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第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断第二篇汽车维修基础第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断第4章汽车可靠性理论概述应掌握知识点：1、质量担保期制定的理论基础？2、走合期制定的理论基础？3、一级、二级维护周期制定的理论基础？4、如何科学、准确地对车辆性能进行评价？第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断第一节汽车可靠性一、汽车耐久性的概念指汽车在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成规定功能的能力。汽车耐久性行驶试验方法-GB/T12679-1990一般用汽车从开始使用到进入极限技术状况时的总运行里程或使用延续期来表示。汽车耐久性的评价指标：（1）大修前的平均运行里程（新车）（2）大修间的平均运行里程（旧车）第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断二、可靠性的定义产品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。可靠性概念中包括三个限制条件：规定使用条件规定时间：使用年限、里程规定功能：设计要求、国标所以，不能离开使用条件、时间以及功能谈汽车可靠性高低。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断三．可靠性研究的目的（1）为研制新产品、发现其弱点以改进设计；（试验）（2）为确认产品和零件的设计任务书；（目标）第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断（3）为接受产品和保证质量；（4）为审查制造工艺的好坏第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断可靠性的研究是对产品使用中的故障规律进行研究，可能是对产品的某个零件、某个总成或整个产品；可以是某一个时期，如首次故障规律，或产品的一生。主要研究目的：制定合理的使用和维修对策，如维修周期和改进维修方法；发现设计制造中的问题，进行改进；确定合理的报废周期。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断四、可靠性与汽车维修1、汽车维修的概念汽车维护和修理的泛称。为汽车保持或或在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力所进行的全部技术措施和管理活动。2、可靠性内涵一般认为，产品的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是指产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性，它是产品的固有属性。使用可靠性则考虑了使用、维修对产品可靠性的影响，包括使用维护方法以及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。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断3、关系（1）汽车的使用可靠性取决于汽车本身的固有可靠性以及汽车的使用维修水平，并与汽车的使用条件有关。（2）汽车使用时间增长，其出现故障的可能性随之增大，可靠性下降。（3）汽车经过长时间使用，多次维护，其技术性能会明显下降，只有通过大修才能使技术性能有大幅度的提高。（4）维修只能一定程度地恢复汽车的可靠性，但不能完全恢复其固有可靠性，故经过相当里程（极限）后，汽车就得报废。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断五、可靠性的衡量指标1．可靠度用概率和数理统计的方法，为可靠性建立统一的、明确的量化的尺度。概率是用来刻划事件发生可能性大小的量化指标。可靠度概念：指产品在规定的使用条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。记为R（t）假如完成规定功能的事件为A，A的概率为P（A）。则R（t）=P（A）=P（T＞t）表示工作到t时刻仍完好的概率，即到t时刻的可靠度。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断2．失效度（累积故障概率）指产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能（即发生故障）的概率。记为：F（t）有：F（t）=P（A）=P（T＜t）F（t）+R（t）=1R（t）F（t）F（t）R（t）t第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断3．故障概率密度函数f(t)故障概率密度函数：产品的失效是随机的，所以到达失效的时间T是一个随机变量，不同产品、不同工作条件，T取值的统计规律是不同的，若F（t）为产品失效的分布函数，假如F（t）是可微的，则称：为故障概率密度函数，记为：f（t）。有：f（t）=＝－则：dFtdt（）()dFtdt()dRtdt0()()tFtftdt0()1()()ttRtfxdxfxdx第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断4．故障率函数λ(t)故障率是反映产品已正常工作到某一个时刻后，单位时间内可能发生故障的概率。故障率函数λ(t)是指产品使用到t时刻（或行程）为止尚未发生故障的条件下，在下一个单位时刻（或行程）内发生故障的条件概率。设在规定条件下产品的寿命为T，其累积故障概率为F（t），故障概率密度函数为f（t），t为规定的工作时间，则用“T＞t”表示“产品工作到时刻t尚未发生故障”事件，“t＜T≤t+△t”表示“产品在（t，t+△t）内失效”事件，于是“产品工作到t时刻后，在（t，t+△t）内发生故障”的条件概率为P(t＜T≤t+△t/T＞t)，把此条件概率除以时间间隔△t，就得到△t时间内的平均故障率，当△t0就可得到t时刻的失效率0(/()limtPtTttTtt＜＞t)第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断经推导：为了便于理解故障率的物理含义，可用频率来描述。设在t＝0时刻有V个产品开始工作，t时刻的故障件数为Nf（t），则t时刻仍在工作而未发生故障的残存件数为N－Nf（t），若在下一个△t内出现故障件数为△Nf（t），单位时间内的故障件数为△Nf（t）/△t，则：()()()fttRt()()()fNtttNNt第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断5．汽车可靠性寿命1）平均寿命——是一个标志产品平均能工作多长时间的量，是整批产品的指标。数学希望就是平均寿命E(t)=对于可修复产品：是指无故障工作时间的平均值对于不可修复产品：是指产品的平均寿终时间0()tftdt第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断2）可靠寿命与特定可靠度对应的产品寿命，用tR表示。