汽车正常行驶的可靠性分析毕业论文.doc

汽车正常行驶的可靠性分析汽车正常行驶的可靠性分析摘要可靠性是衡量汽车质量的重要指标之一，也是构成汽车综合效能的重要参数。随着我国汽车行业的快速发展，汽车的可靠性越来越受到人们的关注，因为可靠性是汽车基本性能和专用性能的保证。也是生产厂和用户最为关心的问题，是产品质量竞争的焦点和核心。汽车可靠性的好坏 。不仅关系到生产厂家的声誉和生存发展同时也关系到用户的使用效益和经济利益 。 本文简要介绍了可靠性理论的形成和发展的历程，对可靠性的相关术语以及汽车可靠性理论的内容和理论基础进行了简单说明，并就可靠性理论在汽车中的具体应用，作了较详细的论述。汽车可靠性关系到很多因素，本文主要从以下几个方面来阐述，并且在各个部分都对如何提高其可靠性做了一定程度的探讨。(1)汽车发动杌的可靠性(2)汽车底盘的可靠性(3)汽车传动系统的可靠性(4)汽车制动系统及安全系统对汽车个系统做详细的可靠性分析具有重要的意义。首先，它能保证在设计制造过程中能尽量避免薄弱环节对汽车可靠性，安全性的制约，保证产品的可靠性；同时在使用和维护过程中，能够对各系统，零部件的使用状态作出合理的评估，作出较可靠的预测，能够提高汽车的使用可靠性。关键字：汽车 可靠性 故障 措施汽车正常行驶的可靠性分析目录摘要4第一章：绪论1第一节 可靠性的重要性及发展概况1第二节 可靠性及其特征21.2.1可靠性定义21.2.2固有可靠性与使用可靠性31.2.3可靠性特征3第三节：可靠性的数学基础4第二章：汽车可靠性的内容及理论基础7第一节：汽车可靠性的基本因素及故障分类72.1.1汽车可靠性的四个因素72.1.2汽车的故障分类8第二节：汽车可靠性的评价指标82.2.1 不可修产品的可靠性评价92.2.2可修产品的可靠性评价11第三节：汽车常用的可靠性参数B10 寿命研究142.3.1汽车可靠性参数B10的定义142.3.2BX寿命的数学描述16第三章：汽车各系统的可靠性分析18第一节：发动机的可靠性分析183.1.1汽车发动机可靠性的评定指标和国内外研究现状183.1.2动机常见的故障模式20第二节： 汽车底盘的可靠性分析223.2.1:汽车底盘介绍223.2.2确定汽车底盘零部件可靠度许用值的模糊方法23第三节：汽车传动系统可靠性273.3.1汽车传动系统简介273.3.2汽车传动系统可靠性分析28第四节：汽车制动系统的可靠性分析303.4.1气压制动不灵303.4.2液压制动不灵与失灵32第四章：综合讨论34参考文献3536第一章：绪论本章主要介绍可靠性的发展概况及其重要性以及可靠性的相关参数和术语，并讲述了可靠性的相关数学理论。第一节 可靠性的重要性及发展概况一个国家工业水平高低的重要标志之一就是产品的质量。产品质量通常包括三个指标：即功能指标、可靠性指标和维修指标。产品功能指标是主要指标，代表产品的使用价值。然而由于产品的复杂性，其功能指标不一定能预期完成，如果不能达到预期要求，则产品将被认为不可靠或不太可靠，即可靠性问题。产品出现故障后，有的容易维修，有的不容易维修。这就是产品的维修性问题。产品在使用过程中如果达不到预定的功能指标，则可靠性和维修性无从谈起。但只有功能指标没有可靠性和维修性指标，产品的质量指标也不完全。产品的功能能否得到发挥，很大程度上取决于可靠性和维修性水平。产品可靠性工作的实际开展，始于第二次世界大战期间。当时美国生产的军用飞机有半数不能正常使用。轰炸机电子设备寿命只有几十个小时；海军用电子设备有70经常发生故障。为了解决这个问题，美国国防部组织人力，开始对电子设备进行可靠性研究，这标志着可靠性研究的起步。进入六、七十年代，英、法、原联邦德国及前苏联等国家也开始进行可靠性技术的普及工作。之后，可靠性技术从航空、航天领域迅速扩展到其他领域。从人造卫星、电子设备到计算机，从飞机、汽车到家用电器等研究、开发和设计制造，都将可靠性技术作为重要工具加以应用。我国从60到70年代，首先在国防和电子工业部门开始了可靠性的研究和普及工作。然后推广到机械工业等部门，收到良好的效果。 面对可靠性研究的未来，可以预计，它将得到更大的重视，特别在我国，可靠性研究将会得到较快的发展。