汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性分析研究

1、可 靠 性 工 程 結(jié) 課 論 文題 目： 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性分析 學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械電子工程 學(xué) 號(hào)： 201100384216 學(xué)生姓名： 郭守鑫 指導(dǎo)教師： 尚會(huì)超2014年6月1日目錄摘要································

2、83;···········3 關(guān)鍵詞·····································

3、3;····3 前言············································31. 可靠

4、性及可靠性技術(shù)的概念·····················42. 可靠性分析方式·························

5、83;·····52.1 指數(shù)分布·······························52.2 正態(tài)分布··········

6、83;····················52.3 威布爾分布····························

7、;·63. 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性評(píng)定指標(biāo) ····················64. 當(dāng)前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性方面存在的主要問(wèn)題·······74.1 設(shè)計(jì)、工藝質(zhì)量問(wèn)題·············

8、;········74.2 常見(jiàn)的共性問(wèn)題·························85. 可靠性綜合評(píng)估認(rèn)定 ············

9、83;·············86. 如何提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性 ··················9 參考文獻(xiàn)··············

10、83;·························9汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性分析郭守鑫（中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 河南 鄭州 451191）摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的的核心部分，其技術(shù)性能的好壞是決定汽車(chē)行駛性能的關(guān)鍵因素。而其中汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性是關(guān)系到主要技術(shù)性能“何時(shí)失效”的問(wèn)題，這是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)至關(guān)重要的技術(shù)指標(biāo)。本文針對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性及其相關(guān)問(wèn)題進(jìn)

11、行分析研究，主要論述了發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性分析方法、評(píng)定指標(biāo)、試驗(yàn)方法以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、當(dāng)前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性方面存在的問(wèn)題和提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的一些意見(jiàn)?！娟P(guān)鍵詞】 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)；可靠性；分析方法；評(píng)定指標(biāo)Abstract：The core part of the car engine, and its technical performance quality is a key factor in determining performance cars. Automotive engine reliability which is related to the main technical pe

12、rformance "when failure" problem, which is crucial to the car engine specifications. This paper for automotive engine reliability analysis and related issues,discusses the reliability analysis methods engines, evaluation indicators, testing methods and the development of domestic and inter

13、national situation, the current existing car engine reliability problems and improve the reliability of the car engine some comments.【Keywords】automobile engine; reliability; analysis; assessment index前 言眾所周知，當(dāng)前汽車(chē)行業(yè)總體火爆，人們對(duì)汽車(chē)的需求量在日益增長(zhǎng)。然而由于發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)的汽車(chē)整體質(zhì)量問(wèn)題也是數(shù)見(jiàn)不鮮，甚至導(dǎo)致一些事故的發(fā)生，它所引發(fā)的一連串問(wèn)題卻硬生生的擺在消費(fèi)者和制造

14、廠商之間。在如何保證汽車(chē)整體質(zhì)量的問(wèn)題上，保證汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量至關(guān)重要，其中很大程度就是由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性所決定。發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性涉及到主機(jī)廠的設(shè)計(jì)、制造、裝配、供應(yīng)和售后服務(wù)等各部門(mén)；涉及到配套件、外協(xié)件的供應(yīng)廠商和協(xié)作廠商；涉及到各種類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)用戶(hù)的操作人員、維修人員和設(shè)備管理部門(mén)等。這種協(xié)同環(huán)境既有主機(jī)廠內(nèi)部各個(gè)部門(mén)的協(xié)同，又有主機(jī)廠與多家配套件、外協(xié)件的供應(yīng)廠商的協(xié)同，還有主機(jī)廠與多家典型用戶(hù)的協(xié)同。我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)水平與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家比還有較大的差距：產(chǎn)品的檢驗(yàn)精度很高，但加工精度差，精度保持性差，簡(jiǎn)單模仿多，細(xì)化分析少，用戶(hù)維護(hù)保養(yǎng)差，這些方面增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的機(jī)率。而所有的這些都是可靠

15、性差的表現(xiàn)。考核發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性指標(biāo)的重要數(shù)據(jù)是平均無(wú)故障時(shí)間，國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)多數(shù)超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)，而國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)字。這就難怪重要客戶(hù)愿意多花幾倍的價(jià)格來(lái)購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口的發(fā)動(dòng)機(jī)，而對(duì)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)心有疑慮。因此分析研究和提高國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性已經(jīng)到了非解決不可的時(shí)候了。與此同時(shí)汽車(chē)面臨巨大的生產(chǎn)與銷(xiāo)售市場(chǎng)以及受?chē)?guó)際原油價(jià)格波動(dòng)的影響，研究發(fā)動(dòng)機(jī)的高度可靠性在此成為發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。1 可靠性及可靠性技術(shù)的概念汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性作為評(píng)價(jià)其質(zhì)量的重要依據(jù)之一，現(xiàn)已在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造等方面顯示出了越來(lái)越重要的作用。所謂可靠性技術(shù)，是指以市場(chǎng)上的機(jī)械裝置為對(duì)象，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi),能保持其壽命，發(fā)揮性能

