汽车维修工程学课件第一章

1、绪绪 论论一、汽车维修的作用一、汽车维修的作用1、满足汽车设计的需要。、满足汽车设计的需要。2、满足汽车运输的要求、满足汽车运输的要求 。3、汽车更新的需要、汽车更新的需要 。4、节省资源的需要。、节省资源的需要。5、减少公害的需要。、减少公害的需要。二、我国汽车维修的发展二、我国汽车维修的发展1、我国汽车维修业已形成一定规模。、我国汽车维修业已形成一定规模。2、汽车维修业的科技含量不断提高。、汽车维修业的科技含量不断提高。3、维修制度的变化。、维修制度的变化。4、汽车维修行业管理逐步完善。、汽车维修行业管理逐步完善。 第一章第一章 汽车可靠性理论基础汽车可靠性理论基础 第一节第一节 汽车可靠

2、性概述汽车可靠性概述一、可靠性历史一、可靠性历史1.摇篮期：二战时期。摇篮期：二战时期。2.奠基期：奠基期：20世纪世纪50年代。年代。3.普及期：普及期：20世纪世纪60年代。年代。4.成熟期：成熟期：20世纪世纪70年代以后。年代以后。一、可靠性定义一、可靠性定义可靠性：指产品在规定的使用条件下和可靠性：指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。规定的时间内，完成规定功能的能力。1、产品：作为单独研究或单独试验对、产品：作为单独研究或单独试验对象的任何元器件、零件，甚至一台完整象的任何元器件、零件，甚至一台完整的设备。的设备。2、规定的时间：用户要求设计的时间、规定的时间

3、：用户要求设计的时间。包括汽车行驶的保用期、第一次大修里包括汽车行驶的保用期、第一次大修里程、报废期等。程、报废期等。3、使用条件：汽车产品的工作条件，包、使用条件：汽车产品的工作条件，包括汽车的行驶条件、维修条件、载荷变括汽车的行驶条件、维修条件、载荷变化的条件、储存条件、环境条件，如温化的条件、储存条件、环境条件，如温度、湿度、振动、冲击、辐射等。度、湿度、振动、冲击、辐射等。4、规定功能：指设计制造要求规定的工、规定功能：指设计制造要求规定的工作性能目标。作性能目标。 产品的可靠性分为固有可靠性和使用产品的可靠性分为固有可靠性和使用可靠性。可靠性。a、固有可靠性：指产品从设计到制造整、固

4、有可靠性：指产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性，它是产个过程中确定了的内在可靠性，它是产品的固有属性。品的固有属性。b、使用可靠性：考虑了使用、维修对产品、使用可靠性：考虑了使用、维修对产品可靠性的影响，包括使用维修方法以及可靠性的影响，包括使用维修方法以及操作人员的技术熟练程度等都会对产品操作人员的技术熟练程度等都会对产品的寿命及功能的发挥产生重大影响。的寿命及功能的发挥产生重大影响。二、可靠性的评价指标二、可靠性的评价指标1、可靠度：指产品在规定的使用条件下和可靠度：指产品在规定的使用条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。规定的时间内，完成规定功能的概率。用用R（t） 表示。

5、表示。)(11)(tFnrnrntR2 2、累积故障概率（也叫失效度）：产累积故障概率（也叫失效度）：产品在规定的条件下，在规定的时间品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能（即发生故障）的内丧失规定功能（即发生故障）的概率称为累积故障概率或失效度。概率称为累积故障概率或失效度。用用F（t）表示，由于出现故障和不）表示，由于出现故障和不出现故障是两个对立的事件，故出现故障是两个对立的事件，故 R(t)+F(t)=13、故障概率密度函数故障概率密度函数 失效度对时间的分布函数。失效度对时间的分布函数。 用用 f（t）表示。表示。4 4、故障率函数故障率函数（1 1）概念：）概念：产品工作到产

