第一章汽車(chē)可靠性理論基礎(chǔ)-自編

汽車(chē)維修工程主講人：孫玉鳳郵箱：305718490@電話公室：2416汽車(chē)維修工程20017年2月汽車(chē)工程學(xué)院交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)第一章

汽車(chē)可靠性理論基礎(chǔ)要點(diǎn):1、可靠性的內(nèi)涵及其評(píng)價(jià)指標(biāo)2、汽車(chē)系統(tǒng)可靠性3、汽車(chē)可靠性設(shè)計(jì)4、汽車(chē)故障類(lèi)型及其分布規(guī)律5、汽車(chē)可靠性數(shù)據(jù)的采集與分析

2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系4

1、可靠性定義

2、可靠性概率指標(biāo)及函數(shù)

3、可靠性壽命指標(biāo)

4、維修性及評(píng)價(jià)指標(biāo)提綱重點(diǎn)：

可靠性概率指標(biāo)及函數(shù)：可靠度、失效度故障概率密度、故障率可靠性壽命指標(biāo)：平均壽命、可靠壽命、特征壽命

引子—豐田召回事件事實(shí)很簡(jiǎn)單，豐田很尷尬“MovingTowards”，國(guó)內(nèi)解譯為“車(chē)到山前必有路，有路必有豐田車(chē)”。無(wú)論路況多復(fù)雜，豐田都想縱橫馳騁。但沒(méi)路也要開(kāi)路，就不是好玩的了，車(chē)到崖前應(yīng)留步！對(duì)于豐田油門(mén)加速失控，漫畫(huà)家也很富有創(chuàng)意地提出解決方案。上圖是需要減速時(shí)自動(dòng)彈出降落傘吧。“召回門(mén)”事件的不斷升級(jí)，對(duì)于已處于困境中的豐田公司無(wú)疑是場(chǎng)暴風(fēng)雨?！癟oyota”，曾經(jīng)就有高人音譯為“頭要痛”，看來(lái)他真的是要頭痛了。世界各國(guó)的接連召回，豐田總裁赴美參加聽(tīng)證，還有即將接踵而來(lái)的集體訴訟及巨額賠償。三個(gè)橢圓形組成的形似“牛頭”的豐田車(chē)標(biāo)，曾給人以無(wú)限想象空間。而今天，那個(gè)垂直的橢圓形被漫畫(huà)家以“踏板”填充，確實(shí)小小的踏板給“豐田”公司抹了黑。上圖是在已售出的豐田車(chē)前，眾人駐足圍觀，而下圖是銷(xiāo)售處門(mén)前冷落車(chē)馬稀，前風(fēng)檔上的“待售”赫然于目。召回前后售車(chē)狀況冰火兩重天。2010年1月，豐田在美國(guó)銷(xiāo)售9.9萬(wàn)輛，是過(guò)去12年里首次月銷(xiāo)量跌破10萬(wàn)輛，同比下降15.8%，而2009年12月豐田還銷(xiāo)售了18.8萬(wàn)輛。產(chǎn)品不可靠，將會(huì)給消費(fèi)者、公司甚至國(guó)家?guī)?lái)巨大災(zāi)難！?。?！為什么要研究產(chǎn)品可靠性？一、現(xiàn)代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和工作環(huán)境條件的嚴(yán)酷。二、可靠性涉及巨大的經(jīng)濟(jì)效益。三、可靠性影響到國(guó)家的安全和聲譽(yù)。四、可靠性是國(guó)防、軍工、機(jī)械裝備的需要。第一章

緒論可靠性是作為產(chǎn)品的一項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)而定量的提出來(lái)。9可靠性貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)研制設(shè)計(jì)制造試驗(yàn)使用維修第一章

緒論確定目標(biāo)值可靠性及維修性設(shè)計(jì)可靠性檢驗(yàn)可靠性試驗(yàn)評(píng)價(jià)可靠性數(shù)據(jù)收集故障分析、信息反饋確定可靠性預(yù)計(jì)可靠性滿足可靠性確認(rèn)可靠性利用可靠性保持可靠性10

