定，可把的规定，可把汽车故障分为以下几种：汽车故障分为以下几种：1）致命故障：致命故障：危及人身安全，引起主要总成件报废，造成重危及人身安全，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。大经济损失，对周围环境造成严重损害。2）严

23、重故障：严重故障：引起主要零部件、总成严重损坏或影响行车安引起主要零部件、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。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：一般故障：不影响行车安全的非主要零部件故障，可用易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。损件和随车工具在较短时间内排除。4）轻微故障：轻微故障：对汽车正常运行基本没影响，不需要更换零件，对汽车正常运行基本没影响，不需要更换零件，可用随车工具比较容易地排除。可用随车工具比较容易地排除。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力

24、工程学院交通运输系二、汽车可靠性研究中常用的故障分布二、汽车可靠性研究中常用的故障分布 确定汽车的故障分布是可靠性研究的基本内容之一，确定汽车的故障分布是可靠性研究的基本内容之一，它能很好地描述随机变量的性质，揭示其内在规律。它能很好地描述随机变量的性质，揭示其内在规律。 判定随机变量的分布类型以及表征这些分布的相应参判定随机变量的分布类型以及表征这些分布的相应参数值，可为产品可靠性的评价和改进提供依据。数值，可为产品可靠性的评价和改进提供依据。 故障随时间分布规律的获得，是根据试验数据、应用故障随时间分布规律的获得，是根据试验数据、应用统计分析的方法，确定其分布模式。统计分析的方法，确定其分

25、布模式。 汽车可靠性研究中应用的理论概论分布类型很多，常汽车可靠性研究中应用的理论概论分布类型很多，常用的有二项分布、泊松分布、正态分布、对数正态分布用的有二项分布、泊松分布、正态分布、对数正态分布、指数分布和威布尔分布等。、指数分布和威布尔分布等。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 指数分布是随机变量分布形式中最基本的一种。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，在此期间此期间（t）=常数常数。 偶然故障、突变失效，如电器元件、气

26、缸垫等，一般服偶然故障、突变失效，如电器元件、气缸垫等，一般服从指数分布。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。一般复杂机器的故障率分布常以指数分布为主。tetf)(1.指数分布指数分布第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 正态分布是一种最常用的连续分布，很多自然现象正态分布是一种最常用的连续分布，很多自然现象都可以用它来描述，如工艺误差、测量误差、材料性能、都可以用它来描述，如工艺误差、测量误差、材料性能、应力分布、汽车零件的强度和寿命等。应力分布、汽车零件的强度和寿命等。 磨损零件的故障分布可近似地认为服从正

27、态分布。磨损零件的故障分布可近似地认为服从正态分布。2.正态分布正态分布第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 对数正态分布是描述零件寿命与耐久性的一对数正态分布是描述零件寿命与耐久性的一种较好的分布函数。常用于机械部件的疲劳寿命、种较好的分布函数。常用于机械部件的疲劳寿命、疲劳强度及耐磨寿命等研究中。疲劳强度及耐磨寿命等研究中。3.对数正态分布对数正态分布第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系w 威布尔分布是基于最弱环模型为物理背景导出的。如两威布尔分布是基于最弱环模型

28、为物理背景导出的。如两端受拉力的一根由许多链环串联而成的链条，当最弱环端受拉力的一根由许多链环串联而成的链条，当最弱环节断裂时，整根链条就告失效。节断裂时，整根链条就告失效。w 广义地说，凡是由若干个独立部件串联构成的产品，只广义地说，凡是由若干个独立部件串联构成的产品，只要其中某个部件失效，整个产品就告失效，即属于最弱要其中某个部件失效，整个产品就告失效，即属于最弱环模型。环模型。如汽车的传动系如汽车的传动系。w 受变载荷作用的受变载荷作用的滚动轴承滚动轴承、齿轮齿轮与与汽车钢板弹簧汽车钢板弹簧等零件等零件的疲劳寿命都可用威布尔分布来描述。的疲劳寿命都可用威布尔分布来描述。 由于威布尔分布函