6、品工作到t t时刻为止尚时刻为止尚未发生故障的条件下，在该时刻后未发生故障的条件下，在该时刻后的单位时间内发生故障的条件概率。的单位时间内发生故障的条件概率。用用（t）表示。表示。（2 2）故障率函数和其他函数的关系）故障率函数和其他函数的关系（3 3）故障率函数曲线（浴盆曲线）故障率函数曲线（浴盆曲线） 描述失效率随时间而变化的规律。描述失效率随时间而变化的规律。 计算故障率时，常用当量故障率计算故障率时，常用当量故障率D D表示：表示：tnrDjjj411000式中：式中：n样车数样车数 t时间时间 rj第第j类类故障数，故障数， j第第j类故障的当量系数。类故障的当量系数。汽车故障一般分

7、成汽车故障一般分成4类类: 致命故障致命故障1=100 严重故障严重故障2=10 一般故障一般故障3=1 轻微故障轻微故障4=0.25、平均首次故障里程（时间）平均首次故障里程（时间）MTTF汽车出现第一次故障时的里程数（或时汽车出现第一次故障时的里程数（或时间）。间）。6、平均故障间隔里程（时间）平均故障间隔里程（时间）MTBF7、维修度维修度M（t）：产品在规定条件下）：产品在规定条件下，规定时间内完成维修的概率。，规定时间内完成维修的概率。11Fniit(nn )tnrntMTBF 8、平均维修时间、平均维修时间MTTR 修复率：单位时间内的修复程度。修复率：单位时间内的修复程度。9、有

8、效度、有效度A：可维修产品在某一特定的瞬：可维修产品在某一特定的瞬时能维持其功能的概率。时能维持其功能的概率。式中：式中：U工作时间，工作时间， D不能工作的时间。不能工作的时间。1R(t )(tDUUA1010、平均寿命和可靠寿命、平均寿命和可靠寿命（1 1）平均寿命：是一个标志产品平均）平均寿命：是一个标志产品平均能工作多长时间的量，它是对整批能工作多长时间的量，它是对整批产品而言的一个指标，对于可维修产品而言的一个指标，对于可维修产品是指产品的平均无故障工作时产品是指产品的平均无故障工作时间（即平均故障间隔时间），记为间（即平均故障间隔时间），记为MTBF（Mean time betwe

9、en failure）,对于不可维修产品是指产对于不可维修产品是指产品的平均寿终时间（即平均首次故品的平均寿终时间（即平均首次故障时间），记为障时间），记为MTTF（Mean time to failure）。）。（2 2）可靠寿命）可靠寿命 产品可靠度是工作寿命产品可靠度是工作寿命t的函数，的函数，是用可靠度函数是用可靠度函数R（t）表示的，故表示的，故对于一批产品而言，当给定时间对于一批产品而言，当给定时间t，就确定了相应的可靠度，反之，若就确定了相应的可靠度，反之，若确定了可靠度，即可求出相应的寿确定了可靠度，即可求出相应的寿命，以命，以tR表示。表示。 在可靠寿命中有以下特殊情况在可靠

10、寿命中有以下特殊情况：特征寿命：可靠度特征寿命：可靠度R（t）=e-1=36.8%的可靠寿命称为特征寿命的可靠寿命称为特征寿命，记为，记为，亦，亦即累积故障概念即累积故障概念F（t）=63.2%时的寿时的寿命。命。中位寿命：中位寿命：可靠度可靠度R（t）=50%的可靠的可靠寿命称为中位寿命寿命称为中位寿命，记为，记为t0.5额定寿命：额定寿命：可靠度可靠度R（t）=90%的可靠的可靠寿命称为的额定寿命寿命称为的额定寿命，记为，记为t0.9。对于。对于可靠度有一定要求的产品，工作到了可可靠度有一定要求的产品，工作到了可靠寿命靠寿命tR时就要替换，否则就不能保证时就要替换，否则就不能保证其可靠度。

