吉大《汽车可靠性技术》期末考试复习题含答案案.docx
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吉大《汽车可靠性技术》期末考试复习题含答案案
吉大《汽车可靠性技术》期末考试复习题（含答案）
填空题
1．可靠性工程是研究如何评价、分析、提高产品可靠的工程技术。
2．产品发生故障或失效是指其不能完成规定的功能。
3．汽车产品的质量从经济学观点是指的汽车的使用价值，从管理学观点是满足用户要求所应具备的质量特性。
4．n个数据从小到大排列，居于中央位置的数，称为中位数。
5．在一批数据中，出现次数最多的一个数叫众数。
7.可靠性可以分为固有可靠性、使用可靠性、基本可靠性
8．基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。
确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单位和所有的故障.
9可靠性寿命指标包括中位寿命、特征寿命和额定寿命。
10．汽车可靠性研究中常用的分布有：
指数分布、威布尔分布、正态分布、超几何分布、
11．可靠性模型主要有以下类型：
串联系统、并联系统混联系统，此外还有备用冗长余系统、复杂系统。
12．抽样检查中，判断能力用检查水平表示，即判断能力强，检查水平高。
名词解释
1．可靠性：
可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力。
2．可靠性工程：
为达到产品可靠性要求而开展的一系列设计、研制、生产、试验和管理工作。
3．基本可靠性：
产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率。
4．任务可靠性：
产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。
6．故障率：
工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。
7．可靠寿命：
指给定的可靠度所对应的产品工作时间。
8．使用寿命：
指产品在规定的使用条件下，具有可接受的故障率的工作时间区间。
9．可靠性模型：
指的是系统可靠性逻辑框图（也称可靠性方框图）及其数学模型。
10．可靠性分配：
把系统的可靠性指标合理的分配到组成此系统的每个单元。
11．可靠度分配：
设备或系统的可靠度目标值转换为其零部件或子系统的可靠度的过程，即可靠度计算的逆过程。
12．子系统重要度：
第i个子系统失效引起系统失效的次数与第i个子系统失效次数的比值；也即第i个子系统发生失效时，整个系统发生失效的概率。
13．可靠性设计：
就是“以赋予产品可靠性为目的的设计技术”。
14．维修性：
指产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复其规定状态的能力。
三、简答题
1．请简述召回制度实施前后日本可靠性研究特点。
答：
1969年实施汽车召回制度，之前可靠性研究重点：
确保强度方面的安全性；延长车辆使用期限；延长维修期。
召回制度实施后可靠性研究具有如下特点：
可靠性技术与管理高度结合；采用可靠性新技术，加强设计检评工作；重视试验和故障分析；数据交换和反馈；实行全数检验和在线自动检验；建立外协件的可靠性保证体系；加强可靠性学术活动，进行技术培训。
2．汽车可靠性定义四因素的具体内涵是什么？
答：
汽车可靠性是指汽车产品（总成或零部件）在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力。
其中，汽车产品指整车、总成、零部件，主要指的是发动机、底盘、车身、电器设备等。
规定时间指：
汽车使用量的尺度，可以足时间单位（小时、天数、月数、年数），也可以是行驶里程数、工作循环次数等。
在汽车运用工程中，保用期、第1次大修里程、报废周期等都是重要的特征时间。
规定条件包括：
汽车产品的工作条件，即气候、道路状况、地理位置等环境条件；汽车产品的运用条件，即载荷性质、载运种类、行驶速度；汽车产品的维修条件，即维修方式、维修水平、保养制度；汽车产品的管理条件，即存放环境、管理水平、驾驶员技术水平。
规定功能指：
汽车设计任务书、使用说明书、订货合同以及国家标准规定的各种功能、性能和要求。
3．汽车可靠性四大要素具体内涵是什么？
答：
汽车可靠性由四大要素构成，即可靠性、维修性、耐久性和安全性。
可靠性：
指产品固有的质量属性，汽车能够不中断地按照驾驶员的控制而运动的性质。
维修性：
产品在规定的使用条件下，在规定的时间内完成维修的能力。
耐久性：
