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1、汽 車 可 靠 性 “十三五”普通高等教育汽車服務(wù)工程專業(yè)教材可靠性基本概念及其主要數(shù)量指標(biāo)可靠性常用分布函數(shù)汽車系統(tǒng)可靠性分析汽車可靠性設(shè)計第二章第三章第四章第五章第六章汽車可靠性試驗汽車失效分析方法第七章第八章汽車可靠性管理緒論第一章第一章 緒論第一章 緒論第一節(jié) 可靠性研究的重要性第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展第四節(jié) 可靠性的研究內(nèi)容第一章 緒論 教學(xué)提示：可靠性是產(chǎn)品的重要性能，是衡量產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的評價指標(biāo)，是產(chǎn)品質(zhì)量的核心?？煽啃允侨藗冊陂L期的生產(chǎn)實踐中不斷地探詢和發(fā)現(xiàn)，并長期為之努力的課題?？煽啃匝芯堪l(fā)展成為一門學(xué)科的歷史是一部“教訓(xùn)史”。只有提高對可靠性的認識，

2、深入開展可靠性研究，用可靠性理論指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，才能使產(chǎn)品的可靠性不斷提高。 教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生能深刻認識可靠性研究的重要性；了解可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系；了解可靠性工程的形成與發(fā)展；了解可靠性工程的研究內(nèi)容。 可靠性問題既是個古老的問題，又是個新穎的課題。人類在設(shè)計、制造和使用產(chǎn)品的過程中，可靠性問題就一直與之相伴。在長期的生產(chǎn)實踐中，人們不斷地探詢和發(fā)現(xiàn)可靠性問題，開展可靠性研究，提高對可靠性的認識，建立可靠性理論，形成可靠性學(xué)科，從而指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，使可靠性工作永無止境地發(fā)展下去。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 1952年被稱為“可靠性之父”的德國人Robert Lusser在美國提出了可靠性的科

3、學(xué)定義，作為一門重要性的工程科學(xué)，可靠性工程一直受到各行各業(yè)的重視。在日常生活和生產(chǎn)實踐中，可靠性的概念被人們自覺或不自覺地應(yīng)用著，如買東西的時候，除了關(guān)心該產(chǎn)品的價格、性能外，還要尋問產(chǎn)品是否易壞，壞了是否易修。對于汽車產(chǎn)品更是如此，不但要功率大、速度高、樣式好，而且汽車是否經(jīng)常出故障，駕駛該車是否有安全感，是用戶關(guān)心的主要內(nèi)容。雖然有些用戶所關(guān)心的內(nèi)容中并沒有直接提到可靠性，但已包含了可靠性的概念，這是一種定性的主觀感覺。圖1-1所示為公路貨運企業(yè)購車時主要考慮的要素分析，可以看出，購車時考慮可靠性的比例為13%，僅次于比例為15.6%的油耗/經(jīng)濟性。提高產(chǎn)品的可靠性，可以防止故障和事故的

4、發(fā)生，特別是避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。第一節(jié) 可靠性研究的重要性圖1-1 公路貨運企業(yè)購車考慮要素第一節(jié) 可靠性研究的重要性 汽車產(chǎn)品的可靠性是用戶最為關(guān)心的質(zhì)量問題之一，衡量產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣，最有發(fā)言權(quán)的是用戶。也就是說，產(chǎn)品的質(zhì)量主要表現(xiàn)在使用性能方面。就汽車而言，其使用性能包括兩個方面：基本性能（動力性、能量經(jīng)濟性、行駛平順性、行駛安全性、操縱穩(wěn)定性、環(huán)境友好性等）和可靠性。可靠性是質(zhì)量的核心。試想，一輛毛病多、無安全保障的車是沒有人愿意駕駛的。因而必須把產(chǎn)品的可靠性提升到質(zhì)量問題的首位，即只有達到了產(chǎn)品可靠性指標(biāo)后，談?wù)撈渌阅苤笜?biāo)才是有意義的。提高產(chǎn)品可靠性，可以減少用戶使用中的停機時間，

5、提高產(chǎn)品的利用率。 產(chǎn)品的可靠性在一定程度上影響企業(yè)的信譽。在“用戶是上帝”的今天，企業(yè)離開了購買和使用產(chǎn)品的用戶，將會失去市場，競爭力大大削弱或不存在。企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是信譽，有了信譽，企業(yè)才具有生命力。因此，對于一個企業(yè)來說，提高產(chǎn)品的可靠性，就可以提高顧客的滿意度、改善企業(yè)的信譽、增加產(chǎn)品對顧客的吸引力，從而擴大產(chǎn)品銷路、提高市場份額，使其在激烈競爭的市場中立于不敗之地。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 一、航空航天歷史事故 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空航天產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，使用環(huán)境更加嚴峻。航空航天產(chǎn)品在實際使用中，由于設(shè)計、工藝、使用等因素所引起的產(chǎn)品失效（故障）不斷發(fā)生，造成人力、時間和經(jīng)濟

6、上的嚴重損失?？煽啃詥栴}最早由美國軍用航空部門提出，他們首先認識到產(chǎn)品可靠性的重要性。 1二次世界大戰(zhàn)期間的飛行事故 二次世界大戰(zhàn)期間，美國空軍由于飛行事故而損失的飛機達21000架，比被擊落的飛機多1.5倍。在侵朝戰(zhàn)爭中，美國空軍又因飛行事故而損失飛機460架，180名飛行人員死亡。1961年至1971年近10年間，西德空軍僅F-104型飛機因事故就損失135架，65名飛行人員死亡，給當(dāng)時的西德飛行人員造成了十分恐懼的心理，他們把F-104型飛機稱作“活棺材”。造成飛機飛行事故的因素有：工廠制造質(zhì)量不佳、使用維護不良等。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 2民航飛機事故 1985年8月12日，日本航

7、空123號航班在群馬縣的山區(qū)墜毀，520人遇難。這是世界上單架飛機空難中，死傷最慘重的一次。在全世界民航飛機的事故中，飛機全毀事故占23%。從發(fā)生事故的飛行階段來看，飛機全毀的事故總數(shù)中：在離地上升階段所發(fā)生的全毀事故占27%；在巡航階段所發(fā)生的全毀事故占12%；在進場著陸階段所發(fā)生的全毀事故占53%。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 3“挑戰(zhàn)者”號航天飛機事故 1986年1月28日，美國第二架航天飛機“挑戰(zhàn)者”號在進行第10次飛行時，從卡納維拉爾角航天基地發(fā)射架上升空73s后發(fā)生爆炸，價值12億美元的航天飛機化作碎片，墜入大西洋，7名機組人員全部遇難，造成了世界航天史上最大的慘劇。這是美國已進行的

8、25次載人航天飛行中首次發(fā)生在空中的大災(zāi)難?！疤魬?zhàn)者”號的爆炸，使美國舉國震驚，各地均下半旗致哀。導(dǎo)致這場災(zāi)難的原因是火箭助推器的O型橡膠圈，因天氣寒冷氣溫低而密封失效，助推器的燃料發(fā)生泄露，火箭助推器爆炸。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 二、汽車召回事件 汽車作為現(xiàn)代交通工具在社會上已經(jīng)普及，因此要求它在任何條件下都能可靠使用，這對汽車產(chǎn)品的聲譽影響很大。汽車作為大宗商品，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有缺陷，召回是再正常不過的事情。 汽車召回（Recall），就是投放市場的汽車，發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計或制造方面的原因存在缺陷，不符合有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，有可能導(dǎo)致安全及環(huán)保問題，廠家必須及時向國家有關(guān)部門報告該產(chǎn)品存在的問題、造成問

