汽车的可靠性

汽车的可靠性 1 可靠性的定义 广义可靠性由三大要素构成 可靠性 耐久性和维修性 通常所说的可靠 与不可靠 只是对汽车本身的质量而言 1 1 可靠性 汽车的可靠性是指汽车产品在规定的使用条件下和规定的时间内 完成规 定功能的能力 汽车可靠性包括四个因素 汽车产品 规定条件 规定时间和规定功能 汽车产品是指汽车整车 总成或零部件 它们都是汽车可靠性研究的对象 规定条件是指规定的汽车产品工作条件 它包括 气候情况 道路状况 地理位置等环境条件 载荷性质 载荷种类 行驶速度等运行条件 维修方式 维修水平 维修制度等维修条件 存放环境 管理水平 驾驶技术等管理条件 规定时间是指规定的汽车产品使用时间 它可以是时间单位 小时 天数 月数 年数 也可以是行驶里程数 工作循环次数等 在汽车工程中 保修期 第一次大修里程 报废周期都是重要的特征时间 规定功能是指汽车设计任务书 使用说明书 订货合同及国家标准规定的 各种功能和性能要求 不能完成规定功能就是不可靠 称之为发生了故障或失 效 根据故障的危害程度不同 汽车故障通常分类 1 致命故障 指危及人身安全 引起主要总成报废 造成重大经济损失 对周围环境造成严重危害的故障 2 严重故障 指引起主要零部件或总成损坏 影响行驶安全 不能用易损 备件和随车工具在短时间 30min 内排除的故障 3 一般故障 指不影响行驶安全的非主要零部件故障 可用易损备件和随 车工具在短时间 30min 内排除 4 轻微故障 指对汽车正常运行基本没有影响 不需要更换零部件 可用 随车工具 5min 内 较容易排除的故障 1 2 汽车的耐久性 是指汽车进入极限技术状态之前 经预防维修 不更 换主要总成和大修 维持工作能力的性能 1 3 维修性 是指在规定条件下使用的产品 在规定时间内按规定的程序和 方法进行维修时 保持或恢复到能完成规定功能的能力 1 4 汽车的使用期限 是指新车开始使用直至报废为止的使用延续时间 或 行程 使用期限分为技术使用期限 经济使用期限和合理使用期限 2 可靠性的评价指标 对产品进行可靠性评价时 可将产品分为可修产品和不可修产品两种类型 2 1 不可修产品的可靠性评价 不可修产品是指在使用中一旦发生故障 其寿命即告终结的产品 当然 不可修是相对的 更多是指实际上没有修理价值和修理后不能完全恢复功能的 产品 如汽车上的油封 轴承 齿轮 皮带 灯泡等 即使是整车达到一定行 驶里程后 也可视为不可修产品 不可修产品是通过其寿命的统计对其可靠性进行评价的 主要评价指标有 可靠度 不可靠度 失效概率密度 故障率 平均寿命等 2 1 1 可靠度 产品在规定的条件下 在规定的时间内 完成规定功能的概率 称为可靠 度 产品在规定时间 t 内能否完成规定功能 取决于产品的固有寿命 T 只有 T t 时 该产品才能可靠地完成规定功能 2 1 2 不可靠度 又称失效概率 它是指产品在规定的条件下 在规定的时间内 不能完成 规定功能的概率 用 F t 表示 当产品的固有寿命小于或等于规定时间 即 T t 时 该产品将随机地在规 定时间内的某一时刻发生失效 即发生故障 不能继续完成规定的功能 随着时间的增长 产品的可靠度越来越低 直到最终完全失效 而随着时 间的增长 产品的不可靠度越大 即发生失效的可能性越大 2 1 3 故障率 故障率 又称失效率 它是指产品在规定条件下 在规定时间内 产品的 故障总数与寿命单位总数之比率 用 t 表示 电子产品的故障率曲线多呈浴盆状 因此又常将故障率曲线称为浴盆曲线 机械产品的故障率曲线一般随时间的增长而增大 故障率曲线可将故障分为三个时期 早期故障期 偶然故障期和耗损故障 期 早期故障期 因为产品中有不合格产品 故障率较高 但随时间的推移 不合格品被淘汰 故障率逐渐下降 加强产品生产过程中的质量管理 提高装 配质量 