汽车维修的基本知识.ppt

第一篇第一篇 汽车维修根底知识汽车维修根底知识重点：重点：可靠性的提出可靠性的提出 零部件失效模式及分析零部件失效模式及分析 汽车维护制度的提出汽车维护制度的提出第一章第一章 汽车可靠性理论根底汽车可靠性理论根底一、汽车可靠性的概述一、汽车可靠性的概述汽车可靠性的定义：汽车可靠性的定义：汽车在规定的使用条件和规定的时间内，完成规定的汽车在规定的使用条件和规定的时间内，完成规定的运输任务的能力。运输任务的能力。与汽车的正确使用与维修有关。与汽车的正确使用与维修有关。可靠性的提出是以概率论和数理统计等作为理论根底的。可靠性的提出是以概率论和数理统计等作为理论根底的。(一一)、汽车可靠性汽车可靠性固有可靠性：固有可靠性：汽车从设计到制造整个过程中确汽车从设计到制造整个过程中确定了的内在定了的内在可靠性可靠性。取决于汽车的设计、制造水。取决于汽车的设计、制造水平。平。使用可靠性：使用可靠性：考虑了使用、维修对产品可靠性考虑了使用、维修对产品可靠性的影响。取决于汽车本身的固有可靠性及汽车的影响。取决于汽车本身的固有可靠性及汽车的使用、维修水平。的使用、维修水平。二、汽车可靠性的评价指标二、汽车可靠性的评价指标1、可靠度：汽车在规定的使用条件和规定的使用时间内，完、可靠度：汽车在规定的使用条件和规定的使用时间内，完成规定功能的概率。成规定功能的概率。2、累积故障率（失效度）：汽车在规定的条件下，在规定得、累积故障率（失效度）：汽车在规定的条件下，在规定得时间内丧失规定功能的概率。时间内丧失规定功能的概率。3、故障概率密度函数：、故障概率密度函数：4、故障率函数：、故障率函数：汽车在汽车在t 时刻为止未发生故障的条件下，在下一个单位时刻为止未发生故障的条件下，在下一个单位时间内发生故障的概率。时间内发生故障的概率。其中其中N-初始工作零件数初始工作零件数 -t 时刻故障零件数时刻故障零件数 -下一个单位时间出现故障的零件数下一个单位时间出现故障的零件数 5、汽车可靠性寿命评价指标、汽车可靠性寿命评价指标 平均寿命平均寿命:是标志一个产品平均能工作多长时间的量，是标志一个产品平均能工作多长时间的量，也就是工作时间的数学期望。也就是工作时间的数学期望。可维修产品的平均无故障工作时间可维修产品的平均无故障工作时间(MTBF)不可维修产品的平均无故障工作时间不可维修产品的平均无故障工作时间(MTTF)可靠寿命：对于确定了可靠度，就可以求可靠寿命。可靠寿命：对于确定了可靠度，就可以求可靠寿命。如如 表示表示 时的可靠寿命时的可靠寿命 特征寿命特征寿命 中位寿命中位寿命 额定寿命额定寿命二、汽车故障类型及故障分布规律二、汽车故障类型及故障分布规律一故障模式：由失效机理所显现出来的各种故障现象或一故障模式：由失效机理所显现出来的各种故障现象或失效状态。失效状态。汽车常见的故障类型：汽车常见的故障类型：损坏型故障：损坏型故障：断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、烧蚀、击穿、断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、烧蚀、击穿、变形、拉伤、龟裂、压痕等变形、拉伤、龟裂、压痕等退化型故障：老化、变质、剥落、磨损等。退化型故障：老化、变质、剥落、磨损等。松脱型故障：松动、脱落等。松脱型故障：松动、脱落等。失调型故障：压力过高级过低、行程失调、间隙过大或过小、失调型故障：压力过高级过低、行程失调、间隙过大或过小、干预、卡滞等。干预、卡滞等。功能衰退或功能失效型故障：功能失效、公害超标等。功能衰退或功能失效型故障：功能失效、公害超标等。通过对故障模式的分析，可了解影响系统功能的关键性通过对故障模式的分析，可了解影响系统功能的关键性零部件的失效情况，从而在设计上考虑改进的方法，零部件的失效情况，从而在设计上考虑改进的方法，即故障模式、影响分析即故障模式、影响分析(Failure Mode Effect Analysis)简称简称FMEA，是一种定性的可靠性分析方法。