9、題的原因、改善措施等，提出召回申請，經(jīng)批準(zhǔn)后對在用車輛進行改造，以消除事故隱患。廠家還有義務(wù)讓用戶及時了解有關(guān)情況，這對于維護消費者的合法權(quán)益具有重要意義。汽車召回制度始于20世紀60年代的美國，目前實行汽車召回制度的有美國、日本、加拿大、英國、澳大利亞以及中國等。2004年3月15日，我國正式發(fā)布缺陷汽車產(chǎn)品召回管理規(guī)定，2004年10月1日起開始實施。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 1福特汽車產(chǎn)品召回 1970年到1980年年間，福特汽車出現(xiàn)了一個被稱為“park-to-reverse”的缺陷。當(dāng)你把福特汽車停在原地時，擋位掛在駐車擋時會自動切換到倒車擋。這個缺陷造成數(shù)千人受傷，于是福特汽車公

10、司在1980年進行了產(chǎn)品召回。 1996年，因巡航控制開關(guān)存在缺陷，福特宣布召回車輛高達1490萬輛，這是福特汽車公司歷史上最大的召回事件。制動液滲漏到巡航控制系統(tǒng)，其開關(guān)經(jīng)腐蝕之后失效，極易造成汽車短路引發(fā)火災(zāi)。有些受損車輛在行駛數(shù)小時后，發(fā)生自燃。截止到2009年，該缺陷已經(jīng)造成兩人傷亡以及幾起汽車火災(zāi)事故。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 2豐田汽車產(chǎn)品召回 從2009年開始，豐田汽車公司便陷入了多款車型突然加速的丑聞困擾中，最終召回900萬輛豐田及雷克薩斯汽車，召回金額高達50億美元。在這樁紛爭中，其實可以分為3類召回，首先是地毯有可能卡住加速踏板，其次是加速踏板可能無法復(fù)位，還有就是油電混

11、合動力汽車的防抱死制動系統(tǒng)軟件問題。這3大類問題造成無數(shù)的事故及死傷事件，不過最終無法確定實際的數(shù)量。 2012年10月，因為汽車電動車窗的升降開關(guān)存在故障，豐田進行了該公司史上最大規(guī)模的單次召回，總共涉及743萬輛車；2014年4月，因為座椅導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)向器固定支架以及安全氣囊排線等存在故障隱患，豐田汽車公司從全球共召回680萬輛汽車，總共涉及27款車型。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 3大眾汽車產(chǎn)品召回 1972年，大眾因為車輛存在刮水器臂螺釘松動隱患召回了370萬輛汽車，覆蓋1949年至1969年款的車型，一個刮水器臂的松動可能會造成刮水器全面罷工，如果遇到暴雨天氣，在行駛過程中，兩根刮水器臂突

12、然卡頓，其危險性可想而知。 2013年11月，由于使用的合成油可能引起變速器供電線路故障等問題，可能引發(fā)安全事故，大眾汽車公司共召回了260萬輛車。這成為大眾汽車公司歷史上規(guī)模最大的召回事件之一。 2014年4月份起，速騰后懸架頻繁斷裂問題層出不窮，最終在中國召回裝配有耦合桿式后懸架的一汽大眾新速騰563605輛和甲殼蟲進口汽車17838輛。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 每年都在發(fā)生的汽車召回是一件值得思考的事情。這些汽車產(chǎn)品被召回，往往都是因為一些重大的隱患，如果不迅速處理，可能會造成汽車損壞，甚至釀成重大事故。最關(guān)鍵的是，這些隱患可能無處不在。汽車產(chǎn)品缺陷會對用戶人身安全和個人財產(chǎn)帶來威脅，

13、也會給汽車生產(chǎn)廠家造成經(jīng)濟損失和名譽損失，這些都是人們不希望發(fā)生的事。經(jīng)過多年的發(fā)展，汽車產(chǎn)品召回已經(jīng)成為一種非常成熟的解決汽車產(chǎn)品缺陷的機制，為保障社會安全、人身安全、財產(chǎn)安全和促進汽車行業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 三、新能源汽車安全問題 隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入加速發(fā)展的新階段，新能源汽車產(chǎn)銷量和保有量快速上升。截至2018年底，我國新能源汽車保有量已達261萬輛。在新能源汽車保有量快速增長的同時，新能源汽車安全事故引發(fā)了人們的擔(dān)憂。 據(jù)國家市場監(jiān)管總局數(shù)據(jù)，2018年我國至少發(fā)生40起涉及新能源汽車的火災(zāi)事故，汽車類型包括純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池

14、汽車，范圍涵蓋乘用和商用新能源汽車、國產(chǎn)和進口新能源汽車、造車新勢力和傳統(tǒng)車企的新能源汽車等，相當(dāng)于平均每月發(fā)生3起火災(zāi)事故。國家市場監(jiān)管機構(gòu)2018年召回存有安全隱患的新能源汽車超過13萬輛，占比超過當(dāng)年銷量（125.62萬輛）的一成。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 一般來說，新能源汽車發(fā)生事故時，會出現(xiàn)“火、聲、光、煙霧”等現(xiàn)象。梳理新能源汽車安全事故發(fā)生的場景，主要分為充電自燃、行駛自燃、碰撞自燃、浸泡自燃、停車自燃等，其中充電自燃占比最高。2016年，國內(nèi)新能源汽車起火原因以自燃事故最多，共9起，在事故中占比達到31%，而動力蓄電池故障是新能源汽車起火事故或安全事故的主要原因，“零部件故障

15、、充電、浸水”等大都導(dǎo)致短路或電器功能故障，或多或少與動力蓄電池系統(tǒng)有一定的關(guān)聯(lián)。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 動力蓄電池引發(fā)的新能源汽車自燃主要由機械安全、電器安全、功能安全和化學(xué)安全導(dǎo)致，其中電器安全和化學(xué)安全最為典型，更多體現(xiàn)在新能源汽車靜態(tài)放置情況下，而功能安全也越來越受重視。在汽車電子化程度越來越高的今天，隨著汽車電子電器元件應(yīng)用數(shù)量的增多，電磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility，EMC）、高低電壓隔離等問題越來越復(fù)雜，其產(chǎn)生的后果均比較嚴重。某種程度上，電器安全成為當(dāng)下新能源汽車不可忽視的環(huán)節(jié)，但其相對而言比較成熟，而功能安全和化學(xué)安全卻是新的課題。

16、比如功能安全方面，動力蓄電池管理系統(tǒng)不完善而不能夠提前監(jiān)控、報警故障，從而導(dǎo)致動力蓄電池過充、短路、漏液等問題，最終引發(fā)起熱失控、自燃、起火等事故。 隨著電動汽車的快速發(fā)展，其帶來的安全問題成為汽車行業(yè)的熱點和難點。新能源汽車自燃事故，是世界性的問題。在傳統(tǒng)汽車與新能源汽車并存發(fā)展的現(xiàn)階段，新能源汽車自燃事故頻發(fā)，使人們產(chǎn)生對新能源汽車安全性的擔(dān)憂和恐慌心理，這不得不令人深思，新能源汽車可靠性不言而喻。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 四、車輛可靠性調(diào)研 車輛可靠性調(diào)研（Vehicle Dependability Study，VDS）是衡量汽車品質(zhì)好壞的一項重要指標(biāo)，這項調(diào)研的數(shù)據(jù)對汽車市場具有指導(dǎo)