是提高早期故障期可靠性的有效措施 偶然故障期的故障率低且稳定 发生故障是偶然的 何时发生也无法预测 因此提高此时期内的可靠性也无具 体措施 产品进入耗损故障期后 由于产品已接近或达到设计寿命 随时间的 增长 故障率明显长高 提高此时期内整个系统的可靠性 就必须在进入耗损 故障期之前 更换零件进行预防性的维修 故障率表示汽车产品在使用中发生故障的频繁程度 通常用每 1000h 或每 1000km 的百分数来表示 2 1 4 平均寿命 对不可修产品 平均寿命是指从开始投入使用到发生失效 故障 的平均 工作时间 即平均无故障工作时间 用 MTBF 表示 平均寿命一般通过可靠性试验进行估算 如抽取 n 个产品进行可靠性试验 每个产品的试验都是到其失效为止 第 i 个产品的试验时间为 t 则该产品的平 均寿命为 在进行可靠性试验时 有时为节约时间和经费 试验不做到全部抽样产品 失效 即做到某个规定的程度就截止试验 称为截尾试验 截尾试验可分为定 时截尾试验和定数截尾试验 定时截尾试验的规则是 先规定一个时间 t 试验做到 t 时 不发生失 效则终止试验 如果抽取 n 个产品进行可靠性试验 试验做到 t 时 有 r 个产 品失效 第 i 个失效产品的试验时间为 ti 则该产品的平均寿命为 定数截尾试验的规则是 先规定一个失效数 r 试验做到第 r 个产品失效时 则终止试验 如果进行可靠性试验抽取的产品数为 n 个 第 r 个失效的试验时 间为 tr 第 i 个失效产品的试验时间为 ti 则该产品的平均寿命为 2 2 可修产品的可靠性评价 发生故障后 通过维修可恢复其规定功能的产品 称为可修产品 可修产 品一般都是结构复杂 价格昂贵的产品 用两次故障之间的间隔时间的随机变 化情况 以及维修过程的统计量对其可靠性进行评价 常用的评价指标有平均 故障间隔里程 平均首次故障里程 当量故障率 加权分值等 2 2 1 平均故障间隔里程 MTBF 汽车一般情况下属可修产品 其平均故障间隔里程与可修产品的平均寿命 含义类似 平均寿命以时间 h 为单位 而平均间隔里程是以行驶里程 km 为单 位 平均故障间隔里程可定义为汽车平均无故障行驶的里程 采用规定里程的 截尾试验方法进行统计估算 公式如下 MTBF S r 式中 S 一试验总里程 S 试验车辆数 规定的试验里程 km r 全部试验车辆发生故障的总次数 轻微故障不计算在内 仅计算致命故障 严重故障和一般故障的总次数 2 2 2 平均首次故障里程 MTTFF 指汽车投入使用后第一次发生故障前 平均无故障行驶的里程 设抽取的 试验样车辆数为 n 发生故障的试验样车辆数为 n 第 i 辆样车的首次故障里 程为 ti 规定的试验截止里程为 r 则平均首次故障里程 MTTFF 为 应注意 对汽车进行质量检验时 一般抽取的样车辆数较少 2 3 辆 可 以采用上述简单的求数学平均值的方法对其可靠性进行评价 严格地说 应根 据试验结果画图 求分布函数 采用寿命统计的分析方法来确定平均首次故障 里程 2 2 3 当量故障率 D 用 MTBF 或 MTTFF 评价汽车的可靠性时 没有考虑不同级别故障 致 命故障 严重故障 一般故障和轻微故障 的发生次数 为更准确地评价汽车 的可靠性 必须考虑这些因素 四个级别故障的当量危害度系数 致命故障为 20 严重故障为 5 一般故 障为 1 轻微故障为 0 4 按当量危害度系数 将所有故障次数折合成发生一般 故障的次数 称为当量故障数 平均每 1000km 每辆汽车的当量故障数 称为当量故障率 如果抽取的试 验样车辆数为 n 规定的试验里程为 t 第 i 类故障的当量危害度系数为 i 发 生第 i 类故障的累计次数为 r1 则汽车的当量故障率 D 为 2 2 4 加权分值 平均故障间隔里程 MTBF 表示故障发生的频繁程度 平均首次故障里程 