第五章汽车可靠性试验.ppt

TUTE汽车与交通学院,第五章汽车可靠性试验,5.1汽车可靠性试验概述5.2汽车可靠性试验目的5.3汽车可靠性试验分类5.4汽车可靠性试验规划5.5汽车整车可靠性试验评价5.6汽车可靠性试验抽样,TUTE汽车与交通学院,5.1汽车可靠性试验概述1.什么是汽车的可靠性？指汽车产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。规定的条件指试验汽车的使用条件。诸如：道路、载荷、气象、驾驶及维修，以及存放条件等。规定的时间指某一特征使用时间。例如：保用期、第一次大修里程及报废期等。另外，汽车产品定型试验规程规定的可靠性行驶试验里程（如：5万km）也属于规定的时间。规定的功能指汽车使用说明书或设计任务书中明确的基本功能。例如：动力性、燃料经济性、噪声及排放性能等。,5.1汽车可靠性试验概述,TUTE汽车与交通学院,2.什么是汽车故障？汽车产品在规定的条件下、在规定的时间内，丧失其规定功能的事件称为故障（也称失效）。一般可分：硬故障：由于零部件损坏导致汽车停驶或工作不正常的突发性故障。软故障：使汽车性能不稳定或性能下降到最低限度以下的渐衰型故障。,5.1汽车可靠性试验概述,TUTE汽车与交通学院,我国汽车产品质量检验评定办法对故障的分类是按其造成人身重大伤亡及汽车严重损坏的可能性（概率）进行分类。,5.1汽车可靠性试验概述,TUTE汽车与交通学院,转向失灵、制动失灵、发动机报废等,致命故障：,严重故障：,制动跑偏、油底壳破裂等,一般故障：,雨刷器失灵、保险烧等,轻微故障：,连线脱落、零部件松动等,故障举例,5.1汽车可靠性试验概述,3.什么是汽车可靠性试验？为了分析、评价、验证和提高汽车产品可靠性水平而进行的试验。广义可靠性试验：任何与产品失效有关的试验，都可以认为是可靠性试验。狭义可靠性试验：往往是指寿命试验。,TUTE汽车与交通学院,第五章汽车可靠性试验,5.1汽车可靠性试验概述5.2汽车可靠性试验目的5.3汽车可靠性试验分类5.4汽车可靠性试验规划5.5汽车整车可靠性试验评价5.6汽车可靠性试验抽样,TUTE汽车与交通学院,5.2汽车可靠性试验目的1.对汽车及其零部件的可靠性水平进行评估和考核利用获得的试验数据，求得产品的可靠度、失效率及平均寿命等指标，以考核其功能、强度、可靠性和寿命等是否符合设计要求。2.对批量产品或外加工产品进行验收3.对试验结果进行失效机理分析通过可靠性试验，暴露产品在设计、制造、使用、维护、管理方面存在的问题和薄弱环节，找出失效原因，提出改进方案，从而使汽车的可靠性水平不断得以提高。4.储备设计所需的资料，探索发展方向，酝酿新的设计思想，为下一轮开发新产品积累经验,5.2汽车可靠性试验目的,TUTE汽车与交通学院,第五章汽车可靠性试验,5.1汽车可靠性试验概述5.2汽车可靠性试验目的5.3汽车可靠性试验分类5.4汽车可靠性试验规划5.5汽车整车可靠性试验评价5.6汽车可靠性试验抽样,TUTE汽车与交通学院,5.3汽车可靠性试验分类可靠性试验类型很多，在汽车产品研制、生产的各个阶段，随着试验的目的、要求和试验对象的变化，试验人员应做出不同的选择。通常有：按试验场所分：现场试验、试验场试验、实验室试验按试验的破坏情况分：破坏性和非破坏性试验按试验条件分：常规性寿命试验、加速寿命试验、强制老化试验等按试验对象分：全数试验和抽样试验,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,5.3.1按试验场所分的可靠性试验现场试验在汽车实际服役地区的道路条件下进行的可靠性试验。开发一种新车型，至少进行两次现场试验，一次在设计定型前，一次在投产后。每次持续时间和里程应相当于在用户手中3至5年的实际服役期。在现场试验时，需按计划挑选试验地区和路面。地区可分为：严寒、酷暑，高原、高湿、低气压地区等。道路可分为:平整道路、泥路、山路、城市道路、坑洼的恶劣路面等。试验中必须有计划地各取一定比例的里程。车上一般装有记录：负荷、应力、速度、温度、气温、气压、风速、里程、燃油和润滑油的传感器与测量记录装置。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,现场试验优点：是一种综合性试验，能比较全面客观真实地评价产品在实际使用中的可靠性和维修性，其试验所得的数据和结论，最为直接了当，也最为可靠。现场试验缺点：费用消耗大、投入的人力物力较多，试验周期长，不确定因素较多，试验的重复性相对差些。现场试验对象：主要是以汽车整车的可靠性为主，也包括一些重要总成的可靠性试验。,5.3汽车可靠性试验分类,相关标准：汽车可靠性行驶试验方法（GB/T12678-1990）汽车耐久性行驶试验方法（GB/T12679-1990）,TUTE汽车与交通学院,2.