17、性作用。VDS由美國最具權(quán)威性的汽車評價機構(gòu)J.D.Power（君迪）公布。1968年，J.D.Dave Power在美國洛杉磯West Lake Village建立了最初的J.D.Power公司。經(jīng)過幾年發(fā)展，J.D.Power逐漸成為值得信賴的第三方市場咨詢研究機構(gòu)，并因其在汽車行業(yè)的成就著稱。J.D.Power最早于1990年在美國市場進行車輛可靠性研究，2010年首次在我國開展車輛可靠性研究。 VDS衡量的是擁車期為3年的車主在過去的12個月中遇到的問題，包括8個問題類別（車身外觀、駕車經(jīng)歷、配置/操控/儀表板、音響/通信/娛樂/導(dǎo)航、座椅、空調(diào)系統(tǒng)和車身內(nèi)裝、發(fā)動機/變速系統(tǒng)）的17

18、7個問題癥狀，總體可靠性由每百輛車出現(xiàn)的問題數(shù)（Problems Per 100 Vehicle，PP100）來衡量，分數(shù)越低表明質(zhì)量越好。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 2010年我國車輛可靠性調(diào)研（VDS）基于10672位在2007年6月至2009年8月期間購車車主的評價，該研究涵蓋了38個品牌的94個車型。數(shù)據(jù)收集于2010年6月至9月，該研究在我國的28個城市進行。研究結(jié)果顯示，我國2010年車輛可靠性平均為每百輛車298個問題（298 PP100）。在研究涵蓋的8個問題類別中，“發(fā)動機/變速系統(tǒng)”（71 PP100）和“車身外觀”（53 PP100）為車主反映問題最為集中的領(lǐng)域；將近一半

19、（49%）的車主反映他們在過去6個月內(nèi)更換了車輛部件，其中，刮水器片、輪胎、制動摩擦片、車外燈和喇叭是車主最經(jīng)常更換的5個部件，而寶馬、東風(fēng)本田和東風(fēng)悅達起亞車型的車主反映部件更換率非常低；車主最頻繁遇到的問題包括“制動時有噪聲”“空調(diào)開啟后發(fā)動機沒力”“前刮水器/噴洗器問題”和“風(fēng)噪聲過大”。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 2018我國車輛可靠性研究（VDS）基于2013年11月到2015年11月之間購車的28868位中國車主的真實反饋。研究報告分析了21個細分市場，涵蓋了61個品牌的210款車型。數(shù)據(jù)收集工作于2017年11月至2018年5月在中國67個城市進行。研究結(jié)果顯示，經(jīng)歷過一段時間的

20、快速提升以后，中國車輛可靠性的進步速度正在逐漸放緩；解決影響車輛長期質(zhì)量的“頑疾”，汽車行業(yè)才能重新找回進步的動力。 自J.D.Power首次在我國發(fā)布車輛可靠性研究的2010年至2015年，中國汽車行業(yè)的整體可靠性得分從298個PP100下降至156個PP100，意味著汽車質(zhì)量的顯著提升。但在過去3年中，行業(yè)的整體可靠性不僅沒有任何進步，反而呈現(xiàn)出微弱倒退，從2016年的141個PP100上升至2018年的145個PP100。第一節(jié) 可靠性研究的重要性 車輛可靠性進步速度的放緩，表明汽車行業(yè)的質(zhì)量提升正進入攻堅階段，即使任何一個微小的質(zhì)量進步都需要付出極大的努力，重復(fù)出現(xiàn)的車輛可靠性問題就是

21、1個例子。過去3年里，主流車車主報告最多的前10大問題中，有5個問題一直重復(fù)出現(xiàn)，包括：刮水器/噴洗器故障無法工作、風(fēng)噪聲過大、制動有噪聲、車外燈燈泡損壞和出風(fēng)口送出的風(fēng)有令人不舒服的異味。 2018年中國VDS研究結(jié)果還顯示自主品牌（167個PP100）與國際品牌（137個PP100）的差距依然存在，自主品牌在所有問題類別中幾乎都處于落后地位：在研究涉及的8大問題類別中，自主品牌在7個問題類別中均遜于其他品牌原產(chǎn)國，僅在音響/通信/娛樂/導(dǎo)航類別略優(yōu)于韓國和日本品牌。 由以上車輛可靠性調(diào)研VDS結(jié)果可以看出：中國汽車可靠性工作與國外有較大的差距，任重而道遠。第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量 產(chǎn)品的真

22、正價值主要體現(xiàn)在使用過程中，而產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品使用的重要保證。汽車已成為主要交通工具，人們都希望購買自己滿意的汽車，在購買汽車時，有隨意選擇的自由。用戶的要求是多方面的，不僅要求汽車堅固耐用，而且故障少、維修方便。第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量 一、質(zhì)量與可靠性 產(chǎn)品質(zhì)量特性是指構(gòu)成產(chǎn)品質(zhì)量的一切外在特征和內(nèi)在特性，外在特征和內(nèi)在特性的各方面總和構(gòu)成產(chǎn)品的“適用性”，即產(chǎn)品在使用過程中成功地滿足顧客目標(biāo)的程度。產(chǎn)品質(zhì)量特性可概括為產(chǎn)品性能、壽命、可靠性、安全性和經(jīng)濟性等方面（圖1-2）。就是說，可靠性是產(chǎn)品的一種質(zhì)量指標(biāo)，并且可以說可靠性就是產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量圖1-2 產(chǎn)品質(zhì)量

23、特性第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量 和一般的質(zhì)量指標(biāo)不同，可靠性指標(biāo)有自身的特點：一是必須明確3個規(guī)定的條件（時間、條件、功能）；二是一般產(chǎn)品的性能，只要產(chǎn)品制成就能測定，可以在出廠前加以檢驗和考核，稱作使用時間t=0時的質(zhì)量，也稱作狹義質(zhì)量。可靠性的評定則要待用戶使用后，或者模擬使用試驗后才能進行，要到使用現(xiàn)場去考核，故稱作使用時間t0時的質(zhì)量；三是可靠性并不籠統(tǒng)地指壽命長，而是指在對應(yīng)其規(guī)定使用時間內(nèi)能否充分發(fā)揮其功能的可能性。其意義在于，保證在規(guī)定時間內(nèi)產(chǎn)品不發(fā)生故障或少發(fā)生故障，而發(fā)生故障后又能很快修復(fù)；四是產(chǎn)品的可靠性是從設(shè)計到使用的全過程加以保證而獲得的，因此產(chǎn)品發(fā)生故障的時間是個隨機變

24、量，就是說發(fā)生故障的可能性或何時發(fā)生故障難以預(yù)料。但另一方面，一批產(chǎn)品的可靠性是符合一定的統(tǒng)計規(guī)律的，即發(fā)生故障的時間服從一定的概率分布規(guī)律，因而發(fā)生故障的可能性可用概率表示。 可靠性是個可以度量（定量）的質(zhì)量指標(biāo)，屬于硬指標(biāo)，可以進行考核。第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量 二、質(zhì)量管理與可靠性 質(zhì)量管理是科學(xué)管理（其創(chuàng)始人是來自美國的泰勒）的一個重要組成部分。質(zhì)量管理大致分為這樣幾個階段： （1）事后檢驗階段。將產(chǎn)品檢驗從制造過程中分離出來，成為一道獨立的工序，設(shè)立專門的檢驗機構(gòu)及專職人員。 （2）統(tǒng)計質(zhì)量控制（Statistical Quality Control，SQC）。20世紀初，因流水線生

