可靠性理论第6章可靠性试验方法ppt课件

第第6章章 汽车可靠性实验汽车可靠性实验为了分析、评价、验证和提高产为了分析、评价、验证和提高产品的可靠性而进展的实验，统称品的可靠性而进展的实验，统称为可靠性实验。广义地说，任何为可靠性实验。广义地说，任何与产品失效效应有关的实验，都与产品失效效应有关的实验，都可以以为是可靠性实验。狭义的可以以为是可靠性实验。狭义的可靠性实验，往往是指寿命实验。可靠性实验，往往是指寿命实验。6.1可靠性实验的意义可靠性实验的意义 在汽车可靠性研讨中，经过可靠在汽车可靠性研讨中，经过可靠性实验了解整车及其各系统的关性实验了解整车及其各系统的关系，了解总成、零部件的失效情系，了解总成、零部件的失效情况，获得可靠性数据、资料，从况，获得可靠性数据、资料，从而到达提高汽车产品的可靠性程而到达提高汽车产品的可靠性程度。度。6.2 可靠性实验的目的可靠性实验的目的 1)对汽车及其零部件可靠性程度的评价和考核。利对汽车及其零部件可靠性程度的评价和考核。利用实验中获得的数据，求得产品的可靠度、失效率及平均用实验中获得的数据，求得产品的可靠度、失效率及平均寿命等可靠性目的，以考核其功能、强度、可靠性和寿命寿命等可靠性目的，以考核其功能、强度、可靠性和寿命等能否符合设计要求。等能否符合设计要求。2)对批量产品或外加工产品进展验收。对批量产品或外加工产品进展验收。3)对实验结果进展失效机理分析。经过可靠性实验，对实验结果进展失效机理分析。经过可靠性实验，暴露产品在设计、制造、运用、维护、管理方面存在的问暴露产品在设计、制造、运用、维护、管理方面存在的问题和薄弱环节，找出失效缘由，提出改良方案，从而使汽题和薄弱环节，找出失效缘由，提出改良方案，从而使汽车的可靠性程度不断得以提高。车的可靠性程度不断得以提高。4)贮藏设计所需的资料，探求开展方向，酝酿新的贮藏设计所需的资料，探求开展方向，酝酿新的设计思想，为下一轮开发新产品积累阅历。设计思想，为下一轮开发新产品积累阅历。6.3可靠性实验的分类可靠性实验的分类 可靠性实验的类型很多，在汽车产品研制、消费的各可靠性实验的类型很多，在汽车产品研制、消费的各个阶段，随着实验的目的、要求和实验对象的变化，个阶段，随着实验的目的、要求和实验对象的变化，实验人员应做出不同的选择。通常有：实验人员应做出不同的选择。通常有：按实验场所分有：现场实验、实验场实验、实验室实验。按实验场所分有：现场实验、实验场实验、实验室实验。按实验的破坏情况分有：破坏性和非破坏性二种。按实验的破坏情况分有：破坏性和非破坏性二种。按实验条件可分为：常规性寿命实验、加速寿命实验、按实验条件可分为：常规性寿命实验、加速寿命实验、强迫老化实验等强迫老化实验等按实验对象有：全数实验和抽样实验。按实验对象有：全数实验和抽样实验。试验场所分类 现场试验试车场试验实验室试验6.3.1按照实验场所分类实验按照实验场所分类实验按照实验场所分类有现场实验、试车场实验、实验室实按照实验场所分类有现场实验、试车场实验、实验室实验。三种实验方法各有优、缺陷。验。三种实验方法各有优、缺陷。(1)(1)现场实验现场实验 方法：按照实践服役条件进展的可靠性实验。方法：按照实践服役条件进展的可靠性实验。这种实验可以在汽车服役地域的道路上进展。在服役地域这种实验可以在汽车服役地域的道路上进展。在服役地域实验，也称野外实验或现场实验。进展行驶实验时，车上普通实验，也称野外实验或现场实验。进展行驶实验时，车上普通装有记录负荷、应力、速度、温度的仪器，装有气温、气压、装有记录负荷、应力、速度、温度的仪器，装有气温、气压、风速、里程、燃油和光滑油的记录安装或传感器。风速、里程、燃油和光滑油的记录安装或传感器。在现场实验时，须按一定的方案挑选实验的路面、地域。在现场实验时，须按一定的方案挑选实验的路面、地域。路面普通可分为路面普通可分为:平整道路、泥路、山路、城市道路、坑洼平整道路、泥路、山路、城市道路、坑洼的恶劣路面，的恶劣路面，地域可分为严寒、酷暑地域，高原、高湿、低气压地域，地域可分为严寒、酷暑地域，高原、高湿、低气压地域，实验中必需有方案地各取一定的里程。实验中必需有方案地各取一定的里程。现场实验的特点现场实验的特点 优点：是一种综合性实验，能比较全面客观真实地评优点：是一种综合性实验，能比较全面客观真实地评价产品在实践运用中的可靠性和维修性，其实验所得的数价产品在实践运用中的可靠性和维修性，其实验所得的数据和结论，最为直接了当，也最为可靠。据和结论，最为直接了当，也最为可靠。缺陷：缺陷：是费用耗费大、投入的人力较多，实验周期长，是费用耗费大、投入的人力较多，实验周期长，不确定要素较多，实验的反复性相对差些。不确定要素较多，实验的反复性相对差些。