汽车关键系统的可靠性分析概述

1、汽车关键系统的可靠性分汽车关键系统的可靠性分析概述析概述双语教学课题小组双语教学课题小组 组员：周梦越组员：周梦越 杨武杨武 谭静谭静 肖灿肖灿 王建波王建波1可靠性的重要性及发展概况可靠性的重要性及发展概况2可靠性及其特征可靠性及其特征3可靠性的数学基础可靠性的数学基础4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础5汽车常用的可靠性参数汽车常用的可靠性参数B10 寿命研究寿命研究6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析7总结总结目录目录1 1可靠性的重要性及发展概况可靠性的重要性及发展概况 我国从60到70年代，首先在国防和电子工业部门开始了可靠性的研究和普及工作。然后推广到机

2、械工业等部门。 产品可靠性工作的实际开展，始于第二次世界大战期间。当时美国生产的军用飞机有半数不能正常使用。轰炸机电子设备寿命只有几十个小时；海军用电子设备有70经常发生故障。美国国防部组织人力，开始对电子设备进行可靠性研究，标志着可靠性研究的起步 1 1可靠性的重要性及发可靠性的重要性及发展概况展概况功能指标1可靠性指标2维修指标3产品质量通常包括三个指标产品质量通常包括三个指标 产品功能指标是主要指标，代表产品的使用价值。功能指标不能达到预期要求，则产品将被认为不可靠或不太可靠，即可靠性问题。1可靠性的重要性及发展概况汽车结构复杂程度增加，不可靠性因素增多A满足国内外竞争形势的需要B使用者

3、对汽车的安全性要求不断提高C为了提高产品经济性D1 1可靠性的重要性及发展概况可靠性的重要性及发展概况汽车可靠性的重要性2 2可靠性及其特征可靠性及其特征2可靠性及其特征可靠性及其特征2.1可靠性定义产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。产品可靠性为非确定性，而属于具有概率性质和随机性质的2 2可靠性及其特征可靠性及其特征2.2固有可靠性与使用可靠性固有可靠性与使用可靠性固有可靠性使用可靠性可靠性通过设计、制造管理形成的产品可靠性。产品在使用条件下，如运输、保管、维修、操作和环境条件等综合因素作用下，保证固有可靠性的发挥与实现2 2可靠性及其特征可靠性及其特征2.3可靠性可靠性特征

4、特征01可靠性与专业技术密切相关02可靠性与故障相关03可靠性水平与使用条件相关04可靠性与预防手段相关05可靠性与人机工程因素相关产品可靠性具有如下特征:：3 3可靠性的数学基础可靠性的数学基础3可靠性的数学基础可靠性的数学基础运用概率统计和运筹学的理论和方法对产品（单元或系统）的可靠性作定量研究。它是可靠性理论的基础之一。3.1指数分布指数分布指数分布密度函数为 可靠度函数为式中表示故障率。tetF1)()0 ,0()(tetfrt指数分布的故障分布规律适用于发动机随机性冲击产生的故障 正常使用下突发故障 可维修的故障3.2正态分布正态分布发动机中有些零件故障是由几种相对独立、作用均匀的微

5、小差异量因素造成的，这些零件的故障概率分布函数多为正态分布，如燃烧室组件、汽缸、汽缸盖和活塞的磨损性故障喷油系统沉淀性故障；管阀系统的腐蚀性故障等3.3威布尔分布威布尔分布l串联结构在较强外应力随机作用下所发生的故障，如油水系统和齿轮传动系统的故障；l非串联系统，零件故障间相互关系密切，由传播蔓延而导致的故障，如滚珠轴承的故障；l磨损积累、疲劳积累和损耗积累逐渐产生的故障。3 3可靠性的数学基础可靠性的数学基础)(1)(121)(2210ztdxetRx)(1)()()()(zztRtft正态分布的可靠度函数表示为:故障率函数为：4 4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础4汽车