16、、機(jī)能的一種綜合性技術(shù)。原來(lái)的可靠性概念指的是在既定空間時(shí)間條件下，實(shí)現(xiàn)賦予產(chǎn)品性能的程度，而現(xiàn)在則指的是按計(jì)劃創(chuàng)造可靠性能的整體技術(shù)，如表1所示。以前可靠性是用耐久性、QC(品質(zhì)控制)之類(lèi)的概念來(lái)表示的，因而可靠性技術(shù)受到了這種模糊不清的概念的影響（當(dāng)然，根據(jù)各廠家的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的評(píng)價(jià)技術(shù)是可信的）。而能打破這種局面的乃是新的可靠性技術(shù)。現(xiàn)在，多以耐久性評(píng)價(jià)可靠性。2 可靠性分析方式發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性分析始于故障分析，對(duì)于穩(wěn)定生產(chǎn)的一批發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)生的故障具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。為了保證汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，提出了一系列的可靠性分析方法，包括有：設(shè)計(jì)審查；故障分析-故障樹(shù)分析法;故障類(lèi)型和影響分析法；統(tǒng)計(jì)壽

17、命手段-威布爾分布法等；產(chǎn)品質(zhì)量追蹤；實(shí)施過(guò)程中的質(zhì)量機(jī)能展開(kāi)圖等。研究發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的統(tǒng)計(jì)規(guī)律認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的時(shí)間(t)是服從某一分布函數(shù)f(t)的隨機(jī)變量。用物理方法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障、失效模式、影響因素及其規(guī)律進(jìn)行分析，得出故障分析規(guī)律，是發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性研究的主要內(nèi)容之一。但在技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)提高可靠性來(lái)說(shuō)最重要的是故障機(jī)理（其內(nèi)容是從原理上解釋裝置等發(fā)生故障的原因），從大量試驗(yàn)中探明故障的本質(zhì)原因。常見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)零件的故障（或壽命）分布規(guī)律有指數(shù)分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)分布和威布爾分布。2.1 指數(shù)分布指數(shù)分布密度函數(shù)為f(t)=e-t可靠度函數(shù)為R(t)=e-t式中 故障率發(fā)動(dòng)機(jī)

18、隨機(jī)性沖擊產(chǎn)生的故障（如超載下工作或過(guò)熱造成的故障）、正常工作下突發(fā)故障（包括人為事故造成的故障和偶然性操作不當(dāng)引起的故障）,可維修的故障等均適用于指數(shù)分布的故障分析規(guī)律。2.2 正態(tài)分布正態(tài)分布密度函數(shù)為(t-m)2f(t)- 22s 可靠度函數(shù)為¥(t-m)2R(t)exp-dt 22st式中 均值；標(biāo)準(zhǔn)偏差。發(fā)動(dòng)機(jī)中有一些零件故障是由幾種相對(duì)獨(dú)立、公有均勻的微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、氣缸、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。發(fā)動(dòng)機(jī)有些零件故障是分散的，如曲軸疲勞斷裂和氣門(mén)彈簧疲勞斷裂等故障，這些

19、零件的故障概率分布則屬于對(duì)數(shù)正態(tài)分布。2.3 威布爾分布威布爾分布密度函數(shù)為m(t-r)mm-1f(t)=(t-r)exp- t0t0可靠度函數(shù)為 (t-r)2R(t)=exp- t0式中 m 形態(tài)參數(shù)；r 位置參數(shù)；t0尺度參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的下列故障屬于威布爾分布：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；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，如滾珠軸承的滾珠；磨損積累、疲勞積累和損耗積累逐漸產(chǎn)生的故障。3 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性評(píng)定指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性是指發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性通常用下述指標(biāo)進(jìn)行評(píng)

20、定。(1) 可靠度（ R ）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)完成規(guī)定功能的概率；(2) 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；(3) 有效度（ 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。其表示為A=MTBF MTBF+MTTR式中 MTBF 發(fā)動(dòng)機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間；MTTR 發(fā)動(dòng)機(jī)的平均修復(fù)時(shí)間。(4) 壽命指發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間。常見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命指標(biāo)：一是平均壽命 t MTBF ，發(fā)動(dòng)機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間（ MTBF ）；二是可靠性壽命 ts，發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠度下降到某一數(shù)值時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)已工作的時(shí)間；三是大修壽命 B50，發(fā)動(dòng)機(jī)大修或換機(jī)概率達(dá)到 50%的

21、累積使用時(shí)間。為了正確全面反映發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性水平，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中制定了一套可靠性評(píng)定指標(biāo)，包括首次故障前工作時(shí)間（ MTTFF ）、平均故障間隔時(shí)間( MTBF )、無(wú)故障性綜合評(píng)分值（ Q ）、平均修復(fù)時(shí)間（ MTTR ）、有效度（ A ）以及大修壽命(B50)。4 當(dāng)前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性方面存在的主要問(wèn)題各系列的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)除了本身存在設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題外，其他問(wèn)題均具有共性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在用戶(hù)所有的報(bào)修項(xiàng)目中，屬于用戶(hù)使用、保養(yǎng)不當(dāng)或電話咨詢(xún)的占報(bào)修項(xiàng)目總數(shù)的30%-35%；屬于發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家責(zé)任的占保修項(xiàng)目總數(shù)的65%-70%。對(duì)廠家責(zé)任進(jìn)行細(xì)分，屬于自制件質(zhì)量缺陷或裝試質(zhì)量問(wèn)題的占15%-25