25、產(chǎn)方式的發(fā)展，事后檢驗已不能充分保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。一個環(huán)節(jié)出問題，將導(dǎo)致大批產(chǎn)品報廢。全檢（每個環(huán)節(jié)）難以實現(xiàn)，因此使用“抽樣檢查”“管理圖”并運用統(tǒng)計原理，統(tǒng)計產(chǎn)品的檢驗結(jié)果，控制產(chǎn)品質(zhì)量。第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量 （3）全面質(zhì)量管理（Total Quality Control，TQC）。把質(zhì)量管理擴展到規(guī)劃、設(shè)計和銷售等領(lǐng)域，實行全過程、全員質(zhì)量管理。為實施全面質(zhì)量管理，在汽車產(chǎn)品開發(fā)中采用了很多質(zhì)量跟蹤、管理和評審方法，如PDCA循環(huán)（也稱為戴明環(huán)）、六西格瑪管理、質(zhì)量體系五大工具和Audit評審方法等。20世紀60年代后期，質(zhì)量管理目標(biāo)轉(zhuǎn)向質(zhì)量保證（QA）和可靠性。第二節(jié) 可靠性與產(chǎn)品

26、質(zhì)量 （4）以可靠性為主的全面質(zhì)量管理階段。20世紀后期，隨著新型復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展，特別是宇航事業(yè)的發(fā)展，可靠性成為質(zhì)量的主要矛盾。以工廠為主的質(zhì)量管理已經(jīng)不能保證產(chǎn)品的高質(zhì)量，因此進入了以可靠性為主的全面質(zhì)量管理階段。包括4個全面：可靠性工作貫徹到企業(yè)的各個部門；可靠性工作貫徹到科研設(shè)計、生產(chǎn)、使用的整個產(chǎn)品生存周期中；從企業(yè)的最高領(lǐng)導(dǎo)到所有職員都應(yīng)盡力抓好產(chǎn)品的可靠性；強調(diào)人的因素。 可靠性被引入質(zhì)量管理中，產(chǎn)品質(zhì)量的概念從狹義的“減少次品，杜絕不合格品”的消極質(zhì)量，發(fā)展為滿足市場需求的積極質(zhì)量（魅力質(zhì)量）；產(chǎn)品質(zhì)量的概念也從單純的“符合性”質(zhì)量擴展到“適用性”質(zhì)量，即從產(chǎn)品自身的功能性質(zhì)量

27、，擴展到產(chǎn)品的可靠性、品種、價格、交貨期和售后服務(wù)等廣義的質(zhì)量概念。質(zhì)量管理活動點也向可靠性、市場需求與產(chǎn)品開發(fā)研究方向轉(zhuǎn)移。在諸多的質(zhì)量指標(biāo)中，產(chǎn)品可靠性是用戶最為關(guān)心的質(zhì)量指標(biāo)。因而可靠性成為現(xiàn)代質(zhì)量保證的核心。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 一、可靠性工程的形成與發(fā)展 1可靠性工程的準(zhǔn)備及萌芽時期（20世紀3040年代） 可靠性概念的建立源于航空業(yè)。二次世界大戰(zhàn)期間，飛機作為主要交通、作戰(zhàn)工具，飛行事故頻繁，要求計算一臺發(fā)動機失效的概率以及在一段飛行時間內(nèi)不失效的概率。這就是初始的可靠性概念。 1939年，英國航空委員會出版適航性統(tǒng)計學(xué)注釋，首次把飛機安全性及可靠性作為概率的概念提出。 二次世

28、界大戰(zhàn)中的1944年，德國在研制型火箭時，最早提出了系統(tǒng)可靠性的基本理論，即可靠性乘積定律。后來德國戰(zhàn)敗，終止研制，專家流落美國。 二次世界大戰(zhàn)中，美國60%的機載電子設(shè)備運到遠東后不能使用，50%的電子設(shè)備在儲運期間失效。美國于1943年成立了電子管研究委員會，主要開展電子管的可靠性問題研究。 1949年，美國無線電工程師學(xué)會成立了可靠性技術(shù)組，這是第一個可靠性專業(yè)學(xué)術(shù)組織。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 2可靠性工程的興起及形成階段（20世紀50年代） 20世紀50年代初期，美國侵略朝鮮。電子設(shè)備的不可靠影響了戰(zhàn)爭，并增加維修費用（成本的兩倍/每年）。1955年，美國舉行第一屆質(zhì)量控制及可靠性年

29、會，并于1957年發(fā)表了第一份可靠性研究報告軍用電子設(shè)備可靠性。 在這一時期，美國組織了可靠性研究力量，制定了可靠性管理大綱，在可靠性設(shè)計、試驗的方法和程序、失效數(shù)據(jù)的收集及處理系統(tǒng)等方面對可靠性工程做出了貢獻。 同時，蘇聯(lián)、日本在20世紀50年代后期也著手開展可靠性研究工作。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 3可靠性工程迅速、全面發(fā)展階段（20世紀60年代） 20世紀60年代是美國經(jīng)濟發(fā)展較快的時期，航空航天業(yè)迅速發(fā)展。此時期稱為美國的“航宇年代”。1963年美國一顆同步衛(wèi)星SYNCOM 因高壓容器殼體破裂而在空間消失?！八帧焙教祜w行器也因機械部件故障而失效。 第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 美國主要做

30、了如下研究工作：改善可靠性管理；建立可靠性研究中心；制定可靠性實驗標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展新的可靠性試驗方法；開辟失效物理研究新領(lǐng)域，發(fā)展新的失效模式分析技術(shù)；并重視機械部件的可靠性研究，建立起一種新的設(shè)計理論“應(yīng)力強度干涉理論”，其設(shè)計方法是機械概率設(shè)計；注重人與可靠性、安全性以及維修性的研究；創(chuàng)建可靠性教育課程，起初只有幾所學(xué)校開設(shè)可靠性課程，到20世紀60年代后期，美國40%的大學(xué)設(shè)有可靠性課程，并開辦研究生班，設(shè)立碩士、博士學(xué)位。 此間，蘇聯(lián)、日本、英國、法國等相繼全面開展可靠性研究。 日本從美國引進可靠性技術(shù)，把美國在航空、航天及軍事工業(yè)的可靠性研究成果應(yīng)用于民用工業(yè)。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 4

31、可靠性工程深入發(fā)展的階段（20世紀70年代后） 一些發(fā)展中國家也開展了可靠性研究，重視可靠性教育。此時，日本產(chǎn)品的可靠性研究工作取得了很大成就。在1978年召開的第四屆國際質(zhì)量管理會議對日本的可靠性研究工作給予了高度評價?？煽啃匝芯抗ぷ髟谑澜绶秶鷥?nèi)達到成熟期。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 我國關(guān)于可靠性的研究是從20世紀60年代末、70年代初開始的。航天工業(yè)部和電子工業(yè)部是較早開展可靠性研究的行業(yè)。首先開展的是電子產(chǎn)品的可靠性研究，逐步擴大到其他的產(chǎn)品和部門。我國汽車行業(yè)的可靠性研究始于20世紀80年代。與先進的國家相比，我國汽車可靠性的研究水平較低、起步較晚，提高和完善我國汽車產(chǎn)品的可靠性已是當(dāng)

