汽车产品可靠性工程技术_可靠性试验

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Page,52,汽车产品可靠性工程技术,可靠性试验,主要内容,基本知识,试验评价,失效分析,基本知识,可靠性试验的目的,可靠性试验的分类,快速可靠性试验,试验中应注意的问题,可靠性抽样试验,可靠性试验的目的,可靠性试验是为了提高或确认产品、装置及零件的可靠性进行的试验的总称。,其目的是：,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，为新产品的开发积累经验。,可靠性试验的分类,整车行驶试验,主要指整车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（如石块路、卵石路、鱼鳞坑路、搓板路、扭曲路、凸块路、沙槽、水池、盐水池等）、变速跑道、坡道、砂土路等。,相关标准：,汽车可靠性行驶试验方法（,GB/T 12678-1990,）；,汽车耐久性行驶试验方法（,GB/T 12679-1990,）。,海南汽车试验场,不同车型的试验道路种类与长度,台架模拟试验,使实际工作状态在试验室再现的一种方法，包括总成试验和零件试验。,总成试验：发动机、离合器、变速器、转向器和后桥等。,零件试验：一般针对外协外购件。,相关标准：,汽车发动机可靠性试验方法,(GB/T 19055-2003),；,汽车转向器总成试验方法,(QC/T 29096-92),；,汽车动力转向器总成台架试验方法,(QC/T529-2000,),。,快速可靠性试验,由于汽车及其零部件的使用寿命很长，用常规的试验条件进行可靠性试验需要耗费很多资金与时间，因此大量采用快速可靠性试验方法。,分为：增大应力法；,浓缩应力法；,增加试样；,贝叶斯法。,原则：故障模式一致性；,子系统故障分布相近；,确定快速系数。,可靠性试验中应注意的问题,试验对象是否可修,可靠性试验规范体系,零部件可靠性试验,试验载荷的选择,试验样品的质量检查,试验数据的完整与准确,试验结果进行分析,注意试验安全,可靠性,试验？,可靠性抽样试验,从批量产品中抽取部分样品进行实验，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样试验。,主要用于：产品的生产鉴定；,协作产品验收和质量检查。,分为：计数抽样、计量抽样。,一次抽样、多次抽样、序贯抽样。,可靠性抽样试验,抽样试验的基本原理,从,n,个产品中抽取,k,个产品进行可靠性试验,规定一个判定数,c,当不合格品数,kc,时，产品不合格。,若产品的实际不合格率为,P,，产品被判定为合格的概率：,假定有两个不合格率：,合格可靠性水平,P,0,，极限可靠性水平,P,1,。,1-L(P,0,):,厂方风险；,L(P,1,),：用方风险。,可靠性抽样试验,福特公司批检验抽样表,可靠性抽样试验,汽车零部件威布尔分布计量一次抽样,当给定,m,、,R,、,t,R,、,时，即可确定批产品合格所对应的,t,/,t,R,、,n,、,c,的关系，制作威布尔分布抽样试验表。,可靠性抽样试验,可靠性抽样试验,汽车整车指数分布计量一次抽样,只要事先规定好,MTBF,0,、,MTBF,1,、,、,，就可以求出满足该式的故障数,r,，也就是判定数,c,。,求出必须的试验总时间,T,，从而确定抽样方案。,主要内容,基本知识,试验评价,失效分析,试验评价,评价指标的计算,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。,评价参数：平均故障间隔里程,MTBF,、平均当量故障数,Cr,n-,试验车样车数；,r-1,、,2,、,3,类故障的总数；,t-,试验截止里程。,r,i,-,子系统发生第,i,类故障数；,-,第,i,类故障当量故障数。,试验评价,评价指标限值,基本车型评价限值,主要内容,基本知识,试验评价,失效分析,失效分析,失效是什么？,失效分析是什么？,失效分析的方法,失效是什么,发生下列情况之一时，机械产品被定义为失效：,(1),完全失去规定的功能；,(2),仍然可用，但是不再能够良好地执行其原定的功能；,(3),严重的损伤，使其在继续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行修理成调换。,机械零件的失效分类,失效分析是什么？,也称故障分析，指在失效事件发生之后，分析引起产品失效的原因，并提出对策，以防止其再发生的技术活动和管理活动。,目的：通过失效分析，找出失效原因，提出防止失效的措施，然后反馈到产品设计、制造部门，以提高产品的质量、可靠性与耐久性，并能防止同类失效再次发生。,失效分析的方法,确定失效对象的状态,分析确定失效原因,做出结论，提出对策,确定失效对象的状态,收集背景数据及使用条件,环境，汽车载荷、速度、道路、交通状况，使用的油料，操作情况，行驶里程，损坏件出厂日期、厂家等等。,对失效部件进行残骸分析及初步检查,找出失效的先导失效件和失效源。,确定失效对象的状态,先导失效件判别原则,相邻两块残骸有被其他残块碰撞时留下的划痕，表明二者不是先导失效件。,零件表面加工原则。相互碰撞的零件会留下对方的印痕。