对象：主要是以汽车整车的可靠性为主，也包括一些重对象：主要是以汽车整车的可靠性为主，也包括一些重要总成的可靠性实验。要总成的可靠性实验。开发一种新车型，至少进展两次现场实验，一次在设开发一种新车型，至少进展两次现场实验，一次在设计定型前，一次在投产后。每次继续时间和里程应相当于计定型前，一次在投产后。每次继续时间和里程应相当于在用户手中在用户手中3 3至至5 5年的实践服役期。年的实践服役期。(2)(2)试车场实验试车场实验 方法：在试车场模拟的服役条件进展实验。方法：在试车场模拟的服役条件进展实验。优点优点:可以坚持恒定的实验条件，参数和要素易于分可以坚持恒定的实验条件，参数和要素易于分辨和隔离，适宜于针对性地处理问题。辨和隔离，适宜于针对性地处理问题。缺陷缺陷:所得到的可靠性数据，需求根据实践的运用情所得到的可靠性数据，需求根据实践的运用情况对模拟实验条件下获得的数据进展折算。这种折算，况对模拟实验条件下获得的数据进展折算。这种折算，需求大量的实验和统计数据作为根底。需求大量的实验和统计数据作为根底。对象：由于遭到实验条件的限制，目前还局限于总成、对象：由于遭到实验条件的限制，目前还局限于总成、零部件的专项可靠性实验。零部件的专项可靠性实验。试车场实验续试车场实验续 试车场的主要设备：试车场的主要设备：实验场实验实验场实验-实验设备续实验设备续1)1)直线车道直线车道 丈量汽车最高车速，汽车换档加速时间，丈量汽车最高车速，汽车换档加速时间，滑行间隔，高速制动。滑行间隔，高速制动。2)2)弯曲车道弯曲车道 实验汽车转向系统、承载系的可靠性，实验汽车转向系统、承载系的可靠性，检查汽车的支配稳定性能。检查汽车的支配稳定性能。3)3)高速环形车道高速环形车道 检查汽车传动系的可靠性，包括检查汽车传动系的可靠性，包括发动机、变速器、冷却系、光滑系、燃油经济性以及发动机、变速器、冷却系、光滑系、燃油经济性以及轮胎高速运转条件下的寿命。轮胎高速运转条件下的寿命。4)4)实验广场实验广场 用于稳态转向实验，通常用喷水法来检用于稳态转向实验，通常用喷水法来检查汽车的缺乏转向特性和轮胎的侧滑车速。查汽车的缺乏转向特性和轮胎的侧滑车速。实验场实验实验场实验-实验设备续实验设备续 5)5)特殊坏路特殊坏路 是一种破坏性路面，包括凹凸不平约石块是一种破坏性路面，包括凹凸不平约石块路扭曲路、搓板路，用以考验悬架和承载系。路扭曲路、搓板路，用以考验悬架和承载系。6)6)特殊环境特殊环境 人为制造水槽、泥泞、灰尘、洞等特殊路人为制造水槽、泥泞、灰尘、洞等特殊路段调查汽车在特殊环境下的运转才干。段调查汽车在特殊环境下的运转才干。7)7)越野场地越野场地 设有各种妨碍的自然田块，通常没有路面，设有各种妨碍的自然田块，通常没有路面，调查各种军车的越野才干。调查各种军车的越野才干。8)8)风洞实验，丈量汽车外形的风阻系数及空气动力特风洞实验，丈量汽车外形的风阻系数及空气动力特性。性。9)9)规范陡坡规范陡坡 检验汽车的爬坡才干和驻坡才干。检验汽车的爬坡才干和驻坡才干。(3)(3)实验室实验实验室实验 方法：也是采用模拟服役条件，但与实践的服役条件相差较大。方法：也是采用模拟服役条件，但与实践的服役条件相差较大。优点优点:1)1)实验对象可以按照需求选定，可以随时改换实验对象。实验对象可以按照需求选定，可以随时改换实验对象。2 2实验参数和要素可以更准确地隔离和控制，可以排除外界的实验参数和要素可以更准确地隔离和控制，可以排除外界的干扰。干扰。3 3可以添加载荷或加载频率，加速实验进程。可以添加载荷或加载频率，加速实验进程。4 4减轻实验人员劳动强度，实现自动实验、无需看管、减轻实验人员劳动强度，实现自动实验、无需看管、24h24h不延续运转。不延续运转。5 5改善实验人员的任务环境，使高温实验、低温实验、有严改善实验人员的任务环境，使高温实验、低温实验、有严重噪声的实验环境在密闭的实验室中进展。重噪声的实验环境在密闭的实验室中进展。实验室实验实验室实验 续续缺陷：由于受实验条件的限制，不能够完全反映实缺陷：由于受实验条件的限制，不能够完全反映实践运用情况践运用情况 对象：比较适宜于总成或零部件的可靠性对比实对象：比较适宜于总成或零部件的可靠性对比实验。验。实验室实验也大致阅历了三个阶段实验室实验也大致阅历了三个阶段:早期是等幅早期是等幅加载实验，逐渐开展到程序加载的多工况实验，最加载实验，逐渐开展到程序加载的多工况实验，最近随机加载的实验开场增多。就目前的开展程度，近随机加载的实验开场增多。就目前的开展程度，汽车零部件和总成的实验室可靠性实验，仍以程序汽车零部件和总成的实验室可靠性实验，仍以程序加载实验为主。加载实验为主。实验室实验-台架实验 所谓台架实验，就是在实验室运用专门的实验安装，模拟实践任务形状，完成总成或零部件的实验。它是实践任务形状在实验室再现的一种方法。