32、務(wù)之急。 綜上所述，對可靠性的研究是從20世紀40年代起，由于處理電子產(chǎn)品所面臨的問題而開展起來的。20世紀60年代，由于空間科學(xué)和宇航技術(shù)的發(fā)展，可靠性的研究水平得到了進一步的提高。其研究范圍從電子產(chǎn)品逐漸擴展到機械產(chǎn)品。20世紀70年代初，集成電路的迅速發(fā)展又更進一步促進了可靠性的研究。 有人把可靠性研究發(fā)展成為一個學(xué)科的歷史稱為“教訓(xùn)史”。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 二、汽車可靠性工程 汽車可靠性工程包括可靠性管理和可靠性技術(shù)兩個方面，是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，對汽車全壽命周期中的各項可靠性技術(shù)活動進行規(guī)劃、組織、協(xié)調(diào)，控制與監(jiān)督，以實現(xiàn)確定的可靠性目標(biāo)，并將產(chǎn)品全壽命周期費用最省的特點貫穿于汽

33、車產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)，銷售、售后服務(wù)全過程的系統(tǒng)工程中。 汽車產(chǎn)品質(zhì)量的競爭，在很大程度上是產(chǎn)品可靠性的競爭。汽車產(chǎn)品的可靠性與產(chǎn)品的失效、壽命、安全性、維修性等密切相關(guān)，在可靠性的概念被明確提出前，人們已經(jīng)在很多場合應(yīng)用耐久性、壽命、穩(wěn)定性、安全性、維修性等概念來表征產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，汽車企業(yè)在把產(chǎn)品推向市場的過程中，必須高度重視產(chǎn)品的可靠性。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 1可靠性工程與市場 市場占有率是企業(yè)管理的策劃重點，市場占有率又一直以產(chǎn)品的“物優(yōu)、價廉”為基礎(chǔ)，而汽車產(chǎn)品的“物優(yōu)、價廉”又必須以可靠性工程為后盾。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和國民生活水平的提高，人們的消費觀念正在發(fā)生變化，那種把汽車作

34、為一種交通工具的觀念更加明顯。顧客更重視其可靠性、經(jīng)濟性、維修方便和較低的購置費用。汽車企業(yè)只有在充分掌握競爭對手的優(yōu)勢領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，將對方競爭優(yōu)勢作為自己的學(xué)習(xí)榜樣，將對方薄弱環(huán)節(jié)作為自己的改進目標(biāo)，將對方產(chǎn)品的顧客抱怨在自己的產(chǎn)品中得到徹底解決，才能制造出滿足顧客要求的產(chǎn)品。汽車企業(yè)要實現(xiàn)這一目標(biāo)的開始點，并不是從汽車產(chǎn)品首次銷售，而是從汽車產(chǎn)品持續(xù)不斷地進行銷售時，因此就應(yīng)該不斷地研究產(chǎn)品的可靠性工程。這里所指的持續(xù)不斷地銷售產(chǎn)品，就是用戶認可的（即價格便宜、可靠性好）汽車產(chǎn)品。因此，汽車企業(yè)必須十分清楚地認識到產(chǎn)品可靠性工程是企業(yè)開拓市場和占領(lǐng)市場的重要法寶。第三節(jié) 可靠性工

35、程的發(fā)展 2可靠性工程與用戶滿意 市場經(jīng)濟是以用戶需求為導(dǎo)向的經(jīng)濟，只有贏得用戶才能占領(lǐng)市場，用戶滿意是產(chǎn)品的最終標(biāo)準(zhǔn)。用戶滿意往往來源于對產(chǎn)品適用性的主觀評價，汽車產(chǎn)品只有按用戶愿望，把用戶關(guān)注的產(chǎn)品適用性要求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品可靠性要求，才能贏得用戶滿意。汽車產(chǎn)品可靠性工程包括可靠性技術(shù)與可靠性管理，可靠性工程與質(zhì)量管理的指導(dǎo)思想都是強調(diào)“預(yù)防為主、事先控制”。但可靠性工程的工作重點放在設(shè)計階段，注重設(shè)計質(zhì)量，而質(zhì)量管理則是強調(diào)“全過程管理”和“全面控制”?？煽啃怨こ膛c質(zhì)量管理都強調(diào)“一切用數(shù)據(jù)說話”的信息收集，但可靠性工程更強調(diào)產(chǎn)品使用后故障缺陷模式的失效分析，以及從分析入手的科學(xué)設(shè)計。因此，汽

36、車企業(yè)在進行產(chǎn)品開發(fā)時就應(yīng)引入可靠性工程，并根據(jù)國內(nèi)產(chǎn)品使用環(huán)境進行故障缺陷模式失效分析，并通過分析將所確定的各項質(zhì)量改進措施落實到產(chǎn)品設(shè)計過程中，這樣才能確保贏得用戶滿意。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 3可靠性工程與產(chǎn)品成本 顧客需求的產(chǎn)品價格實質(zhì)上是在產(chǎn)品質(zhì)量保證的前提下，同等產(chǎn)品質(zhì)量水平的可比價格。價格競爭是指通過運用比競爭對手更有效的價格方式進行設(shè)計、生產(chǎn)和銷售同等產(chǎn)品而進行的競爭，其核心就是成本優(yōu)勢。汽車企業(yè)應(yīng)充分認識到，為滿足用戶的適用性要求，產(chǎn)品可靠性工程與產(chǎn)品成本必然是一個對立的統(tǒng)一體，當(dāng)年日本豐田汽車就是靠價格競爭策略占領(lǐng)美國市場。但是，如果有些汽車企業(yè)在進行產(chǎn)品設(shè)計中沒有正確學(xué)

37、習(xí)日本豐田的成功經(jīng)驗，而是簡單地學(xué)習(xí)它降低成本的思路，就會造成這些企業(yè)開發(fā)的新產(chǎn)品可靠性先天不足，必然會使顧客在今后使用過程中后患無窮。產(chǎn)品可靠性的提高，可以有效降低產(chǎn)品全壽命周期費用，即從產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品試制、產(chǎn)品工藝設(shè)計、試生產(chǎn)、大批量投產(chǎn)、銷售、運輸、儲存、使用、維修一直到產(chǎn)品報廢等過程的全壽命費用。第三節(jié) 可靠性工程的發(fā)展 因此，汽車企業(yè)在產(chǎn)品研制過程中，首先就應(yīng)學(xué)習(xí)國外汽車企業(yè)的“以高投入換取高技術(shù)，用高技術(shù)確保產(chǎn)品可靠性”的設(shè)計理念，其次應(yīng)在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，從國情出發(fā)，針對引進產(chǎn)品存在部分零部件不適應(yīng)國內(nèi)道路使用狀況的致命弱點，在正確處理可靠性工程與產(chǎn)品成本的關(guān)系