提高汽車(chē)可靠性的重要意義第一章

緒論

可以防止事故的發(fā)生，尤其是避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全；可使產(chǎn)品維修費(fèi)大大減少，使總使用成本降低；可以減少停車(chē)檢查時(shí)間，提高產(chǎn)品的利用率和工作效率，相應(yīng)也降低了成本；對(duì)生產(chǎn)企業(yè)可以改善企業(yè)信譽(yù)，創(chuàng)造汽車(chē)品牌，擴(kuò)大產(chǎn)品銷(xiāo)路，提高經(jīng)濟(jì)效益；可以減少產(chǎn)品責(zé)任賠償案件的發(fā)生，以及其它處理事故費(fèi)用的支出，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。1112第二章

汽車(chē)可靠性基本概念產(chǎn)品質(zhì)量=技術(shù)性能+經(jīng)濟(jì)指標(biāo)+可靠性技術(shù)性能：指產(chǎn)品的功能、制造和運(yùn)行狀況的一切性能。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：指機(jī)械產(chǎn)品在科研、設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行中的費(fèi)用，如研制投資費(fèi)用、使用維修費(fèi)用?？煽啃裕褐府a(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。§1-1汽車(chē)可靠性概述①產(chǎn)品:通常是指可作為單獨(dú)研究或單獨(dú)試驗(yàn)對(duì)象的任何元件、零件，甚至一臺(tái)完整的設(shè)備。一、汽車(chē)可靠性1、可靠性指產(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。⑴可靠性的四要素：產(chǎn)品、規(guī)定條件、規(guī)定時(shí)間、規(guī)定功能。對(duì)汽車(chē)而言，其產(chǎn)品主要包括：整車(chē)、總成和零部件。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系④規(guī)定功能：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、使用說(shuō)明書(shū)、訂貨合同以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種功能和要求。如：安全性、舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能等。②規(guī)定條件：指汽車(chē)產(chǎn)品的工作條件，包括：環(huán)境條件：氣候、道路狀況等；運(yùn)行條件：載荷的性質(zhì)、種類(lèi)，行駛速度，連續(xù)工作時(shí)間等；維修條件：維修方式、水平、制度等。③規(guī)定時(shí)間：汽車(chē)行駛的保用期、第一次大修里程、報(bào)廢期等。時(shí)間、里程數(shù)、工作循環(huán)次數(shù)（500-2000）（10W-80W、30W、4000-5000元、12000元）寶馬車(chē)案例

汽車(chē)可靠性標(biāo)志著汽車(chē)在整個(gè)使用壽命周期內(nèi)保持所需質(zhì)量指標(biāo)的性能。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系151、可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。產(chǎn)品可靠性分析目的：就是將產(chǎn)品可靠性或失效可能性的大小，用概率定量地表示出來(lái)，以保證產(chǎn)品具有足夠的安全水平。規(guī)定的條件：是指產(chǎn)品所處的外部環(huán)境條件，諸如運(yùn)輸條件、儲(chǔ)存條件和使用時(shí)的環(huán)境條件等。規(guī)定的時(shí)間：機(jī)械產(chǎn)品可靠性明顯地與時(shí)間有關(guān)，可靠度是時(shí)間性的質(zhì)量指標(biāo)規(guī)定的功能：在設(shè)計(jì)和制造任何一種產(chǎn)品時(shí)，都賦予它一定的功能概率：是故障和失效可能性的定量度量，0<值<1.第二章

汽車(chē)可靠性基本概念二、汽車(chē)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)16例1：有90個(gè)相同的汽車(chē)零件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。從開(kāi)始到試驗(yàn)400h內(nèi)有80個(gè)失效，求該批零件工作到400h的可靠度。第二章

汽車(chē)可靠性基本概念172、失效度（不可靠度、累計(jì)故障概率、失效概率）定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能完成規(guī)定功能的概率

。

可靠度與不可靠度構(gòu)成一個(gè)完備事件組，根據(jù)概率互補(bǔ)定律，有：第二章

汽車(chē)可靠性基本概念18可靠度與不可靠度曲線F（t）大小直接反映故障的概率，反映了在t時(shí)刻以前累積故障的情況，也反映故障與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系。

