国产汽车使用可靠性研究与评价解析.docx

1、国产汽车使用可靠性研究与评价解析国产汽车使用可靠性研究与评价摘要本文主要关注国产汽车的可靠性评价方法以及提升策略，通过介绍汽车可靠性的 评价指标和相关的可靠性分布函数，对国产汽车的可靠性进行了评价。对于汽车 的可黑性评价，本文采用故障分级和寿命指标的评定，同时使用了分布函数，包 括指数分布、正态分布、威布尔分布等。在文中，清晰的指出国产汽车的可靠性 提升应该主要集中在设计阶段和售后服务阶段，同时应该加强提升可靠性的动力 和建立全面的可靠性监管体系。关键词：国产汽车可靠性0前言随着社会经济的快速发展，汽车的保有量不断增加，人们对汽车的质量要 求也越来越高，汽车工业的发展也收到了刺激。另一方面，汽

2、车制造企业数量的 不断增多，在制造过程中对质量的要求就必须得到保障，这给我国的汽车工业也 带来了巨大的挑战。如何提高汽车产品的质量，如何增强其竞争力，迅速占领市场, 成为新的汽车大国，是今后我国汽车业发展的重点。汽车产品的可黑性是衡量汽 车产品安全品质与疲劳寿命的重要指标。汽车产品的可靠性与人身安全、经济效 益密切相关。汽车山很多总成、部件、零件组成，如果其中一个很小的零部件损 坏了或失效了，都可能造成汽车事故，引起严重的后果。提高汽车产品的可靠性是 提高其安全性能的基础。可以看出，在汽车所有性能中，可幕性是最基本的性能。只有可黑性得到了保 证，汽车的安全性、快速性、舒适性、经济性及其它性能才

3、能得到充分地发挥与 体现,汽车可靠性的提高可以减少、防止故障和事故的发生,特别是避免灾难性的 事故的发生。同时，提高汽车产品可靠性还可以提高顾客的满意度，改善汽车企业 的声誉，增加汽车产品对顾客的吸引力从而扩大其销路、提高其市场份额。在欲 发展成为汽车大国,鼓励国内企业“走出去”的今天，这点尤其重要。汽车可黑性的提髙可以降低汽车产品整个寿命周期的费用，即从产品策划、 产品设计、产品制造过程设计、试生产、正式投产、运输、存储、使用、维修一 直到产品报废的全寿命周期费用。为了提高汽车产品的可弟性，需要对其进行可 靠性设计、分析、试验、制造过程质量控制等，需要选用高质量的零部件、元器 件,这都需要一

4、定的费用。同时，汽车高的可靠度与低的故障率是紧密结合在一起 的，汽车产品可靠性的提高可以降低保修费用、处理产品故障的成本、产品责任 赔偿成本、维修成本、用于解决可靠性问题的成本费用。这些费用的节省，往往 会大大超过进行可幕性工作所花费的成本费用。经相关证明，在设计和制造过程 中用于提高产品可靠性的投资,在使用中节省的维修费用会比这些投资多儿倍。 若企图在产品可靠性上节省，往往会带来更大的损失。1国内汽车可靠性发展现状1.1国内汽车可靠性研究现状国外发达国家非常重视汽车可靠性，早在上世纪50年代，美国、口本、德国 等国家的汽车制造业就将可黑性技术应用于汽车设计、制造、检测、使用及管理 中，实现了

5、汽车产品质量持续提升。美国从上世纪60年代中期开始大力进行汽 车可靠性研究，其中，通用汽车公司在设计、试验、生产、服务等儿个步骤都安 排了标准的工作程序:制定可黑性标，研究设计、工艺、质量管理方法、预测 产品可靠性。福特汽车公司于1996年以汽车底盘试验为主，采用模拟道路数据, 用自动控制器进行加速寿命试验、测定产品的可靠性。日本本于1960年成立了 可靠性及质量控制专门小组，提出了全面质量管理方法，他们认为提高质量的途 径不能仅限于统计方法的应用，规划、产品开发与设讣生产准备和销售服务等 部门，都要纳入到质量管理范畴中去。1.2国内汽车可靠性研究现状中国是在上世纪80年代才开始进行汽车可黑性

6、的研究，从1983年开始到 1984年，汽车行业组织了空前规模的汽车可鼎性试验。结合可鼎性试验开展了 以“汽车可靠性考核与使用方法研究”为中心的科学研究活动，取得了较为显著 的成果:初步摸清了过成汽车可靠性状况;试验研究结果引起汽车企业领导的高 度重视;在汽车行业开始普及可黑性知识，把可靠性评价方法列入“汽车产品质 量评定办法”（即“蓝皮书”）中，在全行业贯彻实施。为了提高汽车产品的质量 水平，中国汽车工业公司提出了以提高汽车可靠性为主攻U标的战略措施，通过 质量监督检验，继续对骨干企业的汽车产品可黑性进行考核。1. 3可靠性技术在我国汽车行业的应用现状从20世纪80年代开始，山国家统一对国产

