汽车产品可靠性工程技术可靠性试验--课件

汽车产品可靠性工程技术汽车产品可靠性工程技术可靠性试验可靠性试验主要内容主要内容基本知基本知识试验评价价失效分析失效分析基本知识基本知识可靠性可靠性试验的目的的目的可靠性可靠性试验的分的分类快速可靠性快速可靠性试验试验中中应注意的注意的问题可靠性抽可靠性抽样试验可靠性试验的目的可靠性试验的目的可靠性可靠性试验是是为了提高或确了提高或确认产品、装品、装置及零件的可靠性置及零件的可靠性进行的行的试验的的总称。称。其目的是：其目的是：对汽车及其零部件可靠性水平的评估和考核；对汽车及其零部件可靠性水平的评估和考核；对批量产品或外加工产品进行验收；对批量产品或外加工产品进行验收；对试验结果进行失效机理分析；对试验结果进行失效机理分析；储备设计所需资料，探索发展方向，为新产品的储备设计所需资料，探索发展方向，为新产品的开发积累经验。开发积累经验。可靠性试验的分类可靠性试验的分类整车行驶试验整车行驶试验主要指整主要指整车可靠性和耐久性可靠性和耐久性试验。要求：具有固定路形的特殊可靠性道路（如要求：具有固定路形的特殊可靠性道路（如石石块路、卵石路、路、卵石路、鱼鳞坑路、搓板路、扭曲路、坑路、搓板路、扭曲路、凸凸块路、沙槽、水池、路、沙槽、水池、盐水池等）、水池等）、变速跑道、速跑道、坡道、砂土路等。坡道、砂土路等。相关相关标准：准：汽汽车可靠性行可靠性行驶试验方法（方法（GB/T 12678-1990）；）；汽汽车耐久性行耐久性行驶试验方法（方法（GB/T 12679-1990）。）。海南汽车试验场海南汽车试验场不同车型的试验道路种类与长度不同车型的试验道路种类与长度台架模拟试验台架模拟试验使使实际工作状工作状态在在试验室再室再现的一种方法，包括的一种方法，包括总成成试验和零件和零件试验。总成成试验：发动机、离合器、机、离合器、变速器、速器、转向器和后向器和后桥等。等。零件零件试验：一般：一般针对外外协外外购件。件。相关相关标准：准：汽汽车发动机可靠性机可靠性试验方法方法(GB/T 19055-2003)；汽汽车转向器向器总成成试验方法方法(QC/T 29096-92)；汽汽车动力力转向器向器总成台架成台架试验方法方法(QC/T529-2000)。快速可靠性试验快速可靠性试验由于汽由于汽车及其零部件的使用寿命很及其零部件的使用寿命很长，用常，用常规的的试验条件条件进行可靠性行可靠性试验需要耗需要耗费很多很多资金与金与时间，因此大量采用快速可靠性因此大量采用快速可靠性试验方法。方法。分分为：增大：增大应力法；力法；浓缩应力法；力法；增加增加试样；贝叶斯法。叶斯法。原原则：故障模式一致性；：故障模式一致性；子系子系统故障分布相近；故障分布相近；确定快速系数。确定快速系数。可靠性试验中应注意的问题可靠性试验中应注意的问题试验对象是否可修象是否可修可靠性可靠性试验规范体系范体系零部件可靠性零部件可靠性试验试验载荷的荷的选择试验样品的品的质量量检查试验数据的完整与准确数据的完整与准确试验结果果进行分析行分析注意注意试验安全安全可靠性可靠性试验？试验？可靠性抽样试验可靠性抽样试验从批量从批量产品中抽取部分品中抽取部分样品品进行行实验，以此来判断，以此来判断产品的可靠性是否达到要求的方法叫做可靠性抽品的可靠性是否达到要求的方法叫做可靠性抽样试验。主要用于：主要用于：产品的生品的生产鉴定；定；协作产品验收和质量检查。协作产品验收和质量检查。分分为：计数抽数抽样、计量抽量抽样。一次抽一次抽样、多次抽、多次抽样、序、序贯抽抽样。可靠性抽样试验可靠性抽样试验抽抽样试验的基本原理的基本原理从从n个个产品中抽取品中抽取k个个产品品进行可靠性行可靠性试验,规定一个判定数定一个判定数c当不合格品数当不合格品数k=ckckc时，产品不合格。时，产品不合格。若产品的实际不合格率为若产品的实际不合格率为P P，产品被判定为合格的概率：，产品被判定为合格的概率：假定有两个不合格率：假定有两个不合格率：合格可靠性水平合格可靠性水平P0，极限可靠性水平，极限可靠性水平P1。