6、可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础维修性C可靠性耐久性AB汽车的可靠性是指汽车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汽车可靠性综合反映了汽车的耐久性无故障性，有效性和使用经济性等广义可靠性4 4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础4.1汽车可靠性的四个因素汽车可靠性的四个因素 汽车整车、总成或零部件，它们都是汽车可靠性研究的对象汽车产品规定的汽车产品工作条件，它包括环境条件、运行条件、管理条件等。规定条件指规定的 汽车产品使用时间，它可以是时间单位，也可以是行驶里程数、工作循环次数。规定时间指汽车设计任务书、使用说明书、及国家标准规定的各种功能和

7、性能要求。规定功能4 4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础4.2汽车的故障分类汽车的故障分类1）致命故障2）严重故障3）一般故障4）轻微故障 4.3汽车可靠性的评价指标汽车可靠性的评价指标不可修产品是通过其寿命的统计对其可靠性进行评价的。主要评价指标有可靠度、不可靠度、失效概率密度、故障率、平均寿命等。 4.3.1不可修产品的可靠性评价不可修产品的可靠性评价 对产品进行可靠性评价时，可将产品分为可修产品和不可修产 品两种类型。4 4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础l不可靠度不可靠度不可靠度又称失效概率。它是指产品在规定的条件下，在规定的时间内，不能完成规定

8、功能的概率，用F（t）表示。l故障率故障率故障率，又称失效率。它是指产品在规定条件下，在规定时间内，产品的故障总数与寿命单位总数之比率，用（t）表示。机械产品的故障率曲线一般随时间的增长而增大。l可靠度可靠度产品在规定的条件下、在规定的时间内，完成规定功能的概率，称为可靠度。l平均寿命平均寿命对不可修产品，平均寿命是指从开始投入使用到发生失效（故障）的平均工作时间，即平均无故障工作时间，用MTBF表示。4 4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础4.3.2可修产品的可靠性评价可修产品的可靠性评价l平均故障间隔里程（平均故障间隔里程（MTBF）平均故障间隔里程可定义为汽车平均无故障

9、行驶的里程，采用规定里程的截尾试验方法进行统计估算l平均首次故障里程（平均首次故障里程（MTTFF）指汽车投入使用后第一次发生故障前，平均无故障行驶的里程。l当量故障率（当量故障率（D）用MTBF或MTTFF评价汽车的可靠性时，没有考虑不同级别故障（致命故障、严重故障、一般故障和轻微故障）的发生次数，四个级别故障的当量危害度系数：致命故障为20，严重故障为5，一般故障为1，轻微故障为0.4。按当量危害度系数，将所有故障次数折合成发生一般故障的次数，称为当量故障数。4 4汽车可靠性的内容及理论基础汽车可靠性的内容及理论基础加权分值加权分值平均故障间隔里程MTBF表示故障发生的频繁程度，平均首次故

10、障里程MTTFF表示首次发生故障的早晚，当量故障率D表示故障的危害程度。加权分值M综合考虑了MTBF、MTTFF和D三方面的影响，采用计分的方法评价汽车的可靠性，满分为100分，加权分值越高，可靠性越好。 M=B（MTBF十MTTFF）十80e-CD式中：B、C一加权数（计算系数）。汽油机：B0.176，C0.09；柴油机：B0.125，C0.115。5 5汽车常用的可靠性参数汽车常用的可靠性参数B10 B10 寿命研究寿命研究5汽车常用的可靠性参数汽车常用的可靠性参数B10 寿命研究寿命研究5.1汽车可靠性参数汽车可靠性参数B10的定义的定义MTBF 和 MTTFF 描述了产品在规定任务时间

11、内的故障强度，但是有以下的不足难以判断产品的耗损寿命，难以确定大修期不适合描述寿命分布形式为非指数分布的产品的可靠性汽车各级产品的寿命分布形式一般为威布尔分布形式，为非指数分布的产品不足需要一种更合适的可靠性参数来描述B10寿命01最早用于描述轴承的可靠性和寿命。轴承产品02可靠性是随其工作时间逐渐下降，到耗损阶段故障发生的频率陡然增高，进入故障高发期。，避免进入故障高发期03需要在轴承进入耗损阶段之前就对其进行维修或更换，避免其进入故障高发期的耗损阶段。5 5汽车常用的可靠性参数汽车常用的可靠性参数B10 B10 寿命研究寿命研究收集轴承的故障时间数据，通过统计方法得到 10的轴承发生故障的