譬如汽车，首先，汽车结构复杂程度不断增加，零件数目不断增多，导致其不可靠性因素增多，更应提高产品零件的可靠性：其次，使用者对汽车的可靠性，安全性能要求不断提高，汽车各部件受到应力水平、温度条件、振动条件和腐蚀环境等因素的影响：再次，是为了提高产品经济性和满足国内外竞争形势的需要。第二节 可靠性及其特征1.2.1可靠性定义可靠性定义：产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。所谓产品，可以是一个小零件，也可以是一个大完整系统。规定条件主要指使用条件和环境条件。规定时间是指广义时间，包括产品运行时间、旋转次数或循环次数等。有了可靠性概念，人们才可以掌握产品在什么条件下多少时间内可以无故障工作，因此，产品可靠性为非确定性，而属于具有概率性质和随机性质的。11.2.2固有可靠性与使用可靠性从产品可靠性的形成过程看，可以将可靠性分为固有可靠性和使用可靠性。通过设计、制造、管理形成的产品可靠性，称为固有可靠性。产品在使用条件下，如运输、保管、维修、操作和环境条件等综合因素作用下，保证固有可靠性的发挥与实现称为使用可靠性。因此，为保证产品有较高的可靠性，首先做到有较高的设计质量和制造质量，以保证其最高的固有可靠性。产品在使用过程中，由于其固有可靠性已经一定，只有提高产品的使用可靠性，才能改善产品在工作中的可靠性。1.2.3可靠性特征产品可靠性具有如下特征2：(1)可靠性与专业技术密切相关。要提高可靠性，需要综合运用专业技术与管理技术。(2)可靠性与故障相关。可靠性与故障是产品对立统一的两个方面，故障多，则可靠性低。要保证产品可靠性，势必要减少故障或排除故障。(3)可靠性水平与使用条件相关。提高产品可靠性应注意外部条件(4)可靠性与预防手段相关。产品在使用过程中，可采用多种方法和手段进行状态监控与故障诊断，以进行故障的早期诊断、故障报警和故障预防。(5)可靠性与人机工程因素相关第三节：可靠性的数学基础运用概率统计和运筹学的理论和方法对产品（单元或系统）的可靠性作定量研究。它是可靠性理论的基础之一。可靠性是指产品在一定条件下完成其预定功能的能力，丧失功能称为失效。可靠性理论是以产品的寿命特征为研究对象的。运用概率统计和运筹学的理论和方法，对单元或系统的可靠性作定量研究。它是可靠性理论的基础之一。所谓可靠性，是指单元或由单元组成的系统在一定条件下完成其预定功能的能力。单元是元件、器件、部件、设备等的泛称。单元或系统的功能丧失，无论其能否修复，都称之为失效。可靠性理论即以失效现象为其研究对象，因而涉及工程设计、失效机理的物理和化学分析、失效数据的收集和处理、可靠性的定量评定以及使用、维修和管理等范围。 通过数学模型定量研究系统的可靠性，并探讨它与系统性能、经济效益之间的关系，是可靠性数学理论的主要方法之一。 假定系统只有正常和失效两种状态。系统在失效前的一段正常工作时间称为寿命。由于失效是随机现象，因此，寿命可用非负随机变量X 及其分布函数F(t)=PX t（见概率分布）来描述。 对失效后不加修复的单元，其可靠性用可靠度来刻画。单元在时刻t的可靠度R(t)定义为:在一定的工作条件下在规定的时间【0，t】中完成其预定功能的概率。因此,若单元的寿命为X，相应的寿命（或失效）分布函数为F(t)，则R(t)=Pxt=1-F(t),其中t0。根据上式的概率含义，可靠度R(t)又称为生存函数。 一个生存到时刻t的单元，称之为有年龄t。在其后长度为x的区间中失效的条件概率为 若存在,则r(t)称为时刻t的(条件)失效率。当t很小时,r(t)t可解释为单元生存到t时刻的条件下,在(t,t+t】中失效的概率。当X是连续型随机变量，即F(t)=(t)存在时,则有r(t)=(t)/R(t)，R(t)0,此时r(t)与R(t)之间有如下的基本关系R(t) 因此，F(t)、R(t)或r(t中任意一个都可用来描述不可修复单元的寿命特征。对失效后可修复的系统，其状态随时间的进程是正常与失效相交替的一个随机过程。它的可靠性由不同的指标来描述:系统首次失效前的时间T的概率分布及均值；任一时刻t系统正常的概率，即可用度；(0,t】中系统失效次数的分布和均值等。 