尤其在新产品开发阶段，耗时、耗资最多的是可靠性评价实验，为缩短时间、节约经费，采用台架模拟实验。优点:加速实验进程;数据反复性好、可比性强;采集数据方便，寿命分布明确;比整车实验经济。台架模拟实验包括:总成可靠性实验，零件可靠性实验。其中总成实验台架有:发动机实验台架，离合器实验台架，变速器实验台架，后轴实验台架，制动器实验台架等等。零件实验台架主要用于单一条件的实验。在开发试制阶段，主要用于考核零件可靠性，考核资料的强度、性能;在批量试车阶段，主要用于质量控制或外购件的质量验收。6.3.2 按照破坏情况分类按照破坏情况分类 可分为破坏性和非破坏性二种可分为破坏性和非破坏性二种 (1)破坏性实验破坏性实验 实验样品最终被破坏或失效的实验。实验样品最终被破坏或失效的实验。其中包括破坏性寿命实验，破坏性极限条件实验。其中包括破坏性寿命实验，破坏性极限条件实验。破坏性寿命实验是为了确定产品寿命和可靠性特征破坏性寿命实验是为了确定产品寿命和可靠性特征值而进展的实验。破坏性极限条件实验是在超负荷值而进展的实验。破坏性极限条件实验是在超负荷或严酷环境条件或严酷环境条件(如高温、低温、酸碱盐腐蚀、高湿、如高温、低温、酸碱盐腐蚀、高湿、缺氧、低气压等缺氧、低气压等)下的破坏性实验，其主要目的是为下的破坏性实验，其主要目的是为了调查汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗失效的了调查汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗失效的才干。才干。(2)非破坏性实验非破坏性实验 这种实验是在不破坏产品的根底这种实验是在不破坏产品的根底上而获得可靠性数据。其中包括以非破坏性方法查上而获得可靠性数据。其中包括以非破坏性方法查明产品潜在的缺陷，如采用超声波、声发射、射线、明产品潜在的缺陷，如采用超声波、声发射、射线、探伤剂、磁性等各种无损检测手段，查找产品能否探伤剂、磁性等各种无损检测手段，查找产品能否存在缺陷，从而排除缺点源。这种检测、实验方法存在缺陷，从而排除缺点源。这种检测、实验方法适用于制造阶段对资料及其零部件的质量检验，也适用于制造阶段对资料及其零部件的质量检验，也可以对外加工的贵重产品进展抽样检验。可以对外加工的贵重产品进展抽样检验。6.3.3 按照实验条件分类按照实验条件分类 按照实验所给予的条件，可分为常规性寿命实按照实验所给予的条件，可分为常规性寿命实验、加速寿命实验、强迫老化实验、临界实验、验、加速寿命实验、强迫老化实验、临界实验、特定环境和路面条件下的实验。特定环境和路面条件下的实验。(1)常规性寿命实验常规性寿命实验 按照规定的运用条件，对汽按照规定的运用条件，对汽车或零部件进展寿命实验。这种实验可以是延续车或零部件进展寿命实验。这种实验可以是延续任务，也可以是延续任务。所谓规定的运用条件，任务，也可以是延续任务。所谓规定的运用条件，就是根据产品设计要求，采用接近或类似于实践就是根据产品设计要求，采用接近或类似于实践运用条件的实验。这种实验方法的特点是实验周运用条件的实验。这种实验方法的特点是实验周期较长，但实验结果较为真实。期较长，但实验结果较为真实。按照实验条件分类续按照实验条件分类续 2加速寿命实验加速寿命实验 在不改动失效机理的前提下，添在不改动失效机理的前提下，添加应力幅值或加载频率，从而使缺点率增大或寿命缩加应力幅值或加载频率，从而使缺点率增大或寿命缩短的实验。这种实验可以在较短的时间里获得可靠性短的实验。这种实验可以在较短的时间里获得可靠性评定数据和暴露运用中能够出现的缺点。评定数据和暴露运用中能够出现的缺点。这里所提到的应力是一种广义的概念，它包括负荷这里所提到的应力是一种广义的概念，它包括负荷(拉、压、扭、剪拉、压、扭、剪)、振动、冲击等机械应力之外，还包、振动、冲击等机械应力之外，还包括温度、湿度、腐蚀等环境应力，以及电流、电压、括温度、湿度、腐蚀等环境应力，以及电流、电压、电场、磁场引起的电应力等等。电场、磁场引起的电应力等等。对于施加机械交变或随机载荷的寿命实验，通常对于施加机械交变或随机载荷的寿命实验，通常称为疲劳寿命实验。对于汽车产品来说，其称为疲劳寿命实验。对于汽车产品来说，其MTTF、MTBF大多很长，进展旷日耐久的常规性实验，从经济大多很长，进展旷日耐久的常规性实验，从经济和开发周期来看往往是不允许的。和开发周期来看往往是不允许的。a)a)加速寿命实验的目的加速寿命实验的目的 设置苛刻的实验条件，促使样品加速失效。设置的条件设置苛刻的实验条件，促使样品加速失效。设置的条件必需与实践情况有内在联络，能在短时间内预测通常运用条必需与实践情况有内在联络，能在短时间内预测通常运用条件下的寿命。件下的寿命。