12、那个时间点，用 B10 表示这个时间点，如果轴承工作到这个时间点仍未失效（大概占 90%左右），需要对其进行维修或更换。B10寿命的定义是：B10 寿命是个产品的工作时间点，产品工作到这个时间点后，预期有 10的产品将会发生故障。5.2BX寿命的数学描述寿命的数学描述假设某产品的故障累积函数（也可以称为不可靠度函数）为F(t)，根据B10 寿命的定义：F(B10)=10，则B10=F-1(0.1)5 5汽车常用的可靠性参数汽车常用的可靠性参数B10 B10 寿命研究寿命研究6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析6.1汽车发动机可靠性的评

13、定指标和国内外研汽车发动机可靠性的评定指标和国内外研究现状究现状20世纪40年代ABCD起源真正用于发动机行业我国内燃机标准中制定了一套可靠性评定指标 60-70年代 80年代 1987年起我国可靠性技术先后应用在农业机械和工程机械行业上，推动了我国发动机可靠性工程研究的开展。故障模式：故障模式：常见发动机零部件的故障(或寿命)分布规律有指数分布、正态分布、对数正态分布和威布尔分布。维修度(M) 指发动机在规定使用条件下，在规定时间内完成维修的概率。寿命指标一是平均寿命tMTBF，二是可靠性寿命t。，三是大修寿命B50 。可靠度(R)发动机在规定使用条件下，规定时间内完成规定功能的概率有效度(

14、A)指发动机在某一时刻具有或维持其规定功能的概率。6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析用下述指标进行评定：发动机的可靠性通常6.2汽车底盘的可靠性分析汽车底盘的可靠性分析l汽车底盘介绍汽车底盘介绍汽车底盘的功用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能接受传动轴的动力，通过驱动轮与路面的作用产生牵引力，使汽车正常行驶用于汽车变速、变输出扭矩。由制动操纵机构和制动器组成，有鼓式和盘式制动器两种结构型式。传动系行驶系转向系制动系6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统

15、的可靠性分析l确定汽车底盘零部件可靠度许用值的模糊方法确定汽车底盘零部件可靠度许用值的模糊方法汽车底盘的各部分零件或总成之类的机械产品的可靠度许用值，受产品发生故障后所引起的危险性、造成的经济损失等因素的影响，这些因素又存在着较大的模糊性。因此用模糊方法确定机械产品的可靠性水平等级及其对应的可靠度许用值是一种比较好的方法影响确定汽车底盘机械零部件可靠性水平等级的因素有:故障或失效所产生的后果的危险程度u1;故障后果造成的经济损失u2;某零部件可能的工作时间u3;零部件的维护和修理条件u4所以因素集为因素集中各元素的大小、长短、优劣等状态，可用“很小、较小、一般、较大、很大”等来表示。该状态的集

16、合称为因素等级集，记为ui由于各因素及相应的等级具有模糊性，很难把某一因素具体地划为某一等级，因此各因素应视为等级论域ui上的模糊子集6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析本问题的评价集可由一系列产品的可靠度许用值构成。因此，可用下表所示的产品水平等级构成评价集 分别表示可靠性水平等级的0 5级。v65432, 1,vvvvvV 6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析6.3汽车传动系统可靠性汽车传动系统可靠性l汽车传动系统简介汽车传动系统简介321组成离合器变速箱传动轴和差速器等321分类机械式液力机械式静液式和电力式汽车动力的传递方向为：引擎离合器变速箱传动轴驱动车轮。6 6汽车各系统的可靠性分析汽车各系统的可靠性分析l汽车传动系统可靠性分析汽车传动系统可靠性分析对汽车变速器采用故障树分析法，即在系统设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种原因进行分析，从而确定系统故障原因的各种可能的组合方式或其发生概率，以计算系统的故障概率、采取措施。变速器可靠度分配框变速器可靠度分配框图图3变速器齿轮传动件的变速器齿轮传动件的故障故障1变速器不能工作的概率变速器不能工作的概率26 6汽车各系统的可靠性分