试验场试验在试车场模拟服役条件进行的试验。要求:具有固定路形的特殊可靠性道路(石块路、卵石路、鱼鳞坑路、搓板路、扭曲路、凸块路、沙槽、水池、盐水池等)、变速跑道、坡道、砂土路。特点:可保持试验条件恒定，参数和因素易于控制，适宜于针对性地解决问题。但得到的可靠性数据需要进行折算，这种折算需要大量的试验统计数据作为基础。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,海南汽车试验场,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,重庆汽车综合试验场,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,襄樊汽车试验场,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,汽车试验场试验设施1)直线车道测量汽车最高车速，汽车换档加速时间，滑行距离，高速制动。2)弯曲车道试验汽车转向系统、承载系的可靠性，检查汽车的操纵稳定性能。3)高速环形车道检查汽车传动系的可靠性，包括发动机、变速器、冷却系、润滑系、燃油经济性以及轮胎高速运行条件下的寿命。4)试验广场用于稳态转向试验，通常用喷水法来检查汽车的不足转向特性和轮胎的侧滑车速。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,汽车试验场-试验设施5)特殊坏路是一种破坏性路面，包括凹凸不平路、石块路、扭曲路、搓板路，用以考验悬架和承载系。6)特殊环境人为制造水槽、泥泞、灰尘、涵洞等特殊路段考察汽车在特殊环境下的运行能力。7)越野场地设有各种障碍的自然地块，通常没有路面，考察各种军车的越野能力。8)风洞试验测量汽车外形的风阻系数及空气动力特性。9)标准陡坡测验汽车的爬坡能力和驻坡能力。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,海南汽车试验场试验规程,TUTE汽车与交通学院,海南汽车试验场试验规程,TUTE汽车与交通学院,性能试验道,搓板路,比利时砌石路,扭曲路,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,长波路,短波路,坑洼路,TUTE汽车与交通学院,高速环路,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,山路,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,坡道,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,卵石路,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,扭曲路,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,鱼鳞坑路,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,3.实验室台架试验在实验室使用专门的试验装置，模拟实际工作状态，完成总成或零部件的试验。,台架试验,总成可靠性试验,零件可靠性试验,发动机试验台架,离合器试验台架,变速器试验台架,驱动桥试验台架,制动器试验台架,整车试验台架,在开发试制阶段用于考核零件可靠性，考核材料的强度、性能；在批量试车阶段，主要用于质量控制或外购件的质量验收。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,变速箱台架试验,驱动桥台架试验,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,实验室台架模拟试验特点1）试验参数和因素可精确控制，易排除外界干扰。数据重复性好、可比性强、数据采集方便。2）可以增加载荷或改变加载频率，加速试验进程。3）减轻劳动强度，实现自动试验、无需看管、24h不间断运行，比整车试验经济。4）可使高、低温试验、有严重噪声的试验环境在密闭的实验室中重现。5）由于受试验条件的限制，不可能完全反映实际使用情况。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,载荷功率谱：载荷功率大小与其频率的关系谱线,5.3汽车可靠性试验分类,实验室试验大致经历了三个阶段：早期是等幅加载试验，逐渐发展到程序加载的多工况试验，最近随机加载的试验开始增多。就目前的发展水平，汽车零部件和总成的实验室试验，仍以程序加载试验为主。