，是一种定性的可靠性分析方法。资料说明这种方法是很有效的，在工程上很有价值。资料说明这种方法是很有效的，在工程上很有价值。这种方法是找出设计上的潜在缺陷的手段，是设计审这种方法是找出设计上的潜在缺陷的手段，是设计审查中必须重视的资料之一，是设计者和生产者必须完查中必须重视的资料之一，是设计者和生产者必须完成的任务。成的任务。通过分析产品所有可能的故障模式来确定每一故障通过分析产品所有可能的故障模式来确定每一故障对人员和系统平安、任务成功、系统性能、维修性、对人员和系统平安、任务成功、系统性能、维修性、维修要求等的潜在影响，并按其影响的严重程度及其维修要求等的潜在影响，并按其影响的严重程度及其发生概率，确定其危害度，找出薄弱环节，以便采取发生概率，确定其危害度，找出薄弱环节，以便采取有效的措施消除或减轻这些影响，以提高产品可靠性。有效的措施消除或减轻这些影响，以提高产品可靠性。在在FMEA根底上增加危害度分析根底上增加危害度分析CA就形成故就形成故障模式、影响及危害度分析障模式、影响及危害度分析(Failure Mode Effect and Criticality Analysis)，简称，简称FMECA。此为定量分析。此为定量分析。FMEA和和FMECA的任务的任务 (1)列出全部部件的故障模式。列出全部部件的故障模式。(2)分析对系统功能造成的影响和后果。分析对系统功能造成的影响和后果。(3)判判断断每每种种故故障障模模式式的的危危害害度度大大小小。估估计计危危害害度度发发生生的的概率。概率。(4)提出相应对策和建议，进行更改设计、冗余设计，把提出相应对策和建议，进行更改设计、冗余设计，把潜在的、危害大的故障消灭在设计阶段。潜在的、危害大的故障消灭在设计阶段。FMECA实施步骤实施步骤(1)定义系统及功能和性能要求；定义系统及功能和性能要求；(2)功能级和系统可靠性框图；功能级和系统可靠性框图；(3)确定潜在的故障模式；确定潜在的故障模式；(4)功能级的故障模式原因及后一级的影响；功能级的故障模式原因及后一级的影响；(5)如何检测知道各种故障模式的方法；如何检测知道各种故障模式的方法；(6)针对故障模式、原因、效应，提出可能的预防措施；针对故障模式、原因、效应，提出可能的预防措施；(7)FMECA的故障影响的严重程度，确定危害度；的故障影响的严重程度，确定危害度；(8)估计故障模式的发生概率范围；估计故障模式的发生概率范围；(9)为排除故障或控制风险所需的设计更改或其他措施为排除故障或控制风险所需的设计更改或其他措施(10)确定采取改进措施或系统其它属性所带来的影响确定采取改进措施或系统其它属性所带来的影响(11)填写填写FMEA和和FMECA表格。表格。装置名称：装置名称：代代号：号：序序号号：分析者：分析者：设计者：设计者：日日期：期：序序号号功功能能描描述述功功能能装装置置数数量量故故障障模模式式故故障障原原因因故障影故障影响响故故障障检检测测可可能能预预防防措措施施危危害害度度类类别别备备注注局局部部影影响响最最终终影影响响01234567891012装置名称：装置名称：代代号：号：序序号：号：分析者：分析者：设计者：设计者：日日期：期：序序号号功功能能描描述述功功能能故故障障模模式式危危害害度度类类别别故故障障原原因因故故障障概概率率及及数数据据源源产产品品故故障障率率p故障故障模模式频式频数数比比j故故障障影影响响概概率率j工工作作时时间间t故故障障模模式式危危害害度度Cmj产产品品危危害害度度Cr备备注注012345678910111212.产品故障率产品故障率p 可可通通过过可可靠靠性性预预计计得得到到。