可靠性研究中，通常以F（t）為主要研究對(duì)象。第二章

汽車(chē)可靠性基本概念3.故障概率密度：

表示產(chǎn)品出現(xiàn)故障的概率隨時(shí)間變化的規(guī)律，即反映了單位時(shí)間的失效概率。。記作f（t）。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系4.故障率（失效率）⑴概念：汽車(chē)工作到t時(shí)刻為止尚未發(fā)生故障的條件下在下一單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的條件概率記作

λ（t）?！裨O(shè)T為汽車(chē)在規(guī)定條件下的使用壽命，t為設(shè)定的工作時(shí)間；●“T﹥t”表示：“汽車(chē)工作到t時(shí)刻為止尚未發(fā)生故障”的事件；●“t﹤T≤t+Δt”表示：“汽車(chē)在（t，t+Δt）內(nèi)失效”的事件；于是，“汽車(chē)工作到t時(shí)刻后在（t，t+Δt）內(nèi)發(fā)生故障的條件概率”為：

P（t﹤T≤t+Δt/T﹥t

）將此條件概率除以時(shí)間間隔Δt，便得到Δt時(shí)間內(nèi)的平均故障率。當(dāng)Δt→0時(shí)，就可以得到t時(shí)刻的失效率：2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系

按上式計(jì)算故障率比較困難，實(shí)際應(yīng)用中常用頻率或平均故障率的觀察值來(lái)代替。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系22失效率的觀測(cè)值為：在某時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)與工作到該時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品數(shù)之比第二章

汽車(chē)可靠性基本概念①頻率設(shè)在t=0時(shí)有N個(gè)產(chǎn)品開(kāi)始工作，到t時(shí)刻的故障件數(shù)為Nf（t）；到t時(shí)刻仍在工作而尚未發(fā)生故障的件數(shù)為N-Nf（t）；若在下一個(gè)時(shí)間Δt內(nèi)出現(xiàn)故障的件數(shù)為ΔNf（t），則單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的件數(shù)為ΔNf（t）/Δt。

那么，產(chǎn)品的平均故障率為：2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系例題：

如圖所示為50個(gè)某類(lèi)型汽車(chē)輪胎調(diào)查數(shù)據(jù)，試分別求出汽車(chē)行駛到3.5萬(wàn)Km和5.5萬(wàn)Km時(shí)的故障率。解：根據(jù)題意N=50；ΔNf（3.5）=7；Δt=4-3.5=0.5萬(wàn)Km；2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系Nf（3.5）=1+3+2+5=11；則：當(dāng)t=5.5萬(wàn)Km時(shí)，ΔNf（5.5）=3；

Δt=6-5.5=0.5萬(wàn)Km；Nf（5.5）=1+3+2+5+7+10+9+6=43；2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系26例2：當(dāng)t=0時(shí)，有N=100個(gè)產(chǎn)品開(kāi)始工作。當(dāng)t=100h時(shí)已有2個(gè)產(chǎn)品失效，而在100-105h內(nèi)又失效1個(gè)；待到t=1000時(shí)已有51個(gè)失效，而在1000-1005h內(nèi)失效1個(gè)。求t=100h,t=1000h的失效率？第二章

汽車(chē)可靠性基本概念2、故障概率（失效度）:表示在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，失效數(shù)與總產(chǎn)品數(shù)之比3、故障率（失效率）表示在某時(shí)刻以后，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品失效數(shù)與該時(shí)刻殘存產(chǎn)品數(shù)之比。4、故障概率密度（失效密度）表示在某時(shí)刻后，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品的失效數(shù)與總產(chǎn)品數(shù)之比。本節(jié)作業(yè)：1.名詞解釋?zhuān)嚎煽慷取⑹Ф?、故障概率密度、故障?：當(dāng)t=0時(shí)，有N=100個(gè)產(chǎn)品開(kāi)始工作。當(dāng)t=100h時(shí)已有2個(gè)產(chǎn)品失效，而在100-105h內(nèi)又失效1個(gè)；待到t=1000時(shí)已有51個(gè)失效，而在1000-1005h內(nèi)失效1個(gè)。求t=100h,t=1000h的可靠度、失效度、故障概率密度、故障率？2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系汽車(chē)維修工程主講人：孫玉鳳郵箱：305718490@電話公室：2416⑵故障率函數(shù)曲線描述了故障率隨時(shí)間的變化規(guī)律，分為早期故障、偶然故障、耗損故障三種類(lèi)型。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑴早期故障期（Ａ段）產(chǎn)品在工作之初，由于設(shè)計(jì)、制造、裝配等方面的缺陷，而發(fā)生早期故障的一段時(shí)間。在此期間，汽車(chē)發(fā)生故障的可能性很大，但故障率隨著時(shí)間的增加而迅速下降。對(duì)于剛投入使用的新車(chē)或大修車(chē)來(lái)說(shuō)，使早期故障減少的有效途徑是加強(qiáng)走合期的使用、維護(hù)和管理。實(shí)驗(yàn)表明：汽車(chē)的使用壽命、工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上取決于汽車(chē)使用的初期走合。必須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)新車(chē)或大修車(chē)走合的各項(xiàng)規(guī)定2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑵偶然故障期（B段）

