第一章汽车可靠性理论基础

（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．摇篮期：
可靠性研究首先在电子领域开展起来，并取得初步 效果。
2．奠基期：可靠性工程开始成为一门独立的工程学科。
3．普及期：可靠性工程从电子工业向其他工业部门迅速推广
4．成熟期：可靠性研究工作在世界范围内已到达成熟阶段。
二、可靠性的评价指标
汽车可靠性是汽车所具有的寿命质量方面的一种能力。 它可以从不同角度、用不同的评价指标来描述。
（二）简单系统的可靠性
1．串联系统
若组成系统的各零件，只要有一个零件发生故障，系 统便发生故障，则该系统称为串联系统，如图所示。
图串联系统
其系统可靠度为
Rs R A1 R A2 R An Ri (t )
i 1
n
2．并联系统
若组成系统的各个总成或零件中，只要其中还有一个总成或零件 在起作用，就能维持整个系统继续工作，称为并联系统，如图所示。

故障率为
r (t ) r (t ) n r (t ) t n 1 r (t ) t n r (t ) 1 1 f (t ) f (t ) t n r (t ) 1 F (t ) R(t ) 1 n
若随机变量T的对数值lnt服从正态分布，则该随机变 量T就服从对数正态分布。
，
图 0, 1 的对数正态分布曲线
分布函数：
(ln t )2 1 F (t ) exp dx 2 2 t 2
x
（四）威布尔分布
汽车零部件可靠性的数据处理中，一般都采用威布尔分布。
（七）平均维修时间
平均维修时间是指修复时间的平均值。 记为MTTR 。
当修复时间服从指数分布时：
1 MTTR (t )
(t )
——为修复率
（八）可靠寿命
可靠寿命是指汽车产品可靠度达到规定值 R0时所用的时间，用TR表示。
在可靠性工程中，与寿命有关的参数有平均寿命、 可靠寿命、中位寿命和特征寿命等。
图并联系统
其系统可靠度为
Rs (t ) 1 [1 Ri (t )]
i 1
n
3．串、并联组合系统
串、并联组合系统是由串联子系统和并联子系统组合而成，如图所示。
图串、并联组合系统
图等效串联系统
其系统可靠度为
Rs RA RB RA RC RA RB RC
（三）汽车可靠性分配
2．故障的分类
（1）按故障模式分类 1）损坏型故障： 2）退化型故障： 3）松脱型故障： 4）失调型： 5）堵塞与渗漏型:
如断裂、碎裂、开裂、点蚀、烧蚀、 变形、拉伤、龟裂以及压痕等。 如老化、变质、剥落以及异常磨损等。 如松动、脱落等。 如压力过高或过低、行程失调、间隙过大 或过小、干涉以及卡滞等。 如堵塞、气阻、漏油、漏水以及漏气等。 如功能失效、性能衰退、公害超 标、异响以及过热等。
1．汽车产品：
包括整车、总成和零部件。
包括汽车产品的工作条件、运 2．规定条件：用条件、维修条件、管理条件
3．规定时间：
4．规定功能：
是指汽车使用量的尺度。
是指汽车设计任务书、使用说明 书、订货合同以及国家标准规定的各 种功能、性能和要求。
（二）汽车可靠性的发展历史
回顾可靠性的发展历史，大致可分为四个阶段。
略
学生自学
第四节 汽车可靠性综合评定
一、打分法
按QCn29008.4—91标准，用单项指标加权评分的方法评定汽车、发动机 可靠性水平，计算公式为：
CD ˆ ˆ Q B(T f Tb ) 80e
式中：
ˆ T b
Q
—汽车（发动机）可靠性评定分数
ˆ —平均首次故障里程（时间），当T ˆ T 时，令 T T ˆ T km(h) f f fm f fm
式中： Q
k
4
—可靠性行驶检验综合评定扣分数 —样本数 —所有样本发生的 —每次发生
n
rj
第一类故障：致命故障 qkj 10000
第二类故障：严重故障 qkj 1000 第三类故障：一般故障 qkj 100
i 类故障数
qkj
i 类故障的扣分数
第四类故障：轻微故障
qkj 20
1．汽车可靠性分配的定义 根据系统设计所确定的汽车可靠性指标值， 合理地将指标分配于系统各单元（总成、零部件） 的设计过程，称为汽车可靠性分配。 可靠性分配是汽车系统可靠性设计的一个重要环节。
第二节 汽车故障的类型及其分布规律
一、 汽车故障的模式及类型
（一）故障
1．故障的定义 产品在规定的条件下，在规定的时间内，不能完 成规定功能的现象，称为故障。故障的表现形式称 为故障的模式。
（一）可靠度
汽车可靠度是指汽车产品在规定的条件下和规 定的时间内，完成规定功能的概率，用R表示。
R(t ) P(T t0 ) lim n r (t ) n n
0≤R≤1
可靠度函数R(t)随时间t的变化曲线
（二）不可靠度
r (t ) n n
也称失效度， 累计故障概率
是指产品在规定条件下和规定时间内不能完成规定功 能的概率或发生故障的概率，记为F(t)。
1．正态分布特征
正态分布的故障密度函数为
1 x 2 f ( x) exp[ ( ) ] 2 2 1
图正态分布的故障密度函数
2．正态分布的不可靠度函数
图正态分布的不可靠度函数
F ( x)
x