通通常常来来自自手手册册和和其其他他参参考考资资料料的的故故障障率率是是产产品品的的基基本本故故障障率率b，使使用用时时应应根根据据需需要要用用应应用用系系数数A、环环境境系系数数E、质质量量系系数数Q及及所所需要的其他系统作修正，其修正方法按下式计算：需要的其他系统作修正，其修正方法按下式计算：p=b（AEQ）故障模式频率比故障模式频率比 j是是指指产产品品故故障障模模式式j出出现现故故障障的的百百分分比比。各各故故障障模模式式的的频数比可以从故障率数据或以试验及使用数据推导出来。频数比可以从故障率数据或以试验及使用数据推导出来。故障影响概率故障影响概率j j值值是是分分析析人人员员通通过过经经验验判判断断得得出出，它它是是产产品品以以故故障障模模式式j发生故障而导致系统发生故障的条件概率。发生故障而导致系统发生故障的条件概率。故障模式危害度故障模式危害度Cmj Cmj是是产产品品危危害害数数值值的的一一部部分分。是是产产品品在在特特定定危危害害度度类类别别下下的的那那些些故故障障模模式式中中的的某某一一故故障障模模式式所所具具有有的的危危害害度度数数值，可由下式计算：值，可由下式计算：Cmj=pjjt产品危害度产品危害度Cr Cr是是指指预预计计将将由由产产品品的的故故障障模模式式造造成成的的某某一一类类型型（以以产产品品故故障障模模式式的的危危害害度度表表示示）的的系系统统故故障障的的危危害害度数值。可按下式计算：度数值。可按下式计算：由此可知，若系统中某产品具有最大的由此可知，若系统中某产品具有最大的C Cr r值，则值，则表示该产品是系统中应首先采取改进措施的产品。表示该产品是系统中应首先采取改进措施的产品。汽车故障类型：汽车故障类型：1、早期故障：故障率减小型2、偶然故障：故障率恒定型3、耗损故障：故障增加型二、汽车可靠性研究中常用的故障分布二、汽车可靠性研究中常用的故障分布1、指数分布、指数分布例例：一一元元件件寿寿命命服服从从指指数数分分布布，其其平平均均寿寿命命()为为2000小小时时，求求故故障障率率及及求求可可靠靠度度R(100)=?R(1000)=?解解：(小时)此元件在此元件在100小时时的可靠度为小时时的可靠度为0.95，而在，而在1000小时时的可靠度为小时时的可靠度为0.60。2、正态分布、正态分布主要描述：工艺误差、测量误差、材料性能、应力分布、主要描述：工艺误差、测量误差、材料性能、应力分布、汽车零部件的强度和寿命等。汽车零部件的强度和寿命等。标准正态分布：标准正态分布：一般正态分布转化成标准正态分布一般正态分布转化成标准正态分布那么通过所得那么通过所得z 的值查表得到的值查表得到F(t)3.3.威布尔分布威布尔分布 威威布布尔尔分分布布应应用用比比较较广广泛泛，常常用用来来描描述述材材料料疲劳失效、轴承失效等寿命分布的。疲劳失效、轴承失效等寿命分布的。威威布布尔尔分分布布是是用用三三个个参参数数来来描描述述，这这三三个个参参数数分分别别是是尺尺度度参参数数，形形状状参参数数、位位置置参参数数，其其概概率率密密度函数为：度函数为：(t (t，0 0，0)0)不同值的威布尔分布（=2，=0）=1/3=1/2=2=1f(t)t不同值的威布尔分布=1，=0=3=1/2=2=1f(t)t=0=0.5=-0.5=1f(t)t不同值的威布尔分布=1，=2则有：则有：不可靠度不可靠度 可靠度可靠度 故障率故障率 威布尔分布特点威布尔分布特点当当和和不不变变，威威布布尔尔分分布布曲曲线线的的形形状状不不变变。随随着着的的减减小，曲线由同一原点向右扩展，最大值减小。小，曲线由同一原点向右扩展，最大值减小。当当和和不不变变，变变化化时时，曲曲线线形形状状随随而而变变化化。当当值值约为约为3.5时，威布尔分布接近正态分布。时，威布尔分布接近正态分布。当当和和不不变变时时，威威布布尔尔分分布布曲曲线线的的形形状状和和尺尺度度都都不不变变，它的位置随它的位置随的增加而向右移动。的增加而向右移动。威威布布尔尔分分布布其其它它一一些些特特点点，1时时，表表示示磨磨损损失失效效；=1时时，表表示示恒恒定定的的随随机机失失效效，这这时时为为常常数数；1时时，表表示示早早期期失失效效。