车辆可靠性设计

MTTF 1

这说明失效规律服从指数分布的产品，其平均寿命
是失效率的倒数。MTBF是指可修复产品两次相邻故障间
工作时间（寿命）的平均值，或称为平均无故障工作时
间
1 N N
MTBF n
tij
n i1 j1 i
i 1
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2．可靠寿命、中位寿命、特征寿命 用产品的寿命指标来描述其可靠性时，除采用平均寿命外，还
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那么什么是可靠呢？？
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可靠性是指在特定环境下，在规定的时间内，产品 或系统无故障地完成其设计要求及功能的可能性。
从可靠性定义可以看出可靠性是研究产品失效规律 的学科。由于影响失效的因素非常复杂，有时甚至是不 可捉摸的，因而产品的寿命（即产品的失效时间）只能 是随机的。所以可靠性是一门综合运用多种学科知识的 工程技术学科。
(t)

从开始到t时刻失效的产品数 在t时刻正常工作的产品数

1 dNF (t) NR（t） dt
(t ) 反映的是产品任意时刻的失效状态，对可靠性工程有 非常实际的意义。
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二、可靠性寿命指标
平均寿命
可靠寿命
可靠性寿命指 标
中位寿命
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特征寿命
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图5-1横坐标表示时间，纵坐标表示某一段时间内出 现故障的产品数，图形表示产品的故障概率的分布情况。
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若上面图中的时间段越来越小，纵坐标值连接形成
一条连续的曲线叫失效概率密度函数，这里f(t)用表示。
它定义为t时间附近单位时间内失效的产品数与产品总数
之比。
f
(t)

d dt

NF (t ) N


d dt
F (t )
f (t) 1 d (NF(t) ) N d(t)
其包含：
F(t)
t 0
f
(t
)dt
t

R(t) 1 F (t) 1 0 f (t) t f (t)dt
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如果间隔时间足够小，图5-1中将变为图5-2,AA线ห้องสมุดไป่ตู้ 的区域和右边的区域分别与和的值相对应。
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一般汽车可靠性设计过程如下：
方案论证阶段 调查和批准阶段 设计和研究阶段 制造和测试阶段 使用阶段
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汽车可靠性的基础理论
一、可靠度和故障率 可靠度是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，也可理解为无故障工作的概率。即把N作 为寿命测试的部件数，和分别是可靠度和故障率。当时间 超过时，有个产品正常工作，有个产品失效,则产品的可靠 度和故障率可被定义如下：
R(t ) N R(t ) N
F (t ) N F (t ) N
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因 N R(t) + NF (t) 等于N ，有
R(t) 1 F(t) 或 R(t) F(t) 1
从上面的方程中，可看出产品的可靠度与时间有关， 根据不同时段内产品的故障数可绘制出图形如图5-1所示。
为了提高产品的可靠性，应该研究和掌握产品的失效规律。 可靠性研究虽然涉及上述三种失效期，但着重研究的是偶 然失效，因为它发生在产品的正常使用期间。
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从上面的讨论中，可知在t时刻的产品可靠度或失效 概率可以根据故障概率密度函数 f (t) 进行预计，但仍有一 问题,就是如何知道当前正常工作而在下一个单位时间内 失效的概率呢? 为了回答这个问题，引进与产品可靠度 有关的另一个重要概念，称之为产品的失效率，(t用) 表 示，即：
有可靠寿命、中位寿命和特征寿命。
使可靠度等于给定值r时的产品寿命称为可靠寿命，记为tr，其
中r称为可靠度水平。这时只要利用可靠度函数 Rtr r反解出tr，
得
tr R1 r
式中R-1是R的反函数；tr即称为可靠度R=r时的可靠寿命。
R=0.5时的可靠寿命t0.5又称为中位寿命，当产品工作到中位 寿命时，可靠度与积累失效概率都等于50％，即产品为中位寿命时， 正好有一半失效，中位寿命也是一个常用的寿命特征指标。
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从上面的讨论中可知：
NF (t) NF (t)
N R(t) NR(t)
若图2中纵坐标值随N（所有的被测试零部件）增加 而增加，Q(t) 的区域代表出现故障的零部件数 NF(t)，阴影
部分代表没有失效的零部件数 NR(t) ,而曲线 f (t) 代表dF(t)
与 dt 的比。
1．平均寿命
平均寿命是另一个评判产品可靠性的非常有用的定性指
标。所谓平均寿命（mean life），是指产品寿命的平均值，
而产品的寿命则是它的无故障工作时间。
平均寿命在可靠性特征量中有两种：MTTF（mean
time to failure）和MTBF（mean time between failure）。
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概述 可靠性理论的系统研究是从1952年开始的。在第二 次世界大战期间，美国的通讯设备、航空设备、水声设 备都有相当数量因发生失效而不能正常使用。为了解决 这个问题，美国开始研究电子元件和系统的可靠性问题。 目前，可靠性工程发展迅速并得以广泛应用。它对 提高产品的设计水平和质量，降低产品的成本，保证产 品的可靠性、安全性起着极其重要的作用。
MTTF是指不可修复产品从开始使用到失效的平均工作时间，
或称平均无故障工作时间。
MTTF

1 N
N
ti
i 1
式中，ti为第i个产品失效前的工作时间h；N为测试产总的
总数。
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当N值较大时，可用下式计算
MTTF


0 tf
t dt
当产品失效属于恒定型失效时，即可
靠度时，有
图5-3为机电产品典型失效模型曲线从图中可以看出 t 被分为三部分，即早期失效期，正常工作期和功能
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失效期。在早期失效期时， 产品有较高的失效率，但 是下降很快；在正常工作 期，故障率很低且与时间 变化的关系很小；在功能 失效期，由于寿命或疲劳 的原因不能发挥其作用， 故障率上升很快。
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三、维修性及其主要数量指标
维修性及其主 要数量指标