29、数具有很好的由于威布尔分布函数具有很好的兼容性兼容性，可将常见的，可将常见的正态分布、指数分布等容纳在内，所以，它是应用最广正态分布、指数分布等容纳在内，所以，它是应用最广泛的可靠性函数。泛的可靠性函数。4. 威布尔分布威布尔分布第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系威布尔分布的定义与特征威布尔分布的定义与特征1）函数关系式）函数关系式 威布尔分布的基本形式为一种三参数分布，其表达式为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：故障概率密度函数：式中式中 m形状参数形状参数 t0 尺度参数尺度参数 r 位置参

30、数位置参数第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系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 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系式中式中 Gamma函数，可查函数，可查函数表。函数表。 在实际工程问题中，位置参数在实际工程问题中，位置参数r=0，故威布尔，故威布尔分布可简化为两参数分布：分布可简化为两参数分布：2）数字特征）数字特征数学期望数学期望 方差方差第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与

31、动力工程学院交通运输系w 当当m=1时，时，（t）=1/=常数，故障率恒定，即为指数分布；常数，故障率恒定，即为指数分布；w 当当ml时，时，（t）为单调递减函数，它描述了递减型的早期故障）为单调递减函数，它描述了递减型的早期故障期；期；w 当当m1时，时，（t）为单调递增函数，它描述了递增型的耗损故障）为单调递增函数，它描述了递增型的耗损故障期；期；w 当当m34时，非常接近正态分布。时，非常接近正态分布。 可见，不同可见，不同m值的威布尔分布可反映浴盆曲线的三种不同失值的威布尔分布可反映浴盆曲线的三种不同失效期，所以威布尔分布的适应性较为广泛。效期，所以威布尔分布的适应性较为广泛。第一章第

32、一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系威布尔分布各参数的意义威布尔分布各参数的意义1） 形状参数形状参数m 形状参数形状参数m是三个参数中最重要的一个，它是影响威布是三个参数中最重要的一个，它是影响威布尔分布密度曲线形状的本质参数。尔分布密度曲线形状的本质参数。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系2）位置参数）位置参数r r值不影响曲线的形状，只影响曲线在横坐标上的位置。值不影响曲线的形状，只影响曲线在横坐标上的位置。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2

33、007年6月能源与动力工程学院交通运输系 在威布尔分布的链条模型中，在威布尔分布的链条模型中，r表示最薄弱一环的强表示最薄弱一环的强度，在可靠性分析中，度，在可靠性分析中，r同样具有这种极限值的含义。同样具有这种极限值的含义。 当当tr 时，零件就没有失效的可能；时，零件就没有失效的可能； 即即 F（t）=0 当当tr 时，零件才会出现失效的可能；时，零件才会出现失效的可能； 当当tr 时，威布尔分布变成两参数分布函数。时，威布尔分布变成两参数分布函数。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 3）尺度参数）尺度参数t0 t0不影响曲

34、线的不影响曲线的形状和位置，只改形状和位置，只改变曲线纵、横坐标变曲线纵、横坐标的标尺。也就是说的标尺。也就是说t0只是使坐标标尺因只是使坐标标尺因尺度不同而带来图尺度不同而带来图形上的差别。形上的差别。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系1-3 汽车可靠性数据的采集与分析汽车可靠性数据的采集与分析一、汽车可靠性数据的采集一、汽车可靠性数据的采集1.数据采集和分析的重要性数据采集和分析的重要性 在维持和改进老产品以及开发新产品的过程中，都需进行在维持和改进老产品以及开发新产品的过程中，都需进行各种各样的试验，记录大量的试验数据，收