在此期間，λ（t）的變化趨于穩(wěn)定，接近常數(shù)，屬故障率恒定型，相當(dāng)與正常使用期。此類(lèi)故障多由操作不當(dāng)、裝配失控、潤(rùn)滑不良、維護(hù)欠佳、材料及隱患等偶然因素而引發(fā)，沒(méi)有一種特定的原因起主導(dǎo)作用。在正常使用期內(nèi)，應(yīng)在正常使用的基礎(chǔ)上，執(zhí)行“預(yù)防為主、定期檢測(cè)、強(qiáng)制維護(hù)、視情修理”的方針，以降低故障率，維持并保證汽車(chē)的完好技術(shù)狀況和工作能力。⑶耗損故障期（C段）由于老化、疲勞、磨損等原因引起的故障。λ（t）隨著時(shí)間的增加而迅速增加，屬故障率遞增型。汽車(chē)或總成進(jìn)入該時(shí)期后，應(yīng)考慮大修。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系5.平均壽命與可靠壽命⑴平均壽命：平均壽命是一個(gè)標(biāo)志產(chǎn)品平均能工作多長(zhǎng)時(shí)間的量，它是對(duì)整批產(chǎn)品而言的一個(gè)指標(biāo)。

設(shè)產(chǎn)品壽命T的故障概率密度函數(shù)為f(t)，那么，它的數(shù)學(xué)期望就稱為產(chǎn)品的平均壽命。①對(duì)于可維修產(chǎn)品而言，其平均壽命是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間，計(jì)作MTBF。在實(shí)際工作中，常用其觀察值：②對(duì)于不可維修產(chǎn)品而言，其平均壽命是指產(chǎn)品的平均壽終時(shí)間（發(fā)生失效前的平均工作時(shí)間），計(jì)作MTTF。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑵可靠壽命：在汽車(chē)可靠性研究中，經(jīng)常需要知道對(duì)應(yīng)于給定的R值，R（t）下降到R時(shí)所需的時(shí)間，而此時(shí)間就稱為可靠壽命，用tR表示。如：用t0.99表示可靠度R（t）=99﹪時(shí)產(chǎn)品的可靠壽命。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系特殊情況：2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系§1-2汽車(chē)故障類(lèi)型及故障分布規(guī)律汽車(chē)常見(jiàn)的故障模式有以下六種：一、汽車(chē)故障的概念及類(lèi)型1.概念：故障或失效是指產(chǎn)品喪失保持原有功能的能力。2.模式故障模式是指由失效機(jī)理所顯示出來(lái)的各種失效現(xiàn)象或失效狀態(tài)。能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系(6)性能衰退或功能失效型故障模式。如：功能失效、性能衰退、公害超標(biāo)、異響、過(guò)熱等。(1)損壞型故障模式。如：斷裂、碎裂、開(kāi)裂、裂紋、點(diǎn)蝕、撓蝕、擊穿、變形、壓痕等。(2)退化型故障模式。如：老化、變質(zhì)、剝落、磨損等。(3)松脫型故障模式。如：松動(dòng)、脫落等。(4)失調(diào)型故障模式。如：壓力過(guò)高或過(guò)低、行程失調(diào)、間隙過(guò)大或過(guò)小、干涉、卡滯等。(5)堵塞與滲漏型故障模式。如：堵塞、氣阻、漏油、漏水、漏氣、滲油等。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系3.故障分類(lèi)⑴按照故障率函數(shù)特點(diǎn)，可把故障分為早期故障型、偶然故障型和耗損故障型三類(lèi)。⑵按照汽車(chē)行業(yè)中《汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定辦法》的規(guī)定，可把汽車(chē)故障分為以下幾種：1）致命故障：危及人身安全，引起主要總成件報(bào)廢，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。2）嚴(yán)重故障：引起主要零部件、總成嚴(yán)重?fù)p壞或影響行車(chē)安全，不能用易損件和隨車(chē)工具在較短時(shí)間內(nèi)排除。3）一般故障：不影響行車(chē)安全的非主要零部件故障，可用易損件和隨車(chē)工具在較短時(shí)間內(nèi)排除。4）輕微故障：對(duì)汽車(chē)正常運(yùn)行基本沒(méi)影響，不需要更換零件，可用隨車(chē)工具比較容易地排除。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系二、汽車(chē)可靠性研究中常用的故障分布

