摩托车的可靠性毕业论文

1 引言摩托车是一种经济、轻便的交通工具，现已广泛的进入人们的生活，近年来，我国的摩托车工业蓬勃发展，随之出现的摩托车的故障率和失效率也越来越多，所以，本文要对摩托车的可靠性进行详细的分析，对摩托车可靠性的管理进行总体的规划及总体管理方案的设计。所谓可靠性，可定义为产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。尽管作为产品基本属性的可靠性是随着产品的存在而存在的，但可靠性工程作为一门独立的工程学科却只有三十几年的历史。只有现代的科学技术发展到一定水平，产品的可靠性才突出为一个不仅影响产品性能，而且影响一个国家经济和安全的重大问题，成为众所瞩目的致力研究的对象。研究完摩托车的可靠性，就要对摩托车的可靠性进行管理。可靠性管理包括制定可靠计划和其他可靠性文件，对生产过程的可靠性监督，计划评审，建立失效报告、分析和改进系统。建立失效评审小组，收集可靠性数据和进行可靠性教育等。为了更好地了解摩托车可靠性分析与管理体系设计，本文以摩托车为研究对象，研究了摩托车的构造，建立可靠性模型和框图，对摩托车的可靠性进行预计，分析设计摩托车可靠性管理原则与流程，以及零部件可靠性管理目标和总体要求，设计出合理的可靠性管理体系与管理流程，通过调查研究、查阅和翻译文献，对可靠性指标进行有效的管理和设计，掌握可靠性管理理论以及可靠性管理方法，完成系统总体规划和总体方案设计。2 摩托车的结构划分摩托车型号的不同注定了其结构也有所不同。一般的情况下，摩托车的结构分为发动机部分、传动部分、车架部分、行走部分、前后减震装置、电气仪表部分、操纵部分等，现以铃木王GS125为例，如图1.1所示1。52786431图1.1 摩托车的结构组成1电气仪表部分 2前减震器 3车架部分 4发动机部分5传动部分 6行走部分 7后减震器 8操纵部分2.1 发动机部分发动机是摩托车行驶之动力来源。它是通过燃料在发动机气缸内的燃烧，将热能转化为机械能，汽体燃烧时的爆发力推动活塞连杆，使活塞直线往复运动转变成曲轴的旋转运动来驱动摩托车向前行驶，如图2.1所示。图2.1 摩托车发动机2.1.1 机体机体由气缸盖、气缸体、曲轴箱三部分组成。气缸盖是用来封闭气缸上方，和气缸体以及活塞顶部共同构成了发动机的燃烧房，气缸盖上还有散热片，起散热的作用；气缸体是发动机完成工作循环的场所，也是活塞运动的轨道，他承受着高温高压的作用，由于外表面有散热片，也起散发热量的作用2。曲轴箱则是支承和安装整个发的动机其他零部件、承受发动机工作时产生的各种冲击力和扭矩4。2.1.2 曲柄连杆摩托车发动机曲轴主要采用组合式，由左半曲轴、右半曲轴以及曲柄销结合而成。左右两半轴的主轴颈上有滚珠轴承，以便将曲轴支承在曲轴箱上。曲轴两端分别装有飞轮、磁电机和离合器主动齿轮。连杆为整体结构，大头为圆环状，内有滚针轴承和曲柄销组合成了曲柄连杆组。曲柄连杆机构主要作用是将活塞的直线往复运动转变成曲轴的旋转运动，从而对外输出有用功，带动其他的部件一起工作。曲柄连杆机构主要由活塞、活塞环、连杆、连杆大小头轴承、曲轴等组成3。2.1.3 配气机构配气机构的主要作用是及时准确的将可燃混合气吸入气缸，或者是将废气从气缸中排出，以保证发动机的正常运行5。铃木王GS125 发动机采用顶置式凸轮轴的配气机构。他的主要优点是进气效率较高，进气阻力较小，气门间隙方便调整。由于凸轮轴为顶置式结构，让凸轮轴直接驱动摇臂，因而能够在提高转速、提高输出功率的前提下，使发动机工作时气门磨损少而且噪声低。气门弹簧又采用内外双簧结构，这样可以避免发动机气门在高频率下运动中，气门弹簧与气门开关的频率一致时的共振现象。2.1.4 燃料供给系统燃料供给系统的主要作用是按发动机的工作情况，供给适当浓度的可燃混合气体。燃料供给系统主要组成部分为燃油箱、燃油开关、燃油滤清器、化油器等。化油器是摩托车燃料供给系统中一个重要部件，位于空气滤清器和发动机进气口之间4。2.1.5 进排气系统进排气系统主要是引导并滤清空气，控制进入气缸的可燃混合气。有些发动机还装有进气消声器，目的是降低进气噪声。排气系统的主要作用是排出废气并降低排气的噪声。进气系统由空气滤清器、进气阀、进气管等零件组成。排气系统由消声器和排气管等组成8。2.1.6 润滑系统润滑系统的主要作用是润滑发动机的各回转副和移动副，减小各运动副的摩擦力，并能够通过润滑油的循环，带走热量，降低工作的温度，清洗各个接触表面，减轻磨损，延长各个零件的使用寿命6。四冲程发动机采用飞溅润滑和压力滑润相结合的滑润方式，其润滑系统主要由油盘、机油泵、机油滤清器和油管等部分组成5。二冲程发动机一般采用混合润滑或压力润滑。混合润滑是在汽油中加入一定比例的汽油机润滑油，形成燃油，随着可燃混合气一起进入气缸进行润滑，所以没有专门的润滑系统7。2.1.7 冷却系统冷却系统的主要作用是对发动机进行散热和冷却，保证发动机的正常工作。