22、%；屬于外購(gòu)?fù)鈪f(xié)議（分供方）責(zé)任的占45%-65%；屬于燃油系統(tǒng)故障的占20%-30%。4.1 設(shè)計(jì)、工藝質(zhì)量問(wèn)題影響汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的因素是多方面且相當(dāng)復(fù)雜的，根本性的影響因素出現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)的可靠性決定了整機(jī)的可靠性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中留下的缺陷是不可能在生產(chǎn)使用過(guò)程中得以解決的。設(shè)計(jì)水平的高低對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的高低起決定性作用。顯然，不完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)各種各樣的故障。實(shí)際上，幾乎所有的發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)歷一定的調(diào)試及使用后，都需要進(jìn)行或多或少的結(jié)構(gòu)修改，以提高其可靠性、耐久性、維護(hù)性和安全性。在自制件及裝試質(zhì)量問(wèn)題中，絕大多數(shù)是屬于設(shè)計(jì)、工藝可靠性差造成的。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于

23、受到工藝、設(shè)備等條件的限制，一個(gè)從理論上分析是良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而用于實(shí)際生產(chǎn)后，產(chǎn)品質(zhì)量卻往往得不到保障。4.2 常見(jiàn)的共性問(wèn)題汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在的共性問(wèn)題有：漏油問(wèn)題。例如，空壓泵與齒輪室結(jié)合面漏油、油底殼與機(jī)體結(jié)合面漏油、曲軸前后油封漏油、氣門(mén)桿密封圈處漏油等。高壓油管斷裂。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，高壓油管的斷裂（裂紋）率（三包期內(nèi)，以下同）為1%-1.6%。連接高壓油泵與傳動(dòng)軸的鋼片聯(lián)軸節(jié)部件失效，故障率為0.8%-1.2%； 錯(cuò)裝、漏裝零件及螺釘松動(dòng)等問(wèn)題。螺釘松動(dòng)問(wèn)題主要集中在進(jìn)排氣管連接螺釘、管螺牙悶頭及啟動(dòng)電機(jī)、空壓泵、板翅式機(jī)油冷卻器等與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的螺釘上。5 可靠性綜合評(píng)估認(rèn)定對(duì)汽車(chē)

24、發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性進(jìn)行綜合評(píng)估認(rèn)定主要有以下幾個(gè)方面：依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際持續(xù)時(shí)間（h），運(yùn)行過(guò)程中所更換的零部件及具體時(shí)間（h）,按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行評(píng)定。發(fā)動(dòng)機(jī)在沒(méi)有重大結(jié)構(gòu)損壞的前提下，其實(shí)際持續(xù)運(yùn)行時(shí)間（h）應(yīng)達(dá)到國(guó)標(biāo)的規(guī)定且試驗(yàn)中更換的零部件應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的壽命。比較初試及復(fù)試性能曲線及主要參數(shù)，按試驗(yàn)記錄的校正最大凈扭矩、最大凈功率、額定凈功率、全負(fù)荷運(yùn)行工況下最大活塞漏氣量、24 h平均機(jī)油/燃料消耗比與運(yùn)行時(shí)間（h）的關(guān)系曲線，分析可靠性試驗(yàn)過(guò)程中性能變化趨勢(shì)。按國(guó)標(biāo)和設(shè)計(jì)要求對(duì)以上每一項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估認(rèn)定。零部件的損壞評(píng)估認(rèn)定記錄故障停車(chē)、緊固件松動(dòng)、密封失效、橡膠件老化、堵塞、變形、裂紋、斷裂、零部件損壞發(fā)生的運(yùn)行時(shí)間（h）及維護(hù)作業(yè)情況；提供損壞部位、裂紋、斷口和竄漏印跡等照片；用精密測(cè)量數(shù)據(jù)分析變形量。分別按國(guó)標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。零部件磨損1 依據(jù)機(jī)油油樣分析結(jié)果，判斷零部件磨損情況及機(jī)油品質(zhì)。2 整理精密測(cè)量數(shù)據(jù)，確定主要摩擦副的磨損量。3 區(qū)分零部件磨損的形式,判定磨損的嚴(yán)重程度，提供磨損的照片，按國(guó)標(biāo)條進(jìn)行評(píng)定。4 描述摩擦副表面接觸情況并提供照片，按國(guó)標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。零部件表面沉積物描述零部件表面沉積物的狀態(tài)并提供照片，按國(guó)標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。結(jié)論和建議根據(jù)臺(tái)架可靠性試驗(yàn)結(jié)果