確定汽車(chē)的故障分布是可靠性研究的基本內(nèi)容之一，它能很好地描述隨機(jī)變量的性質(zhì)，揭示其內(nèi)在規(guī)律。判定隨機(jī)變量的分布類(lèi)型以及表征這些分布的相應(yīng)參數(shù)值，可為產(chǎn)品可靠性的評(píng)價(jià)和改進(jìn)提供依據(jù)。故障隨時(shí)間分布規(guī)律的獲得，是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析的方法，確定其分布模式。汽車(chē)可靠性研究中應(yīng)用的理論概論分布類(lèi)型很多，常用的有二項(xiàng)分布、泊松分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、指數(shù)分布和威布爾分布等。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系指數(shù)分布是隨機(jī)變量分布形式中最基本的一種。產(chǎn)品處于偶然故障期內(nèi)所發(fā)生的故障服從指數(shù)分布，在此期間λ（t）=常數(shù)。偶然故障、突變失效，如電器元件、氣缸墊等，一般服從指數(shù)分布。一般復(fù)雜機(jī)器的故障率分布常以指數(shù)分布為主。1.指數(shù)分布2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系

正態(tài)分布是一種最常用的連續(xù)分布，很多自然現(xiàn)象都可以用它來(lái)描述，如工藝誤差、測(cè)量誤差、材料性能、應(yīng)力分布、汽車(chē)零件的強(qiáng)度和壽命等。磨損零件的故障分布可近似地認(rèn)為服從正態(tài)分布。2.正態(tài)分布2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系

對(duì)數(shù)正態(tài)分布是描述零件壽命與耐久性的一種較好的分布函數(shù)。常用于機(jī)械部件的疲勞壽命、疲勞強(qiáng)度及耐磨壽命等研究中。3.對(duì)數(shù)正態(tài)分布2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系威布爾分布是基于最弱環(huán)模型為物理背景導(dǎo)出的。如兩端受拉力的一根由許多鏈環(huán)串聯(lián)而成的鏈條，當(dāng)最弱環(huán)節(jié)斷裂時(shí)，整根鏈條就告失效。廣義地說(shuō)，凡是由若干個(gè)獨(dú)立部件串聯(lián)構(gòu)成的產(chǎn)品，只要其中某個(gè)部件失效，整個(gè)產(chǎn)品就告失效，即屬于最弱環(huán)模型。如汽車(chē)的傳動(dòng)系。受變載荷作用的滾動(dòng)軸承、齒輪與汽車(chē)鋼板彈簧等零件的疲勞壽命都可用威布爾分布來(lái)描述。由于威布爾分布函數(shù)具有很好的兼容性，可將常見(jiàn)的正態(tài)分布、指數(shù)分布等容納在內(nèi)，所以，它是應(yīng)用最廣泛的可靠性函數(shù)。4.威布爾分布2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑴威布爾分布的定義與特征1）函數(shù)關(guān)系式威布爾分布的基本形式為一種三參數(shù)分布，其表達(dá)式為故障概率密度函數(shù)：式中

m——形狀參數(shù)

t0——尺度參數(shù)

r——位置參數(shù)2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系

可靠度：失效度：故障率：2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系式中?！狦amma函數(shù)，可查Γ函數(shù)表。

