汽車關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性分析概述

1、汽車關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性分汽車關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性分析概述析概述雙語教學(xué)課題小組雙語教學(xué)課題小組 組員：周夢越組員：周夢越 楊武楊武 譚靜譚靜 肖燦肖燦 王建波王建波1可靠性的重要性及發(fā)展概況可靠性的重要性及發(fā)展概況2可靠性及其特征可靠性及其特征3可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)5汽車常用的可靠性參數(shù)汽車常用的可靠性參數(shù)B10 壽命研究壽命研究6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析7總結(jié)總結(jié)目錄目錄1 1可靠性的重要性及發(fā)展概況可靠性的重要性及發(fā)展概況 我國從60到70年代，首先在國防和電子工業(yè)部門開始了可靠性的研究和普及工作。然后推廣到機(jī)

2、械工業(yè)等部門。 產(chǎn)品可靠性工作的實(shí)際開展，始于第二次世界大戰(zhàn)期間。當(dāng)時(shí)美國生產(chǎn)的軍用飛機(jī)有半數(shù)不能正常使用。轟炸機(jī)電子設(shè)備壽命只有幾十個(gè)小時(shí)；海軍用電子設(shè)備有70經(jīng)常發(fā)生故障。美國國防部組織人力，開始對電子設(shè)備進(jìn)行可靠性研究，標(biāo)志著可靠性研究的起步 1 1可靠性的重要性及發(fā)可靠性的重要性及發(fā)展概況展概況功能指標(biāo)1可靠性指標(biāo)2維修指標(biāo)3產(chǎn)品質(zhì)量通常包括三個(gè)指標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量通常包括三個(gè)指標(biāo) 產(chǎn)品功能指標(biāo)是主要指標(biāo)，代表產(chǎn)品的使用價(jià)值。功能指標(biāo)不能達(dá)到預(yù)期要求，則產(chǎn)品將被認(rèn)為不可靠或不太可靠，即可靠性問題。1可靠性的重要性及發(fā)展概況汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，不可靠性因素增多A滿足國內(nèi)外競爭形勢的需要B使用者

3、對汽車的安全性要求不斷提高C為了提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性D1 1可靠性的重要性及發(fā)展概況可靠性的重要性及發(fā)展概況汽車可靠性的重要性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可靠性定義產(chǎn)品在規(guī)定條件下，規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品可靠性為非確定性，而屬于具有概率性質(zhì)和隨機(jī)性質(zhì)的2 2可靠性及其特征可靠性及其特征2.2固有可靠性與使用可靠性固有可靠性與使用可靠性固有可靠性使用可靠性可靠性通過設(shè)計(jì)、制造管理形成的產(chǎn)品可靠性。產(chǎn)品在使用條件下，如運(yùn)輸、保管、維修、操作和環(huán)境條件等綜合因素作用下，保證固有可靠性的發(fā)揮與實(shí)現(xiàn)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可靠性與專業(yè)技術(shù)密切相關(guān)02可靠性與故障相關(guān)03可靠性水平與使用條件相關(guān)04可靠性與預(yù)防手段相關(guān)05可靠性與人機(jī)工程因素相關(guān)產(chǎn)品可靠性具有如下特征:：3 3可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)3可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)和運(yùn)籌學(xué)的理論和方法對產(chǎn)品（單元或系統(tǒng)）的可靠性作定量研究。它是可靠性理論的基礎(chǔ)之一。3.1指數(shù)分布指數(shù)分布指數(shù)分布密度函數(shù)為 可靠度函數(shù)為式中表示故障率。tetF1)()0 ,0()(tetfrt指數(shù)分布的故障分布規(guī)律適用于發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)性沖擊產(chǎn)生的故障 正常使用下突發(fā)故障 可維修的故障3.2正態(tài)分布正態(tài)分布發(fā)動(dòng)機(jī)中有些零件故障是由幾種相對獨(dú)立、作用均勻的微