11、其可靠度。第二节第二节 汽车故障类型及故障分布规律汽车故障类型及故障分布规律一、汽车故障概念及分类一、汽车故障概念及分类1 1、概念：、概念：指汽车在规定的使用条件下指汽车在规定的使用条件下和规定的时间内，不能完成规定功和规定的时间内，不能完成规定功能的现象。能的现象。2 2、分类、分类（1 1）按故障模式分：）按故障模式分： a .a .损坏型故障：如断裂、裂纹、点损坏型故障：如断裂、裂纹、点蚀、烧蚀、变形、拉伤等。蚀、烧蚀、变形、拉伤等。 b .b .退化型故障：如老化、变质、剥退化型故障：如老化、变质、剥落、磨损等。落、磨损等。 c .c .松脱型故障：如松动、脱落等。松脱型故障：如松动

12、、脱落等。 d .d .失调型故障：如压力过高或过低、失调型故障：如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉、行程失调、间隙过大或过小、干涉、卡滞等。卡滞等。 e .e .功能失效型故障：如功能失效、功能失效型故障：如功能失效、性能衰退、公害超标、异响、过热性能衰退、公害超标、异响、过热等。等。 f .f .堵塞与渗漏型故障：如堵塞、气堵塞与渗漏型故障：如堵塞、气阻、漏油、漏水、漏气、渗油等。阻、漏油、漏水、漏气、渗油等。 （2 2）按故障危害程度分：）按故障危害程度分： a a、致命故障（、致命故障（1 1=100=100） i)i)涉及人身安全，可能导致人身伤涉及人身安全，可能导致人

13、身伤亡。亡。 ii)ii)引起主要总成报废，造成重大经引起主要总成报废，造成重大经济损失。济损失。 iii)iii)不符合制动、排放、噪声等法不符合制动、排放、噪声等法规要求。规要求。 b b、严重故障（、严重故障（2 2=10=10） i)i)导致整车性能显著下降。导致整车性能显著下降。 ii)ii)造成主要零件损坏。造成主要零件损坏。 iii)iii)用随车工具，备件在用随车工具，备件在30min30min内不内不能修复。能修复。 C C、一般故障、一般故障 （3 3=1 =1 ） i)i)造成停驶。造成停驶。 ii)ii)不会导致主要零件损坏。不会导致主要零件损坏。 iii)iii)用随

14、车工具，备件在用随车工具，备件在30min30min内可内可以修复。以修复。 d d、轻微故障（、轻微故障（4 4=0.2=0.2） i)i)不会导致停驶和正常使用。不会导致停驶和正常使用。 ii)ii)不需要更换零件。不需要更换零件。 iii)5miniii)5min内能轻易排除。内能轻易排除。 二、典型故障率曲线（浴盆曲线）二、典型故障率曲线（浴盆曲线） 1、早期故障期、早期故障期A 2、偶然故障期、偶然故障期B 3、耗损故障期、耗损故障期C 三、汽车故障的分布规律三、汽车故障的分布规律 1、指数分布：是随机变量分布形式、指数分布：是随机变量分布形式中最基本的一种，多数发生在偶然中最基本的

15、一种，多数发生在偶然故障期，其故障率故障期，其故障率=常数。指数分常数。指数分布是一种单参数函数，只要确定了布是一种单参数函数，只要确定了故障率故障率，就确定了，就确定了可靠度函数，其可靠度函数，其特点是可靠度与起始时间无关特点是可靠度与起始时间无关。 2 2、正态分布、正态分布 正态分布又称高斯分布，是一种最正态分布又称高斯分布，是一种最常用的连续分布，很多自然现象都常用的连续分布，很多自然现象都可以用它来描述，如工艺误差、测可以用它来描述，如工艺误差、测量误差、应力分布、汽车零件的强量误差、应力分布、汽车零件的强度和寿命等。度和寿命等。 正态分布是一种两参数分布，只要正态分布是一种两参数分