,载荷谱：载荷幅值大小与其出现频次的关系谱线,TUTE汽车与交通学院,5.3汽车可靠性试验分类,载荷谱：零部件或构件在各种工况下承受的载荷（或应力）与它出现的累积频次关系图。,TUTE汽车与交通学院,5.3.2按试验破坏情况分的可靠性试验1.破坏性试验：试验样品最终被破坏或失效的试验。破坏性寿命试验:为确定产品寿命和可靠性特征值而进行的试验。破坏性极限条件试验:在超负荷或严酷环境条件(如高温、低温、酸碱盐腐蚀、高湿、缺氧、低气压等)下的破坏性试验，主要目的是为了考察汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗失效的能力。2.非破坏性试验：在不破坏产品的基础上而获得可靠性数据。包括以非破坏性方法查明产品潜在的缺陷，如：采用超声波、声发射、射线、探伤剂、磁性等各种无损检测手段，查找产品是否存在缺陷，从而排除故障源。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,5.3.3按照试验条件分可靠性试验1.常规寿命试验按照规定的使用条件，对汽车或零部件进行寿命试验。试验可以是连续工作，也可以是间断工作。特点是试验周期较长，但试验结果较为真实。2.加速寿命试验在不改变失效机理的前提下，增加应力幅值或加载频率，使故障率增大或寿命缩短的试验。可以在较短的时间里获得可靠性评定数据和暴露使用中可能出现的故障。,5.3汽车可靠性试验分类,此处“应力”是一种广义概念，它包括负荷（拉、压、扭、剪）、振动、冲击等机械应力之外，还包括温度、湿度、腐蚀等环境应力，以及电流、电压、电场、磁场引起的电应力等等。,TUTE汽车与交通学院,5.3.3按照试验条件分可靠性试验3.强制老化试验,在室温、高温、低温、潮湿、腐蚀、紫外线辐射等环境下，将处于非工作状态的汽车或零部件作搁置试验，使之在短时间里加速老化。类似于加速寿命试验，所不同的是设置了特殊的试验环境。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,4.特殊环境下的可靠性试验,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,5.3.4按照试验样本大小分可靠性试验1.全数测试：对关键项目和指标进行100%的测试或检查。这种测试所得数据较为精确，可靠性置信水平高，缺点是工作量大，测试对象只能局限于非破坏性产品。实际是生产现场的在线检查，目的是提高零件或整车可靠性水平。2.抽样测试：从批量产品中抽取部分样品进行试验，利用试验结果，通过计算、分析来推断批量产品的可靠性特征量。为了缩短试验时间，抽样试验大多为截尾试验。就是指参加试验的样品并没有达到全部失效就停止了试验。定时截尾试验：到规定的时间（或里程）停止试验。定数截尾试验：到规定的失效判断数停止试验。,5.3汽车可靠性试验分类,TUTE汽车与交通学院,第五章汽车可靠性试验,5.1汽车可靠性试验概述5.2汽车可靠性试验目的5.3汽车可靠性试验分类5.4汽车可靠性试验规划5.5汽车整车可靠性试验评价5.6汽车可靠性试验抽样,TUTE汽车与交通学院,5.4汽车可靠性试验规划5.4.1确定试验对象试验对象不同，其可靠性试验方法、试验样品数量、以及采集数据的方式均不同。对于价廉、通用的重要零部件，可取较多的试验样品，以提高数据的置信水平。对于价格昂贵的关键零部件，只能取少量样品。对于复杂的总成、部件，由于样品数量的限制，只能用一些主要的参数作为评价可靠性的指标。例如发动机台架的可靠性试验，除了结构强度外，主要测试功率、转矩、排放、油耗等指标。,5.4汽车可靠性试验规划,TUTE汽车与交通学院,5.4.2明确试验要求试验项目；定性分析目的及定量分析指标体系；试验数据的精确度、量纲；样品来源、批号、材料性质和取样方法；样品数量；完成试验的时间要求和进度。,5.4.3确定试验条件应力参数确定施加应力的水平和形式。环境类型确定试验环境的温度、湿度、酸碱度。失效判据明确认定失效的标准。测试条件确定数据测量的参量、测量的次数和时间。,5.4汽车可靠性试验规划,TUTE汽车与交通学院,5.4.4做好试验准备明确试验承担者：决定试验任务由那些人员承担，做到分工明确，责任到人，尤其在野外试车时，需要组织一支精干的试车队伍。落实试验经费：保障试验工作的各项使用经费。配置试验设备：对已有仪器、设备进行计量标定，对新购置的仪器、设备做好调试工作，确保试验数据正确可靠。5.4.5编制和应用载荷谱汽车行驶的工况和载荷变化十分复杂，从理论上讲，通过道路试验测定的载荷，最能真实地反映随机载荷，数据可靠。但由于试验周期长，处理数据的工作量大，费用耗资多，并不常使用。经常采用的是在典型的路面上进行短距离实测，然后用数理统计原理进行整理和推断，最后编制成载荷谱，依照载荷谱对零部件进行快速疲劳试验。