35、集、处理、分各种各样的试验，记录大量的试验数据，收集、处理、分析和利用这些数据是非常重要的。析和利用这些数据是非常重要的。可靠性数据的全面性、大量性和不确切性要求我们对数据必可靠性数据的全面性、大量性和不确切性要求我们对数据必须进行系统地收集、认真地研究和科学地管理。须进行系统地收集、认真地研究和科学地管理。数据是可靠性工程的基础，只有掌握完整、准确的可靠性数数据是可靠性工程的基础，只有掌握完整、准确的可靠性数据，才能进行可靠性评定；据，才能进行可靠性评定；对老产品可靠性评定的结果，又是对新产品可靠性预测的依对老产品可靠性评定的结果，又是对新产品可靠性预测的依据。据。第一章第一章 汽车可靠性理

36、论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系可靠性过程贯彻在从产品的计划、设计、试验、制造到使可靠性过程贯彻在从产品的计划、设计、试验、制造到使用维修的整个过程，因此，对整个过程中产生的各种数据用维修的整个过程，因此，对整个过程中产生的各种数据都要进行收集和分析。都要进行收集和分析。可靠性数据按产生的阶段分为：设计阶段、生产阶段和使可靠性数据按产生的阶段分为：设计阶段、生产阶段和使用维修阶段。用维修阶段。设计阶段：设计阶段： 收集并分析同类产品的故障数据，可对新车、总成和零收集并分析同类产品的故障数据，可对新车、总成和零件的可靠性进行预测，这种预测有利于设计方案的

37、对比和件的可靠性进行预测，这种预测有利于设计方案的对比和选择；选择； 该阶段可靠性研究和试验所产生的数据，只能作为分析该阶段可靠性研究和试验所产生的数据，只能作为分析产品的初始可靠性，对于故障模式和可靠性增长规律，不产品的初始可靠性，对于故障模式和可靠性增长规律，不宜用此阶段的数据进行可靠性评定，因为设计尚不成熟，宜用此阶段的数据进行可靠性评定，因为设计尚不成熟，技术状况和试验条件变化较大，试验数据也较少。技术状况和试验条件变化较大，试验数据也较少。 第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系生产阶段：生产阶段： 为了对产品质量进行控制

38、，必须定期或不定期地进行为了对产品质量进行控制，必须定期或不定期地进行抽样试验，来确定产品合格与否，从而指导生产、保证质抽样试验，来确定产品合格与否，从而指导生产、保证质量。量。 由于生产阶段的产品数量和试验数量大大增加，这种由于生产阶段的产品数量和试验数量大大增加，这种数据对可靠性的评定就反映了设计与制造水平。数据对可靠性的评定就反映了设计与制造水平。使用和维修阶段：使用和维修阶段： 使用和维修阶段的可靠性数据收集与分析，对产品的使用和维修阶段的可靠性数据收集与分析，对产品的设计、制造评价最有权威性，因为使用阶段车辆的使用条设计、制造评价最有权威性，因为使用阶段车辆的使用条件真实、数量较多，

39、是可靠性评定的主要数据来源。件真实、数量较多，是可靠性评定的主要数据来源。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系1.数据采集的方法和注意事项数据采集的方法和注意事项数据采集的方法数据采集的方法对现场工作人员分发报表并定期回收。对现场工作人员分发报表并定期回收。组织专门测定可靠性的人员进行可靠性试验。组织专门测定可靠性的人员进行可靠性试验。采集数据时应注意的事项采集数据时应注意的事项采集范围：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在每一份数据的收集报告中，产品对象范围要明确统一。统一。制定异常工作的标准制定异常工作的标

40、准(即故障的含义即故障的含义)：异常工作的含义一般以：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。调查开始前，要尽可能制订出明确的故障判别标准。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系时间的记录时间的记录：可靠性中所说的时间是广义的，是一个重要：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