摩托车发动机一般采用风冷却，就是通过迎面吹来的自然风把发动机的热量带走。为了提高冷却的效果，气缸盖、气缸体的外表面都有散热片。2.1.8 点火系统点火系统主要是准确及时的跳火，点燃气缸里的可燃混合气。点火系统主要由磁电机、点火线圈、断电器、高压导线、电容器以及火花塞组成。2.2 传动部分传动部分的主要作用是将发动机所输出的动力传递到摩托车的后车轮上，并降低转速，增大扭矩，或者根据其行驶的需要改变转速，使摩托车获得其所需的行驶速度和驱动力。除此之外，传动部分还能保证摩托车平稳的起步和停车。2.2.1 起动装置起动装置的主要作用是借助外力使发动机的曲轴旋转，来驱动发动机。起动装置分为脚踩起动装置和电起动装置两个类型。脚踩的由起动杆、起动齿轮、起动轴、复位弹簧等零部件组成。电起动装置由起动电动机及超越离合器组成4。2.2.2 离合器离合器处于发动机和变速箱之间，能够使两者既能可靠的接合又能彻底的分离。它的主要作用是使发动机的曲轴和传动系统柔和平稳的接合，保证摩托车平稳的起步；还能使发动机的曲轴和传动系统迅速的分离，保证摩托车在变速换挡的同时不产生齿轮碰撞，离合器迅速分离还能有效避免制动时由于惯性过大而损坏其他的零件。因为离合器的主动部分和从动部分能产生相对滑动，所以能保护传动系统的零部件不会因载荷过大而被损坏7。2.2.3 变速箱变速箱的主要作用就是加强摩托车的驱动力，改变行驶速度，切断发动机的动力输出。变速箱分为无级变速箱和有级变速箱。变速箱是根据摩托车在不同的行驶条件下的要求，来改变发动机的转速和扭矩，使摩托车具有合适的速度和牵引力，保证发动机在最有利的范围内工作的一种机构12。2.2.4 后传动装置后传动装置主要包括链条、传动轴、后桥等。它的主要作用是将变速箱所输出的动力，经过降低转速、增大扭矩后，再传递给后车轮，驱使摩托车前进。后传动装置有齿轮传动、带传动、链条传动以及传动轴传动等形式5。2.3 车架与行走部分2.3.1 车架部分车架是整个摩托车的骨架，由钢管和钢板焊接而成。而摩托车所有的零部件都直接或间接的装在上面，如传动部分、发动机部分、电气仪表部分、行走部分、操纵部分等，并使这些零部件保持一定的相互位置，构成一个整体，来支持全车的重量和负载。小型摩托车一般采用钢板冲压、拼焊成的脊骨型车架11。普通摩托车采用由钢管焊接的框架、摇篮式额车架或者钢板、钢管的组合型车架。而一些大功率额发动机摩托车则采用钢管焊接而成的双托架摇篮式车架。2.3.2 行走部分行走部分是摩托车很重要的部件。它支撑着全车的重量，驱动着摩托车行驶，并吸收因为路面不平所产生的波动。前后制动系统的主要作用是按照需要让摩托车减速或者在最短的距离里紧急刹车；推着摩托车下坡时，可随时制动。2.3.3 前后减震装置 前减震器用来衰减由于前轮冲击载荷所引起的震动，以保证摩托车平稳行驶。后减震器和车架的后摇臂组成了摩托车的后悬挂装置。后悬挂装置是车架和后轮之间的弹性连接装置，承载摩托车的负载、缓减和吸收因路面不平而传递给后转的冲击和震动1。前后减震装置的主要作用是缓和或吸收摩托车在不平的道路上行驶的时候，由于车轮跳动而传递给车架的冲击和震动，以保证驾驶员的舒适，并且能够避免其他零件不必要的损伤。2.4 操纵部分操纵部分的主要作用是直接控制行车方向、照明、行驶速度、信号等，以确保行车的安全。一般离合摇臂、手控换挡变速手柄、灯光以及电喇叭的控制开关等都装在左手把上，而前轮制动摇臂、油门转把，一般装在右手把上，脚控换挡变档杆则装在左边的脚踏板上，靠右侧的后刹踏板控制后轮制动13。驾驶员可通过操纵部分来完成发动机的起动、起步、行驶、换挡、停车、熄火等动作。2.5 电气仪表部分摩托车电气部分的主要作用是点燃可燃性混合气使得发动机正常运转，提供灯光和照明，发出各种声光的信号，以便保证摩托车行驶过程中的可靠性和安全性。2.5.1 电源系统电源系统有发电机和蓄电池组成。发电机的作用就是将机械能转变为电能。而蓄电池的作用是将化学能转换为电能，当发动机不工作或者低速运转时，向用电的设备进行供电；当发动机的转速比较高时，又可以将发电机发出的那些多余的电能储存起来。发电机和调节器相互配合着工作，当发电机的转速达到一定强度时，输出电流，可供信号系统和照明使用，同时可对蓄电池充电12。2.5.2 信号系统信号系统的主要作用是发出各种不同的圣光信号，来保证驾驶员能够正确操纵和引起路人以及其他车辆的注意，保证行驶安全。信号系统主要有停车灯、转向灯、电喇叭和各种指示灯组成1。2.5.3 照明系统照明系统顾名思义，他的作用就是当摩托车在夜间行驶的时候，为其提供灯光照明。照明系统主要包括前大灯、尾灯以及仪表照明灯。2.5.4 仪表装置摩托车的仪表装置一般有发动机转速表、车速里程表、燃油表等。发动机转速表可以随时显示出发动机的转速；车速里程表则用来表示行驶的车速和累计的里程；燃油表能够随时表明此时油箱中燃油的储存量4。