5、小差異量因素造成的，這些零件的故障概率分布函數(shù)多為正態(tài)分布，如燃燒室組件、汽缸、汽缸蓋和活塞的磨損性故障噴油系統(tǒng)沉淀性故障；管閥系統(tǒng)的腐蝕性故障等3.3威布爾分布威布爾分布l串聯(lián)結(jié)構(gòu)在較強(qiáng)外應(yīng)力隨機(jī)作用下所發(fā)生的故障，如油水系統(tǒng)和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的故障；l非串聯(lián)系統(tǒng)，零件故障間相互關(guān)系密切，由傳播蔓延而導(dǎo)致的故障，如滾珠軸承的故障；l磨損積累、疲勞積累和損耗積累逐漸產(chǎn)生的故障。3 3可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ))(1)(121)(2210ztdxetRx)(1)()()()(zztRtft正態(tài)分布的可靠度函數(shù)表示為:故障率函數(shù)為：4 4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)4汽車

6、可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)維修性C可靠性耐久性AB汽車的可靠性是指汽車產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力汽車可靠性綜合反映了汽車的耐久性無故障性，有效性和使用經(jīng)濟(jì)性等廣義可靠性4 4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)4.1汽車可靠性的四個(gè)因素汽車可靠性的四個(gè)因素 汽車整車、總成或零部件，它們都是汽車可靠性研究的對象汽車產(chǎn)品規(guī)定的汽車產(chǎn)品工作條件，它包括環(huán)境條件、運(yùn)行條件、管理?xiàng)l件等。規(guī)定條件指規(guī)定的 汽車產(chǎn)品使用時(shí)間，它可以是時(shí)間單位，也可以是行駛里程數(shù)、工作循環(huán)次數(shù)。規(guī)定時(shí)間指汽車設(shè)計(jì)任務(wù)書、使用說明書、及國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種功能和

7、性能要求。規(guī)定功能4 4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)4.2汽車的故障分類汽車的故障分類1）致命故障2）嚴(yán)重故障3）一般故障4）輕微故障 4.3汽車可靠性的評價(jià)指標(biāo)汽車可靠性的評價(jià)指標(biāo)不可修產(chǎn)品是通過其壽命的統(tǒng)計(jì)對其可靠性進(jìn)行評價(jià)的。主要評價(jià)指標(biāo)有可靠度、不可靠度、失效概率密度、故障率、平均壽命等。 4.3.1不可修產(chǎn)品的可靠性評價(jià)不可修產(chǎn)品的可靠性評價(jià) 對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評價(jià)時(shí)，可將產(chǎn)品分為可修產(chǎn)品和不可修產(chǎn) 品兩種類型。4 4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)l不可靠度不可靠度不可靠度又稱失效概率。它是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不能完成規(guī)定

8、功能的概率，用F（t）表示。l故障率故障率故障率，又稱失效率。它是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比率，用（t）表示。機(jī)械產(chǎn)品的故障率曲線一般隨時(shí)間的增長而增大。l可靠度可靠度產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，稱為可靠度。l平均壽命平均壽命對不可修產(chǎn)品，平均壽命是指從開始投入使用到發(fā)生失效（故障）的平均工作時(shí)間，即平均無故障工作時(shí)間，用MTBF表示。4 4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)4.3.2可修產(chǎn)品的可靠性評價(jià)可修產(chǎn)品的可靠性評價(jià)l平均故障間隔里程（平均故障間隔里程（MTBF）平均故障間隔里程可定義為汽車平均無故障