汽车经过长时间工作后，不丧失其正确的技术状态而继续工作的能力；可以用汽车第一次大修里程的长短以及汽车从启用至报废的寿命长短来度量。
安全性：
汽车在行驶中不危及生命财产安全的能力。
4．请写出
、
与
之间的关系表达式，并用图示表示。
答：
由密度函数的性质
可知：
因此，
、
与
之间的关系如图所示：
5．简述可靠性预测的定义及汽车产品可靠性预测的目的。
答：
可靠性预测是在产品设计阶段到产品投入使用前，对其可靠性水平进行评估的过程。
汽车产品可靠性预测的目的是：
（1）了解任务所提出的可靠性指标是否合理；
（2）对所设计的新车型的可靠性水平进行评估，寻找问题和原因，改进和提高；
（3）对不同方案进行比较，确定可靠性指标；
（4）优化设计方案，选择最佳的汽车系统；
（5）探索进一步提高汽车可靠性的途径及其方法；
（6）为新车型的开发收集和积累经验、数据及资料。
6．简述可靠性分配原则
答：
通常可靠度分配应考虑下列原则：
（1）技术水平
对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性可有把握地增长到较高水平，则可分配给较高的可靠度。
（2）复杂程度
对较简单的单元，组成该单元的零部件数量少，组装容易保证质量或故障后易于修复，则可分配给较高的可靠度。
（3）重要程度
对重要的单元，该单元失效将产生严重的后果，或该单元失效常会导致全系统失效，则应分配给较高的可靠度。
（4）任务情况
对单元的工作周期及其工作环境等给予考虑，如对整个任务时间内均需连续工作及工作条件严酷，难以保证很高可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度。
（5）考虑费用、重量、尺寸等条件的约束
总之，最终都是以最小的代价来达到系统可靠性的要求。
7．简述检验的一般工作程序。
答：
检验的一般工作程序包括以下阶段：
（1）准备阶段
在这阶段，主要工作内容有：
决定检查单位，决定检查项目，决定试验方法，决定质量判定标准，决定在生产过程那个阶段检查，决定全检、抽检还是无试验检查，决定质量指标，选择抽样表（计数、计量和抽样类型）。
（2）实施阶段
在这阶段，主要工作内容有：
决定批的构成，决定抽样方法，决定批处理方法。
（3）整理阶段
在这阶段，主要工作内容有：
决定检查结果的记录方法，决定检查结果的处理方法。
8．简述汽车可靠性抽样试验的类型。
答：
汽车可靠性抽样试验有以下类别：
（1）标准型抽样试验
是根据抽样检验方案，仅对试验批作出接收或拒收判断的抽样试验方案。
适用于对产品质量的历史资料不了解的情况。
它能同时兼顾生产者（或者供应方）和消费者（或使用方）的利益，使双方把因抽样试验带来的风险控制在一定范围内。
（2）选别型抽样试验
是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。
（3）调整型抽样试验
这种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，则增加检查频次，检验条件随之加严。
随着产品质量的变化，试验可以在放宽试验、正常试验和加严试验之间进行转换。
但转换条件应事先作出明确的规定。
（4）连续生产型抽样试验
是在自动生产线或传输带上传送的连续生产的产品进行中途试验。
它不要求产品形成批。
试验批不能采用连续生产型抽样试验。
如要采用，可先连续对每个产品进行试验，当合格品数累计到规定数量或不合格品数在某个值以下时，就改成每隔一定数量试验一次，如果出现不合格品，再恢复到逐个试验。
四、论述题
1．请阐述可靠性设计的内容。
答：
可靠性设计中的可靠性是指广义上的可靠性，即包括可靠性、维修性和耐久性，其主要内容包括以下方面：
（1）系统可靠性目标的制定
根据市场的预测、竞争的需要、技术上的可行性分析、制造成本高低等因素的研究，提出可靠性目标值。
这些目标值主要有：
可靠性指标：
MTBF，MTTF，当量故障率；维修性指标：
MTTR，维修时间率，维修费，有效度；耐久性指标：
大修里程，报废里程。
（2）可靠性指标的分配与预测
将整车可靠性指标逐级分配下去，明确每个系统、每个总成、每个零件的可靠性要求，并根据过去的资料及试验数据结果预测可靠性。
（3）结构可靠性设计与验证
进行每个具体结构的设计，通过试制、试验进行验证是否达到顶期目标。
没有达到时，进行改进设计或酌情调整目标值。
（4）系统可靠性设计与验证
重点是各结构间的连接、协调、匹配。
通过整车的试制、试验来验证。
（5）维修制度的设计与验证
确定采取哪种维修制度，即维修方法、维修点、润滑点、检测点、监测装置等的设计与试验，使用维修文件、备件图册的编制，维修工具、装备的设计，备件数量的预测等。
（6）耐特殊环境设计