在苛刻环境和负荷条件下实验，确定零部件资料的平安在苛刻环境和负荷条件下实验，确定零部件资料的平安裕度。裕度。在苛刻环境和负荷条件下实验，剔除有缺陷的零部件，在苛刻环境和负荷条件下实验，剔除有缺陷的零部件，以保证整车的可靠性程度。以保证整车的可靠性程度。b)b)加速寿命实验方法的选择原那么加速寿命实验方法的选择原那么 保证失效机理的稳定性。假设实验条件过于苛刻，有能保证失效机理的稳定性。假设实验条件过于苛刻，有能够使原来条件下的失效机理发生改动，产生的失效就是在不够使原来条件下的失效机理发生改动，产生的失效就是在不正常条件下的失效机理引起的。正常条件下的失效机理引起的。明确加速要素与产品寿命之间的关系。经过实际模型或明确加速要素与产品寿命之间的关系。经过实际模型或阅历模型，折算出正常条件下的产品寿命。阅历模型，折算出正常条件下的产品寿命。c)c)加速寿命实验的结果评价加速寿命实验的结果评价 如何评价加速寿命实验的结果，需求思索以下几如何评价加速寿命实验的结果，需求思索以下几个问题个问题 与常规运用条件相比，平均寿命能否缩短与常规运用条件相比，平均寿命能否缩短?常规运用条件相比，缺点方式有无变化常规运用条件相比，缺点方式有无变化?与常规运用条件相比，缺点的范围有无扩展与常规运用条件相比，缺点的范围有无扩展?与常规运用条件相比，负荷条件发生了哪些变与常规运用条件相比，负荷条件发生了哪些变化化?在给定的累积缺点概率范围内，与其它加速方在给定的累积缺点概率范围内，与其它加速方法相比较，其实验结果能否存在差别法相比较，其实验结果能否存在差别?反映可靠性目的的反映可靠性目的的F(t)F(t)、R(t)R(t)、f(t)f(t)分布函数分布函数能否与原来常规运用条件下的分布函数一样能否与原来常规运用条件下的分布函数一样?加速的强度，即加速系数有多大加速的强度，即加速系数有多大?实验设备、监视安装、数据的搜集分析经济性实验设备、监视安装、数据的搜集分析经济性如何如何?d)d)加速寿命实验的方法加速寿命实验的方法加大应力法加大应力法 就是实验应力，包括任务应力和环就是实验应力，包括任务应力和环境应力。境应力。提高频率法提高频率法 就是提高施加应力的频率。就是提高施加应力的频率。断定加速法断定加速法 加严失效判据，就是提早断定失效。加严失效判据，就是提早断定失效。例如原定特性值变化例如原定特性值变化10%10%作为失效，如今以作为失效，如今以5%5%就算失就算失效。效。替代实验法替代实验法 利用易发生失效的试制品替代实践利用易发生失效的试制品替代实践产品进展寿命实验，或者将己经运用到某种程度的产品进展寿命实验，或者将己经运用到某种程度的样品进展寿命实验，例如，对车门撞击实验就不用样品进展寿命实验，例如，对车门撞击实验就不用油漆等等。油漆等等。截尾实验法截尾实验法 这种方法又称为统计加速，是利用这种方法又称为统计加速，是利用统计学的原理，将尚未失效而曾经到达某种寿命目统计学的原理，将尚未失效而曾经到达某种寿命目的的实验样品停顿实验，按照统计原理判别寿命。的的实验样品停顿实验，按照统计原理判别寿命。浓缩应力法浓缩应力法 去除小应力幅值，使实验时间缩短。去除小应力幅值，使实验时间缩短。实际证明，当应力值低于某一数值时，寿命趋实际证明，当应力值低于某一数值时，寿命趋于无穷大。据此，需求对应力的分布情况做人为处于无穷大。据此，需求对应力的分布情况做人为处置，把应力低于疲劳极限的任务时间剔除，使实验置，把应力低于疲劳极限的任务时间剔除，使实验时间缩短。时间缩短。3 3强迫老化实验强迫老化实验 在室温、高温、低温、潮湿、腐蚀、紫外线辐射等环境下，在室温、高温、低温、潮湿、腐蚀、紫外线辐射等环境下，将处于非任务形状的汽车或零部件作搁置实验，使之在短时将处于非任务形状的汽车或零部件作搁置实验，使之在短时间里加速老化。这种实验类似于加速寿命实验，所不同的是间里加速老化。这种实验类似于加速寿命实验，所不同的是设置了特殊的实验环境。设置了特殊的实验环境。特殊试验环境高温环境试验低温环境试验潮湿环境试验腐蚀环境试验红外线辐射(4)(4)临界实验临界实验 临界实验就是极限载荷的实验，用于在短时间内临界实验就是极限载荷的实验，用于在短时间内了解零部件可以接受最大载荷的才干。如了解零部件可以接受最大载荷的才干。如试验项目试验目的基本方法砂地试验判断传动系统的强度驱动轮置于砂槽，变换挡位，使汽车冲出砂槽泥水槽试验判断驾驶室、车架的锈蚀及橡胶件的损坏在 300mm 深、50m 长的泥水槽中行驶急起步试验判断传动系统、悬架、车架的强度在平路或坡道上拖拉挂车，以发动机最大转矩急速起步，反复操作紧急制动试验判断制动器、前轴转向节的强度在附着系数高的路面上直行或转弯时，紧急制动垂直冲击试验判断悬架、车身的强度汽车以较高的速度驶过长坡凸峰弯道转向试验判断转向机构的强度以可能的速度、以最大的转向角反复进行弯道行驶试验空转试验考验传动系统振动负荷原地将驱动轮支起，以额定转速的 100%115 连续运转(5)特殊环境下的可靠性实验 特殊环境是指特殊的气候环境。