41、确。因素，其含义需要明确。 一般来说，时间主要指工作时一般来说，时间主要指工作时间；有的还要考虑运输、储存、停机时间等。间；有的还要考虑运输、储存、停机时间等。使用条件：使用条件：主要包括使用场合、气候、使用工况主要包括使用场合、气候、使用工况(载荷、车载荷、车速速)及运转形式等。及运转形式等。维修条件维修条件：使用条件相同而维修条件不同，产品的故障率：使用条件相同而维修条件不同，产品的故障率会相差两倍之多。维修条件包括维修人员的水平、维修制会相差两倍之多。维修条件包括维修人员的水平、维修制度、设备条件以及修理水平等。度、设备条件以及修理水平等。取样方法：取样方法：可靠性数据应在母体中随机取样

42、进行调查，既可靠性数据应在母体中随机取样进行调查，既不要仅调查发生事故的产品，也不要把毛病特大特多的除不要仅调查发生事故的产品，也不要把毛病特大特多的除外。外。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系二、可靠性试验简介二、可靠性试验简介道路试验道路试验台架试验台架试验GB/T12678-1990汽车可靠性行驶试验方法汽车可靠性行驶试验方法 GB/T12534 汽车道路试验通则汽车道路试验通则 GB7031车辆振动输入车辆振动输入 道路平面度表示方法道路平面度表示方法1.可靠性试验的目的可靠性试验的目的为研制新产品、发现其弱点以改进设计

43、；为研制新产品、发现其弱点以改进设计；为确认零件的设计任务书；为确认零件的设计任务书；为接受产品和保证产品质量为接受产品和保证产品质量;为审查制造工艺的好坏等。为审查制造工艺的好坏等。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 2.可靠性试验分类可靠性试验分类 可靠性试验方法多达百余种，常用的也有可靠性试验方法多达百余种，常用的也有2030种。种。由于可靠性试验不仅费时、费力，而且还要消耗相当的资由于可靠性试验不仅费时、费力，而且还要消耗相当的资金。因此，采用正确而又恰当的方法，不仅有利于保证和金。因此，采用正确而又恰当的方法，不仅有利

44、于保证和提高产品的可靠性，而且能大量节约时间、人力和费用。提高产品的可靠性，而且能大量节约时间、人力和费用。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系寿命试验寿命试验 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。缩短试验周期，一般都采用加速寿命试验。1）寿命试验按试验条件分为：）寿命试验按试验条件分为：台架加速寿命试验台架加速寿命试验破坏性试验是在规定条件下

45、投入一定数量的样品进行寿破坏性试验是在规定条件下投入一定数量的样品进行寿命试验，记录有关样品的失效时间；命试验，记录有关样品的失效时间；非破坏性试验一般是对轿车和价格高的重要零件进行的非破坏性试验一般是对轿车和价格高的重要零件进行的可靠性试验。可靠性试验。 台架试验由于试验条件稳定，容易获得良好的效果。台架试验由于试验条件稳定，容易获得良好的效果。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系试验场加速寿命试验试验场加速寿命试验 使汽车在高速环行路和其他多种路面（各种石块路、比使汽车在高速环行路和其他多种路面（各种石块路、比利时路、各种卵石

46、路、搓板路）等坏路上进行强化的加利时路、各种卵石路、搓板路）等坏路上进行强化的加速寿命试验。以确认强度构件在行驶中的安全性。速寿命试验。以确认强度构件在行驶中的安全性。 此外，为确认综合的耐久可靠性，对行驶各种路面，如此外，为确认综合的耐久可靠性，对行驶各种路面，如砂石、泥水、盐水、转弯、爬坡、高速环行路等适当组砂石、泥水、盐水、转弯、爬坡、高速环行路等适当组合进行程序试验。合进行程序试验。2）寿命试验按试验性质分为：）寿命试验按试验性质分为：贮存寿命试验贮存寿命试验 产品在规定的环境条件下，进行非工作状态的存在试验产品在规定的环境条件下，进行非工作状态的存在试验称为贮存试验。其目的是为了了解