,5.4汽车可靠性试验规划,TUTE汽车与交通学院,第五章汽车可靠性试验,5.1汽车可靠性试验概述5.2汽车可靠性试验目的5.3汽车可靠性试验分类5.4汽车可靠性试验规划5.5汽车整车可靠性试验评价5.6汽车可靠性试验抽样,TUTE汽车与交通学院,5.5汽车整车可靠性试验评价5.5.1故障统计1.当日每班发生故障应详细填写在行车记录单上，故障描述要真实、详尽（记录发生时间、里程、故障现象及排除措施等），以备试验员能够将故障清楚地、真实地反映在试验报告上。2.所有故障均按单车，依发现故障的里程顺序，统计于故障统计表上。故障种类栏目中应填写“本质故障”或“误用故障”。本质故障：为试验汽车正常试验状态下产生的，是试验汽车本身潜在的、非人为的、无责任的故障。误用故障：为试验汽车在可靠性行驶试验中，因使用、操作、保养、维修等未按规范执行而出现的故障，属于责任事故、人为故障。,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,5.5.2行驶工况统计驾驶员每日每班需填写行车记录单，试验员依据填写的行车记录单定期统计各种道路情况、实际行驶里程、平均技术车速、燃油、机油消耗量等。下表为某车型两辆样车可靠性行驶试验行驶工况统计表。,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,5.5.3可靠性数据统计计算依据记录的故障统计表和QCT900-1997汽车整车产品质量评定方法，对可靠性行驶试验中出现的故障进行分类和统计，分别计算出平均首次故障里程（MTTFF）和平均故障间隔里程（MTBF）。数据统计中，只考虑和计入“本质故障”，“误用故障”不计入故障数。未完全排除故障，只统计一次，故障类别按最严重情况划分，其对应里程为该故障里程。同一里程不同零件发生故障应分别统计。磨合行驶期间发生的故障纳入故障统计并参与评定。,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,平均首次故障里程(MTTFF)计算公式式中：Tf平均首次故障里程，km；n样车数；ti第i辆样车的首次故障里程，km。当第i辆样车在试验期间未发生故障，ti按试验截止里程计，公式中的“”改为“”。,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,平均故障间隔里程(MTBF)计算公式式中：Tb平均故障间隔里程，km；n样车数；t检验截止里程（包括磨合里程），km；r所有样车发生的故障总数，当r0时，按r1计，公式中的“”改为“”。,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,实例：某车型五辆车可靠性行驶故障统计表,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,5.5.4试验报告格式（参考）试验来源试验目的试验对象试验条件试验仪器及设备试验依据标准及规范试验日期与程序试验结果及分析结论与建议试验组织附录,5.5汽车整车可靠性试验评价,TUTE汽车与交通学院,第五章汽车可靠性试验,5.1汽车可靠性试验概述5.2汽车可靠性试验目的5.3汽车可靠性试验分类5.4汽车可靠性试验规划5.5汽车整车可靠性试验评价5.6汽车可靠性试验抽样,TUTE汽车与交通学院,5.6汽车可靠性抽样试验5.6.1抽样试验的类型抽样试验的类型主要有标准型、选别型、调整型和连续生产型四种。它们各适用于不同的场合，且有其各自的特点。（1）标准型抽样试验根据抽样检验方案，仅对试验批作出接收或拒收判断的抽样试验。适用于产品质量的历史资料不了解的场合。标准型抽样试验能同时兼顾生产者(或供应方)和消费者（或使用方）的利益，使双方因抽样试验而带来的风险控制在一定范围之内。,5.6汽车可靠性抽样试验,TUTE汽车与交通学院,5.6.1抽样试验的类型（2）选别型抽样试验按抽样检验方案对检验批进行试验以后，对被判定为不合格的批再进行全数试验，剔除其中的不合格品，并以合格品补足批量之后，再提交验收的一种抽样试验。适用于不能选择供应者的购货试验，或者企业内部各生产工序中的成品与半成品试验或者产品入库与出厂试验。对于经过抽样试验而被判定为不合格的批可以退货或降价接收的产品，不适宜采用选别型抽样试验。对那些测试是破坏性的产品，则更不能采用选别型抽样试验。,5.6汽车可靠性抽样试验,TUTE汽车与交通学院,5.6.1抽样试验的类型（3）调整型抽样试验根据产品质量变化，随时调整检查、验收、试验的频次。通常在放宽、正常、加严检查之间调整变化。对于质量好的产品，采用放宽检验条件；对于质量水平逐渐变差的试验批，