MTTFF 表示首次发生故障的早晚 当量故障率 D 表示故障的危害程度 加权分值 M 综合考虑了 MTBF MTTFF 和 D 三方面的影响 采用计分的 方法评价汽车的可靠性 满分为 100 分 加权分值越高 可靠性越好 按 1987 年出版的 载货汽车质量检验办法 加权分值 M 的计算公式为 M B MTBF 十 MTTFF 十 80e CD 式中 B C 一加权数 计算系数 汽油机 B 0 176 C 0 09 柴油机 B 0 125 C 0 115 2 2 维修性的评价指标 汽车的维修性是在设计中实现的 在用汽车的维修性基本已成定局 良好 的汽车维修性 应使发生故障的部位容易接近 容易检测 容易拆装 应当避 免维修人员误装 误拆 应当保证维修人员的人身安全 应当尽量采用标准件 通用件 评价汽车维修性的指标可分为时间评价指标和费用评价指标两类 2 3 1 时间评价指标 汽车的维修时间包括技术维修时间和行政维修时间 技术维修时间是指诊 断 拆装 修理 调试等所用的时间总和 它与故障类型 维修人员的技术水 平 工具和设备的配备情况等有关 行政维修时间是指办理出入厂手续 准备 工作 等待配件 等待场地 等待设备等时间 它与维修厂管理水平 制造厂 的售后服务 配件供应等因素有关 时间指标主要有平均维修时间 维修时间 率和有效度 1 平均维修时间 是指平均每次维修所用时间 主要用于评价单项维修 作业的维修性 2 千公里维修时间 Tm 它与故障率 单项维修时间 维护周期是否适 合等因素有关 Tm 1000 TRm TRp S h 1 000km 式中 TRm 行驶里程内故障后维修时间总和 h TRp S 里程内预防维护时间总和 h S 总行驶里程 km 3 有效度 A 指汽车正常行驶总时间与汽车使用总时间之比 其中 使用总时间等于正常行驶总时间与维修总时间之和 A 行驶总时间 行驶总时间 维修总时间 4 汽车的技术利用系数 Kt Ts Ts Tm Tr 式中 Ts 汽车处于工作能力状况的时间 Tm 因维护停驶的时间 Tr 因修理停驶的时间 5 汽车工作能力被恢复的概率一表征汽车在规定的时间内 其工作能力 被恢复的可能性 6 机构 总成和汽车的维护周期 7 维护和修理劳动量 8 维护和修理比费用 2 3 2 费用评价指标 维修费用一般包括材料费 工时费 设备工具费 管理费 材料费包括维 修时更换零部件 消耗燃润料及其他修理材料的费用 工时费包括技术工人和 辅助工人的工时费 设备工具费包括设备和工具的折旧 损耗 修理费用及消 耗的水 电 气等费用 管理费包括管理人员的工资 场地和厂房费用及备件 管理费用 费用指标主要有单项维修费和平均单位行驶里程维修费 1 单项维修费 指某单一故障平均每次的维修费用 或某级预防维护平 均每次的费用 2 平均单位行驶里程维修费 指平均每 1000km 消耗的维修费 2 4 耐久性评价指标 汽车的耐久性极大限度地依赖发动机的耐久性 发动机大修是汽车大修的 标志 影响发动机耐久性的因素很多 汽缸磨损对发动机的耐久性起决定性的 影响 它是确定发动机大修的依据 汽车发动机的耐久性评价指标主要有平均大修里程 平均稳定磨损期里程 大修时汽缸的平均最大磨损量 汽缸平均磨损速率 各缸的不均匀磨损系数 第一次大修平均行程 目前国产中型车平均为 150 000 170 000km 国 外为 300 000km 平均稳定磨损期里程 稳定磨损期指磨合期过后到大修前的时间 它是发 动机工作状态最好的时期 在此期间发动机的磨损量随时间增加缓慢 大修时汽缸的平均最大磨损量 包括汽缸锥度和圆度误差 汽缸平均磨损速率 指发动机大修时 各缸磨损锥度的平均值与大修里程 之比 各缸的不均匀磨损系数 指发动机大修时 各缸的磨损量 Mi 与各缸平均 磨损量的比值 复习思考题 1 什么是汽车的可靠性 如何评价