47、产品在特定的环境条称为贮存试验。其目的是为了了解产品在特定的环境条件下贮存的可靠度。件下贮存的可靠度。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系工作寿命试验工作寿命试验 产品在规定的条件下作加负载的工作试验称为工作寿命产品在规定的条件下作加负载的工作试验称为工作寿命试验。它分为静态试验和动态试验。试验。它分为静态试验和动态试验。静态试验是加额定载荷的寿命试验，通过静态试验可以了静态试验是加额定载荷的寿命试验，通过静态试验可以了解产品在额定应力下工作的可靠性，不过它难以反映产品解产品在额定应力下工作的可靠性，不过它难以反映产品在实际工作状

48、态下的可靠性。在实际工作状态下的可靠性。动态试验是模拟产品在实际工作状态下的试验，它与产品动态试验是模拟产品在实际工作状态下的试验，它与产品的实际工作状态是非常接近的，故它的准确度比静态试验的实际工作状态是非常接近的，故它的准确度比静态试验的高，但动态试验的设备比较复杂，费电较高。的高，但动态试验的设备比较复杂，费电较高。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系加速寿命试验加速寿命试验 加速寿命试验是在既不改变产品的失效机理又不增加新加速寿命试验是在既不改变产品的失效机理又不增加新的失效因素的前提下，提高试验应力，加速产品失效因素的失

49、效因素的前提下，提高试验应力，加速产品失效因素的作用，加速产品的失效过程，促使产品在短期内大量失的作用，加速产品的失效过程，促使产品在短期内大量失效。效。 加速寿命试验可以缩短试验周期，节省费用，快速对产加速寿命试验可以缩短试验周期，节省费用，快速对产品的可靠性作出评价。根据试验结果，可以预测正常应力品的可靠性作出评价。根据试验结果，可以预测正常应力下的产品寿命。下的产品寿命。 按试验时应力施加的方式可分为；恒定应力加速寿命试按试验时应力施加的方式可分为；恒定应力加速寿命试验、步进应力加速寿命试验、序进应力加速寿命试验等。验、步进应力加速寿命试验、序进应力加速寿命试验等。第一章第一章 汽车可靠

50、性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系4）寿命试验按失效情况分为：）寿命试验按失效情况分为：完全寿命试验完全寿命试验 试验进行到投试样品完全失效为止。试验进行到投试样品完全失效为止。截尾寿命试验（不完全寿命试验）截尾寿命试验（不完全寿命试验）无替换定时截尾试验（无替换定时截尾试验（n，无，无，t0） 在不补充失效样品的前提下，当试验达到规定的试验时间在不补充失效样品的前提下，当试验达到规定的试验时间t0就停止的试验。就停止的试验。无替换定数截尾试验（无替换定数截尾试验（n，无，无，r） 在不补充失效样品的前提下，当试验达到规定的失效数在不补充失效样品的前

51、提下，当试验达到规定的失效数r就停就停止的试验。止的试验。有替换定时截尾试验（有替换定时截尾试验（n，有，有，t0）。）。有替换定数截尾试验（有替换定数截尾试验（n，有，有，r ）。）。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系 临界试验临界试验 临界试验是为了进一步找出作为安全零件的弱点，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

52、动、快速起步等。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。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 使用试验是在汽车研制出来后抽样送到使用现场进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。的主要渠道。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠

53、性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系环境试验环境试验 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：用试验。例如：确认汽车在高、低温度状态时的性能，需把汽车置在确认汽车在高、低温度状态时的性能，需把汽车置在高温及低温试验室内进行有关可靠性试验；高温及低温试验室内进行有关可靠性试验；尘埃和泥水的浸袭易成为轴承部分和液力机械发生故尘埃和泥水的浸袭易成为轴承部分和液力机械发生故障的原因；障的原因；降雨、降雪的影响，高分子材料的光老比、臭氧老化降雨、降雪的影响，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。 观察环境应力的故障效果的试验称为环境试验。观察环境应力的故障效果的试验称为环境试验。第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础精品课程2007年6月能源与动力工程学院交通运输系三、可靠性数据