1 x 2 f ( x)dx exp[ ( ) ]dx 2 2 1
F (t ) P(t t0 ) 1 R(t ) lim
不可靠度和可靠度的关系
F (t ) R(t ) 1
可靠度与不可靠度的关系曲线
（三）故障概率密度
表示产品出现故障的概率随时间变化 的规律，即反映了单位时间的失效概率。
dF (t ) f (t ) dt
（四）故障率
（九）维修度
是指系统（或产品）在规定的条件下进行维修 时，在规定的时间内，保持或恢复到规定状态的 概率。
维修时间 t 是影响维修性的一个重要因素，它受到许多因素 的影响，主要取决于维修的对象、维修人员的水平以及现有的 维修设备及工作条件等。
（十）有效度
是把系统可靠性和维修性特性转换为效能的一个 指标的参数。通过可用性分析，可以在系统的可靠 性和维修性参数间作出合理的权衡。
故障率是指工作到某时刻尚未失效的产品，在 该时刻后单位时间内发生故障的概率，称为该产品在 t 时刻的故障率，记为λ (t )。 设n为零件数，r (t)为到时刻t的故障数，则n— r(t )为无故障的残存数，又设△r (t )为t时刻以后t 内出 现的故障数，则△r(t )／△t为单位时间的故障数。
一、汽车可靠性数据的采集
（一）可靠性试验的目的
1．为研制新产品、发现其弱点以改进设计；
目 的
2．为确认零件的设计任务书； 3．为接受产品和保证产品质量； 4．为审查制造工艺的好坏等。
（二）可靠性试验分类
1．寿命试验
2．临界试验
按试验性质分为
3．环境试验
4．使用试验
二、汽车可靠性数据的分析
要判断某一产品的失效类型以及当知道其分布类型后估 计其分布参数等，是可靠性研究中的基本问题。在实践中， 最简单可行的方法便是图分析法。
其表达式为
m 1 (t r ) m m ( t r ) 故障概率密度函数： f (t ) exp t0 t0
可靠度：
不可靠度： 故障率：
(t r )m R(t ) exp t 0
(t r )m F (t ) 1 exp t 0
ˆ T km(h) ˆ T 时，令 T —平均故障间隔里程（时间），当T b bm b bm
D —当量故障率
B、C—计算系数（权数）
二、扣分法
汽车在行驶中，如发生故障，则按QC/T900—1997《汽车整车产品质量检 验评定方法》（即所谓蓝皮书）进行故障分类，并按下式进行扣分。