试验地区环境特征可靠性问题严寒地区低温冰雪冷启动性能差；气制动管路结冰；冷却液、润滑液、燃油冻结、金属低温脆性失效；非金属零件的硬化失效；采暖、除霜装置失效；特殊维修问题高原地区低温、低气压、长坡、辐射、冷却液沸腾，供油系气阻；动力性下降，启动性能恶化、人体力下降，维修困难湿热地区高湿度、高温、高辐射、雨水、盐雾、霉菌冷却液沸腾，供油系气阻；金属件腐蚀；电器件故障；非金属件老化，变质、发霉(6)(6)特定路面条件下的可靠性实验特定路面条件下的可靠性实验 为了快速得到可靠性实验数据，在试车场内为不同为了快速得到可靠性实验数据，在试车场内为不同的车型设置了不同的车道，这些车道分别选择搓板路、的车型设置了不同的车道，这些车道分别选择搓板路、石块路、鱼鳞坑路、卵石路、砂坑路、条石路、石板路、石块路、鱼鳞坑路、卵石路、砂坑路、条石路、石板路、扭曲路、沥青路，以不同的顺序组合而成。扭曲路、沥青路，以不同的顺序组合而成。6.3.4 按照实验样本大小分类按照实验样本大小分类 (1)全数测试全数测试 全数实验是指对于关键工程和目的进展全数实验是指对于关键工程和目的进展100%的测试或检查。这种测试所得数据较为准确，可的测试或检查。这种测试所得数据较为准确，可靠性置信程度高，缺陷是任务量大，测试对象也只能局靠性置信程度高，缺陷是任务量大，测试对象也只能局限于非破坏性产品。限于非破坏性产品。需求阐明的是需求阐明的是:经过寿命实验的样品是不能作为产品安经过寿命实验的样品是不能作为产品安装或销售的。全数测试实践上是消费现场的在线检查，装或销售的。全数测试实践上是消费现场的在线检查，目的是提高零件或整车的可靠性程度。目的是提高零件或整车的可靠性程度。(2)抽样测试抽样测试 从批量产品中抽取部分样品进展实验，利从批量产品中抽取部分样品进展实验，利用实验结果，经过计算、分析来推断批量产品的可靠性用实验结果，经过计算、分析来推断批量产品的可靠性特征量。特征量。在可靠性寿命实验中，为了缩短实验时间，抽样实验在可靠性寿命实验中，为了缩短实验时间，抽样实验大多为截尾实验。所谓截尾实验，就是指参与实验的样大多为截尾实验。所谓截尾实验，就是指参与实验的样品并没有到达全部失效就停顿了实验。截尾实验有两种品并没有到达全部失效就停顿了实验。截尾实验有两种方法方法:定时截尾实验定时截尾实验 到规定的时间停顿实验。到规定的时间停顿实验。定数截尾实验定数截尾实验 到规定的失效判别数停顿实验。到规定的失效判别数停顿实验。6.4 可靠性实验方案可靠性实验方案6.4.1确定实验对象确定实验对象 不同的实验对象，其可靠性实验的方法、实验样品的数不同的实验对象，其可靠性实验的方法、实验样品的数量、以及采集数据的方式也不同。量、以及采集数据的方式也不同。对于价廉、通用的重要零部件，取较多的实验样品，以对于价廉、通用的重要零部件，取较多的实验样品，以提高数据的置信程度提高数据的置信程度;对于价钱昂贵的关键零部件，只能取少量样品对于价钱昂贵的关键零部件，只能取少量样品;对于复杂的总成、部件，由于样品数量的限制，只能用对于复杂的总成、部件，由于样品数量的限制，只能用一些主要的参数作为评价可靠性的目的。例如发动机台架一些主要的参数作为评价可靠性的目的。例如发动机台架的可靠性实验，除了构造强度外，主要测试功率、转矩、的可靠性实验，除了构造强度外，主要测试功率、转矩、排放、油耗等目的。排放、油耗等目的。6.4.2明确实验要求明确实验要求该当在投入实验以前，明确实验所应到达的根该当在投入实验以前，明确实验所应到达的根本要求本要求:实验工程。实验工程。定性分析目的、要求。定性分析目的、要求。定量分析目的体系。定量分析目的体系。定量目的的特征值。定量目的的特征值。实验数据的表示尺度、准确度、量纲。实验数据的表示尺度、准确度、量纲。样品来源、批号、资料性质和取样方法。样品来源、批号、资料性质和取样方法。样品数量。样品数量。完成实验的时间要求和进度。完成实验的时间要求和进度。6.4.3确定实验条件应力参数 确定施加应力的程度和方式。环境类型 确定实验环境的温度、湿度、酸碱度。失效判据 明确认定失效的规范。测试条件 确定数据丈量的参量、丈量的次数和时间。6.4.4 做好实验预备做好实验预备 明确实验承当者明确实验承当者 决议实验义务由那些人员承当，做决议实验义务由那些人员承当，做到分工明确，责任到人，尤其在野外试车时，需求组织到分工明确，责任到人，尤其在野外试车时，需求组织一支精干的试车队伍。一支精干的试车队伍。