9、行駛的里程，采用規(guī)定里程的截尾試驗(yàn)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估算l平均首次故障里程（平均首次故障里程（MTTFF）指汽車投入使用后第一次發(fā)生故障前，平均無故障行駛的里程。l當(dāng)量故障率（當(dāng)量故障率（D）用MTBF或MTTFF評價(jià)汽車的可靠性時(shí)，沒有考慮不同級別故障（致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障和輕微故障）的發(fā)生次數(shù)，四個(gè)級別故障的當(dāng)量危害度系數(shù)：致命故障為20，嚴(yán)重故障為5，一般故障為1，輕微故障為0.4。按當(dāng)量危害度系數(shù)，將所有故障次數(shù)折合成發(fā)生一般故障的次數(shù)，稱為當(dāng)量故障數(shù)。4 4汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)汽車可靠性的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)加權(quán)分值加權(quán)分值平均故障間隔里程MTBF表示故障發(fā)生的頻繁程度，平均首次故

10、障里程MTTFF表示首次發(fā)生故障的早晚，當(dāng)量故障率D表示故障的危害程度。加權(quán)分值M綜合考慮了MTBF、MTTFF和D三方面的影響，采用計(jì)分的方法評價(jià)汽車的可靠性，滿分為100分，加權(quán)分值越高，可靠性越好。 M=B（MTBF十MTTFF）十80e-CD式中：B、C一加權(quán)數(shù)（計(jì)算系數(shù)）。汽油機(jī)：B0.176，C0.09；柴油機(jī)：B0.125，C0.115。5 5汽車常用的可靠性參數(shù)汽車常用的可靠性參數(shù)B10 B10 壽命研究壽命研究5汽車常用的可靠性參數(shù)汽車常用的可靠性參數(shù)B10 壽命研究壽命研究5.1汽車可靠性參數(shù)汽車可靠性參數(shù)B10的定義的定義MTBF 和 MTTFF 描述了產(chǎn)品在規(guī)定任務(wù)時(shí)間

11、內(nèi)的故障強(qiáng)度，但是有以下的不足難以判斷產(chǎn)品的耗損壽命，難以確定大修期不適合描述壽命分布形式為非指數(shù)分布的產(chǎn)品的可靠性汽車各級產(chǎn)品的壽命分布形式一般為威布爾分布形式，為非指數(shù)分布的產(chǎn)品不足需要一種更合適的可靠性參數(shù)來描述B10壽命01最早用于描述軸承的可靠性和壽命。軸承產(chǎn)品02可靠性是隨其工作時(shí)間逐漸下降，到耗損階段故障發(fā)生的頻率陡然增高，進(jìn)入故障高發(fā)期。，避免進(jìn)入故障高發(fā)期03需要在軸承進(jìn)入耗損階段之前就對其進(jìn)行維修或更換，避免其進(jìn)入故障高發(fā)期的耗損階段。5 5汽車常用的可靠性參數(shù)汽車常用的可靠性參數(shù)B10 B10 壽命研究壽命研究收集軸承的故障時(shí)間數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)方法得到 10的軸承發(fā)生故障的

12、那個(gè)時(shí)間點(diǎn)，用 B10 表示這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，如果軸承工作到這個(gè)時(shí)間點(diǎn)仍未失效（大概占 90%左右），需要對其進(jìn)行維修或更換。B10壽命的定義是：B10 壽命是個(gè)產(chǎn)品的工作時(shí)間點(diǎn)，產(chǎn)品工作到這個(gè)時(shí)間點(diǎn)后，預(yù)期有 10的產(chǎn)品將會發(fā)生故障。5.2BX壽命的數(shù)學(xué)描述壽命的數(shù)學(xué)描述假設(shè)某產(chǎn)品的故障累積函數(shù)（也可以稱為不可靠度函數(shù)）為F(t)，根據(jù)B10 壽命的定義：F(B10)=10，則B10=F-1(0.1)5 5汽車常用的可靠性參數(shù)汽車常用的可靠性參數(shù)B10 B10 壽命研究壽命研究6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析6.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的評