1-L(P0):厂方厂方风险；L(P1)：用方：用方风险。可靠性抽样试验可靠性抽样试验福特公司批福特公司批检验抽抽样表表可靠性抽样试验可靠性抽样试验汽汽车零部件威布零部件威布尔分布分布计量一次抽量一次抽样当当给定定m、R、tR、时，即可确定批，即可确定批产品合格所品合格所对应的的t/tR、n、c的关系，制作威布的关系，制作威布尔分布抽分布抽样试验表。表。可靠性抽样试验可靠性抽样试验可靠性抽样试验可靠性抽样试验汽汽车整整车指数分布指数分布计量一次抽量一次抽样只要事先只要事先规定好定好MTBF0、MTBF1、，就可以，就可以求出求出满足足该式的故障数式的故障数r，也就是判定数，也就是判定数c。求出必求出必须的的试验总时间T，从而确定抽，从而确定抽样方案。方案。主要内容主要内容基本知基本知识试验评价价失效分析失效分析试验评价试验评价评价指价指标的的计算算原则：整车只计算本质故障，同一零部件发生几次相同模原则：整车只计算本质故障，同一零部件发生几次相同模式的故障则只计算一次，各子系统除计算本系统发生的所式的故障则只计算一次，各子系统除计算本系统发生的所有本质故障外，还须计算由于其连接、协调、匹配不当造有本质故障外，还须计算由于其连接、协调、匹配不当造成其他子系统发生的故障。成其他子系统发生的故障。评价参数：平均故障间隔里程评价参数：平均故障间隔里程MTBFMTBF、平均当量故障数、平均当量故障数CrCrn-n-试验车样车数；试验车样车数；r-1r-1、2 2、3 3类故障的总数；类故障的总数；t-t-试验截止里程。试验截止里程。r ri i-子系统发生第子系统发生第i i类故障数；类故障数；-第第i i类故障当量故障数。类故障当量故障数。试验评价试验评价评价指价指标限限值基本基本车型型评价限价限值主要内容主要内容基本知基本知识试验评价价失效分析失效分析失效分析失效分析失效是什么？失效是什么？失效分析是什么？失效分析是什么？失效分析的方法失效分析的方法失效是什么失效是什么发生下列情况之一时，机械产发生下列情况之一时，机械产品被定义为失效：品被定义为失效：(1)(1)完全失去规定的功能；完全失去规定的功能；(2)(2)仍然可用，但是不再能够仍然可用，但是不再能够良好地执行其原定的功能；良好地执行其原定的功能；(3)(3)严重的损伤，使其在继续严重的损伤，使其在继续使用中失去可靠性及安全性，使用中失去可靠性及安全性，因而需要立即从服役中拆除进因而需要立即从服役中拆除进行修理成调换。行修理成调换。机械零件的失效分类机械零件的失效分类 失效分析是什么？失效分析是什么？也称故障分析，指在失效事件也称故障分析，指在失效事件发生之后，分析引起生之后，分析引起产品失效的原因，并提出品失效的原因，并提出对策，以防止其再策，以防止其再发生的生的技技术活活动和管理活和管理活动。目的：通目的：通过失效分析，找出失效原因，提出防止失失效分析，找出失效原因，提出防止失效的措施，然后反效的措施，然后反馈到到产品品设计、制造部、制造部门，以提，以提高高产品的品的质量、可靠性与耐久性，并能防止同量、可靠性与耐久性，并能防止同类失失效再次效再次发生。生。失效分析的方法失效分析的方法确定失效确定失效对象的状象的状态分析确定失效原因分析确定失效原因做出做出结论，提出，提出对策策确定失效对象的状态确定失效对象的状态收集背景数据及使用条件收集背景数据及使用条件环境，汽境，汽车载荷、速度、道路、交通状况，使用荷、速度、道路、交通状况，使用的油料，操作情况，行的油料，操作情况，行驶里程，里程，损坏件出厂日期、坏件出厂日期、厂家等等。厂家等等。对失效部件失效部件进行残骸分析及初步行残骸分析及初步检查找出失效的先找出失效的先导失效件和失效源。失效件和失效源。确定失效对象的状态确定失效对象的状态先先导失效件判失效件判别原原则相邻两块残骸有被其他残块碰相邻两块残骸有被其他残块碰撞时留下的划痕，表明二者不撞时留下的划痕，表明二者不是先导失效件。是先导失效件。零件表面加工原则。相互碰撞零件表面加工原则。