落实实验经费落实实验经费 保证实验任务的各项运用经费。保证实验任务的各项运用经费。配置实验设备配置实验设备 对已有仪器、设备进展计量标定，对对已有仪器、设备进展计量标定，对新购置的仪器、设备做好调试任务，确保实验数据正确新购置的仪器、设备做好调试任务，确保实验数据正确可靠。可靠。6.4.5 编制和运用载荷谱编制和运用载荷谱 由于汽车的工况和载荷变化非常复杂，从实际上讲，由于汽车的工况和载荷变化非常复杂，从实际上讲，经过道路实验测定的载荷，能真实地反映随机载荷，数经过道路实验测定的载荷，能真实地反映随机载荷，数据可靠。但是，由于实验周期长，处置数据的任务量大，据可靠。但是，由于实验周期长，处置数据的任务量大，费用耗资多，这种方法不常运用。经常是在典型的路面费用耗资多，这种方法不常运用。经常是在典型的路面上进展短间隔实测，然后用数理统计原理进展整理和推上进展短间隔实测，然后用数理统计原理进展整理和推断，最后编制成载荷谱，按照载荷谱对零部件进展快速断，最后编制成载荷谱，按照载荷谱对零部件进展快速疲劳实验。疲劳实验。6.5 可靠性抽样实验可靠性抽样实验6.5.1抽样实验的根本概念抽样实验的根本概念6.5.1.1常用名词和术语常用名词和术语(1)单位产品单位产品 单位产品就是构成产品总体的根本单单位产品就是构成产品总体的根本单位。例如位。例如:一组螺钉、螺母、一个齿轮、一个变速一组螺钉、螺母、一个齿轮、一个变速箱、一辆汽车，都可视为一个单位产品。一百升汽箱、一辆汽车，都可视为一个单位产品。一百升汽油、一罐冷却液等等。油、一罐冷却液等等。(2)不合格不合格 不满足规定的技术要求。根据汽车设计不满足规定的技术要求。根据汽车设计的技术规范，在尺寸、成分、强度、性能、环保、的技术规范，在尺寸、成分、强度、性能、环保、缺陷疵点、外观等方面偏离要求的。缺陷疵点、外观等方面偏离要求的。(3)缺陷缺陷 不满足预期的运用要求。对预期运用要求不满足预期的运用要求。对预期运用要求来说偏离或短少一种或多种质量特性。来说偏离或短少一种或多种质量特性。(4)批 在一样条件下消费出来的一定数量的单位产品称为批。如:一批2000型桑塔纳轿车，一批别克系列自动变速箱等等。(5)批量 构成批的单位产品总数称为批量。(6)实验批 为断定汽车或零部件产品的可靠性而进展实验的批称为实验批。实验批该当由消费条件一样的单位产品构成，否那么难以判别产品的可靠性程度。实验批的大小经常根据产品的质量特性和可靠性实验的要求而定。(7)批不合格品率 指实验批中不合格品所占的比率。即式中：P批不合格品率;D批中的不合格品数;N批量。%100NDP(8)过程平均不合格品率 是指在同一消费过程中所消费的假设干批同类产品的不合格品率的平均值。它的计算公式是 kiikiiNDP11式中：过程平均不合格品率;Di第i批产品中的不合格品数;Ni第i批产品的批量;K产品的批数。由于过程平均不合格品率可以反映在消费条件不改动的情况下，所提供的产品的不合格品率，因此，当消费过程稳定时，它可以用来预测最近将要提交实验的产品的不合格品率。P6.5.1.2 实验方案设计实验方案设计 为了保证外加工零部件的可靠性，必需进展为了保证外加工零部件的可靠性，必需进展抽样实验。在此之前需求建立一种规那么，就是确抽样实验。在此之前需求建立一种规那么，就是确定从一批产品中抽取实验的产品数和断定接纳或拒定从一批产品中抽取实验的产品数和断定接纳或拒收该批产品的规那么。这种规那么就是抽样实验的收该批产品的规那么。这种规那么就是抽样实验的方案。方案。根据断定规范，抽样实验方案可分为计数抽样实根据断定规范，抽样实验方案可分为计数抽样实验方案和计量抽样实验方案两大类。验方案和计量抽样实验方案两大类。普通计数抽样实验方案可表示为普通计数抽样实验方案可表示为(N，n，Ac，Re)其中：其中：N实验批的批量实验批的批量;n抽取的产品数抽取的产品数(样样本容量本容量)；Ac合格判别数合格判别数;Re不合格判别数。不合格判别数。(N，n，Ac，Re)计数抽样检验方案的 含义是从批量为N的检验批中随机抽取一个样本容量为n的样本，对样本中的每个产品逐个进展测试，得到样本中的不合格品数d，假设d小于或等于Ac，那么断定该实验批合格，接纳该批产品;假设d大于或等于Re，那么断定该实验批不合格，拒收该批产品。当Re=Ac+l时，计数抽样实验方案也可记作(n，c)，其中，n为样本容量，c为合格判别数。6.5.2抽样实验的类型抽样实验的类型 抽样实验的类型，主要有规范型、选别型、抽样实验的类型，主要有规范型、选别型、调整型和延续消费型四种。它们各适用于不调整型和延续消费型四种。它们各适用于不同的场所，且有其各自的特点。同的场所，且有其各自的特点。1规范型抽样实验规范型抽样实验 是根据抽样检验方是根据抽样检验方案，仅对实验批作出接纳或拒收判别的抽样案，仅对实验批作出接纳或拒收判别的抽样实验。