在實(shí)際工程問(wèn)題中，位置參數(shù)r=0，故威布爾分布可簡(jiǎn)化為兩參數(shù)分布：2）數(shù)字特征數(shù)學(xué)期望

方差2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系當(dāng)m=1時(shí)，λ（t）=1/η=常數(shù)，故障率恒定，即為指數(shù)分布；當(dāng)m＜l時(shí)，λ（t）為單調(diào)遞減函數(shù)，它描述了遞減型的早期故障期；當(dāng)m＞1時(shí)，λ（t）為單調(diào)遞增函數(shù)，它描述了遞增型的耗損故障期；當(dāng)m＝3~4時(shí)，非常接近正態(tài)分布。可見(jiàn)，不同m值的威布爾分布可反映浴盆曲線的三種不同失效期，所以威布爾分布的適應(yīng)性較為廣泛。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑵威布爾分布各參數(shù)的意義1）形狀參數(shù)m

形狀參數(shù)m是三個(gè)參數(shù)中最重要的一個(gè)，它是影響威布爾分布密度曲線形狀的本質(zhì)參數(shù)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系2）位置參數(shù)r

r值不影響曲線的形狀，只影響曲線在橫坐標(biāo)上的位置。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系

在威布爾分布的鏈條模型中，r表示最薄弱一環(huán)的強(qiáng)度，在可靠性分析中，r同樣具有這種極限值的含義?！癞?dāng)t﹤r

時(shí)，零件就沒(méi)有失效的可能；即F（t）=0●當(dāng)t﹥r(jià)

時(shí)，零件才會(huì)出現(xiàn)失效的可能；●當(dāng)t﹥﹥r(jià)

時(shí)，威布爾分布變成兩參數(shù)分布函數(shù)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系3）尺度參數(shù)t0