16、布，只要确定确定和和两个参数，曲线的形状也两个参数，曲线的形状也就确定了，故就确定了，故和和就是正态分布的就是正态分布的数字特征。数字特征。 3 3、对数正态分布、对数正态分布 在对机械部件的疲劳寿命、疲劳强在对机械部件的疲劳寿命、疲劳强度及耐磨寿命等研究中，大都属于度及耐磨寿命等研究中，大都属于不对称分布，对数正态分布就是描不对称分布，对数正态分布就是描述零件寿命与耐久性的一种较好的述零件寿命与耐久性的一种较好的分布函数。分布函数。 4 4、威布尔分布、威布尔分布 （1 1）威布尔分布的定义）威布尔分布的定义 威布尔分布是基于最弱环模型为物威布尔分布是基于最弱环模型为物理背景导出的一种分布函

17、数。理背景导出的一种分布函数。 最弱环模型：凡是由若干个独立部最弱环模型：凡是由若干个独立部件串联构成的产品，只要其中某个件串联构成的产品，只要其中某个部件失效，整个产品就告失效，即部件失效，整个产品就告失效，即属于最弱环模型。如受变载荷作用属于最弱环模型。如受变载荷作用的滚动轴承、齿轮与汽车钢板弹簧的滚动轴承、齿轮与汽车钢板弹簧等零件的疲劳寿命均可用威布尔分等零件的疲劳寿命均可用威布尔分布来描述。布来描述。 威布尔分布的基本形式为一种三参威布尔分布的基本形式为一种三参数分布。数分布。 其故障概率密度函数为：其故障概率密度函数为： 失效度为：失效度为： 可靠度为可靠度为： 故障率（或失效率故障

18、率（或失效率)为：为： r，ttrttrtmtfmm001)(exp)()(00()( )( )1expmttrF tf t dtt 10)()()()(mrttmtRtft0( )exp () /mR ttrt （2 2）威布尔分布参数的意义）威布尔分布参数的意义 A.A.形状参数形状参数m：形状参数：形状参数m是其中最是其中最重要的一个参数。重要的一个参数。 它是影响威布尔分布密度曲线形状它是影响威布尔分布密度曲线形状的本质参数，由于不同的的本质参数，由于不同的m值可以反值可以反映不同时期的故障规律，因此，若映不同时期的故障规律，因此，若根据试验求得根据试验求得m值，就值，就可以判断造成可

19、以判断造成该零件失效的大致原因。该零件失效的大致原因。 m1， 故障率增长期。故障率增长期。 m=2，为瑞利分布，为瑞利分布，m=2.73.7时，时，为近似正态分布，当为近似正态分布，当m=3.313时，为时，为正态分布。正态分布。 B.B.位置参数位置参数r r：不同的：不同的r r值并不影响值并不影响威布尔曲线的形状，只会影响曲线威布尔曲线的形状，只会影响曲线在横坐标上的位置。在横坐标上的位置。 r r00，曲线由原点位置向右平移。，曲线由原点位置向右平移。r r00，曲线向左平移。，曲线向左平移。r r=0=0，曲线起始于原点。，曲线起始于原点。t t r r，零件可能出现失效。，零件可

20、能出现失效。 C. .尺度参数尺度参数t0 0：不影响威布尔曲线：不影响威布尔曲线变化的形状和位置，只是改变曲线变化的形状和位置，只是改变曲线纵横坐标的标尺。纵横坐标的标尺。 （3 3）威布尔分布的应用）威布尔分布的应用 在使用威布尔分布研究产品可靠性在使用威布尔分布研究产品可靠性时，通常用以下几个寿命来评价产时，通常用以下几个寿命来评价产品的可靠性：品的可靠性： a.B10a.B10寿命：累积失效概率寿命：累积失效概率F F（t t）=10%=10%时的寿命。时的寿命。 b.b.特征寿命特征寿命: :累积失效概率累积失效概率F F（t t）=63.2%=63.2%时的寿命。时的寿命。 c.c

