现代设计方法-汽车可靠性设计

1.1 可靠性工程的发展概况
我国于60年代末70年代初开始R研究工作，最早研究的有航天工业部705所，电 子工业部四所、五所等。汽车工业在80年代后才开始这方面的工作。1983年一 汽举办了“汽车可靠性理论”学习班，1983年8月天津“汽车可靠性工作会议” 决定 开展汽车可靠性理论的研究工作。1983-1984年，汽车工业组织了规模空前的汽 车R试验（试验车辆53台，总里程36万公里），结果显示，国产汽车的MTBF仅 为500-1000km（而国外先进水平可达1万km以上），早期故障率高，在2500km 之前，故障很多，90%属于生产管理造成的。其中固有可靠性问题是影响产品可 靠性的最根本问题，协作件的故障也十分突出。此后一汽、二汽等骨干企业发动 了大规模的质量攻关活动，汽车早期可靠性有了显示改善，MTBF成倍增长，1985 年后，汽车R活动继续在企业深入开展，取得了进步。例如，二汽变速器厂生产的 121.125mm系列变速器总成，质量保证期达5万公里，1万五千公里可靠性行驶试 验，无3类（含3类）以上故障。
1.1 可靠性工程的发展概况
可靠性问题的提出和研究要追溯到第二次世界大战期间，美国空军因飞行故障事故 而损失的飞机达21000架，比被击落的多1.5倍；美军运往远东作战飞机上的电子设 备，经运输后有60%不能使用，在储存期有50%失效；电子设备在使用中故障率高， 难以维护。1943年，美国正式投入可靠性研究工作，最初主要研究真空管，因为它 是设备发生故障的关键，后来生产出了R很高的真空管，但故障并没有排除。因此， 不能只研究单个零件的R，还必须研究整个系统的R问题。
1.2 可靠性的定义

可靠性—产品在规定的条件，规定的时间内完成规定功能 的能力。
④规定功能 通常指产品的工作性能。产品应在规定的功能参数范围内运行，丧 失了规定的功能，称失效（可修复产品，也称为故障。通常失效和 故障不加严格区分）。 如发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降。注意，若产品工作 时的功能参数已漂移到规定的界限之外，即使仍能运行，也属于不 正常工作而视为“失效”，如6缸发动机只有2缸工作，汽车仍可正 常运行，也认为发动机发生故障。
50年代，R问题能愈更突出。美国军用雷达因故障不能工作时间达84%，陆军的电 子设备在规定时间内有65%~75%因故障不能使用，从此美国开始可靠性系统研究 工作。1952年，美国国防部成立了“电子设备可靠性咨询小组（AGREE）”，1957年 发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告，提出了在生产、试制过程中产品可靠 性指标进行试验、验证和鉴定的方法，以及包装、储存、运输过程中的R问题及要 求。这份报告被公认是电子产品可靠性工作的奠基性文件。至此，可靠性理论的研 究开始起步，并逐渐在世界范围内展开，可靠性工程开始形成一门独立的工程学科。
汽车可靠性设计
第一章 汽车Baidu Nhomakorabea耐久性和可靠性
耐久性和可靠性的概念
汽车的耐久性(Durability) —汽车及其零部件的行驶里 程(不发生失效) 汽车及其零部件的失效寿命是个随机变量,例如很多 汽车零部件的设计寿命为16万公里,表示汽车零部件运 行到16万公里时不发生失效的概率为90%(或发生失 效的概率为10%) 汽车的可靠性(Reliability) —汽车及其零部件在规定条件 和规定时间内完成规定功能的能力.
N N f (t ) ˆ 平均可靠度估计值 R (t ) N
1.3 产品可靠性的度量

1.3.1 可靠度R(t)与不可靠度F(t)
设规定时间为 t ，产品寿命为 （随机变量）。 如果 t 表示该产品在时间内能够完成规定的功能。 t 是一随机事件，发生的概率为 在一批产品中，
可靠度—产品在规定的条件，规定的时间内完成规定功能的概率.
R(t ) P( t )
1.1 可靠性工程的发展概况
60年代，由于产品趋向复杂化，工作环境条件的严酷，对可靠性的要求越来越 高。可靠性技术从电子业迅速推广到其它工业部门，从阿波罗飞船到洗衣机、 汽车、电视、 都应用了R设计技术和R管理技术。1961年美国开始研制Apollo-Ⅱ 号飞船，有720万个零（元、器）件，共42万人参加研制。要求每个零件必须有 高可靠性，有时一个零件失效可能导致整个系统的故障，造成灾难性后果。美国 通用电气公司研制了“用仿真方法预测Apollo飞船完成任务的概率”的计算机程序， Apollo飞船的固有可靠性（由设计、制造确定的）为99.97%。1969年7月Apollo 登月成功，美国宇航局（NASA）将R工程技术列为三大技术成就之一，Apollo计 划被公认为是可靠性的充分体现。60年代末，70年代初，美国编制了一系列可 靠性规范，可靠性理论趋于成熟，应用领域不断扩大，到70年代末，可靠性研究 工作在世界范围内已达到了成熟期。 日本于1956年从美国引进R技术，普及开展了R研究。R工程技术在日本的民用产 品上的应用非常成功，日本汽车、家用电器、工程机械等产品能够畅销全世界， 最主要的原因就是质量及可靠性高，但也并不一直是这样的，1969年是一个转折 点。1969年6月，日本出口到美国的汽车遭到大量退货，影响很坏，对日本汽车 行业震动很大，以此为转机，汽车工业对R更加关注，汽车R研究得到了进一步的 开展。
1.2 可靠性的定义

可靠性—产品在规定的条件，规定的时间内完成规定功能 的能力。
① 研究的对象（产品） 整车、总成（发动机总成等）、零件、人车系统（因为也可能由司机 操作不可靠引起汽车失效）、计算机软件等。 ② 规定条件 主要指汽车的使用条件，包括道路条件（平原、山地、丘陵）、气候 条件（热带、寒带等）、维修保养水平、驾驶员的技术水平等； 使用条件不同，零件的可靠度不同； 离开了规定的条件，可靠性分析就失去了分析基础。 ③ 规定时间 汽车一般用行驶里程、小时、 年限； 对于车门、刮雨器、回转轴等则采用次数。 规定的使用时间越长，即要求的寿命越长，相应的可靠性越低。