相互碰撞的零件会留下对方的印痕。的零件会留下对方的印痕。T T 型法则：在一个零件上有两型法则：在一个零件上有两条相交的裂纹，则条相交的裂纹，则A A裂纹在先，裂纹在先，B B裂纹在后。裂纹在后。分叉法则：将残骸拼凑后，形分叉法则：将残骸拼凑后，形成如图所示的裂纹分叉情况，成如图所示的裂纹分叉情况，则汇合裂纹在前，分叉裂纹在则汇合裂纹在前，分叉裂纹在后。裂纹沿箭头方向发展。后。裂纹沿箭头方向发展。确定失效对象的状态确定失效对象的状态失效源区分析原失效源区分析原则失效源区在缝隙最宽处失效源区在缝隙最宽处失效源区在两组人字形纹汇合处失效源区在两组人字形纹汇合处失效源区在放射棱线发源处失效源区在放射棱线发源处断口上有疲劳弧线发源地为失效源区断口上有疲劳弧线发源地为失效源区断口上有生锈痕迹，可判断为旧痕，可能是失效源区断口上有生锈痕迹，可判断为旧痕，可能是失效源区失效源区分析原则失效源区分析原则失效源区在裂失效源区在裂缝最最宽处失效源区分析原则失效源区分析原则失效源区在两失效源区在两组人字形人字形纹汇合合处失效源区分析原则失效源区分析原则失效源区在放射棱失效源区在放射棱线发源源处失效源区分析原则失效源区分析原则断口上有疲断口上有疲劳弧弧线发源地源地为失效源区失效源区分析确定失效原因分析确定失效原因残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式断口的宏断口的宏观检查、微、微观检查；化学成分分析、金相化学成分分析、金相组织分析分析利用同批次未失效件利用同批次未失效件进行分析行分析无无损探探伤、检查表面硬度和零件尺寸等表面硬度和零件尺寸等检查与与图纸规定的尺寸、材料、技定的尺寸、材料、技术条件是否一致条件是否一致应力力强度度计算：算：审核核设计、强度复核度复核试验分析：分析：应力力测试试验、台架可靠性、台架可靠性试验。常见失效模式及诱发原因常见失效模式及诱发原因做出结论，提出对策做出结论，提出对策综合分析合分析资料，确定失效模式，找出失效料，确定失效模式，找出失效诱因。因。确定原因属于确定原因属于产品、品、环境境还是人是人为因素。因素。确定原因属于确定原因属于设计、制造、制造还是使用。是使用。针对失效原因，提出改失效原因，提出改进建建议。失效分析实例失效分析实例收集背景数据及使用条件收集背景数据及使用条件某型柴油机曲某型柴油机曲轴较为频繁的出繁的出现早期失效，表早期失效，表现形形式式为断裂。断裂。该柴油机柴油机为两缸、两缸、35HP。失效的失效的时间从从30h到到700h不等。不等。曲曲轴材料材料为C45钢，锻造而成造而成，机加工之前已具有，机加工之前已具有BH 180-207。曲曲轴的的轴颈和曲柄臂均和曲柄臂均进行了表面感行了表面感应淬火淬火(2-5mm)。失效分析实例失效分析实例收集背景数据及使用条件收集背景数据及使用条件 失效分析实例失效分析实例收集背景数据及使用条件收集背景数据及使用条件失效分析实例失效分析实例分析失效源区分析失效源区失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式化学成分分析、金相化学成分分析、金相组织分析分析失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式金相金相组织分析：分析：轴颈和曲柄和曲柄销的微的微观组织结构均构均为回火回火马氏体。氏体。失效区域的失效区域的铁素体素体-珠光体珠光体结构大概包含构大概包含60%的的铁素体，素体，在微在微观结构中构中还可以可以见到一些到一些铁素体素体带。曲轴的化学成分和热处理过程均符合要求。曲轴的化学成分和热处理过程均符合要求。失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式断口的宏断口的宏观检查断口展现出明显的断口展现出明显的疲劳失效的特征。疲劳失效的特征。曲柄销曲柄臂的倒曲柄销曲柄臂的倒角处有疲劳裂纹。角处有疲劳裂纹。