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λ（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