2.6 本章小结第二章以铃木王GS125为例，对它的结构进行的详细的介绍和分析，大致的了解到摩托车的结构主要由这几个方面组成，总体的了解了摩托车的结构之后，才能更好的分析摩托车的可靠性及其管理。3 摩托车发动机失效模式的分析失效模式（FMEA）的函数通常成为盆浴曲线，根据产品的失效率曲线的形状，可以将失效规律分为三个阶段，如图3.1所示。Ot使用寿命早期失效期偶然失效期损耗失效期规定的失效率图3.1 失效率曲线失效是指产品和零部件丧失或者不能完成所固定的功能。对于一个比较复杂的产品来说，他的故障源是很多的，各种故障源失效率所表现的形式也是多种多样的，所以，造成了产品失效形式的多变性9。3.1 发动机轴承的失效模式摩托车发动机轴承是精密的机械基础件如图3.2。滚动轴承制造厂提供符合标准、满足主机使用性能的高质量的产品固然重要，但这还远远不够，正确使用轴承同样重要。滚动工作表面疲劳剥落、磨损、断裂，特别是保持架严重磨损、扭曲甚至断裂。其实属于轴承本身质量问题并不多，多数是由于轴承安装使用环境不当造成，所以有必要就摩托车发动机轴承的常见主要早期失效模式及对策进行分析研究。图3.2 发动机轴承3.1.1 轴承失效原理(1)接触疲劳失效接触疲劳失效是指轴承工作表面受交变应力的作用而产生的失效，接触疲劳剥落发生在轴承工作表面，往往伴随着疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂过程。 (2)滚动磨损失效 磨损失效是指相对运动构件摩擦导致其工作表面金属不断损失或转移而产生的失效持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏，并最终导致轴承尺寸精度丧失及其它相关问题。(3)疲劳断裂失效 断裂失效主要由于过载或循环载荷应力造成。(4)游隙变化失效 轴承在工作过程中，受外界或内在因素变化的影响，改变了原有的配合问隙，使精度降低，甚至造成咬死，如过盈量过大、温升引起的膨胀量、安装不到位或严重过载等均是造成游隙变化的主要原因。3.1.2 轴承常见失效模式、主要原因及对策 (1)轴承沟道一侧剥落 轴承沟道一侧剥落如图3.3所示，主要表现在轴承沟道与挡边交界处有一剥落环带。其产生原因主要是轴承安装不到位或运转过程中异常轴向过载造成。采取的对策是确保轴承安装到位或将自由侧轴承外圈配合改为间隙配合，以期轴向过载时外圈能起补偿作用5。图3.3 轴承沟道一侧剥落(2)轴承沟道圆周方向呈对称位置剥落 轴承沟道在圆周方向呈对称位置剥落如图3.4所示，主要表现为内环负载时在一个圆周剥落环，而外周还向对称位置剥落环。图3.4 轴承沟道圆周方向呈对称位置剥落其产生的原因主要是外壳孔椭圆度过大。外圈在固紧力的作用下，往往呈椭圆形，在内圈受载荷并旋转的情况下，外圈在y轴方向呈周向对称位置磨损环带，这是该轴承早期失效的主要原因。如轴承沟道为深层剥落，个别钢球严重剥落，保持架局部断裂，经检查发现其外径圆度从原工艺控制的0.8微米变为27微米，此值远大于径向游隙值。因此可以断定该轴承是在严重变形及负游隙下工作的，工作面上早期形成异常的急剧磨损与剥落扩展，最终造成保持架的局部断裂9。采取的措施为提高外壳孔加工精度，对于两半分离外壳孔应特别注意。(3)轴承沟道倾斜剥落 轴承沟道倾斜剥落如图3.5所示，其产生原因主要是安装不良、轴有挠度、轴颈与外壳孔精度低等。采取的措施是确保轴承正确安装与提高轴肩、孔肩的端跳精度。图3.5 轴承沟道倾斜剥落3.1.3 轴承套圈及滚动体断裂 轴承套圈及滚动体断裂失效现象一般较少见，往往是突发性故障造成，产生原因较为复杂。如原材料缺陷(缩孔、气泡)、锻造缺陷(过烧)、热处理缺陷(过热)、加工缺陷(局部烧伤或表面微裂纹)、主机缺陷(安装不良、润滑贫乏、突发故障)、外来异物侵人及使用过程的剥落扩展等2。一旦受过载冲击或强烈振动均有可能使轴承套圈及滚动体产生断裂。采取的对策是避免过载冲击，选择适宜过盈量提高配合件精度，减小安装处倒角圆弧，提高安装精度及改善使用条件3。3.1.4 轴承保持架断裂 摩托车发动机轴承保持架断裂是早期失效的常见情况，属于偶发性非正常失效模式一般情况下轴承用户往往会认为是轴承制造质量的原因，但事实上造成保持架断裂的原因很多。经对摩托车用户的失效轴承样品进行分析，保持架断裂大致分为两种情况：一是保持架或者轴承本身制造质量引起的；二是轴承选择安装使用环境不当造成的8。(1)保持架材料不合格 摩托车发动机中除连杆用滚针轴承外，其它几乎都是深沟球轴承。保持架的作用主要是隔离滚动体，在轴承工作时与钢球不断相互作用，相互撞击，受到交变应力。如果材料疲劳强度不够，可以引起成批保持架断裂。这种情况一般很少见，因为发动机轴承保持架按要求选用普通低碳钢，保持架厂一般不会选其它材料，而且专业发动机轴承生产厂家都对保持架材料的材质分析检验把关5。