实验。适用于产质量量的历史资料不了解的场所。适用于产质量量的历史资料不了解的场所。规范型抽样实验能同时兼顾消费者规范型抽样实验能同时兼顾消费者(或供应或供应方方)和消费者和消费者 或运用方的利益，使双方或运用方的利益，使双方因抽样实验而带来的风险控制在一定范围之因抽样实验而带来的风险控制在一定范围之内。内。抽样实验的类型续抽样实验的类型续2选别型抽样实验选别型抽样实验 它是按抽样检验方案对检验批进展实验以它是按抽样检验方案对检验批进展实验以后，对被断定为不合格的批再进展全数实验，剔除其中的不合格后，对被断定为不合格的批再进展全数实验，剔除其中的不合格品，并以合格品补足批量之后，再提交验收的一种抽样实验。品，并以合格品补足批量之后，再提交验收的一种抽样实验。适适用于不能选择供应者的购货实验，或者企业内部各消费工序中的用于不能选择供应者的购货实验，或者企业内部各消费工序中的废品与半废品实验或者产品入库与出厂实验。废品与半废品实验或者产品入库与出厂实验。对于经过抽样实验而被断定为不合格的批可以退货或降价接纳的对于经过抽样实验而被断定为不合格的批可以退货或降价接纳的产品，不适宜采用选别型抽样实验。对那些测试是破坏性的产品，产品，不适宜采用选别型抽样实验。对那些测试是破坏性的产品，那么更不能采用选别型抽样实验。那么更不能采用选别型抽样实验。抽样实验的类型续抽样实验的类型续3调整型抽样实验调整型抽样实验 这种实验根据产质量量变化，随时调整检查、验收、这种实验根据产质量量变化，随时调整检查、验收、实验的频次。通常在放宽、正常、加严检查之间调整变化。实验的频次。通常在放宽、正常、加严检查之间调整变化。对于质量好的产品，采用放宽检验条件对于质量好的产品，采用放宽检验条件;对于质量程度逐渐变差的实验批，对于质量程度逐渐变差的实验批，那么添加检查频次，检验条件随之加严。随着产质量量的变化，实验可以在放那么添加检查频次，检验条件随之加严。随着产质量量的变化，实验可以在放宽实验、正常实验和加严实验之间进展转换。但转换的条件应事先作出明确的宽实验、正常实验和加严实验之间进展转换。但转换的条件应事先作出明确的规定。规定。4延续消费型抽样实验延续消费型抽样实验 它是在自动消费线或传输带上传送的延续它是在自动消费线或传输带上传送的延续消费的产品进展中途实验。它不要求产品构成批。消费的产品进展中途实验。它不要求产品构成批。对于实验批，不能采用延续消费型抽样实验。采用延续消费型实验，可先延对于实验批，不能采用延续消费型抽样实验。采用延续消费型实验，可先延续对每个产品进展实验，当合格品数累计到规定数量或不合格品数在某个值以续对每个产品进展实验，当合格品数累计到规定数量或不合格品数在某个值以下时，就可改成每隔一定数量实验一次，假设出现不合格品，再恢复到逐个实下时，就可改成每隔一定数量实验一次，假设出现不合格品，再恢复到逐个实验。验。6.5.3抽样实验的方式抽样实验的方式按照抽样的次数，其抽样的方式分为一次抽样、二次抽样、按照抽样的次数，其抽样的方式分为一次抽样、二次抽样、多次抽样、序贯抽样四种方式。多次抽样、序贯抽样四种方式。一次抽样就是根据抽样实验方案，每次从实验批一次抽样就是根据抽样实验方案，每次从实验批N中随机抽中随机抽取一个样本取一个样本n，当实验得到的不合格品数，当实验得到的不合格品数d小于或等于合格判小于或等于合格判别数别数c时，实验批合格，予以接纳时，实验批合格，予以接纳;当实验批的不合格品数当实验批的不合格品数d大大于合格品判别数于合格品判别数c时，实验批不合格，该当拒收。时，实验批不合格，该当拒收。一次抽样实验的主要特点是一次抽样实验的主要特点是:合格判别数与不合格判别数只合格判别数与不合格判别数只相差相差1，这种方案可以写成，这种方案可以写成(n，C)，经过一次实验就可以确，经过一次实验就可以确定是接纳还是拒收。定是接纳还是拒收。二次抽样实验就是确定了二个相互配套的抽样实验方案，二次抽样实验就是确定了二个相互配套的抽样实验方案，按这组抽样实验方案进展实验，最多只需二次就可以断定实按这组抽样实验方案进展实验，最多只需二次就可以断定实验批能否合格。见图验批能否合格。见图二次抽样实验框图 多次抽样实验是二次抽样实验的延续，只是抽样的多次抽样实验是二次抽样实验的延续，只是抽样的次数增多而已。普通多次抽样实验可以从实验批中随机次数增多而已。普通多次抽样实验可以从实验批中随机抽取抽取3 3至至1010组样本。组样本。序贯抽样实验是从实验批中每次独取一个样品，序贯抽样实验是从实验批中每次独取一个样品，并且根据这个样品的测试结果，作出合格、不合格或继并且根据这个样品的测试结果，作出合格、不合格或继续抽样的判别，直到可以断定该批产品合格或不合格为续抽样的判别，直到可以断定该批产品合格或不合格为止。