38、基礎(chǔ)上盡快進行產(chǎn)品的設(shè)計改進。 可靠性研究在其發(fā)展過程中已逐漸形成如下幾個方面。第四節(jié) 可靠性的研究內(nèi)容 1可靠性工程 可靠性工程是一門以概率論、統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)，與系統(tǒng)工程、環(huán)境工程、價值工程、運籌學(xué)、工程心理學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、質(zhì)量控制技術(shù)、生產(chǎn)管理技術(shù)及計算機等學(xué)科密切相關(guān)的綜合性學(xué)科。主要研究產(chǎn)品在開發(fā)、規(guī)劃、設(shè)計、制造、管理與使用整個壽命過程中的可靠性問題。包括：可靠性設(shè)計；系統(tǒng)可靠性設(shè)計；系統(tǒng)可靠性分析；可靠性試驗；制造和使用過程中的可靠性技術(shù)與管理，以及可靠性標(biāo)準(zhǔn)的建立等內(nèi)容。第四節(jié) 可靠性的研究內(nèi)容 2故障物理學(xué) 研究產(chǎn)品失效的機理、失效的規(guī)律、失效的防止措施以及材料性能的物理化學(xué)變

39、化過程。 3可靠性數(shù)學(xué) 重點研究產(chǎn)品可靠性的定量規(guī)律，對可靠性研究的思想、數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)方法等進行綜合研究。它是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一門數(shù)學(xué)分支。第四節(jié) 可靠性的研究內(nèi)容 汽車產(chǎn)品的可靠性研究不完全同于其他產(chǎn)品的可靠性研究。汽車產(chǎn)品的可靠性有其自身的特點： （1）不能要求過高的固有可靠度。汽車零件的生產(chǎn)批量大，精度要求不是很高，不像飛機及航天設(shè)備那樣，可能因一點“小故障”而帶來毀滅性災(zāi)難，造成相當(dāng)慘重的損失。因此汽車產(chǎn)品不必片面追求太高的固有可靠度，但汽車的安全系統(tǒng)則是需要較高的安全可靠度。 （2）汽車產(chǎn)品是可維修產(chǎn)品。汽車產(chǎn)品與電子產(chǎn)品不同，它是可維修的產(chǎn)品。對于可維修產(chǎn)品，除

40、了狹義的可靠性要求外，還包含可維修性的內(nèi)容。為了使汽車保持較高的正常狀態(tài)，一方面要減少故障發(fā)生率，使平均無故障工作時間增長；另一方面使平均維修時間縮短。 （3）汽車系統(tǒng)以串聯(lián)為主。汽車系統(tǒng)多半是串并聯(lián)或并串聯(lián)組合，且以串聯(lián)為主（即系統(tǒng)中有一個零件損壞，系統(tǒng)就不能工作）。復(fù)習(xí)思考題 1為什么說可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的核心？ 2請解釋汽車召回的含義。 3車輛可靠性調(diào)研有什么作用？ 4為什么說可靠性學(xué)科的發(fā)展史是一部“教訓(xùn)史”？ 5可靠性與質(zhì)量管理有何聯(lián)系？ 6可靠性研究的主要內(nèi)容有哪些？ 7汽車產(chǎn)品的可靠性有什么特點？ 2022/8/29汽 車 可 靠 性 “十三五”普通高等教育汽車服務(wù)工程專業(yè)教材20

41、22/8/29可靠性基本概念及其主要數(shù)量指標(biāo)可靠性常用分布函數(shù)汽車系統(tǒng)可靠性分析汽車可靠性設(shè)計第二章第三章第四章第五章第六章汽車可靠性試驗汽車失效分析方法第七章第八章汽車可靠性管理緒論第一章第二章 可靠性基本概念及其主要數(shù)量指標(biāo)第二章 可靠性基本概念及其主要數(shù)量指標(biāo)第一節(jié) 可靠性的定義第二節(jié) 可靠性和維修性第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù)第四節(jié) 可靠性壽命指標(biāo)第五節(jié) 維修性及其主要數(shù)量指標(biāo)第二章 可靠性基本概念及其主要數(shù)量指標(biāo) 教學(xué)提示：汽車產(chǎn)品的可靠性可以從定性和定量兩個方面來分析。從可靠性定義出發(fā)，闡述可靠性的5個要素，即：產(chǎn)品、規(guī)定的條件、規(guī)定的時間、規(guī)定的功能、能力，反映其定性特性；可

42、靠性的定量分析是用具體的數(shù)量指標(biāo)來度量的，有概率指標(biāo)和壽命指標(biāo)?？煽啃耘c維修性既有聯(lián)系又有區(qū)別。產(chǎn)品失效存在一定的規(guī)律。 教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生能準(zhǔn)確理解可靠性定義；掌握可靠性的概率指標(biāo)和壽命指標(biāo)，如可靠度、失效概率、失效率、平均壽命等；認識產(chǎn)品失效的一般規(guī)律。第一節(jié) 可靠性的定義 汽車用戶都希望自己的汽車具有良好的性能和較高的可靠性。在用戶眼里，汽車的高可靠性一般體現(xiàn)為：汽車經(jīng)久耐用，不容易出現(xiàn)故障，維修費用低等。 目前世界上公認的可靠性定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 在上述的可靠性定義中，包含有5個基本要素。第一節(jié) 可靠性的定義 1產(chǎn)品 這里的“產(chǎn)品”是指作為

43、單獨研究和分別試驗對象的任何一個零件、或由許多零件組成的機械、設(shè)備和系統(tǒng)，還可以表示產(chǎn)品的總體、樣品等。產(chǎn)品的使用壽命都是有限的，有些產(chǎn)品在使用中會發(fā)生故障，發(fā)生故障后，可以修復(fù)的產(chǎn)品稱為可以修復(fù)產(chǎn)品；不能或不值得修復(fù)的產(chǎn)品稱為不可修復(fù)的產(chǎn)品。如一部電視機可以發(fā)生故障多次，修復(fù)多次，因而電視機是可修復(fù)產(chǎn)品。汽車上的大部分零件是可修復(fù)產(chǎn)品，導(dǎo)彈、火箭、汽車上的燈泡是不可修復(fù)產(chǎn)品。有的修復(fù)費用比產(chǎn)品成本高得多，不值得修復(fù)，同樣是不可修復(fù)產(chǎn)品。一般將不可修復(fù)產(chǎn)品的可靠性稱為狹義可靠性，將可修復(fù)產(chǎn)品的可靠性稱為廣義可靠性。 對汽車而言，“產(chǎn)品”可以分為不同的層次，如整車、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件等。 由定

44、義可看出產(chǎn)品的可靠性是與“規(guī)定的條件”“規(guī)定的時間”“規(guī)定的功能”三者密切相關(guān)的。離開這三者，討論可靠性是沒有意義的。第一節(jié) 可靠性的定義 2規(guī)定的條件 “規(guī)定的條件”包括使用時的應(yīng)力條件、維修方法、對操作人員的要求；儲存時的儲存條件。這里的“應(yīng)力”是指對產(chǎn)品的功能有影響的各種外部因素，如環(huán)境溫度、濕度、輻射、振動、沖擊、電流及電壓大小等。在不同的規(guī)定條件下產(chǎn)品的可靠性是不同的。 對汽車而言，“規(guī)定的條件”可以是公路條件、氣候條件、載荷狀態(tài)、行駛速度、輪胎氣壓等。第一節(jié) 可靠性的定義 3規(guī)定的時間 產(chǎn)品的可靠性將隨著時間的增長而下降，不同的規(guī)定時間，將有不同程度的可靠性。一般來說，產(chǎn)品使用時間