(2)保持架表面有裂纹 它的特征是从开始使用到轴承失效的时间比较短，断裂部位不是分布在铆钉处或球兜与平面的过渡处，分布不规则，断口形状也不整齐。失效前期没有噪声出现，拆下轴承检验沟道和滚动体表面无严重剥落现象，但有严重的挤压痕迹。这就要求轴承厂慎选轴承附件配套厂，对保持架厂的材料来源严格控制11。(3)保持架加工工艺差 由于深沟球轴承保持架是冲压成型的。在冲压过程中如果模具设计不当，会造成某些加工部位应力集中，特别是球兜与平面的过渡处。另外曲轴轴承保持架一般要进行氮化处理，在此过程中 如果工艺设计不当，使氮化层太厚，造成保持架脆性增加，抗疲劳强度降低，出现早期断裂13。由工艺引起的断裂一般情况下轴承寿命稍长些。轴承沟道和钢球除严重挤压痕迹外，无其它非正常损伤。断口比较整齐。断裂部位一般以球兜与平面的过渡处居多，失效轴承不只限于几套，数量较大，批次特征较明显解决这一问题应要求保持架厂严格控制模具的加工精度8。(4)保持架变形 保持架在铆合后如存在严重变形就会使保持架内径端面或外径端面局部严重磨损，最后保持架断裂。3.1.5 选择安装使用环境问题 在实际发生的保持架断裂事件中，这种情况较为普遍，绝大部分轴承保持架断裂是由于轴承用户选择安装使用环境不当造成轴承沟道早期损坏，具体原因有以下七点。(1)轴承游隙不当 摩托车发动机在工作时内部温度较高，同时在整个传动系统中，配合件较多，尺寸公差等级参差不齐。如果游隙太小，会使轴承工作时出现负游隙，导致轴承沟道出现严重磨损或剥落，最后使保持架断裂。另外在同一根装有斜齿轮的轴上安装的轴承游隙必须匹配，否则，会使单套轴承承载过重而早期失效，保持架断裂。在这种情况下一般失效前都有噪声增大的现象出现，轴承沟道或钢球表面有严重剥落痕迹。因此发动机厂一定要根据摩托车实际工作条件，以及与轴承相配合件的加工水平选择适宜的游隙10。(2)相关配合零件超差发动机凸轮轴轴承的保持架断裂，由于该轴承属特轻系列，宽度窄、壁厚薄，很容易受压变形。而与它配合的轴承座不是一个整体，而是两个半轴承座，安装时用螺钉固定在一起，如图3.6所示，安装后两半轴承座的圆心很难重台，受加工和装配的影响很大，使轴承安装后外圈受力不均匀。这就是气缸头常出现异响和轴承容易损坏的原因之一。在实际安装中用户往往可以通过在两个半轴承座之间加垫片的方法使噪声大大减小。通过对损坏的轴承外径进行圆度检查，发现是一个明显的椭圆形8。R1R2图3.6 两个半轴承座用螺钉固定在一起另外，有些曲轴轴承的保持架断裂，也是由于轴的尺寸严重超差，或形状误差超差。大部分曲轴厂都对轴的公差进行较严格控制，但对轴的形状误差控制不是很严。按标准除对轴承配合的尺寸有要求外，表面形状误差也应符合要求。有时用户发现噪声增大就拆下轴承，发现除了轴承沟道正常磨损外保持架完好无损12。(3)蠕变现象严重 蠕变现象也是造成保持架断裂的原因之一。所谓蠕变是指套圈的滑动现象，即在配合面过盈量不足的情况下，由于载荷点向圆周方向移动，产生套圈相对轴或外壳向圆周方向位置偏离的现象。蠕变一旦发生，配合面显著磨损，磨损颗粒可能进入轴承工作表面，形成异常磨损一滚道剥落一保持架磨损的过程，以致造成保持架断裂7。(4)轴承润滑不良 主要指轴承运转处于贫油状态，易形成粘着磨损，使工作表面状态恶化，牯着磨损产生的撕裂物进人保持架，使保持架产生异常载荷，有可能造成保持架断裂。例如用户在驾驶摩托车时，特别是在负载情况下，由于突然起动加速，造成轴承润滑不足，钢球与沟道接触区出现瞬间温度过高，发生牯着现象，使噪声增大。这时如果拆下轴承检查会发现在承载区内的每粒钢球表面均有点蚀现象，对应的套圈表面也有均匀分布的点蚀痕迹。若使发动机继续工作，则会导致保持架断裂15。(5)环境不够清洁 外来异物的侵入是造成保持架断裂失效的主要表现形式，由于外来硬质异物的侵入，加剧了轴承沟道工作面的磨损，破坏了保持架正常的运动规律，轴承沟道剥落的扩展和保持架承受的异常载荷，可能导致保持架的断裂。用户在压装曲轴轴承时，由于现场不够清洁等种种原因，会使各种铁屑或校正用的钶棒上异物进入轴承沟道内，造成轴承转动不灵活6。另外，在清洗曲轴时由于油的清洁度超差会使异物进入轴承内。箱体轴承在压装时也会出现上述情况 这使得轴承在工作时会出现早期失效，严重时在保持架球兜外面有明显磨损划伤的痕迹。(6)用户安装不当 安装不良易造成保持架异常载荷。如安装不到位、倾斜及过盈量过大，易造成游隙减小，加剧摩擦生热、表面软化，过早出现疲劳剥落。随着剥落的扩展，剥落颗粒进入保持架兜孔中，导致运转阻滞，钢球对保持架产生异常载荷，加剧保持架的磨损，如此恶化的循环作用，便可能造成保持架断裂。有的轴承用户在安装箱体轴承时使用热装，往往会出现由于毛刺或其它异物的影响使轴承安装不到位，也会使发动机工作时挤坏轴承12。(7)使用不当 最常见的是轮毂轴承，由于用户在使用时不慎，让水进入轴承，使轴承中的润滑脂失效，最后轴承沟道及钢球表面严重磨损，使轴承损坏。