初始的区域相对光初始的区域相对光滑并且没有显示出滑并且没有显示出异常的长异常的长/深的裂深的裂纹。纹。失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式断口的微断口的微观检查(1号曲号曲轴)在倒角区域下，有在倒角区域下，有一些分散的裂纹，一些分散的裂纹，圆角区域之下（由圆角区域之下（由表面向深层）可见表面向深层）可见晶粒间自然形成的晶粒间自然形成的分散的细小裂纹，分散的细小裂纹，能谱分析检测颗粒能谱分析检测颗粒边界未见有害元素。边界未见有害元素。疲劳产生的原因是疲劳产生的原因是初始疲劳阶段的应初始疲劳阶段的应力过大。力过大。失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式断口的宏断口的宏观检查(3号曲号曲轴)断口展现出明显的断口展现出明显的疲劳失效的特征。疲劳失效的特征。曲柄销曲柄臂的倒曲柄销曲柄臂的倒角处有多处疲劳裂角处有多处疲劳裂纹。纹。失效分析实例失效分析实例断口的微断口的微观检查(3号曲号曲轴)距表面很近的地方，有一些很长距表面很近的地方，有一些很长的不连续的裂缝。的不连续的裂缝。另一区域的表面，有金属剥落的迹另一区域的表面，有金属剥落的迹象，剥落处伴随着疲劳的传播。象，剥落处伴随着疲劳的传播。二者都加剧了疲劳裂纹的生成。二者都加剧了疲劳裂纹的生成。失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式应力力强度度计算：算：审核核设计、强度复核度复核失效分析实例失效分析实例残骸的理化性能残骸的理化性能检验分析，确定失效模式分析，确定失效模式应力力强度度计算：算：审核核设计、强度复核度复核失效分析实例失效分析实例应力力强度度计算：算：审核核设计、强度复核度复核初始疲初始疲劳：经过计算得到初始疲算得到初始疲劳应力力为175MPa，即，即175MPa的的应力会使曲柄力会使曲柄销倒角倒角处产生初始疲生初始疲劳。使疲使疲劳裂裂纹传播的播的应力：使初始疲力：使初始疲劳裂裂纹传播的播的应力均力均值为160MPa，最小，最小应力力值为80MPa。疲疲劳失效的失效的时间估估计：假：假设使疲使疲劳出出现的循的循环次数次数为107，载荷荷频率率为90,000/h，计算得初始疲算得初始疲劳出出现的的时间约为110h，疲，疲劳裂裂纹传播的播的时间约为35h，则疲疲劳失效的失效的总时间约为150h。失效分析实例失效分析实例做出做出结论，提出，提出对策策结论：曲轴材料的化学成分和拉伸特性均符合规定。曲轴材料的化学成分和拉伸特性均符合规定。对给定的化学成分和热处理方法，冲击特性也是合理的。对给定的化学成分和热处理方法，冲击特性也是合理的。曲轴的失效均由疲劳引起。曲轴的失效均由疲劳引起。疲劳失效的源区在曲柄销和曲柄臂的倒角处。疲劳失效的源区在曲柄销和曲柄臂的倒角处。正常情况下，能够引发初始疲劳的应力值为正常情况下，能够引发初始疲劳的应力值为175MPa175MPa。表面或表面下层的状况会影响初始疲劳出现的应力值，表面或表面下层的状况会影响初始疲劳出现的应力值，1 1号和号和3 3号曲轴，引发初始疲劳的应力值为号曲轴，引发初始疲劳的应力值为160MPa160MPa。使初始疲劳裂纹传播的应力均值为使初始疲劳裂纹传播的应力均值为160MPa160MPa，最小应力值为，最小应力值为80MPa80MPa。失效分析实例失效分析实例做出做出结论，提出，提出对策策对策：策：对倒角区域进行感应淬火，形成具有高硬度和良好耐磨性对倒角区域进行感应淬火，形成具有高硬度和良好耐磨性的回火马氏体结构。的回火马氏体结构。加强对机加工和研磨工艺的控制，避免曲轴的早期失效。加强对机加工和研磨工艺的控制，避免曲轴的早期失效。增大倒角半径，减少曲轴材料局部区域的金属学缺陷。增大倒角半径，减少曲轴材料局部区域的金属学缺陷。报告小结报告小结汽汽车可靠性可靠性试验的基本知的基本知识试验中需要注意的中需要注意的问题试验评价的内容价的内容失效分析的基本思路及失效分析的基本思路及实例例谢谢！