寿命数据统计分析、寿命分布及分布类、结构函数、网络可靠性、故障树分析、复杂系统可靠性分析以及可靠性中的最优化等，是可靠性数学理论的主要研究内容。研究寿命分布的共同性质，需要引入寿命分布类的概念。若对任意固定的x0,F(x|t)是t0的递增函数，即在同样长的时间间隔x中，单元失效的概率随年龄t增加，则F称为属于失效率递增类,记为FIFR。当r(t)存在时，FIFR等价于r(t)递增。相仿地，可定义失效率递减类，以及失效率平均递增或递减的类等。 反映单元的状态及由这些单元组成的系统的状态之间的关系。假定系统由n个单元组成,单元与系统都只有两个状态:正常和失效,分别用1和0表示。用变量xi(取值0或1)表示单元i的状态,尣=(x1,x2,xn)是单元的状态向量，用函数(尣)表示系统的状态，其定义为： (x)称为系统的结构函数。 通常的系统具有如下的性质：任一单元的失效不会使系统性能改善；系统中不包含多余的对其性能不发生影响的单元。这种系统称为关联系统。这一性质可用结构函数来表达：设(x)是系统的结构函数。对任意的状态向量x，有(x)(),其中x表示各xiyi；对任意的i（1in）,存在状态向量尣使（0i,x）=0，(1i, x)=1,其中(0i,x)及(1i,x)表示x的第i个分量分别以0和1代替后所得的向量。 许多实际系统都可抽象成网络。例如计算机互联网络、通讯网络、输油输气网络等。假定一个网络的顶点和边（见图论）只有正常和失效两种状态，而失效是互相独立的，且已知每个顶点和边正常的概率。从某一顶点能把信息发送到另一个（或 k个）指定的顶点的概率，称为网络的可靠度。在网络可靠度的计算中，因其结构复杂而必须寻找简化网络的方法以及有效的算法，并比较不同算法的优劣。近年来已出现了不少较好的算法，关于计算的复杂性问题也有进展。 第二章：汽车可靠性的内容及理论基础广义可靠性由三大要素构成：可靠性、耐久性和维修性。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。可靠性是汽车产品的主要属性之一，也是主要的质量特征。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。它综合反映了汽车的耐久性无故障性，维修性，有效性和使用经济性等。专用汽车作为汽车产品中应用面最为广泛的类型，可将其使用功能分为基本功能 ( 如：动力性,燃料经济性，操纵稳定性，行驶平顺性，排放和噪声等)，各种专用功能和可靠性三方面。其中，可靠性是其基本性能和专用性能的保证。也是生产厂和用户最为关心的问题，是产品质量竞争的焦点和核心。因为可靠性的好坏 。不仅关系到生产厂家的声誉和生存发展同时也关系到用户的使用效益和经济利益 。 本章主要讲述汽车可靠性包括的主要内容。第一节：汽车可靠性的基本因素及故障分类2.1.1汽车可靠性的四个因素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。 2.1.2汽车的故障分类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。第二节：汽车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。【1】2.2.1 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。2.2.1.1 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Tt时，该产品才能可靠地完成规定功能。2.1.1.2 不可靠度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Tt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。 2.2.1.3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（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。