第一讲第一章汽车可靠性理论基础
§1-1 汽车可靠性概述
课堂类别：理论
教学目标：
1、了解可靠性的内涵
2、掌握可靠性评价指标
教学重难点：
重点：可靠度
难点：故障率函数
教学方法与手段：
1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2.教学手段：多媒体教学
教案正页
主要教学内容及过程
一、汽车可靠性与维修
1、可靠性
指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。
⑴可靠性的四要素：产品、规定条件、规定时间、规定功能。
①产品:通常是指可作为单独研究或单独试验对象的任何元件、零件，甚至一台完整的设备。
对汽车而言，其产品主要包括：整车、总成和零部件。
②规定条件：指汽车产品的工作条件，包括：
③规定时间：汽车行驶的保用期、第一次大修里程、报废期等。
④规定功能：设计任务书、使用说明书、订货合同以及国家标准规定的各种功汽车可靠性标志着汽车在整个使用寿命周期内保持所需质量指标的性能。
能和要求。如：安全性、舒适性、动力性、经济性和排放性能等。
（2）可靠性的类型
①固有可靠性：
产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性，它是产品的固有属性。
②使用可靠性：
考虑了使用、维修对产品可靠性的影响，包括使用、维修方法以及操作人员的技术熟练程度等都会对产品的寿命及功能的发挥产生重大影响。
汽车的可靠性取决于汽车本身的固有可靠性以及汽车的使用、维修水平，并与汽车的使用条件有关。
2、维修：指在系统投入运行后，为了保持或在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力而采取的技术与管理措施。
维修包括维护与修理，维护是为了保持产品完成规定功能的能力；修理是为了在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力。
汽车维修只能在一定程度上维持汽车的技术状况，提高其使用可靠性；但不能完全恢复其固有可靠性水平。
因此，经过相当里程的行使（达到极限行使里程）后，汽车就需要报废。
二、汽车可靠性评价指标
1.可靠度（有效度）：
汽车在规定的使用条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。记作R （t）。
2.失效度（不可靠度、累计故障概率）：
汽车在规定的使用条件下和规定的时间内丧失规定功能（发生故障）的概率。记作F（t）。
R（t）＋F（t）=1
3.故障概率密度函数：
汽车出现故障的概率随时间变化的规律。记作f（t）。
4.故障率函数
⑴概念：汽车工作到t时刻为止尚未发生故障的条件下在下一单位时间内发生故障的条件概率记作λ（t）。
●设T为汽车在规定条件下的使用寿命，t为设定的工作时间；
●“T﹥t”表示：“汽车工作到t时刻为止尚未发生故障”的事件；
●“t﹤T≤t+Δt”表示：“汽车在（t，t +Δt）内失效”的事件；
于是，“汽车工作到t时刻后在（t，t+Δt）内发生故障的条件概率”为：
P （t﹤T≤t +Δt/ T﹥t ）
将此条件概率除以时间间隔Δt，便得到Δt时间内的平均故障率。
当Δt→0时，就可以得到t时刻的失效率：
按上式计算故障率比较困难，实际应用中常用频率或平均故障率的观察值来代替。
①频率
t=0时有N个产品开始工作，到t时刻的故障件数为Nf（t）；
t时刻仍在工作而尚未发生故障的件数为N-Nf（t）；
间Δt内出现故障的件数为ΔNf（t），则单位时间内出现故障的件数为ΔNf（t） / Δt 。
那么，产品的平均故障率为：
例题：如图所示为50个某类型汽车轮胎调查数据，试分别求出汽车行驶到3.5万Km和5.5万Km时的故障率。
解：根据题意
N=50；
ΔNf（3.5）=7；
Δt=4-3.5
=0.5万Km；
Nf（3.5）=1+3+2+5=11；则：
当t=5.5万Km时，ΔNf（5.5）=3；
Δt=6-5.5 =0.5万Km；
Nf（5.5）=1+3+2+5+7+10+9+6=43；
②平均故障率的观察值λ
汽车在规定的考察行程（或时间）内，故障发生次数（m）与累计行程（ΣL）之比。即：
故障率的单位一般用每万km的百分数（% 1/万km）来表示。或1/小时、菲特。（1菲特=10-9 1/小时)
⑵故障率函数曲线
描述了故障率随时间的变化规律，分为早期故障、偶然故障、耗损故障三种类型。
⑴早期故障期（Ａ段）
产品在工作之初，由于设计、制造、装配等方面的缺陷，而发生早期故障的一段时间。
在此期间，汽车发生故障的可能性很大，但故障率随着时间的增加而迅速下降。
合期的使用、维护和管理。
使用的初期走合。
⑵偶然故障期（B段）
在此期间，λ（t）的变化趋于稳定，接近常数，属故障率恒定型，相当与正常使用期。
然因素而引发，没有一种特定的原因起主导作用。
制维护、视情修理”的方针，以降低故障率，维持并保证汽车的完好技术状况和工作能力。
⑶耗损故障期（C段）
由于老化、疲劳、磨损等原因引起的故障。 λ（t ）随着时间的增加而迅速增加，属故障率递增型。
5.平均寿命与可靠寿命
⑴平均寿命：平均寿命是一个标志产品平均能工作多长时间的量，它是对整批产品而言的一个指标。
①对于可维修产品而言，其平均寿命是指产品的平均无故障工作时间，计作MTBF 。在实际工作中，常用其观察值：
②对于不可维修产品而言，其平均寿命是指产品的平均寿终时间（发生失效前的平均工作时间），计作MTTF 。 ⑵可靠寿命：
在汽车可靠性研究中，经常需要知道对应于给定的R 值，R （t ）下降到R 时所需的时间，而此时间就称为可靠寿命，用tR 表示。 如：用t0.99表示可靠度R （t ）=99﹪时产品的可靠寿命。 本节作业：
名词解释：可靠度、失效度、平均寿命、
设产品寿命T 的故障概率密度函数为f(t)，那么，它的数学期望 就称为产品的平均寿命。