拆下后，可发现轴承游隙明显增大，轴承淘道及钢球表面磨损严重，润滑脂干硬，劣化，颜色变黑，保持架生锈。有甚至轴承沟道、钢球表面也有锈蚀13。3.2 离合器的主要失效模式打个比方，如果说摩托车发动机是摩托车这个“组织”的“核心人物”，那么离合器就是这个“核心人物”的“关节”。同关节在人体运动中的作用相似，离合器在摩托车运行中则是起到平稳起步、传递动力、换档平顺的作用，由此离合器是集摩托车的安全性、使用性、舒适性于一体的关重零部件。下面就谈谈离合器在使用过程中几个主要失效方式打滑、异响、烧片。 3.2.1 打滑 打滑现象主要表现为：在摩托车起步、加速、上坡或其它情况中因负荷增加时出现无力、发冲、倒退等现象，其主要原因可归结为离合器结合的摩擦力满足不了正常行驶时所需驱动力造成的。造成打滑现象的因素比较多：1、离合器摩擦片材料差异。不同的摩擦片使用的材料也是不一样的，而效果也是不同的。2、车辆超载造成离合器异常磨损。很多人在使用摩托车时常常忽略了厂家对摩托车最大载重量的要求。如果承重要求是150kg，可是往往很多人会超重到200kg以上，这样一来离合器磨损加剧，很快就会出现打滑现象，因此用户应尽量不要让摩托车超载以达到保护离合器的目的。3、发动机使用维护不当。主要表现在以下几个方面：一是机油长久不更换，高粘度带铁屑的机油是造成离合器摩擦片表面磨损的主要因素；二是离合器操纵机构松动，用户又未及时作调节，所以让离合器长期处于半离合状态工作，这是相当危险的一种工况。3.2.2 异响 其主要现象表现为：在摩托车行驶过程中载荷变化或离合器接合瞬间产生异常响声。产生因素主要有以下几个方面：1、摩擦片与钢片之间磨损不均，在接合瞬间产生犀利的叫声。2、摩擦片与中心套及压盘接触面因机油黏度等原因造成机油无法渗透到接触面因而形成干摩擦并产生异响。3、使用过程中锁紧机构松动或者调节机构松动等都会引起离合器动平衡失调，长久使用，各配件之间就会发出较大异响。以上三种因素引发的离合器异响可以通过日常维护、更换相关部件，自行调整解决。除以上三条外，离合器摩擦片平面度超差，摩擦片厚度不均等都可以引发离合器异响。此点则要求离合器生产厂家严格按照标准控制其高差及平面度，以达到减少离合器异响的目的。3.2.3 烧片 烧片最直观的现象表现为摩擦材料与主体脱落。主要其原因可分为以下几点：第一，摩擦材料粘接不牢。主要现象为烧片后部分摩擦材料滞留在主体上，这种情况出现的几率非常小，因为摩擦片厂家在出厂前都会全面检测摩擦片的附着力；第二种情况是摩擦片不能承受过大的载荷造成摩擦片烧蚀。主要表现为摩擦材料全部脱落、外观炭化并有烧焦的味道。该种现象造成的因素相当多，比如超负荷行驶、机油质量差、摩擦材料差以及不正确的离合器操作方式（如半离合爬坡、上坡换档轰大油提速等）都可能造成摩擦片严重烧蚀。烧片对行驶安全性影响相当大，一不小心就会酿成重大事故。3.3 本章小结综合上述摩托车发动机轴承和礼盒的失效模式分析研究可知，尽管滚动轴承是精密而又可靠的机械基础件，但使用环境不当也会引起失效。在一般情况下，如果能正确使用轴承和离合器，可以将他们的使用至正常疲劳寿命为止。轴承和离合器失效大多起因于对主机配台部位的制造精度、安装位置、使用条件、润滑效果、尘埃与外部异物侵入、使用环境及清洁度、热影响及主机突发故障等方面的忽视。因此，正确合理地使用轴承和离合器是一项系统工程。4 可靠性预计计算系统可靠性的第一部就是建立系统的可靠性框图，即从可靠性的角度用框图来描述单元失效及他们的组合如何导致系统失效的逻辑关系，通常又称为可靠性结构模式。系统可靠性在很大程度上取决于组成单元的可靠度、系统的可靠性结构模式以及组成单元的数量13。产品在需求分析阶段、设计阶段、工程研制阶段和生产制造阶段都需开展一定的可靠性设计分析、管理、试验工作。按照产品的层次结构，产品的系统层次、装置层次、部件层次和零件层次都分别有相应的可靠性工作内容，即产品不同层次的可靠性影响因素和薄弱环节各有特点，需要分别开展相应的可靠性设计、管理、试验工作项目解决。4.1 可靠性框图前面已经介绍过摩托车的结构，大致可分为七大子系统：发动机部分、传动部分、车架部分、行走部分、前后减震装置、电气仪表部分、操纵部分。为了保证一辆摩托车能够正常工作，这七大系统缺一不可。因此，摩托车的可靠性框图如图4.1所示。发动机传动部分车架部分行走部分减震装置电气仪表操纵部分4.1 摩托车的可靠性框图上图所示并不代表这些子系统在摩托车中的实际连接方式。他只代表每个子系统都要正常工作，才能保证摩托车的正常工作。此外，在可靠性框图中，方框可以代表一个基本原件、部件，也可以是子系统。4.1.1 发动机部分发动机由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、进排气系统、冷却系统、润滑系统和点火系统等组成1，为了方便下面可靠性分析工作的顺利进行，对于发动机部分的各系统将作出可靠性框图，如图4.2所示。