2.2.1.4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2.2.2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。2.2.2.1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。 2.2.2.2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为应注意：对汽车进行质量检验时，一般抽取的样车辆数较少（23辆），可以采用上述简单的求数学平均值的方法对其可靠性进行评价；严格地说，应根据试验结果画图、求分布函数，采用寿命统计的分析方法来确定平均首次故障里程。2.2.2.3 当量故障率（D）用MTBF或MTTFF评价汽车的可靠性时，没有考虑不同级别故障（致命故障、严重故障、一般故障和轻微故障）的发生次数，为更准确地评价汽车的可靠性，必须考虑这些因素。四个级别故障的当量危害度系数：致命故障为20，严重故障为5，一般故障为1，轻微故障为0.4。按当量危害度系数，将所有故障次数折合成发生一般故障的次数，称为当量故障数。平均每1000km、每辆汽车的当量故障数，称为当量故障率。如果抽取的试验样车辆数为n，规定的试验里程为t，第i类故障的当量危害度系数为i，发生第i类故障的累计次数为r1，则汽车的当量故障率D为2.2.2.4 加权分值平均故障间隔里程MTBF表示故障发生的频繁程度，平均首次故障里程MTTFF表示首次发生故障的早晚，当量故障率D表示故障的危害程度。 加权分值M综合考虑了MTBF、MTTFF和D三方面的影响，采用计分的方法评价汽车的可靠性，满分为100分，加权分值越高，可靠性越好。按1987年出版的载货汽车质量检验办法，加权分值M的计算公式为 M=B（MTBF十MTTFF）十80eCD式中：B、C一加权数（计算系数）。 汽油机：B0.176，C0.09； 柴油机：B0.125，C0.115。3第三节：汽车常用的可靠性参数B10 寿命研究2.3.1汽车可靠性参数B10的定义当我们评价一个产品的可靠性时，需要对这个产品的可靠性水平进行定量评价，因此，需要建立科学的可靠性参数体系。产品的可靠性参数常常用可靠度（Reliability），平均故障间隔时间（Mean Time To FailureMTBF），平均故障前工作时间（Mean Time To Failure-MTTF）等参数来描述，其中可靠度表达了产品在规定时间内、在规定的条件下完成规定功能的能力，例如某产品在 20,000 小时内的可靠度为 0.95，表示该产品能够在 20,000 小时内不发生功能性故障的可能性为 95，描述起来有一些复杂，而MTBF 和MTTF表达起来就简单多了，例如某产品的 MTBF 为 20,000 小时，表示该产品评价每20,000 小时出现一次故障。对于系统级产品 （对汽车来说就是整车级） 来说， 可靠度是一个合适的可靠性参数，对于设备级（对汽车来说就是总成或成件级）产品来说，MTBF和 MTTF更容易表达，也更为常用。MTBF 和 MTTF 描述了产品在规定任务时间内的故障强度，但是有以下的不足： 非常适合描述寿命分布形式为指数分布的产品的可靠性，例如电子类的产品，不太适合描述寿命分布形式为非指数分布的产品的可靠性，例如机械类产品和结构类产品； 参数表达了产品的故障强度，但是难以据这些参数判断产品的耗损寿命，难以确定大修期。汽车各级产品（整车、总成、成件等）的寿命分布形式一般为 Weibull 分布形式，为非指数分布的产品，需要一种更合适的可靠性参数来描述，而 B10 寿命就是一个比较合适的可靠性参数。B10寿命最早用于描述轴承的可靠性和寿命。对于轴承产品，其可靠性是随其工作时间逐渐下降的，到了其耗损阶段，故障发生的频率会陡然增高，进入故障高发期。轴承的意外故障可能会带来较大的损失，为了减少意外故障的损失，需要在轴承进入耗损阶段之前就对其进行维修或更换，避免其进入故障高发期的耗损阶段。