汽车可靠性理论基础

第一章汽车可靠性理论基础1、可靠性是指:汽车在规定的使用条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

研究可靠性的必要性1）汽车可靠性是汽车最主要的性能指标，汽车的动力性、经济性、操纵稳定性、平顺性都依赖于可靠性。

2）汽车可靠性是衡量一个国家汽车工业水平的标准。

3）从经济效益来看，汽车可靠性直接影响其停驶损失，如维修费用等。

4）在军事方面，在战争时期，由于汽车可靠性不够，贻误战机。

另外，维修技术跟不上也造成很大的损失。

5）影响维修因素包括：维修（1／3）、燃料消耗（ 1／3）、设备（ 1／3），可见，汽车可靠性的重要性。

2、可靠性的评价指标及数学表达式（可靠度、失效概率、失效概率密度函数、故障率、平均无故障工作时间、维修度、有效度等）可靠度: 表达式：R(t)=(n-r)/n=1-r/n即表示有n个汽车零件，在规定的工作条件下和规定的时间t内，有r个失效，其余n-r个还在继续工作，那么 (n-r)/n即为这批零件工作到t时的可靠度。

失效概率:表达式：F=r/n 即：n个产品中，到t时刻有r个失效。

失效概率密度函数：表达式：F(t)={P<=t}。

故障率：指产品到t时刻为止尚未发生故障的条件下，在下一个单位时间内发生故障的条件概率。

平均无故障工作时间：对于不可维产品：指从开始工作到发生失效的平均使用时间或次数，记做：MTTF。

对于可维产品：两次故障的平均间隔时间称为无故障工作时间。

即MTBF维修度：可维修性产品在规定的条件下规定的时间内，维修完毕的概率、维修完成的可能性。

3、汽车故障的类型，早期故障率、偶然故障率、耗损故障率。

分析故障率随时间变化的浴盆曲线。

早期故障（走和期）：通常是由于设计、制造或检验的差错，以及装配欠佳等引起的，一般可通过强化试验和磨合加以排除，其失效率随时间而下降，属故障率减少型。

偶然故障期：多数是由于操作不当，润滑不良，维护欠佳，材料隐患，工艺及结构缺陷等偶然原因而引起，没有一定的特征机理起主导作用，故障率是定值；发生故障时负荷大于强度，属突发型。

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汽车可靠性技术
第七讲
主讲教师：杨志发
学时：32
二、可靠性函数
2.1 可靠度函数
1）可靠度函数的定义
可靠度(Reliable)的定义：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。这种用概率来度 量可靠度的函数，称可靠度函数，简称可靠度，用R(t)表示。
N0 n(t ) R(t ) N0
平均故障前时间(MTTF)
设 N 0 个不可修复的产品在同样条件下进行试 验，测得其全部故障时间为 t1 , t2 ,, tN 。其平均故
0
障前时间（用符号 TTF 表示）为：
TTF
1 N0
t
i 1
N0
i
当 N 0 趋向无穷时， TTF 为产品故障时间这一随机变 量的数学期望，因此，
TTF tf (t )dt
1 F (t )
[0，1] 非减函数
1 R(t )
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2.2 失效概率分布函数

由密度函数的性质

0
f (t )dt 1 可知：
t 0 t
R(t ) 1 F (t ) 1 f (t )dt f (t )dt
因此， R(t ) 、 F (t ) 与 f (t ) 之间的关系如图所示。
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2.3 失效率函数
故障率与可靠度、故障密度函数的关系
dn(t ) dn(t ) N0 (t ) f (t ) (t ) N s (t )dt N0 (t )dt N s (t ) R(t )
由于 f (t ) dR (t )
dt
，所以：
dR(t ) (t )dt R (t )

（五）平均无故障工作时间
对可维修产品，平均无故障工作时间是指 汽车故障的平均间隔时间，记为MTBF 。
1 MTBF ti N i 1
N
（六）平均首次故障时间
平均首次故障时间是指汽车产品首次 故障时间的平均值。
1 MTTF t ( n n ) t i n
指数分布是连续型随机变量分布形式中最基本的一种，经 常用来描述产品的寿命。
指数分布的密度函数 可靠度函数
指数分布的累积分布函数
f (t ) e
t
R(t ) e
t
t
F (t ) 1 e
（二）正态分布
正态分布是一种最常用的连续型分布，它可以用来描述许多自然现 象和各种物理性能，也是机械制造、科学实验及测量技术进行误差分析 的重要工具。
x
3．正态分布的可靠度函数
R( x) f ( x)dx
x

1

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

x
(x ) exp[ ]dx 2 2
2
4．正态分布的寿命特征值
平均寿命：
E( X )
d(X )
2
方差寿命： 可靠寿命：
中位寿命：
TR U p
T (0.5)
（三）对数正态分布
尺寸参数不影响曲线变化的形状和位置，只是改变曲线纵横坐 标的标尺。如图所示
图：尺度参数对 f (t )的影响
3．位置参数r
参数r不同时，威布尔分布的概率密度曲线形状不变，只是曲线起点的位 置发生变化。参数r增大，曲线沿着横轴正方向平行移动，如图所示。
图：位置参数对
f (t )的影响
第三节 汽车可靠性分析

§1-2 汽车故障类型及故障分布规律
一、汽车故障的概念及类型 （一）故障 1.故障的定义：产品在规定的条件下，在规定时间内，不 能完成规定功能的现象。故障的表现形式称为故障的模 式。
本质故障：由汽车本身的原因而引起的故障。 按使用过程分 误用故障：由操作者失误而引起的故障。
一次故障：最初发生的故障。 按原因后果分 二次故障：由一次故障导致发生的相关故障或上一级系统 的故障。
致命故障ε1=100 严重故障ε2=10 一般故障ε3=1 轻微故障ε4=0.2
（五）平均无故障工作时间：汽车故障的平均间隔时间，记为 MTBF
（六）平均首次故障时间：汽车产品首次故障时间的平均值。记 为MTTF
（七）平均维修时间：修复时间的平均值,记为寿命t的函数，是用可靠度函 数R（t）表示的，故对于一批产品而言，当给定时间t，就确定 了相应的可靠度，反之，若确定了可靠度，即可求出相应的寿 命，以TR表示。
4.汽车可靠性综合评定
第一章 汽车可靠性理论基础
教学目标： 1.了解汽车可靠性综合评定方法 2.熟悉可靠性基本理论、汽车可靠性的数据采集及 可靠性数据分析 3.掌握汽车可靠性的基本定义及评价指标
4.掌握汽车故障的类型及分布规律
§1.1 汽车可靠性概述
一、可靠性简介 （一）汽车可靠性的定义 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： a.产品：整车、部件、零件 b.规定条件：环境条件（气候、道路）； 运行条件（载荷性质、种类、行驶速度）； 维修条件（维修方式、水平、制度） c.规定时间：保用期、第一次大修里程、报废期 d.规定功能：设计任务书、使用说明书、订货合同
（三）汽车可靠性分配 1、汽车可靠性分配的定义