曲柄连杆配气机构燃料供给系统机体进排气系统冷却系统润滑系统点火系统图4.2 发动机部分可靠性框图4.1.2 传动部分 传动部分主要包括起动装置、离合器、变速箱、后传动装置等1。其可靠性框图如图4.3所示。起动装置离合器变速箱后传动装置图4.3 传动部分可靠性框图4.1.3 车架部分 车架部分主要包括车架、车把、前叉、后叉、鞍座、前挡泥瓦、后挡泥瓦、后货架等。其可靠性框图如图4.4所示。车架车把前叉后叉前挡泥瓦后挡泥瓦后货架图4.4 车架分可靠性框图4.1.4 行走部分 行走部分由前车轮总成、后车轮总成、前后制动装置等组成4。其可靠性框图如图4.5所示。前车轮总成后车轮总成前后制动装置图4.5 行走部分可靠性框图4.1.5 电气仪表部分电气仪表部分主要包括点火系统、电源系统、信号系统、照明系统和仪表装置等。其可靠性框图如图4.6所示。点火系统电源系统信号系统照明系统仪表装置图4.6 电气仪表部分的可靠性框图4.1.6 操纵部分操纵部分主要由油门转把、变速操纵杆、离合器握把、前制动手控闸把、后制动踏板等组成。其可靠性框图如图4.7所示。油门转把变速操纵杆离合器握把前制动手控闸把后制动踏板图4.7 操纵部分的可靠性框图以上为各子系统的原理结构以及他们各自的可靠性框图，在分析完各个子系统的可靠性框图后，根据摩托车原理，给出摩托车整体的可靠性总框图如下图4.8所示。发动机传动部分车架部分行走部分减震装置电气仪表操纵部分机体曲柄连杆配气机构燃料供给系统进排气系统冷却系统润滑系统点火系统起动装置离合器变速箱后传动装置车架车把前叉后叉前挡泥瓦后挡泥瓦后货架前车轮总成后车轮总成前后制动装置点火系统电源系统信号系统照明系统仪表装置油门转把变速操纵杆离合器握把前制动手控闸把后制动踏板图4.8 可靠性总框图4.2 可靠性预计系统可靠性预计，实在设计阶段，依据组成的元器件、零部件的可靠性指标、系统结构、功能、环境及相互关系，定量分析、预计系统可靠性水平的一种方法。系统是由相互作用和相互依赖的若干单元组成的具有特定功能的有机整体。一个系统的可靠性不仅与组成系统的各个单元的可靠性有关，而且与系统的结构形式有十分密切的关系8。得到系统可靠性框图后，下一步就是计算系统的可靠性。为了方便阐述，先有如下假设：各单元只可能有两种状态：正常与失效，而没有中间状态；各单元工作与否是相互独立的，即任一单元的正常工作与否不会影响其他单元的正常与否3。可靠性模型一般分为串联模型、并联模型、串并联混合模型。串联系统的n个单元必须全部工作，系统才会正常工作，任一单元故障都会导致系统故障。并联系统是当构成系统的所有单元都发生故障时，系统才发生故障。混合模型是一个系统由m个子系统串联而成，每个子系统由凡个单元并联而成5。由此可见，摩托车则属于串联模型，这五大子系统任意一个子系统出现故障，摩托车整体就会导致系统故障。可靠度的计算公式为： （式4.1）其中为故障率，以铃木王GS125为例，若平均每天行驶1个小时，一年有250天使用摩托车，则他的各原件的平均寿命如下表4.1所示。表4.1 摩托车各原件平均寿命摩托车各原件平均寿命发动机4年传动部分3年车架部分5年行走部分5年减震部分5年电仪表部分5年操纵部分5年现计算各原件2年的可靠度，先求出各原件的故障率 = 1/（其中为平均寿命）：1 = 1/=1/（42501）= 110-32 = 1/=1/（32501）= 1.3310-33 = 1/=1/（52501）= 810-44 = 1/=1/（52501）= 810-45 = 1/=1/（52501）= 810-46 = 1/=1/（52501）= 810-47 = 1/=1/（52501）= 810-4然后计算各原件的可靠度：R1 = e-810-422501 = 0.67R2 = e-1.3310-322501 = 0.54R3 = e-810-422501 = 0.67R4 = e-110-322501 = 0.61R5 = e-810-422501 = 0.67R6 = e-810-422501 = 0.67R7 = e-810-422501 = 0.67因为摩托车的可靠性框图为串联模型，所以总的可靠度计算公式为各原件可靠度的乘积，即 （式4.2）式4.2中，Rs(t)为整个系统的可靠度，Ri(t)为第i个单元的可靠度，则GS125铃木王整个系统的可靠度为Rs(t)= 0.670.540.670.610.670.670.67 = 0.044根据可靠度的计算，可以知道，当摩托车使用2年后，他的可靠度已经很低了，所以要对可靠性指标进行有效的管理，来提高摩托车的可靠性。4.3 本章小结本章对摩托车的各个零件建立了可靠性框图，又对各零件的可靠度进行了计算和分析，由此可知，建立可靠性模型对可靠性分析起着至关重要的作用。在实际工作中，应根据具体的情况来选择系统可靠性模型。5 可靠性指标的管理作为产品质量重要指标之一的可靠性，不仅有定性的定义，更需要强调定量的概念。