针对这个问题，人们提出一个非常朴素的做法：收集轴承的故障时间数据，通过统计方法得到 10的轴承发生故障的那个时间点，用 B10 表示这个时间点，如果轴承工作到这个时间点仍未失效（大概占 90%左右） ，需要对其进行维修或更换。 因此，B10寿命的定义是：B10 寿命是个产品的工作时间点，产品工作到这个时间点后，预期有 10的产品将会发生故障。比 B10 寿命更广泛的描述为 BX 寿命，当 X 为 10 时称为 B10 寿命，当 X 为 5 时称为 B5寿命。比较常见的 BX寿命是 B0.1、B1、B5、B10、B50 寿命，对于汽车类产品，一般用 B10 寿命表达其整车和成件的可靠性，因此本文以 B10 寿命进行研究，文中内容同样适用于其它 BX寿命。 BX寿命称谓的来源无从考究，普遍认为 B代表 Bearing（轴承） ，另一说是 B代表德文的“Brucheinleizeit”（进入耗损失效的初始时间）。2.3.2BX寿命的数学描述假设某产品的故障累积函数（也可以称为不可靠度函数）为F(t)，根据B10 寿命的定义：F(B10)=10，则B10=F-1(0.1)假设 F(t)的概率密度函数为f(t)，则有： 一般来说，汽车类产品用 Weibull分布来表达其寿命特征，因为： Weibull 分布能体现产品的全寿命期的失效特征，早期失效期、偶然失效期和耗损失效期；Weibull 分布的一个重要参数是形状参数，当： 1时：表示产品处于耗损失效期。Weibull 分布的适用范围较广，服从指数分布、正态分布的产品同样可以用 Weibull分布来描述： 当1时，代表指数分布； 当3.4时，接近正态分布；当采用 Weibull 分布作为产品的寿命分布时，式中： Weibull的尺度参数；Weibull的形状参数。于是：特别地，当 X=10时， ,进一步，当产品的寿命服从指数分布时（即当1时） ，这时MTBF=，于是有：B10=0.10536MTBF第三章：汽车各系统的可靠性分析汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备等四个基本部分组成。因此本章分别从这几个方面讲述汽车正常行驶的可靠性。第一节：发动机的可靠性分析发动机是汽车、农业机械、工程机械、船舶、内燃机车、地质和石油勘探、军用、通用机械、移动及备用电站装备的主要动力装备，市场需求量巨大。据不完全统计，我国发动机生产企业844家，年生产发动机达1820万台。其中，柴油发动机881。9万台，汽油发动机9385万台；全年工业总产值达775亿元，销售收入761亿元，出口创汇27亿元。4面临如此巨大的生产与销售市场以及受国际原油价格波动的影响，研究发动机的高度可靠性再次成为发动机生产行业的关键性技术5。3.1.1汽车发动机可靠性的评定指标和国内外研究现状发动机可靠性是指发动机在规定的使用条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。发动机的可靠性通常用下述指标进行评定。(1)可靠度(R)指发动机在规定使用条件下，在规定时间内完成规定功能的概率；(2)维修度(M)指发动机在规定使用条件下，在规定时间内完成维修的概率；(3)有效度(A)指发动机在某一时刻具有或维持其规定功能的概率。其表示为 ，其中MTBF与MTTR上文中均有介绍，它们分别表示发动机平均无故障工作时间和平均修复时间。(4)寿命指发动机的工作时间。常见发动机寿命指标：一是平均寿命tMTBF，发动机平均无故障工作时间(MTBF)；二是可靠性寿命t。，发动机的可靠度下降到某一数值时发动机已工作的时间；三是大修寿命B50，表示发动机大修或换机概率达到50的累积使用时间。可靠性技术的研究与发展起源于20世纪40年代，但真正用于发动机行业是在20世纪60一70年代。由于20世纪70年代的石油危机，降低燃油消耗是各国发动机厂家的主要研究目标，从而使同功率档次的发动机燃油经济性差距缩小；但是发动机之间的可靠性水平却相差很大，用户在选购发动机时，往往把可靠性指标看得比燃油经济性和价格更为重要。