21、.中位寿命（也叫中位寿命（也叫B50B50寿命）寿命）: :累积失累积失效概率效概率F F（t t）=50%=50%时的寿命。时的寿命。 例例1 1 已知某汽车零件的疲劳寿命服从威已知某汽车零件的疲劳寿命服从威布尔分布，其形状参数布尔分布，其形状参数m=2，特征寿命，特征寿命 ，位置参数，位置参数r=60h。求该零件工。求该零件工作到作到100h的可靠度。的可靠度。 例例2 已知某元器件的寿命服从两参数威已知某元器件的寿命服从两参数威布尔分布，布尔分布，m=2.8， 。求。求t=100h的可靠度、失效率与中位寿命。的可靠度、失效率与中位寿命。1000h400h第三节第三节 汽车可靠性数据的采集

22、与分析汽车可靠性数据的采集与分析 一、一、汽车可靠性数据的采集汽车可靠性数据的采集 1 1、可靠性试验、可靠性试验 （1 1）可靠性试验的目的）可靠性试验的目的 a.a.为研制新产品、发现其弱点以改进设为研制新产品、发现其弱点以改进设计；计； b.b.为确认零件的设计任务书；为确认零件的设计任务书； c.c.为接受产品和保证产品质量；为接受产品和保证产品质量； d.d.为审查制造工艺的好坏。为审查制造工艺的好坏。 可靠性试验是产品可靠性预测和验证的可靠性试验是产品可靠性预测和验证的基础。基础。 （2 2）可靠性试验的分类）可靠性试验的分类 a.a.寿命试验：为确定产品寿命分布及特寿命试验：为确

23、定产品寿命分布及特征值而进行的试验。征值而进行的试验。 b.b.临界试验：为了进一步找出作为安全临界试验：为了进一步找出作为安全零件的弱点而进行的强制性破坏试验。零件的弱点而进行的强制性破坏试验。 c.c.环境试验：产品在特定使用环境条件环境试验：产品在特定使用环境条件下进行的使用试验。下进行的使用试验。 d.d.使用试验：在汽车研制出来后抽样送使用试验：在汽车研制出来后抽样送到使用现场进行实际运行考验。到使用现场进行实际运行考验。 2 2、使用可靠性数据的采集方法与内容、使用可靠性数据的采集方法与内容 （1 1）使用可靠性数据的采集方法）使用可靠性数据的采集方法 使用可靠性数据的采集方法要根

24、据对象的种使用可靠性数据的采集方法要根据对象的种类和目的来定，一般有两种：类和目的来定，一般有两种： 对现场人员分发报表，定期返回。其特点是费对现场人员分发报表，定期返回。其特点是费用低廉不需专门人员，但易出现数据不完整和不用低廉不需专门人员，但易出现数据不完整和不准确的情况；准确的情况； 组织专门测定可靠性的人员进行可靠性试验。组织专门测定可靠性的人员进行可靠性试验。其特点是费用高，但由于采集者对数据分析过程其特点是费用高，但由于采集者对数据分析过程有充分的理解，选择的数据适当，能掌握重点，有充分的理解，选择的数据适当，能掌握重点，易发现数据的谬误，因而可保证数据的完整和准易发现数据的谬误，

25、因而可保证数据的完整和准确。确。 （2 2）数据采集时应注意的事项）数据采集时应注意的事项1 1）采集范围：在每一份数据的收集报告中，）采集范围：在每一份数据的收集报告中，产品对象范围要明确统一。产品对象范围要明确统一。2 2）制定异常工作的标准：要尽可能制订出）制定异常工作的标准：要尽可能制订出明确的故障判别标准。明确的故障判别标准。3 3）时间的记录：时间主要指工作时间。有）时间的记录：时间主要指工作时间。有的还要考虑运输、储存、停机时间等。的还要考虑运输、储存、停机时间等。4 4）使用条件：主要包括使用场合、气候、）使用条件：主要包括使用场合、气候、使用工况（载荷、车速）及运转形式等。使用工况（载荷、车速）及运转形式等。5 5）维修条件：包括维修人员的水平、维修）维修条件：包括维修人员的水平、维修制度、设备条件以及修理水平等。制度、设备条件以及修理水平等。6 6）取样方法：可靠性数据应在母体中