明确汽车可能工作的最严重的环境，针对这些环境条件进行必要的可靠性和维修性设计，进行特殊环境试验（包括零部件与整车）。
（7）外购件的选用与可靠性验证
在现代汽车产品生产中，外购件往往占一半以上。
因此，要根据整车或系统的可靠性要求，规定外购件的可靠性要求，并通过严格的试验、检验，选择性能与可靠性符合要求的外购件。
（8）工艺可靠性设计
在工艺设计中充分考虑保证可靠性的措施，包括工序能力设计、检测工艺设计、防止误装、误加工的设计与检验等。
（9）运输、贮存、包装的可靠性
产品设计与工艺设计中，要考虑运输、贮存、包装过程中防止汽车产品损坏、腐蚀等的可靠性。
（10）用户使用中可靠性信息的收集与可靠性改进
根据销售部门反馈的信息，了解产品的可靠性状况与问题，进行失效分析，凡属于设计的问题，及时加以改进。
2．请阐述维修性设计的内容和要求。
答：
进行维修性设计时，针对维修性三要素设计，同时满足如下原则。
（1）维修性三要素
构成一个产品维修性的三要素是：
产品、人与条件。
产品，要具有良好的维修性，在设计上要充分考虑易于维修，节省维修费用。
人，从事维修工作人员的技术水平与熟练程度，要求加强维修人员的培训。
维修条件，即备件材料、润滑材料的供应保障，随车工具，维修装备、维修手册、维修备件图册等的适应性。
（2）可达性原则
可达性，是指在进行汽车维修工作中，便于维修人员接近维修部位并进行作业的性能。
凡需要经常检查、保养、调整、清洁、润滑、测试的零部件，都必须布置在便于接近的位置上；冷却液、润滑油、洗涤剂、液压油等添加口应布置在单人方便操作的位置上；尽量做到在检查或维修某一零部件时，不拆卸、不移动或少拆卸、少移动其它零部件；易损件和常拆件的拆装要简便，拆装时零部件的进出路线最好是直线或平缓的曲线；需要维修和拆装的机件，其周围要有足够的空间，保证检测器具的安放与工具的使用；维修通道门或舱口的设计，应便于维修操作。
经常开闭的维修通道和罩盖应尽量采用拉罩式、卡销式和铰链式等快速开启机构；维修时应能看见内部的操作，其通道除了容纳维修人员手与臂的活动外，还应留有适当的观察间隙。
（3）互换性、通用性原则
互换性与通用性对提高维修性，增加备件的来源是非常重要的，在设计中应允分加以考虑。
设计中优先选用标准化的零部件，尤其是紧固件、易损件、电线插头、电器等；尽量减少零部件的品种、规格，相近车型之间做到最大的通用化；更改零部件设计时，尽可能不要更改安装的结构要素，尽量做到新老产品之间可以互换；在可能采用模块化设计的情况下，多采用模块化设计，便于采取更换模件的维修方式，提高维修效率。
（4）防差错措施
防止拆装维修过程错装、漏装等情况发生而造成的故障。
在设计中，应从结构上考虑防止差错，或设置明显的永久性标志。
这些标志可以用文字、数字、颜色、图案、符号等来表示，应易于辨认。
采用左旋螺纹连接时应有标志等措施。
（5）便于检测
凡需要在维修中进行检测的项目（如间隙、压力等），必须考虑使用检测器具的方便性，以便于迅速准确地进行检测工作；要发展集中检测与自动检测系统。
（6）保证维修安全性
在设计时，要充分考虑维修人员在进行维修作业时不受损伤，不致过度疲乏费力。
要防止零部件受损。
维修时，维修人员肢体必须通过的通道、空间不得有尖锐边角；维修时，需要经常拆装移动的零部件的重量要在人力允许的限度之内；预防维修时发生火灾的措施；凡与维修安全有关的事项，必须在使用维修手册中明确地说明。
（7）良好的维修指导文件
维修文件包括使用维修手册、修理手册、备件图册等。
这些文件应能指导使用维修人员正确进行使用维修操作，减少故障。
故阵发生时能正确判断、排除与修理。
使用文件力求简明易懂，能用图表示的尽量用图表示。
（8）制定好预防维修制度
预防维修仍然是现代汽车采用的重要维修方式。
我国广大用户在汽车保养制度方面积累了许多经验，汽车结构本身已有很大的变化与改进，原来以解放牌汽车维修保养制度为主要模式的我国汽车维修保养制度用要不断改进和完善。
在制定预防维修制度中，应考虑尽可能减少维修工作量，延长维修周期和降低级修费用的原则。
五、计算或绘图题
1．请绘制孤岛型、偏向型、双峰型、平顶型、折齿型和陡壁型等几种常见的异常性频数直方图，并解释其在生产实际中的具体原因。
解：
孤岛型在直方图旁边有孤立的小岛出现。
其原因是在加工和测量过程中有异常情况出现。
如原材料的突然变化，刃具的严重磨损，测量仪器的系统偏差，不熟练工人的临时替班等。
偏向型偏向型也称偏峰型。
即直方的高峰偏向一边。
这常常是由于某些加工习惯造成的。
如加工孔时，有意识地使孔的尺寸偏下限，其直方图的峰则偏左；当加工孔时，有意识地使轴的尺寸偏上限，其直方图的峰则偏右。
双峰型直方图出现了两个高峰。
这往往是由于将不同加工者、不同机床、不同操作方法等加工的产品混在一起造成的。