45、越長，故障越多，當(dāng)然并不是所有的產(chǎn)品都必須有較長的使用時間，有的只要求在較短時間內(nèi)完成一次性動作即可，這里所說的時間是廣義的，可以是次數(shù)、周期、距離等。 對汽車而言，“規(guī)定的時間”可以是行駛里程、行駛時間、日歷時間等。第一節(jié) 可靠性的定義 4規(guī)定的功能 “規(guī)定的功能”是指產(chǎn)品應(yīng)具有的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，也就是產(chǎn)品的失效標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品往往有多項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，即有多種規(guī)定的功能，產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能的狀態(tài)（不論是否可修復(fù)）統(tǒng)稱為“失效”，對可修復(fù)產(chǎn)品來說，可以稱為故障，也可以稱為失效。在某種意義上，失效有一定的相對性。所以，事先要對規(guī)定的功能有清晰的概念，才能準(zhǔn)確地把握失效標(biāo)準(zhǔn)。 對汽車而言，“故障”可以分為

46、致命的、嚴重的、一般的、輕微的等幾個不同的等級。第一節(jié) 可靠性的定義 5能力 “能力”是定量地刻畫產(chǎn)品可靠性的程度。由于產(chǎn)品特征（如幾何形狀、尺寸、性能等）、工作條件（載荷、溫度、維修狀況等）、時間（工作時長、工作壽命等）等都是隨機變量，只能借助統(tǒng)計學(xué)進行分析?！澳芰Α本哂薪y(tǒng)計學(xué)的意義，是比較同類產(chǎn)品可靠性或提高產(chǎn)品可靠性的依據(jù)。 “能力”有具體的內(nèi)容，通常為度量產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)，如可靠度（即可靠性度量的概率）。 值得注意的是，可靠性分析、設(shè)計的基礎(chǔ)是可靠性數(shù)據(jù)，也就是產(chǎn)品從開發(fā)、制造、使用直至失效全過程的有關(guān)產(chǎn)品特征、工作條件、時間等數(shù)據(jù)。因此，為保證產(chǎn)品具有足夠高的可靠性，需要在產(chǎn)品的構(gòu)思

47、、設(shè)計、制造、試驗、使用、運輸及維修等各個環(huán)節(jié)均應(yīng)用可靠性技術(shù)。第二節(jié) 可靠性和維修性 在可靠性工程中，把產(chǎn)品分為可修復(fù)產(chǎn)品和不可修復(fù)產(chǎn)品兩種類型。產(chǎn)品的可靠性包括固有可靠性、使用可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。 固有可靠性是指產(chǎn)品從設(shè)計到制造的整個過程所確定了的內(nèi)在可靠性，是產(chǎn)品的固有屬性。它主要取決于設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、零部件材料和結(jié)構(gòu)等。 使用可靠性是指使用、維修對產(chǎn)品可靠性的影響。包括使用方法、維修方法、操作人員技術(shù)水平等對可靠性的影響。 環(huán)境適應(yīng)性是指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件對可靠性的影響。環(huán)境因素很復(fù)雜，有氣候環(huán)境、機械環(huán)境、化學(xué)環(huán)境、生物環(huán)境及儲存、運輸環(huán)境等。 維修性是對可修復(fù)產(chǎn)品而言的。它的定

48、義為：在規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品，在規(guī)定時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復(fù)到完成功能的能力。即為了保持產(chǎn)品的可靠性而采取的措施。這個措施就是實際的維修工作，包括檢查、修理、調(diào)整和更換零部件等，直至重新恢復(fù)產(chǎn)品的功能為止。第二節(jié) 可靠性和維修性 可靠性與經(jīng)濟性有關(guān)，這里主要指研制產(chǎn)品的投資費用，可靠性越高，相應(yīng)的投資費用越高。維修性也與經(jīng)濟性有關(guān)。這里主要指停工損失和修理費用，可靠性越高，產(chǎn)品出現(xiàn)故障的次數(shù)越少，維修費用和停工損失越少。圖2-1描述了可靠性與成本的關(guān)系。圖2-1 可靠性與成本1-研制投資費用；2-使用維修費用；3-總成本第二節(jié) 可靠性和維修性 圖2-1中橫坐標(biāo)的可靠性為

49、包括維修性在內(nèi)的廣義可靠性。曲線1為研制投資費用，曲線2為使用維修費用，包括使用和維修費用及因偶然事故而造成的停工損失；曲線3為曲線1和曲線2之和，為總成本。從圖2-1中可見，若追求高可靠性，則購買費用（投資費用）較高；若可靠性較低，其使用費用較高；兩者的總成本都是偏高的?？偝杀厩€是可靠性的凸函數(shù)。在某一可靠性數(shù)值下，存在著總成本的極小值，這是價值上的最佳點。也就是說，在考慮設(shè)備的投資費用時，同時應(yīng)考慮設(shè)備的維修費用。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 產(chǎn)品的可靠性是用具體的數(shù)量指標(biāo)來度量的?？煽啃詳?shù)量指標(biāo)可以分為兩類：概率指標(biāo)和壽命指標(biāo)，具體來說，包含可靠度、失效概率、失效率、平均壽命、可靠

50、壽命、維修度、有效度、重要度以及經(jīng)濟指標(biāo)等。 可修復(fù)產(chǎn)品和不可修復(fù)產(chǎn)品在可靠性評價上存在一定差別。對于不可修復(fù)產(chǎn)品，一般是通過對其壽命數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析來評價其可靠性。這種方法原則上也適用于可修復(fù)產(chǎn)品的首次故障評價，例如對于進行臺架試驗的汽車總成（如發(fā)動機、變速器等）而言，一般進行到發(fā)生首次故障即停止，對其臺架試驗可以用不可修復(fù)產(chǎn)品的評價方法進行可靠性評價。而對于可修復(fù)產(chǎn)品，一般還可用兩次故障之間的間隔時間變化以及維修過程中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對其進行可靠性評價。 本節(jié)僅介紹概率指標(biāo)及其函數(shù)。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 一、可靠度R（t） 可靠度的定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和在規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的功

51、能的概率。它是規(guī)定時間t的函數(shù)，記作R（t）?？煽慷扔址Q為可靠度函數(shù)。用概率的方式來表示： R（t）=P（Tt） （2-1） 其中T 為產(chǎn)品的壽命，即產(chǎn)品從開始工作到首次失效前的一段時間。由于產(chǎn)品發(fā)生失效是隨機的，所以壽命T 是一個隨機變量，可靠度R（t）就是產(chǎn)品的壽命（或失效時間）至少比規(guī)定的時間t 長的概率。若給定時間t，又知道產(chǎn)品壽命的分布規(guī)律（概率分布），就可以算得R（t）的數(shù)值。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 可靠度函數(shù)在可靠性研究中，是一個很重要的特征量。通過該量，可以估計出產(chǎn)品在時間t 以前能正常工作的可能性大小。產(chǎn)品在開始被使用時，均處于正常狀態(tài)，R（0）=1；隨著使用時間的

52、增加，產(chǎn)品壽命T 比規(guī)定時間t 長的可能性減小。在（0，）區(qū)間內(nèi)，R（t）是t 的非增函數(shù)，如圖2-2所示，R（t）的取值范圍為：0R（t）1。圖2-2 可靠度函數(shù)分布曲線第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 二、失效概率F（t） 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，不能完成規(guī)定功能的概率稱為失效概率。它也是規(guī)定時間t 的函數(shù)，記作F（t）。失效概率又稱為不可靠度，或失效概率函數(shù)。用概率方式表示： F（t）=P（Tt） （2-2） 失效概率F（t）就是產(chǎn)品的壽命T 不超過給定時間t 的概率，即產(chǎn)品在時間t 以前發(fā)生失效的概率。F（t）有時簡稱“失效分布”或“壽命分布”。 一般來說，確定產(chǎn)品的壽命分布