,T,型法则：在一个零件上有两条相交的裂纹，则,A,裂纹在先，,B,裂纹在后。,分叉法则：将残骸拼凑后，形成如图所示的裂纹分叉情况，则汇合裂纹在前，分叉裂纹在后。裂纹沿箭头方向发展。,确定失效对象的状态,失效源区分析原则,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,失效源区在裂缝最宽处,失效源区分析原则,失效源区在两组人字形纹汇合处,失效源区分析原则,失效源区在放射棱线发源处,失效源区分析原则,断口上有疲劳弧线发源地为失效源区,分析确定失效原因,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,断口的宏观检查、微观检查；,化学成分分析、金相组织分析,利用同批次未失效件进行分析,无损探伤、检查表面硬度和零件尺寸等,检查与图纸规定的尺寸、材料、技术条件是否一致,应力强度计算：审核设计、强度复核,试验分析：应力测试试验、台架可靠性试验。,常见失效模式及诱发原因,做出结论，提出对策,综合分析资料，确定失效模式，找出失效诱因。,确定原因属于产品、环境还是人为因素。,确定原因属于设计、制造还是使用。,针对失效原因，提出改进建议。,失效分析实例,收集背景数据及使用条件,某型柴油机曲轴较为频繁的出现早期失效，表现形式为断裂。该柴油机为两缸、,35HP,。,失效的时间从,30h,到,700h,不等。,曲轴材料为,C45,钢，锻造而成 ，机加工之前已具有,BH 180-207,。,曲轴的轴颈和曲柄臂均进行了表面感应淬火,(2-5,mm,),。,失效分析实例,收集背景数据及使用条件,失效分析实例,收集背景数据及使用条件,失效分析实例,分析失效源区,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,化学成分分析、金相组织分析,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,金相组织分析：,轴颈和曲柄销的微观组织结构均为回火马氏体。,失效区域的铁素体,-,珠光体结构大概包含,60%,的铁素体，在微观结构中还可以见到一些铁素体带。,曲轴的化学成分和热处理过程均符合要求。,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,断口的宏观检查,断口展现出明显的疲劳失效的特征。曲柄销曲柄臂的倒角处有疲劳裂纹。初始的区域相对光滑并且没有显示出异常的长,/,深的裂纹。,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,断口的微观检查,(1,号曲轴,),在倒角区域下，有一些分散的裂纹，圆角区域之下（由表面向深层）可见晶粒间自然形成的分散的细小裂纹，能谱分析检测颗粒边界未见有害元素。疲劳产生的原因是初始疲劳阶段的应力过大。,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,断口的宏观检查,(3,号曲轴,),断口展现出明显的疲劳失效的特征。曲柄销曲柄臂的倒角处有多处疲劳裂纹。,失效分析实例,断口的微观检查,(3,号曲轴,),距表面很近的地方，有一些很长的不连续的裂缝。,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。,二者都加剧了疲劳裂纹的生成。,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,应力强度计算：审核设计、强度复核,失效分析实例,残骸的理化性能检验分析，确定失效模式,应力强度计算：审核设计、强度复核,失效分析实例,应力强度计算：审核设计、强度复核,初始疲劳：经过计算得到初始疲劳应力为,175MPa,，即,175MPa,的应力会使曲柄销倒角处产生初始疲劳,。,使疲劳裂纹传播的应力：使初始疲劳裂纹传播的应力均值为,160MPa,，最小应力值为,80MPa,。,疲劳失效的时间估计：假设使疲劳出现的循环次数为,10,7,，载荷频率为,90,000/h,，计算得初始疲劳出现的时间约为,110h,，疲劳裂纹传播的时间约为,35h,，则疲劳失效的总时间约为,150h,。,失效分析实例,做出结论，提出对策,结论：,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。,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。,正常情况下，能够引发初始疲劳的应力值为,175MPa,。,表面或表面下层的状况会影响初始疲劳出现的应力值，,1,号和,3,号曲轴，引发初始疲劳的应力值为,160MPa,。,使初始疲劳裂纹传播的应力均值为,160MPa,，最小应力值为,80MPa,。,失效分析实例,做出结论，提出对策,对策：,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。,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,汽车可靠性试验的基本知识,试验中需要注意的问题,试验评价的内容,失效分析的基本思路及实例,谢 谢 ！,