因此，必须先对数据进行分层，再作频数直方图。
平顶型平顶型即直方图的峰顶过宽过平。
这往往是由于生产过程中某种因素在缓慢的起作用造成的。
如刃具的磨损、操作者逐渐疲劳使质量特性数据的中心值缓慢的移动造成的。
折齿型测量误差太大或分组组数不当都会使直方图出现凸凹不平的折齿形状。
陡壁型直方图在某一侧出现了高山上陡壁的形状。
这往往是在生产中通过检查，剔除了不合格品后的数据作出的直方图形状。
这些异常型频数直方图的图型如下：
2．请绘图并说明典型浴盆曲线和汽车失效率曲线。
解：
大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。
由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：
（a）早期故障期：
特点：
失效率高，但是随着产品工作时间的增加，失效率迅速降低。
原因：
产品早期故障反映了设计、制造、加工、装配等质量薄弱环节。
应对方法：
加强对原材料和工艺的检验，加强质量管理。
（b）正常工作期：
特点：
在此期间产品故障率低而且稳定，是设备工作的最好时期。
原因：
在这期间内产品发生故障大多出于偶然因素，如突然过载、碰撞等，因此这个时期又叫偶然失效期。
应对：
做好产品的维护工作，使这一阶段尽量延长。
（c）损耗时期：
特点：
失效率随时间的延长而迅速上升。
原因：
零件磨损、陈旧，引起设备故障率升高。
应对方法：
如能预知耗损开始的时间，通过加强维修，在此时间开始之前就及时将陈旧损坏的零件更换下来，可使故障率下降，也就是说可延长可维修的设备与系统的有效寿命。
典型的浴盆曲线如图所示，
以汽车使用的时间为横坐标，以汽车的失效率为纵坐标制成的曲线，称为失效率曲线，也称寿命曲线。
由于寿命曲线的形状象浴盆，通常也称浴盆曲线。
如图所示：
3．设有一由三台设备串联组成的系统，设备1、2、3的预计故障率分别为
，
，根据需要，系统运行100h后可靠度RS（t）=0.70，试将其分配到设备1、2、3上。
解：
系统故障率
系统预计故障率：
各系统的加权系数：
，
，
子系统1、2、3的故障率分别为：
，
，
当系统运行100h后，各子系统的可靠度为：
，
，
4．有一个由5个单元组成的传动系统，其逻辑框图如图所示。
对此系统要求可靠度为0.98，其中单元A1、A2、A3的预计可靠度为0.99，A4、A5组成并联系统，他们的预计可靠度都为0.9，请按不可靠度成比例分配。
解：
先简化并联分系统，设A6由A4、A5并联而成，其可靠度为R6=1-（1-R4）（1-R5）=1-0.1×0.1=0.99，因而系统简化后每个单元的预计可靠度都为0.99，不可靠度为0.01，系统的不可靠度为0.04，而系统要求的不可靠度为0.02，因此比例因子为0.02/0.04=1/2；
对每个单元进行首次分配，A1、A2、A3的允许不可靠度为0.005，A4、A5的并联系统A6的不可靠度F=0.05×0.05=0.0025，因而系统的不可靠度为：
0.005+0.005+0.005+0.0025=0.0175；
这个值比要求的系统不可靠度0.02小0.0025，这个差值可按第一次分配的值，再按比例（（0.02-0.0175）/0.0175=1/7）分配给各单元,即对单元A1、A2、A3来说，不可靠度可以增加0.005×1/7=0.0007；A4、A5单元可增加0.05×1/7=0.0071，将增加值加到第一次分配值上，可得第二次分配值。
按第二次分配值计算A6的不可靠度为F=0.0571×0.0571=0.00326，这时系统不可靠度为0.0057×3+0.00326=0.0204，这个值比要求的系统不可靠度0.02大0.0004。
如果感觉这个误差无法接受，可以按照上述步骤进一步分配。
5有90个相同的汽车零件进行疲劳试验，从开始到实验400h内有80个失效，求该批零件工作到400h的可靠度和失效概率。
解：
R（t）=10/90×100%=11.11%
F（t）=1-R（t）=88.89%
6当t=0时，有N=100个产品开始工作。
当t=100h前已经有2个产品失效，而在100-105h内又失效1个，待到t=1000h前已经有51个零件失效，而在1000-1005h内失效一个零件，求t=100h，t=1000h的失效率和失效概率密度。
解：
t=100h时；λ（t）=1/5×（100-2）=2.04×10-3（1/h）
f（t）=1/5×100=2×10-3（1/h）
T=1000h时；λ（t）=1/5×（100-51）=4.08×10-3（1/h）
f（t）=1/5×100=2×10-3（1/h）
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