因此，提高发动机的可靠性成为当时内燃机行业主要研究的课题。20世纪60年代，我国开始对可靠性进行了研究。在20世纪80年代，可靠性T程技术先后应用在汽车、农业机械和工程机械行业上，从而推动了我国内燃机可靠性工程研究的开展。从1987年起，机电部先后颁布了6批限期达到可靠性指标的柴油机及其零部件。为了正确全面反映发动机的可靠性水平，我国内燃机标准中制定了一套可靠性评定指标，包括首次故障前工作时间(MTTFF)、平均故障间隔时间(MTBF)、无故障性综合评分值(Q)、平均修复时间(MTTR)、有效度(A)以及B50大修寿命。3.1.2发动机常见的故障模式发动机的可靠性始于故障研究，对于稳定生产的一批发动机，发生故障的时间具有统计规律性，即发动机发生故障的时间(f)是服从某一分布函数函数(f)的随机变量。用物理方法和数理统计方法对发动机的故障、失效模式、影响因素及其规律进行分析，得出其故障分布规律，是发动机可靠性研究的主要内容之一。常见发动机零部件的故障(或寿命)分布规律有指数分布、正态分布、对数正态分布和威布尔分布。3.1.2.1指数分布指数分布密度函数为可靠度函数为 式中表示故障率。发动机随机性冲击产生的故障(如超载下工作或过热造成的故障)、正常使用下突发故障(包括人为失误造成的故障和偶然性操作不当引起的故障)，可维修的故障等均适用于指数分布的故障分布规律。3.1.2.2正态分布正态分布密度函数为 ，可靠度函数为 发动机中有些零件故障是由几种相对独立、作用均匀的微小差异量因素造成的，这些零件的故障概率分布函数多为正态分布，如燃烧室组件、汽缸、汽缸盖和活塞的磨损性故障喷油系统沉淀性故障；管阀系统的腐蚀性故障等。发动机有些零件故障是分散的，如曲轴疲劳断裂和气门弹簧疲劳断裂等故障，这些零件的故障概率分布则属于对数正态分布。233.1.2.3威布尔分布威布尔分布密度函数为 可靠度函数为 式中 m：形状参数；R：位置参数；t0尺度参数。 发动机的下列故障属于威布尔分布：串联结构在较强外应力随机作用下所发生的故障，如油水系统和齿轮传动系统的故障；非串联系统，零件故障间相互关系密切，由传播蔓延而导致的故障，如滚珠轴承的故障；磨损积累、疲劳积累和损耔积累逐渐产生的故障。 第二节： 汽车底盘的可靠性分析 3.2.1:汽车底盘介绍 汽车底盘是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。各子系统分别介绍余下：传动系：主要是由离合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成。 离合器：其作用是使发动机的动力与传动装置平稳地接合或暂时地分离，以便于驾驶员进行汽车的起步、停车、换档等操作。 变速器：由变速器壳、变速器盖、第一轴、第二轴、中间轴、倒档轴、齿轮、轴承、操纵机 构等机件构成，用于汽车变速、变输出扭矩。 行驶系：由车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。它的基本功用是支持全车质量并保证汽车 的行驶。 钢板弹簧与减震器：钢板弹簧的作用是使车架和车身与车轮或车桥之间保持弹性联系。减震器的作用是当汽车受到震动冲击时使震动得到缓和。减震器与钢板弹簧并联使用。 转向系：由方向盘、转向器、转向节、转向节臂、横拉杆、直拉杆等组成，作用是转向。 图3.1汽车底盘3.2.2确定汽车底盘零部件可靠度许用值的模糊方法汽车底盘的各部分零件或总成之类的机械产品的可靠度许用值，受产品发生故障后所引起的危险性、造成的经济损失等因素的影响，这此因素又存在着较大的模糊性。如果按常规凭经验确定机械产品的可靠度许用值，就具有一定的盲目性。因此，应用模糊理论，以汽车底盘的机械零部件为例，探讨用模糊方法确定机械产品的可靠性水平等级及其对应的可靠度许用值是一种比较好的方法。6影响确定汽车底盘机械零部件可靠性水平等级的卞要因素有:故障或失效所产生的后果的危险程度u1;故障后果造成的经济损失u2;某零部件可能的工作时间u3;零部件的维护和修理条件u4所以因素集为因素集中各元素的大小、长短、优劣等状态，可用“很小、较小、一般、较大、很大”等来表示。