t0不影響曲線的形狀和位置，只改變曲線縱、橫坐標(biāo)的標(biāo)尺。也就是說(shuō)t0只是使坐標(biāo)標(biāo)尺因尺度不同而帶來(lái)圖形上的差別。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系§1-3汽車(chē)可靠性數(shù)據(jù)的采集與分析一、汽車(chē)可靠性數(shù)據(jù)的采集1.數(shù)據(jù)采集和分析的重要性在維持和改進(jìn)老產(chǎn)品以及開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的過(guò)程中，都需進(jìn)行各種各樣的試驗(yàn)，記錄大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，收集、處理、分析和利用這些數(shù)據(jù)是非常重要的。⑴可靠性數(shù)據(jù)的全面性、大量性和不確切性要求我們對(duì)數(shù)據(jù)必須進(jìn)行系統(tǒng)地收集、認(rèn)真地研究和科學(xué)地管理。數(shù)據(jù)是可靠性工程的基礎(chǔ)，只有掌握完整、準(zhǔn)確的可靠性數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行可靠性評(píng)定；對(duì)老產(chǎn)品可靠性評(píng)定的結(jié)果，又是對(duì)新產(chǎn)品可靠性預(yù)測(cè)的依據(jù)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑵可靠性過(guò)程貫徹在從產(chǎn)品的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造到使用維修的整個(gè)過(guò)程，因此，對(duì)整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)都要進(jìn)行收集和分析。⑶可靠性數(shù)據(jù)按產(chǎn)生的階段分為：設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段和使用維修階段。設(shè)計(jì)階段：收集并分析同類(lèi)產(chǎn)品的故障數(shù)據(jù)，可對(duì)新車(chē)、總成和零件的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)，這種預(yù)測(cè)有利于設(shè)計(jì)方案的對(duì)比和選擇；該階段可靠性研究和試驗(yàn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，只能作為分析產(chǎn)品的初始可靠性，對(duì)于故障模式和可靠性增長(zhǎng)規(guī)律，不宜用此階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性評(píng)定，因?yàn)樵O(shè)計(jì)尚不成熟，技術(shù)狀況和試驗(yàn)條件變化較大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也較少。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系生產(chǎn)階段：為了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制，必須定期或不定期地進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，來(lái)確定產(chǎn)品合格與否，從而指導(dǎo)生產(chǎn)、保證質(zhì)量。由于生產(chǎn)階段的產(chǎn)品數(shù)量和試驗(yàn)數(shù)量大大增加，這種數(shù)據(jù)對(duì)可靠性的評(píng)定就反映了設(shè)計(jì)與制造水平。使用和維修階段：使用和維修階段的可靠性數(shù)據(jù)收集與分析，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造評(píng)價(jià)最有權(quán)威性，因?yàn)槭褂秒A段車(chē)輛的使用條件真實(shí)、數(shù)量較多，是可靠性評(píng)定的主要數(shù)據(jù)來(lái)源。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系1.數(shù)據(jù)采集的方法和注意事項(xiàng)⑴數(shù)據(jù)采集的方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員分發(fā)報(bào)表并定期回收。組織專(zhuān)門(mén)測(cè)定可靠性的人員進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。⑵采集數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)采集范圍：在每一份數(shù)據(jù)的收集報(bào)告中，產(chǎn)品對(duì)象范圍要明確統(tǒng)一。制定異常工作的標(biāo)準(zhǔn)(即故障的含義)：異常工作的含義一般以原訂產(chǎn)品性能指標(biāo)為準(zhǔn)，但在實(shí)際執(zhí)行中往往存在困難，因?yàn)樯a(chǎn)者與使用者以及操作人員之間的看法往往不一致，因此在調(diào)查開(kāi)始前，要盡可能制訂出明確的故障判別標(biāo)準(zhǔn)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系時(shí)間的記錄：可靠性中所說(shuō)的時(shí)間是廣義的，是一個(gè)重要因素，其含義需要明確。一般來(lái)說(shuō)，時(shí)間主要指工作時(shí)間；有的還要考慮運(yùn)輸、儲(chǔ)存、停機(jī)時(shí)間等。使用條件：主要包括使用場(chǎng)合、氣候、使用工況(載荷、車(chē)速)及運(yùn)轉(zhuǎn)形式等。維修條件：使用條件相同而維修條件不同，產(chǎn)品的故障率會(huì)相差兩倍之多。維修條件包括維修人員的水平、維修制度、設(shè)備條件以及修理水平等。取樣方法：可靠性數(shù)據(jù)應(yīng)在母體中隨機(jī)取樣進(jìn)行調(diào)查，既不要僅調(diào)查發(fā)生事故的產(chǎn)品，也不要把毛病特大特多的除外。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系二、可靠性試驗(yàn)簡(jiǎn)介道路試驗(yàn)臺(tái)架試驗(yàn)GB/T12678-1990《汽車(chē)可靠性行駛試驗(yàn)方法》GB/T12534《汽車(chē)道路試驗(yàn)通則》GB7031《車(chē)輛振動(dòng)輸入道路平面度表示方法》1.可靠性試驗(yàn)的目的為研制新產(chǎn)品、發(fā)現(xiàn)其弱點(diǎn)以改進(jìn)設(shè)計(jì)；為確認(rèn)零件的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；為接受產(chǎn)品和保證產(chǎn)品質(zhì)量;為審查制造工藝的好壞等。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系2.可靠性試驗(yàn)分類(lèi)可靠性試驗(yàn)方法多達(dá)百余種，常用的也有20～30種。由于可靠性試驗(yàn)不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且還要消耗相當(dāng)?shù)馁Y金。因此，采用正確而又恰當(dāng)?shù)姆椒?，不僅有利于保證和提高產(chǎn)品的可靠性，而且能大量節(jié)約時(shí)間、人力和費(fèi)用。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑴壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)是為確定產(chǎn)品壽命分布及特征而進(jìn)行的試驗(yàn)。一般采用臺(tái)架試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)兩種方法，同時(shí)，為了縮短試驗(yàn)周期，一般都采用加速壽命試驗(yàn)。1）壽命試驗(yàn)按試驗(yàn)條件分為：臺(tái)架加速壽命試驗(yàn)破壞性試驗(yàn)是在規(guī)定條件下投入一定數(shù)量的樣品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，記錄有關(guān)樣品的失效時(shí)間；非破壞性試驗(yàn)一般是對(duì)轎車(chē)和價(jià)格高的重要零件進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)。臺(tái)架試驗(yàn)由于試驗(yàn)條件穩(wěn)定，容易獲得良好的效果。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系試驗(yàn)場(chǎng)加速壽命試驗(yàn)使汽車(chē)在高速環(huán)行路和其他多種路面（各種石塊路、比利時(shí)路、各種卵石路、搓板路）等壞路上進(jìn)行強(qiáng)化的加速壽命試驗(yàn)。以確認(rèn)強(qiáng)度構(gòu)件在行駛中的安全性。此外，為確認(rèn)綜合的耐久可靠性，對(duì)行駛各種路面，如砂石、泥水、鹽水、轉(zhuǎn)彎、爬坡、高速環(huán)行路等適當(dāng)組合進(jìn)行程序試驗(yàn)。2）壽命試驗(yàn)按試驗(yàn)性質(zhì)分為：貯存壽命試驗(yàn)