普通采用序贯抽样实验时，只需抽取到一定数量的止。普通采用序贯抽样实验时，只需抽取到一定数量的样品，就已能作出该批产品合格或不合格的判别。样品，就已能作出该批产品合格或不合格的判别。6.5.4 计数抽样实验的根本原理不讲计数抽样实验的根本原理不讲 计数抽样实验的目的是断定实验批能否为合格批，最简单、计数抽样实验的目的是断定实验批能否为合格批，最简单、最根本的计数抽样实验就是一次抽样实验方案。最根本的计数抽样实验就是一次抽样实验方案。1 接纳概率接纳概率 实验批被判别为合格予以接纳的概率称为实验批被判别为合格予以接纳的概率称为接纳概率，记作接纳概率，记作L(P)。设一批产品的批量为设一批产品的批量为N，其中不合格产品数为，其中不合格产品数为Np，批不合格，批不合格品率为品率为P，假设从这批产品中随机抽取一个样本容量为，假设从这批产品中随机抽取一个样本容量为n的样的样本，那么在这个样本中，恰有本，那么在这个样本中，恰有d件不合格品的概率为件不合格品的概率为nNdnNNdNCCCdPpp)(从N件产品中，随机抽取n件产品的能够组合数;从Np件不合格品中，随机抽取d件不合格品的能够组合数;从N-Np件合格品中，随机抽取n-d件合格品的能够组合数。nNCdNpCdnNNqC这是超几何分布，其中组合的计算方法是)!(!kmkmCkm 当采用抽样实验方案(n，c)验收一批产品时，只需样本中的不合格品数d不超越c，就以为合格，予以接纳。因此当实验批的不合格品率为P时，它的接纳概率L(P)为coddPcdPPPPL)()(.)1()0()(其中：P(d)是样本中恰有d件不合格品的概率。进一步可以证明:当Pl0%，N/nl0时，且nPl0时，不合格品率和接纳概率服从泊松分布，其计算公式为CdnpdnpdednPPLednPdP0!)(!)(可以证明:当P10%，N/n10时，其不合格品率和接纳概率服从二项分布，其计算公式如下：CddnddndnddnPPCPLPPCdP0)()()1()()1()(2 抽样实验特性曲线抽样实验特性曲线 抽样实验特性曲线，又称为抽样实验特性曲线，又称为OC线，见以下图。其线，见以下图。其横坐标表示实验批的不合格品率，纵坐标表示实验横坐标表示实验批的不合格品率，纵坐标表示实验批的接纳概率。随着批不合格品率不断增大，接纳批的接纳概率。随着批不合格品率不断增大，接纳概率逐渐下降。概率逐渐下降。由计算接纳概率L(P)的公式可知，参数(N，n，C)对抽样实验特性曲线有影响，其影响的程度有所差别。其中N对OC线影响最小，当抽样实验的方案n，C一定时，随着N的增大，CC线由陡变平，略有小幅度变化;当合格判别数C一定时，n对OC线影响很大，随着n变大，OC线逐渐变陡，见以下图1。当样本容量n一定时，合格判别数C对OC线也有较大影响，随着C的添加，OC线逐渐变平，见以下图2。图1图23 3 抽样实验中的两种风险抽样实验中的两种风险 抽样实验是经过样本来推测或判别总体能否抽样实验是经过样本来推测或判别总体能否合格，因此不可防止地能够呵斥误判。这种合格，因此不可防止地能够呵斥误判。这种误判将使消费者或运用者蒙受损失。误判将使消费者或运用者蒙受损失。假设将合格的批判别为不合格的批，将假设将合格的批判别为不合格的批，将使消费方或供应方蒙受损失，称为消费方风使消费方或供应方蒙受损失，称为消费方风险，其风险率记作险，其风险率记作。这种误判称为犯第一。这种误判称为犯第一类错误。类错误。假设将不合格的批判别为合格的批，将假设将不合格的批判别为合格的批，将运用户或消费者蒙受损失，称为运用方风险，运用户或消费者蒙受损失，称为运用方风险，其风险率记作其风险率记作。这种误判称为犯第二类错。这种误判称为犯第二类错误。误。为了控制这两种判别错误，使双方的能够损失都有一个合理的界限，在采用抽样实验时，该当规定两个不合格品率:P0与P1，其关系见图。当PP0时，质量较好，以大的概率接纳或以小的概率拒收;当PP1时，质量较差，以小的概率接纳或以大的概率拒收。要求，P0，P1与抽样实验方案有关。其中P0等于产品的合格率，P1等于不合格率。)(1)(10PLPL两种风险P0、P1关系1)(0PLPP时，当)(1PLPP时，当)(1)(10PLPL第章思索题1.可靠性实验的根本目的是什么?2.可靠性实验有几种分类方法，怎样分类?3.加速寿命实验有哪几种方法?4.现场实验和实验室实验各有什么优缺陷?5.强迫老化实验能够设置的环境有哪几种?6.什么叫抽样实验方案?(N，n，Ac，Re)计数抽样检验方案的含义是什么？7.全数检验适用于哪些情况?8.按判别规范不同，抽样检验方案可分为哪两种?9.检验的主要类型有哪四种?10.何谓选别型抽样检验?11.什么叫第一类风险?什么叫第二类风险?