该状态的集合称为因素等级集，记为ui由于各因素及相应的等级具有模糊性，很难把某一因素具体地划为某一等级，因此各因素应视为等级论域ui上的模糊子集，即表1表4分别为影响确定汽车底盘零部件可靠性水平等级的几个主要因素及其相应的等级集。表1：危险程度等级集表2：经济损失等级集表3：工作时间等级集表4：维修条件等级集本问题的评价集可由一系列产品的可靠度许用值构成。因此，可用表5所示的产品水平等级构成评价集分别表示可靠性水平等级的0 5级。表5：评价集各元素 设汽车底盘某一零部件的可靠性水平等级按第i个因素的第j个等级评判，对评价集中第k个元素的隶属度为aijk，则第i个因素的各个等级的评判集为则各等级评判集元素所组成的矩阵为按所有影响因素进行二级模糊综合评判，由模糊变换得二级模糊综合评判集为 bk就是考虑所有因素时，汽车底盘零部件可靠性水平等级对评价集中第k个元素的隶属度，即我们据以确定评价值的评判指标。再根据最大隶属度原则，即取B中数值最大者所对应的评判等级值为评判结果。以上这种方法综合考虑了多种因素对汽车底盘可靠性的影响，对于汽车底盘各零件的可靠度可以得到较为准确的需用可靠度值，由于这种方法充分考虑了各零件受产品发生故障后所引起的危险性、造成的经济损失，工作时间以及维修条件，因此由此得出来的可靠度对于汽车底盘的设计制造，使用维护过程中都具有一定的指导意义。第三节：汽车传动系统可靠性3.3.1汽车传动系统简介汽车传动系的基本功用是将引擎输出的动力传输给驱动车轮。按结构和传动介质分，汽车传动系的型式可分为机械式、液力机械式、静液式（容积液压式）、电力式等。其实通俗的说，传动系主要分为离合器、变速箱（手动或自动）、传动轴、差速器等几大部分。下面我们就这几大部分分别解释。 离合器其实主要是衔接引擎与变速箱的动力（自动排挡方式的变速箱不存在离合器），同时保证变速箱档位切换时动力的平稳输出。变速箱内设有多组不同比率的齿轮对应不同的档位（根据不同的齿轮比设定），将引擎输出的动力分别转化成高扭矩或者高转速的型式，来满足驾驶者的行驶需求。而传动轴在变速箱接受到引擎的动力后，将动力分别输送给驱动车轮。差速器则主要工作在汽车转向的时候，实现转向时内外侧驱动车轮的转速差。由图3.2可以看出，汽车动力的传递方向为：引擎离合器变速箱传动轴驱动车轮图3.2法拉利V8引擎变速箱3.3.2汽车传动系统可靠性分析由于变速器在汽车传动系统中的地位较关键，因此这里专门对汽车变速器的可靠性优化设计做了较为深入的分析。对机械式变速器来说，在最大传动比的情况下，设计时需要将负荷最大爬坡度、低档最大动力输出、最大附着力输出以及最低稳定车速输出当作设计的约束条件。汽车机械式变速器最小和最大传动比确定后，还需要确定中间各档的传动比。对汽车变速器采用故障树分析故障树分析法，即在系统设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种原因进行分析，从而确定系统故障原因的各种可能的组合方式或其发生概率，以计算系统的故障概、采相应的施，以提高系统的可靠性。78表6：变速器齿轮传动件的故障表7：变速器不能工作的概率进行可靠性设计时，通常忽略一些次要因素，即忽略一些次要零件，把要求达到的可靠度指标分配给各主要零件，分配时可以根据故障树分析的结果加以整理，将同一零件的影响因素合并，提出初步的可靠度分配方案，并参考故障模式分析中的结论，对那些危害度等级较大的零件，应适当提高其可靠度指标。分配时可按系统的可靠性框图进行。图3.3变速器可靠度分配框图当零件可靠度低于分配的可靠度指标时，需要对此零件重新设计;当可靠度比分配的可靠度指标大得较多时，说明设计过分安全，也需要重新设计。第四节：汽车制动系统的可靠性分析车辆制动系统对行车安全的影响很大,因此有必要研究其可靠性，这里主要列举汽车制动系统常见的故障现象,提出故障诊断与排除方法。93.4.1气压制动不灵故障现象为：汽车行驶中,将制动踏板踩到底,仍不能停车。故障原因分析如下：贮气筒内无气压或气压不足;制动踏板自由行程过大;制动阀和制动气室膜片破裂或损坏;制动蹄摩擦片与制动鼓间隙过大;制动蹄摩擦片表面有油污或摩擦片磨损过甚;制动阀、管路及制动气室漏气;制动气室推杆行程过大或气压不足。