13、定指標(biāo)和國內(nèi)外研汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的評定指標(biāo)和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀究現(xiàn)狀20世紀(jì)40年代ABCD起源真正用于發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)我國內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中制定了一套可靠性評定指標(biāo) 60-70年代 80年代 1987年起我國可靠性技術(shù)先后應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械行業(yè)上，推動(dòng)了我國發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性工程研究的開展。故障模式：故障模式：常見發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的故障(或壽命)分布規(guī)律有指數(shù)分布、正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布。維修度(M) 指發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定使用條件下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成維修的概率。壽命指標(biāo)一是平均壽命tMTBF，二是可靠性壽命t。，三是大修壽命B50 。可靠度(R)發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定使用條件下，規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率有效度(

14、A)指發(fā)動(dòng)機(jī)在某一時(shí)刻具有或維持其規(guī)定功能的概率。6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析用下述指標(biāo)進(jìn)行評定：發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性通常6.2汽車底盤的可靠性分析汽車底盤的可靠性分析l汽車底盤介紹汽車底盤介紹汽車底盤的功用是支承、安裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，保證正常行駛。減速、變速、倒車、中斷動(dòng)力、輪間差速和軸間差速等功能接受傳動(dòng)軸的動(dòng)力，通過驅(qū)動(dòng)輪與路面的作用產(chǎn)生牽引力，使汽車正常行駛用于汽車變速、變輸出扭矩。由制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器組成，有鼓式和盤式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。傳動(dòng)系行駛系轉(zhuǎn)向系制動(dòng)系6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)

15、的可靠性分析l確定汽車底盤零部件可靠度許用值的模糊方法確定汽車底盤零部件可靠度許用值的模糊方法汽車底盤的各部分零件或總成之類的機(jī)械產(chǎn)品的可靠度許用值，受產(chǎn)品發(fā)生故障后所引起的危險(xiǎn)性、造成的經(jīng)濟(jì)損失等因素的影響，這些因素又存在著較大的模糊性。因此用模糊方法確定機(jī)械產(chǎn)品的可靠性水平等級及其對應(yīng)的可靠度許用值是一種比較好的方法影響確定汽車底盤機(jī)械零部件可靠性水平等級的因素有:故障或失效所產(chǎn)生的后果的危險(xiǎn)程度u1;故障后果造成的經(jīng)濟(jì)損失u2;某零部件可能的工作時(shí)間u3;零部件的維護(hù)和修理?xiàng)l件u4所以因素集為因素集中各元素的大小、長短、優(yōu)劣等狀態(tài)，可用“很小、較小、一般、較大、很大”等來表示。該狀態(tài)的集

16、合稱為因素等級集，記為ui由于各因素及相應(yīng)的等級具有模糊性，很難把某一因素具體地劃為某一等級，因此各因素應(yīng)視為等級論域ui上的模糊子集6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析本問題的評價(jià)集可由一系列產(chǎn)品的可靠度許用值構(gòu)成。因此，可用下表所示的產(chǎn)品水平等級構(gòu)成評價(jià)集 分別表示可靠性水平等級的0 5級。v65432, 1,vvvvvV 6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析6.3汽車傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性汽車傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性l汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介汽車傳動(dòng)系統(tǒng)簡介321組成離合器變速箱傳動(dòng)軸和差速器等321分類機(jī)械式液力機(jī)械式靜液式和電力式汽車動(dòng)力的傳遞方向?yàn)椋阂骐x合器變速箱傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車輪。6 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分析汽車各系統(tǒng)的可靠性分析l汽車傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性分析汽車傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性分析對汽車變速器采用故障樹分析法，即在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種原因進(jìn)行分析，從而確定系統(tǒng)故障原因的各種可能的組合方式或其發(fā)生概率，以計(jì)算系統(tǒng)的故障概率、采取措施。變速器可靠度分配框變速器可靠度分配框圖圖3變速器齒輪傳動(dòng)件的變速器齒輪傳動(dòng)件的故障故障1變速器不能工作的概率變速器不能工作的概率26 6汽車各系統(tǒng)的可靠性分