对于产品的可靠性而言，常将产品分为可修复与不可修复两类。对于不可修复的产品常用可靠度、失效率、平均寿命等可靠性指标进行描述7。5.1 可靠性管理5.1.1可靠性管理的特点1 在从设计、制造到使用的全过程中，为提供能满足使用要求的高有效性（可靠性和维修性）的产品所采取的提高可靠性的一切措施、方法和活动，称之为可靠性管理。 2 可靠性管理不仅是单纯的保证技术，而且是企业中一项重要的经营决策，它有利于大大增强企业的素质，提高企业的可靠性水平，企业中一整套以可靠性为重点的质量管理制度的形成将大大改善人员的可靠性素质、厂风、厂貌，是企业长期生产可靠性产品的强大力量。5.1.2 可靠性管理的内容加强可靠性管理就是组织力量，对设备精心设计，精心制造，就可以提高设备的可靠性，从而加速试制进度，限制和合理的使用经费，以降低设备整个寿命周期的费用。可靠性管理的内容如下表5.1所示。表5.1 可靠性管理的内容序号国家级可靠性管理企业级可靠性管理1建立可靠性管理机构，制定方针政策，制定规划，明确任务，资金的筹备和分配建立可靠性管理机构，企业领导及管理机构指定可靠性方针目标，管理、规划、人员配备，检查监督等2建立产品质量与可靠性认证机构，对企业的管理及产品质量与可靠性水平进行确认建立试验站，制定各种试验的规范和要求，实施可靠性试验，认定试验，例行试验的管理，质量及可靠性检验的管理3建立检查监督机构与试验机构，评审产品可靠性，承接可靠性试验业务等可靠性研究与设计的管理，制定规范，实施各种可靠性技术，并进行成果评定和技术交流等4建立检查监督机构与试验机构，手机可靠性数据与信息资料，发不可靠性数据，出版质量与可靠性信息资料生产线制造过程中可靠性保证的管理5可靠性标准化机构，负责组织制定产品可靠性设计、试验、管理及数学方法等方面的国家基础标准和国家军用标准制定元器件采购清单和审批程序，制定元器件采购的要求和规定，技术协议的签订等6可靠性理论研究机构，加强可靠性数学、失效物理学、可靠性管理、可靠性技术的研究、并协助国家管理机构工作企业可靠性设计、试验、管理等方面的标准，规范及文件的拟定与执行7参加国际会议，技术考察，学术交流，以及技术引进可靠性普及教育，可靠性技术交流活动8各学术委员会、学会、协会、广泛开展学术交流活动，出版感悟，资料交流、编写标注及有关技术文件，编写可靠性教材，开展普及教育市场调查，产品现场使用可靠性的调查，产品的维修，数据的收集整理，分析及处理，以及加强质量反馈和拟定技术改进措施等5.1.3 可靠性管理的对策首先，抓可靠性应先从零件抓起，然后抓部件、总成、整车，直到生产线。特别是生产零部件的企业，首先要搞可靠性工作。数据显示，整车的故障中有7O%80%是由外协件、外购件、配套件引起的。每个企业具体情况会有不同，不过配套件引起的问题还是主要的。整车厂也可以从重要部件或运动部件的可靠性做起，外国，有些企业将部件分为致命件、重要件、一般件3个等级，从致命件抓起，我们可以借鉴这些做法，从重要部件抓起，逐步过渡到抓整车的可靠性5。第二，在顺向思维及逆向思维两个方向提高产品的可靠性。所谓顺向思维，即在大量故障及失效分析的数据基础上搞可靠性设计。严格制造，严格按采购规范采购外购件，严格工艺，严格安装调试，使用户正确使用制造商提供的产品，并及时发现故障，发生故障时要严格检查，分析原因反馈到制造厂及用户9。所谓逆向思维，即对制造厂出厂试验、特别是用户使用过程中出现的故障或失效，要严格进行分析找寻原因，进行统计，把主要失效原因反馈到制造厂，建立数据库，为改进设计、工艺、配套件采购、使用方法等提供根据。第三，实验室试验与现场测试并重，要以现场测试为主。现场是真实使用的场所，影响可靠性的因素更复杂，路面、温度、湿度、风沙等等与实验室的情况完全不同，现场是暴露可靠性问题最重要的场所。现场测试要制订随机抽样规则，与用户配合好，要反映真实使用质量的情况，特别是失效分析，有些要带到实验室外进行跟踪试验，不仅测试自己的产品，也要测试同类产品，以查找原因，找到如何提高产品可靠性的办法7。尽量减少排除故障的维修时间，快速更换重要部件，即包括了可靠性、可维修性，降低维修成本，提高产品全寿命的性能价格比等内容。全寿命的性能价格比很重要，不能只看出厂时的性能价格比，还要看在使用过程中的性能价格比。在寿命期内终身服务，是提高用户满意度的重要内容，既可消除产品制造与使用过程中的缺陷，特别是初始故障给用户带来的损失，更重要的是通过长期为用户服务，了解用户的工艺需要，了解产品存在的不足。国外有的企业在执行“终身服务”理念时，在产品寿命期和可能的产品范围内，随着技术进步，帮助指导用户并对使用产品进行技术改造与升级13。在产品服务与维修中，制造企业可得到产品的不足与优点的资料。总之，良好的服务除了要进行售前、售中、售后服务，更要创新服务的理念，建立亲情化服务、个性化服务，超过用户对服务的预期，这才是提高用户满意度最重要的途径。