故障排除方法1)使用气压制动的汽车,发动机起动运转数分钟后,气压表指示贮气筒内的气压值应达到规定值。如果气压表良好,但发动机运转数分钟后,气压表无指示或指示数值过低,则表示空气压缩机有故障或制动管路漏气。空气压缩机不泵气,除空气压缩机本身的故障外,常因压缩机皮带过松或有油污引起打滑,致使空气压缩机效率降低。因此,应经常检查空气压缩机皮带的松紧度。若皮带有油污,必须洗净、干燥。2)制动踏板自由行程过大,将使制动作用发生迟缓,制动距离增长,应进行调整。3)制动阀和制动气室膜片破裂或损坏会使制动效果变差,甚至导致汽车不能制动,应更换膜片。4)制动蹄摩擦片与制动鼓间隙过大,会使车轮制动效果变差,应重新调整它们的间隙。5)制动蹄摩擦片表面有油污,应用汽油清洗并干燥;若摩擦片磨损过甚,应及时更换,重新铆接。6)检查制动阀、管路或制动气室是否漏气,若有漏气之处,应设法消除。7)制动气室推杆行程过大,会使膜片受压变形,降低制动效果。压缩空气通过时,制动气室推杆应迅速伸出,灵活无阻,当气压达到规定值时,不得漏气。制动气室气压不足,会使车轮制动无力,应调整制动阀调整螺钉,保证制动气室最大工作气压符合规范要求,不得过高或过低。3.4.2液压制动不灵与失灵故障现象为：第一次踏下制动踏板时制动失效,连续踏下制动踏板,各车轮均不起制动作用,汽车不减速也不停止即为失灵；第一次踏下制动踏板时制动不灵,连续踏下制动踏板时踏板逐渐升高,但感到软弱,且制动效果不佳即为不灵。故障原因分析如下：制动踏板自由行程过大;制动蹄摩擦片与制动鼓间隙过大;系统有漏油之处;制动主缸出油阀关闭不严;制动主缸、制动轮缸缸筒或活塞磨损过甚,使活塞与缸筒之间的配合间隙过大;液压系统中渗有空气。故障排除方法1)若第一次踏下制动踏板时制动不灵,连续踏下时踏板位置逐渐升高且效果良好,说明制自由行程过大或制动蹄摩擦片与制动鼓间隙需及时调整。2)若连续踏下制动踏板时踏板位置能高,升高后,不抬脚继续往下踏不感到有弹力沉的感觉,说明制动系统有漏油之处或制动油阀关闭不严。应检查油管接头、油管、制动制动轮缸有无漏油之处,若有,应及时排除;缸出油阀关闭不严时,应更换。3)若因制动主缸、制动轮缸缸筒磨损过之与活塞配合间隙超过规定值,应更换或作理。若活塞磨损严重,一般应更换。4)若液压系统中渗有空气,应及时排除。此外，常见制动故障还有制动跑偏，制动力不足等，详细的故障现象及排除方法见文献9。第四章：综合讨论汽车的可靠性涉及到众多的因素，是一个较为复杂的问题，本文从汽车各个子系统出发，单独分析了汽车各个子系统的可靠性，并且分析了各个子系统的常见故障及其排查措施，以及系统常用零部件的失效形式，各零件的可靠性设计。其研究结果一定程度上可以作为汽车可靠性设计的参考。由于汽车可靠性是一个很复杂的问题，因此本文也存在很多不足问题，有待进一步的研究。（1）没有从整体上研究各系统对汽车整体可靠性的影响，只是单独研究了系统内部零件对子系统的可靠性的影响。（2）没有对驾驶人的可靠性做研究。驾驶人作为汽车安全行驶的重要一环，对其驾驶的可靠性研究也是下一步的重点研究内容。参考文献1 陈林强.机械产品的可靠性及其改善措施J.轻工机械,2003,(3):91-92.2刘惟信.机械可靠性设计M.北京:清华大学出版社,1996.3杨万凯，汽车可霖性理论M人民交通出版社，1986.4姚福新辽宁省农用柴油机市场分析与预测研究D沈阳：沈阳农业大学，20035赵秀荣，谢里阳，李成华发动机可靠性及其评价技术分析D 沈阳：农机化研究2003.6邵正宇，确定汽车底盘零部件可靠度许用值的模糊方法J武汉冶金科技大学学报，1998，(6)：24-26 7陈文才，确定汽车底盘零部件可靠度许用值的模糊方法J武汉冶金科技大学学报，1998，(6)：24-26 8刘闯，郑殿旺，汽车变速的可靠性设计J佳木斯大学学报，1998，(1)：19-219庞新磊，汽车制动系统综合故障诊断与排除J公路与汽运，2007，(11)：26-28袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