產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下，進(jìn)行非工作狀態(tài)的存在試驗(yàn)稱為貯存試驗(yàn)。其目的是為了了解產(chǎn)品在特定的環(huán)境條件下貯存的可靠度。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系工作壽命試驗(yàn)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下作加負(fù)載的工作試驗(yàn)稱為工作壽命試驗(yàn)。它分為靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)是加額定載荷的壽命試驗(yàn)，通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品在額定應(yīng)力下工作的可靠性，不過(guò)它難以反映產(chǎn)品在實(shí)際工作狀態(tài)下的可靠性。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是模擬產(chǎn)品在實(shí)際工作狀態(tài)下的試驗(yàn)，它與產(chǎn)品的實(shí)際工作狀態(tài)是非常接近的，故它的準(zhǔn)確度比靜態(tài)試驗(yàn)的高，但動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的設(shè)備比較復(fù)雜，費(fèi)電較高。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系加速壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)是在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新的失效因素的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力，加速產(chǎn)品失效因素的作用，加速產(chǎn)品的失效過(guò)程，促使產(chǎn)品在短期內(nèi)大量失效。加速壽命試驗(yàn)可以縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省費(fèi)用，快速對(duì)產(chǎn)品的可靠性作出評(píng)價(jià)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以預(yù)測(cè)正常應(yīng)力下的產(chǎn)品壽命。按試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力施加的方式可分為；恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)、步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)、序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)等。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系4）壽命試驗(yàn)按失效情況分為：完全壽命試驗(yàn)試驗(yàn)進(jìn)行到投試樣品完全失效為止。截尾壽命試驗(yàn)（不完全壽命試驗(yàn)）無(wú)替換定時(shí)截尾試驗(yàn)（n，無(wú)，t0）

在不補(bǔ)充失效樣品的前提下，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間t0就停止的試驗(yàn)。無(wú)替換定數(shù)截尾試驗(yàn)（n，無(wú)，r）在不補(bǔ)充失效樣品的前提下，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的失效數(shù)r就停止的試驗(yàn)。有替換定時(shí)截尾試驗(yàn)（n，有，t0）。有替換定數(shù)截尾試驗(yàn)（n，有，r）。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑵臨界試驗(yàn)

臨界試驗(yàn)是為了進(jìn)一步找出作為安全零件的弱點(diǎn)，進(jìn)行強(qiáng)制性破壞試驗(yàn)，施以破壞性應(yīng)力，以證實(shí)實(shí)際使用中若發(fā)生最大應(yīng)力時(shí)，零件是否具有充分的強(qiáng)度。如急轉(zhuǎn)彎、緊急制動(dòng)、快速起步等。在通常使用狀態(tài)下似乎是非?？量痰?，而一般認(rèn)為是實(shí)際使用中可能發(fā)生的，因而用它來(lái)確認(rèn)可靠性試驗(yàn)。

⑶使用試驗(yàn)使用試驗(yàn)是在汽車(chē)研制出來(lái)后抽樣送到使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)，只有當(dāng)它基本滿足使用要求之后，才能正式定型成批生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集的主要渠道。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系⑷環(huán)境試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)是產(chǎn)品在特定使用環(huán)境條件下進(jìn)行的使用試驗(yàn)。例如：確認(rèn)汽車(chē)在高、低溫度狀態(tài)時(shí)的性能，需把汽車(chē)置在高溫及低溫試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行有關(guān)可靠性試驗(yàn)；塵埃和泥水的浸襲易成為軸承部分和液