53、是可靠性研究和處理可靠性問題時的一項基礎(chǔ)且重要的工作。只有弄清楚某種產(chǎn)品的壽命屬于何種分布，才能采用相應(yīng)的處理辦法。弄清產(chǎn)品的壽命分布是一個較難的問題，需要通過大量的試驗來確定該產(chǎn)品的統(tǒng)計規(guī)律。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 假如壽命T 為連續(xù)隨機變量，F(xiàn)（t）是隨機變量T 的分布函數(shù)，且T的取值總是非負實數(shù)，即t0時，F(xiàn)（t）=0，那么有：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 其中函數(shù)f（t）為失效概率密度函數(shù)，簡稱失效密度。產(chǎn)品未使用時，失效為零，即F（0）=0；產(chǎn)品使用時間無限長時，將全部失效，即F（）=1。在t0的區(qū)間內(nèi)，F(xiàn)（t）是t 的非減函數(shù)，如圖2-3所示，F(xiàn)（t）的取值范圍為：0

54、F（t）1。圖2-3 不可靠度函數(shù)的分布曲線第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 根據(jù)概率密度的性質(zhì)，有f（t）=F（t） 由于可靠度和失效概率為兩個對立事件，其概率之和恒等于1。即： R（t）+F（t）=1 （2-4）或： R（t）=1-F（t），F(xiàn)（t）=1-R（t）而： f（t）=F（t）=-R（t） 可以得出f（t），F(xiàn)（t），R（t）三者之間的關(guān)系，如圖2-4所示。圖2-4 可靠度R（t）與不可靠度F（t）之間的關(guān)系第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 在可靠性工程中，為估計產(chǎn)品的失效概率和可靠度，可通過大量的試驗來確定，即用事件出現(xiàn)的頻率來估計概率。假設(shè)在0時刻有N 個產(chǎn)品，在規(guī)定的條件下

55、開始工作，到t 時刻有n（t）件產(chǎn)品失效，仍在繼續(xù)工作的產(chǎn)品有N-n（t）件，則可用頻率表示為：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 用式（2-5）、式（2-6）來估計時刻t 的失效概率和可靠度。 【例2-1】有90個相同的汽車零件進行疲勞試驗。從開始到試驗400h內(nèi)有80個失效。求該批零件工作到400h的可靠度。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 三、失效率（t） 失效率（或故障率）的定義：產(chǎn)品工作到時刻t 后，單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。失效率是時間t 的函數(shù)，又稱為失效率函數(shù)，記為（t）。 根據(jù)定義，失效率是一條件概率。即當(dāng)產(chǎn)品已工作到時間t 后，在（t，t+t）內(nèi)發(fā)生故障的概率，表示為：第三節(jié)

56、 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 由于事件tt 一定能發(fā)生。故事件tt 內(nèi)。所以有：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 這些都是失效率的數(shù)學(xué)表達式。 在實際工程計算中，可用產(chǎn)品工作到時刻t 后，每單位時間內(nèi)發(fā)生的失效頻率來估計在時刻t 的失效率（t）。式中：n（t）在時間間隔（t，t+t）內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)； n（t）N 個產(chǎn)品工作到t 時刻的失效數(shù)。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 失效率是一種衡量產(chǎn)品在單位時間內(nèi)失效次數(shù)的數(shù)量指標(biāo)，單位時間常以 為單位，有時也用“菲特”。菲特（Fit）的定義為： 品的失效率越小，產(chǎn)品的可靠性就越高。產(chǎn)品的失效率是產(chǎn)品可靠性的重要指標(biāo)。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù)

57、【例2-2】設(shè)有100個零件，工作5年失效4件，工作6年失效7件。時間單位取為年，求t =5時的失效率。時間單位也可取為103h。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 四、失效率與可靠度、失效密度函數(shù)的關(guān)系 前面已經(jīng)推導(dǎo)出失效率的數(shù)學(xué)表達式：進一步可推得：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 上式就是失效率、可靠度、失效密度函數(shù)3者間的關(guān)系。若已知其中之一，便可求得另外兩個量。假如（t）已知時，可以求得可靠度函數(shù)或失效概率函數(shù)。將該式從0到t 進行積分，則得：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù)當(dāng)t =0時，R（t）=1；當(dāng)t =t 時為R（t），有：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù)式（2-11）是可靠度

58、函數(shù)的一般表達式。 由可靠度函數(shù)與失效概率函數(shù)的關(guān)系，又可得到失效概率函數(shù)的一般表達式： 同理可得：第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 以上這些表達式都是很重要的，它們都能從不同的側(cè)面描述產(chǎn)品壽命取值的統(tǒng)計規(guī)律。它們既有聯(lián)系，又有區(qū)別。 失效概率F（t）與失效率（t）是不同的，F(xiàn)（t）是累計失效函數(shù)。它表示在時刻t，產(chǎn)品累計故障數(shù)占產(chǎn)品總數(shù)的比例。而（t）是產(chǎn)品已工作到時刻t 的條件下，失效概率的變化率，這一點可以從式（2-8）反映出來。 失效概率密度f（t）與失效率（t）也是不同的。（t）表示的是某時刻t 以后，單位時間內(nèi)產(chǎn)品失效數(shù)與t 時刻殘存產(chǎn)品數(shù)（仍在工作的產(chǎn)品數(shù)）之比，是該時刻后單位時

59、間內(nèi)產(chǎn)品失效的概率。而f（t）表示在時刻t 后，單位時間內(nèi)產(chǎn)品的失效數(shù)與總產(chǎn)品數(shù)之比?？梢?，f（t）與（t）都能反映產(chǎn)品失效的變化速度，但f（t）不夠靈敏。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 【例2-3】當(dāng)t =0時，有n =100個產(chǎn)品開始工作。當(dāng)t =100h前已有2個產(chǎn)品失效，而在100105h內(nèi)又失效1個；待到t =1000h前已有51個失效，而在10001005h內(nèi)失效1個。求t =100h、t =1000h的失效率和失效概率密度函數(shù)值。第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 五、產(chǎn)品的失效規(guī)律和類型 人們在對產(chǎn)品進行大量試驗和使用后，發(fā)現(xiàn)一般產(chǎn)品的失效率（t）隨時間的變化如圖2-5所示。由

60、于曲線形狀有些像浴盆，所以又叫浴盆曲線，它反映了產(chǎn)品的失效規(guī)律。 失效率曲線（浴盆曲線）大致可劃分為3個階段。圖2-5 壽命曲線第三節(jié) 可靠性的概率指標(biāo)及其函數(shù) 1早期失效階段 早期失效出現(xiàn)在產(chǎn)品開始工作的較早時期，其特點是失效率高，但隨著產(chǎn)品工作時間的增加，失效率迅速降低。這一階段產(chǎn)品失效的原因主要是由于設(shè)計和制造工藝的缺陷，以及原材料有缺陷、檢驗不嚴、裝配調(diào)整不當(dāng)?shù)取Ｈ绻訌妼υ牧虾凸に嚨臋z驗，加強質(zhì)量管理，就可以減少早期失效的產(chǎn)品。 產(chǎn)品從早期失效階段到下一個失效階段的交點所對應(yīng)的時間稱為交付使用點。為了使產(chǎn)品達到交付使用點，一般來說，產(chǎn)品經(jīng)過試車走合（磨合）階段。如發(fā)動機發(fā)送到總裝廠