5.2 摩托车可靠性分析摩托车产品可靠性较差，一直是困扰着我国摩托车工业发展的主要原因之一。与国外同类产品相比，国产摩托车的可靠性水平相对较低，而用户对于摩托车产品可靠性的要求越来越高。对于产品，不仅要求其有良好的技术性能，而且更重要的是要求他能在规定的条件下、规定的时间内、具有规定的功能。因此，提高产品的可靠性是一个重要的技术问题。了解产品的故障规律、分析产品的故障原因，是可靠性研究工作的重要内容之一。上述已经分析过产品的故障率曲线，产品的可靠性同产品的质量、费用、企业的信誉和技术进步之间有这极为密切的关系，因此研究摩托车可靠性具有十分重要的意义8。根据第四章计算出的各原件的可靠度，得到在起始状态下，GS125铃木王的各子系统的可靠性如下表5.2所示。表5.2 各子系统的可靠性各子系统可靠度Rs发动机0.67传动部分0.54车架部分0.67行走部分0.61减震部分0.67电仪表部分0.67操纵部分0.67有表5.2可以得出，摩托车中最薄弱的子系统是传动部分子系统，其次是发动机系统，接下来先分析整辆摩托车的核心发动机部分子系统，以及最为薄弱的那个环节传动部分子系统。5.2.1 发动机部分可靠性指标管理发动机子系统是整辆摩托车的核心，它的可靠性至关重要，接下来将通过对发动机部分各个子系统的计算研究发动机部分可靠度的变化。GS125铃木王的发动机各个子系统的平均寿命如下表5.3所示：表5.3 发动机各原件的平均寿命各原件平均寿命机体5年曲柄连杆4年配气机构2年燃料供给系统3年进排气系统3年冷却系统5年润滑系统4年点火系统4年则各个子系统的故障率（ = 1/）为：1 = 1/= 1/52501 = 810-42 = 1/= 1/42501 = 110-33 = 1/= 1/22501 = 210-34 = 1/= 1/32501 = 1.3310-35 = 1/= 1/52501 = 1.3310-36 = 1/= 1/52501 = 810-47 = 1/= 1/42501 = 110-38 = 1/= 1/42501 = 110-3通过可靠度的计算，得到发动机部分子系统下各零部件在分别为100、200、300、400h时的可靠度（），生成表5.4如下表所示：表5.4 各零部件的可靠度单元 时间100200300400机体0.9230.8520.7860.726曲柄连杆0.9050.8180.7410.670配气机构0.8180.6700.5490.449燃料供给系统0.8750.7660.6710.587进排气系统0.8750.7660.6710.587冷却系统0.9230.8520.7860.726润滑系统0.9050.8180.7410.670点火系统0.9050.8180.7410.670由表5.4可以看出，配气机构的可靠度最低，以各零部件在300h时的可靠度为例，计算发动机整体的可靠度（）得出：Rs(300) = 0.7860.7410.5490.6710.6710.7860.7410.741= 0.0621下面分析配气机构的故障要点及提出相应的对策和措施。铃木王GS125使用的是四冲程发动机，这样的配气机构的设计对发动机性能有很大影响。门的密封质量也影响着燃油消耗量的大小；从曲轴到凸轮轴、摇臂时规链条的磨损程度及气门落座冲击等都影响噪声大小；而气门与气门导管的配合间隙与气门导管的油封质量在很大程度上决定了发动机的机油消耗量，同时也影响着发动机排出污染物的多少。下面对配气机构的故障进行具体分析，以及提出对策方法。(1)发动机异响 现象由于机件的运转和震动会发出声响，正常声响是设计和构造允许存在的各种适度的声响，而异响是指不正常的明显金属敲击声或其它不应有的磨擦声。气门间隙不对、气门过渡震颤及相关部位零件的磨损而产生的异响。因发动机工作时，气门受热而气门挺杆伸长，故在气门挺杆的调节螺栓与气门杆之间留有间隙。而气门座可防止压缩气体的泄漏，还可防止发生由热传导造成的气门过热。气门锥形面的变形与磨损、气门杆的弯曲与磨损以及气门本身受热损伤或有积碳，也可导致落座不良而形成气体泄漏致发动机功率损失，气门磨损致气门落座位置的改变，也会减小气门间隙。解决方案检查与调整气门间隙应在冷机下进行。首先拆下座位与燃料箱，拆下火花塞、气门室盖，拆下磁电机盖以及气门观察室盖。然后触动摇臂，若摇臂太紧，说明间隙过小，反之间隙过大。若手指轻轻按动摇臂时，摇臂能自由活动，则说明活塞正处在压缩行程的上止点位置。此时，进气门已关闭、排气门尚未打开。如果摇臂太紧，应将磁电机转子沿逆时针方向转动180，再将飞轮刻线与发动机箱盖刻线对齐。总之，应在活塞处于压缩冲程的上止点位置时检查进气门与排气门。松开调整螺母，然后进行调整螺钉的调整。将标准塞尺插在气门间隙所在位置，慢慢转动调整螺钉，直到拉动塞尺有轻微阻力为止，然后将螺母锁紧。GS125 铃木王气门间隙标准值进气门为 0.08mm ，排气门间限为 0.13mm