当当=1，=0时时，为为指指数分布，式中数分布，式中 为平均寿命。为平均寿命。三、可靠性数据的统计推断三、可靠性数据的统计推断1、根本概念：、根本概念：母体总体母体总体-全部个体指标值的组合。全部个体指标值的组合。样本子样样本子样-从母体中抽取的从母体中抽取的n个个体。个个体。统计量与抽样分布统计量与抽样分布-样本值、样本均值、样本方差、样本值、样本均值、样本方差、样本最值等。样本最值等。样本分布函数经验分布函数样本分布函数经验分布函数-观察值频数观察值频数2、参数的点估计、参数的点估计矩法估计矩法估计极大似然估计极大似然估计无偏估计无偏估计 参数的估计值等于估计量的数学期望参数的估计值等于估计量的数学期望均值的无偏估计是本身，方差的无偏估计要修正均值的无偏估计是本身，方差的无偏估计要修正参数的区间估计参数的区间估计 就是估计在给定的概率就是估计在给定的概率100（1-）%的条件下，包含的条件下，包含有参数有参数的区的区间（）。）。假设检验假设检验 皮尔逊皮尔逊 检验法检验法当样本容量当样本容量n趋于无穷大时，无论母体是什么无穷大时，无论母体是什么分布，统计量分布，统计量 必定是趋于自由度为必定是趋于自由度为(k-m-1)的的 分布，分布，m为待评估参数数目为待评估参数数目。在显著性水平在显著性水平时检验时检验 :的否认域为的否认域为柯尔莫格罗夫检验法柯尔莫格罗夫检验法：柯尔莫格罗夫检验柯尔莫格罗夫检验H0:F(x)=F0(x)de 拒绝域为拒绝域为 DnDn,三、可靠性数据的采集与分析三、可靠性数据的采集与分析1、可靠性试验、可靠性试验 按目的分：按目的分：为提高或确认产品的可靠性而进行的试验的总称。为提高或确认产品的可靠性而进行的试验的总称。为研制新产品、发现其弱点以改进的试验；为研制新产品、发现其弱点以改进的试验；为确定零件的设计任务书；为确定零件的设计任务书；为接受产品和保证产品质量；为接受产品和保证产品质量；为审查制造工艺的好坏。为审查制造工艺的好坏。按试验性质分按试验性质分:(一一)、可靠性试验数据的采集、可靠性试验数据的采集按试验性质分：按试验性质分：寿命试验、临界试验、环境试验和使用试验。寿命试验、临界试验、环境试验和使用试验。寿命试验：确定产品寿命分布及特征值而进行的试验。寿命试验：确定产品寿命分布及特征值而进行的试验。临界试验：为证实实际使用中假设发生最大应力时，零件是临界试验：为证实实际使用中假设发生最大应力时，零件是否否 具有充分强度而进行的强制性破坏试验。具有充分强度而进行的强制性破坏试验。环境试验：特定的使用环境下进行的使用试验。环境试验：特定的使用环境下进行的使用试验。使用试验：抽样送到使用现场进行实际运行考察。使用试验：抽样送到使用现场进行实际运行考察。使用可靠性数据的采集方法和内容：使用可靠性数据的采集方法和内容：使用可靠性数据的采集方法：使用可靠性数据的采集方法：对现场人员分发报表，定期返回；对现场人员分发报表，定期返回；组织专门的人员进行可靠性试验。组织专门的人员进行可靠性试验。采集数据时的本卷须知：采集数据时的本卷须知：采集范围采集范围 制定异常工作的标准制定异常工作的标准 时间的纪录时间的纪录 使用条件使用条件 维修条件维修条件 采样方法等。采样方法等。(二二)、汽车可靠性数据的分析、汽车可靠性数据的分析1、可靠性分析的图分析法、可靠性分析的图分析法概率纸原理：概率纸原理：威布尔分布威布尔分布 (t0,r=0)从上述方程中可知从上述方程中可知X-Y是一条直线，斜率是一条直线，斜率m就是形状就是形状参数，截距参数，截距c就是尺度函数就是尺度函数t0的函数的函数c=lnt0。对于不同的分布函数，可以建立不同的概率纸。对于不同的分布函数，可以建立不同的概率纸。