对于一批产品，当给定时间t，可以确定相应的可靠度，反之，若确定了可靠度。即可求出相应的寿命。（1）特征寿命（η）可靠度R(t)＝e-1=36.8％的可靠寿命。（2）中位寿命（t0.5）可靠度R(t)＝50％的可靠寿命。（3）额定寿命（t0.9）可靠度R(t)＝90％的可靠寿命。对于可靠度有一定要求的产品，工作到了可靠寿命tR时就要更换，否则就不能保证其可靠度。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断六、故障率函数曲线（浴盆曲线）汽车（大部分机械设备）的故障率函数曲线如下图：第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断汽车不同的使用时期,故障规律不同、故障原因也不同，采取的措施应不同。（一）早期失效期1、特点与对策（1）故障率的基本规律产品在刚开始投入使用时发生故障的可能性较大，失效率λ(t)随时间的增长而逐渐下降。（2）失效原因多数是设计、制造、管理、检验及装配不佳所致。（3）应对措施可通过强化试验或磨合加以排除,防止造成恶性故障。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断2、汽车走合期的特点概念：汽车走合期是指新车或大修后刚运行阶段，一般为1500至2500公里，由于零件没有磨合良好，不能全负荷运行。（1）零件磨损快。汽车制造精度越来越高，但加工精度有限、零件表面仍然相对较粗糙，加之零件表面有较多的金属颗粒脱落，将会使磨损加剧。（2）故障较多。由于机件在加工、装配时存在偏差，同时可能一些难以发现的隐患，在走合期间很可能出现机件松脱、卡死、发热和渗漏等故障。（3）润滑油易变质。由于新零件配合间隙较小，温升大，致使机油易氧化变质。加上较多的金属粒混入机油，使机油质量下降。（4）燃油消耗量大。为了保证走合期质量，要求发动机小负荷运行，同时，机件之间较大的磨擦阻力也使油耗增加。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断3、走合期的使用、维护规定①负荷：减载、限速并选择较好的道路运行；一般汽车按标准载荷减少20%－30%，并禁止拖带挂车；半挂车按装载质量标准减载25%-50%；各个档位均须限速或发动机限速。②驾驶员应严格按规范操作；汽车起步时不要猛轰油门，行驶中不应让发动机转速过高。严禁拆除柴油发动机限速装置。③行车中应密切关注车辆运行状况；特别是机油压力和发动机冷却液的温度，经常检查变速器、后桥、轮毂的温度，如果发现异常发热现象，应及时找出原因，予以调整或维修。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断④认真做好日常维护；经常检查、紧固各外部螺栓、螺母，注意各总成在运行中的声响和温度变化，及时进行调整；⑤不得擅自在非特约维修站进行维修或改装、加装附件；如防盗器、中控门锁、DVD、GPS等；否则，一旦出现质量纠纷，制造厂不负责。⑥走合期满后，及时进行走合维护；应更换润滑油，拆除限速器，进行全面调整、紧固，其作业项目参照制造厂的要求进行；第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断(二）偶然故障期（正常使用期）1、故障率函数基本规律由于零件已经过了初期走合阶段，零件表面质量、配合特性均达到最佳状态，润滑条件也得到相应改善，故失效率较低，且较稳定，故障率λ(t)可近似看作常数。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断2、失效原因(1)使用不当、操作疏忽、违反车辆使用、操作规程；如：超速、超载运行(2)未严格执行定期检测、强制维护、视情修理，致使车辆润滑不良、冷却不良、隐患扩大；如：a）维修中未严格按照工艺规程，减项、漏项，b）车辆出现隐患、不易发现的故障或使用者认为是影响不大的故障，未及时修理。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断c）更换的零配件质量（下图）；第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断(3)车辆运行的外部条件恶劣，如：道路条件差、灰尘、高温、低温等。(4)车辆使用的燃油、润滑油（脂）不合格，引发故障。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断3、特点在偶然故障期其故障的发生是随机性的，没有一种特定的故障在起主导作用，正常工作期的故障为偶发故障，不好预防，不能用定期更换产生故障的零件来预防，主要应加强检测、润滑、紧固、检查等措施，使有效寿命期内的故障尽可能低，延长有效寿命期。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断（三）耗损故障期1、故障率函数基本规律其特点是产品的故障率迅速上升，很快出现产品故障大量增加直至最后报废。2、失效原因这一阶段产品的故障主要是由老化、疲劳、磨损、腐蚀、变形等耗损性因素引起的。通过对产品试验数据分析，可以确定耗损阶段的起始点，在耗损起始点到来之前停止使用，对耗损的零件、部件予于维修、更换，可以降低产品的故障率，延长产品的使用寿命。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断3、措施措施是适当的时候进行汽车大修；对于不可修复设备意味着寿命的结束。确定汽车机件何时进入耗损故障期是汽车生产厂家确定定期更换易损件的理论根据。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断“浴盆曲线”，揭示了汽车在不同时间段内故障的规律；分析了不同阶段失效的本质区别，为制定正确的故障预防、控制策略提供了理论依据和方法，它使控制过程既有阶段性，又有相互联系，协调发展的连贯性。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断第二节汽车故障模式与失效规律一、汽车故障的定义用可靠性的观点定义：汽车不能以标准技术文件所规定的使用指标运行时，即为发生了故障。如：运行时噪声和振动超过某一个极限值；CO、CO2、HC、NOx达不到规定值；避免以汽车工作过程的破坏来定义故障的概念，而应该以工作能力下降来定义。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断二、汽车故障模式1、故障模式故障模式是指由失效机理所显示出来的各种失效现象或失效状态。(1)损坏型故障模式。如：断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、烧蚀、击穿、变形、拉伤、龟裂、压痕等。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障诊断(2)退化型故障模式。如：老化、变质、剥落、磨损。(3)松脱型故障模式。如：松动、脱落等。(4)失调型故障模式。如：压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉、卡滞等。第4章汽车可靠性理论基础汽车维修与故障