图分析法的实质就是通过函数带环式的分布函数的图分析法的实质就是通过函数带环式的分布函数的某种函数形势呈直线行驶，从而检验待评估参数，如果某种函数形势呈直线行驶，从而检验待评估参数，如果不失直线关系的情形说明该随机过程不是原来对它设定不失直线关系的情形说明该随机过程不是原来对它设定的分布形势，要重新对其进行假设。的分布形势，要重新对其进行假设。2、可靠性数据的数值分析法、可靠性数据的数值分析法1、回归分析法、回归分析法 对对ti与与F(ti)之间是否存在线性关系进行回归线的检验。之间是否存在线性关系进行回归线的检验。2、变异系数法、变异系数法 通过变异系数通过变异系数 来求得可靠性参数的估计值。来求得可靠性参数的估计值。3、汽车产品常见的几种寿命及其可靠性评估、汽车产品常见的几种寿命及其可靠性评估1、整机寿命及其可靠性评价、整机寿命及其可靠性评价 整机寿命分布通常服从指数分布，为节省时间通常采整机寿命分布通常服从指数分布，为节省时间通常采用截尾试验。截尾试验有定时截尾试验和定数截尾试验，用截尾试验。截尾试验有定时截尾试验和定数截尾试验，两种试验都有有替换和五替换两种形式。两种试验都有有替换和五替换两种形式。2、零件的耐磨寿命及其可靠性评价、零件的耐磨寿命及其可靠性评价 给定容许磨损量的情况给定容许磨损量的情况 就是求磨损量小于给定的容许磨损量的概率。就是求磨损量小于给定的容许磨损量的概率。容许磨损量是随机分布的情况容许磨损量是随机分布的情况 就是求容许磨损量和实际磨损量的联合分布下两者就是求容许磨损量和实际磨损量的联合分布下两者的差值小于某设定值得概率。的差值小于某设定值得概率。4、少量数据的分析法、少量数据的分析法 不完全样本不完全样本约翰逊法：由于是不完全样本，所以累积故障率的求法提出约翰逊法：由于是不完全样本，所以累积故障率的求法提出特别要求特别要求其中其中Npmi为前以故障的平均序数增量为前以故障的平均序数增量Ii为次序数增量为次序数增量Nps为包括第为包括第i个数据在内的未决试验数个数据在内的未决试验数瞬时故障率法瞬时故障率法 就是求不完全样本的实际故障率。就是求不完全样本的实际故障率。四、系统可靠性的根本概念四、系统可靠性的根本概念 由假设干个部件相互有机地组成一个可完成某一功能由假设干个部件相互有机地组成一个可完成某一功能的综合体叫系统。的综合体叫系统。1、简单不可修复系统的可靠性分析、简单不可修复系统的可靠性分析 串联模型串联模型 组组成成系系统统的的所所有有单单元元中中任任一一单单元元的的故故障障就就会会导导致致整整个个系系统统故故障障的的系系统统称称串串联联系系统统。它它属属于于非非贮贮备备可可靠靠性性模模型型，其逻辑框图如下图。其逻辑框图如下图。123n根据串联系统的定义及逻辑框图，其数学模根据串联系统的定义及逻辑框图，其数学模型为：型为：式中式中 Rs(t)系统的可靠度；系统的可靠度；Ri(t)第第i个单元的可靠度。个单元的可靠度。假设各单元的寿命分布均为指数分布，即假设各单元的寿命分布均为指数分布，即 式中式中 s系统的故障率；系统的故障率；i各单元的故障率。各单元的故障率。并联模型并联模型 组组成成系系统统的的所所有有单单元元都都故故障障时时，系系统统才才故故障障的的系系统统叫叫并并 联联系统，它属于工作贮备模型。其逻辑框图如下图。系统，它属于工作贮备模型。其逻辑框图如下图。12n根据并联系统定义逻辑框图，其数学模型为根据并联系统定义逻辑框图，其数学模型为式中式中 Fs(t)系统的不可靠度；系统的不可靠度；Fi(t)第第i个单元的不可靠度。个单元的不可靠度。混合式贮备模型混合式贮备模型 可靠性逻辑框图如下图。可靠性逻辑框图如下图。并串联串并联当各单元相同时，串并联或并串联贮备模型如下：当各单元相同时，串并联或并串联贮备模型如下：串并联贮备的数学模型为：串并联贮备的数学模型为：并串联贮备的数学模型为：并串联贮备的数学模型为：混联模型混联模型2、系统维修性的根本概念、系统维修性的根本概念维修性维修性维修度维修度维修概率密度维修概率密度维修率维修率平均修复时间平均修复时间维修时间维修时间可用性和有效度可用性和有效度