7、汽车产品进行质量监督可靠性试 验，并且规定了明确的标准，这充分说明了国家对国产汽车产品质量的重视。经 过十儿年的努力，国产汽车产品的可靠性水平逐年提高。虽然可幕性技术在汽车 行业已得到重视，但还是没有得到普遍应用。如在设计阶段，我国汽车行业还未 形成一套完整的技术创新体系，可靠性设计的理论在我国汽车行业产品设计中还 没有得到实际应用，仍然保留传统的经验设计;另外，可黑性管理也没有引起重 视，设计评审没有按正规程序进行。在制造阶段，山于我国原材料性能低，再加 上制造加丄工艺精度达不到要求，导致配套零部件质量不过关，同时装配质量控 制不严，装配检验跟不上，这些因素影响了整车的可靠性。在售后服务阶段

8、，虽 然售后服务已引起了社会的普遍重视，而还有一些企业并没有把售后服务工作提 到工作日程上来，甚至对用户反馈的信息不予理睬，大部分厂家把售后服务的重 点放在了维修上，根本不进行故障分析和维修性评价，这就影响了售后服务部门 对设计、制造部门反馈信息的作用。2可靠性理论概述2. 1可靠性发展历史可靠性真正发展成为一门工程科学并成功应用到工业生产领域里还是近代的 事。上世纪30年代，美国航空委员会首次提出了飞机事故率的概念和要求，这可 能是最早的可靠性指标。二次大战期间，山于战事的需要可靠性技术得到了迅速 的发展，这期间，许多复杂系统，如航空电子设备、通信系统以及武器系统等，暴 露出低下的可靠性水平

9、，引起了当时人们对可靠性问题的重视，技术人员开始注 意在许许多多的偶然因素中寻找“研究可靠性规律。而如今，可靠性学科己渗透 到各个工业部门,可黑性己成为产品质量指标和产品竞争力的重要标志。概括起 来，可靠性概念大体经历了摇篮期、奠基期、普及期和成熟期四个时期，才逐渐完 备。总的来说，整个可靠性学科大体经历了三个发展阶段，如下图所示。2. 2汽车可幕性定义狭义的汽车可靠性就是汽车产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定 功能的能力。规定条件是指:汽车产品的工作条件，包括气候、道路等环境条件; 载荷性质、种类、行驶速度等运行条件;维修方式、水平、制度等维修条件。规 定时间是指:汽车行驶的保用期、

10、第一次大修里程、报废期等，可以用时间单位 来表示，也可用行驶里程数表示。规定的功能是指:设计任务书、使用说明书、 定货合同以及国家标准规定的各种功能和要求，不能完成规定功能的就是不可 執 称之为发生了故障或失效。汽车是一个可维修系统，它总是处于完好状态与故障状态中的一种，完好状 态下发生了故障，便进入故障状态;故障状态经过维修，便进入完好状态，循环 反复直到系统报废为止。可维修系统的可黑性是:系统(或产品)在规定的使用与 维修条件下，在规定的时间内，完成规定功能的能力。或者称之为系统的有效性。 系统(汽车整车系统)是否完好，既取决于工作过程的可靠性，乂取决于维修过程 的维修性。这就是广义汽车可

11、靠性的含义。2.3可靠性分析常用分布3.1指数分布指数分布的概率密度函数为：f(t) = 2err(0 t oo,0 2 oo)或f(t)=丄 歹(0 t 00,0 A O;to尺度参数,t00; y为位置参数，丫 0。4可靠性理论评价方法固有可靠性单项指标常用来评价产品可黑性。车辆固有可黑性单项指标为平 均首次故障里程(MBTF)、平均故障间隔里程(MTTFF)和当量故障率D等。评价车辆固有可靠性时，必须要有一个标准值才能得出评价车辆的固有可黑 性水平。对车辆固有可幕性指标进行综合评定，并把综合评定结果等级分为合格 与不合格，合格乂分为优秀与一般。4.1使用可靠性指标评价模型4. 1.1使用

12、可靠性单项评价指标营运车辆使用可靠性单项指标为平均故障间隔里程L、使用有效度A及当量 故障率D等。评价车辆使用可黑性时，必须要有一个标准值才能得岀评价车辆的 使用可靠性水平。4.1. 2使用可黑性综合评价指标硏究确定对车辆使用可翥性指标进行综合评定，并把综合评定结果Q等级 分为优秀、良、中与差，研究确定其早期故障期和有效寿命期、耗损期可靠性综 合评价模型。4. 2可幕性评价原则4. 2. 1典型性原则尽量选菽那些己为社会各界承认和认可的内容评价，反映汽车产品质量的内 容为典型指标，忽略次要的指标，不片面追求完整全面性，以避免分散、繁琐，保证 突出重点。4. 2. 2客观性原则在评价时，评价人员

13、往往对影响因素的认识，对评价对象的选择，对评价内容 的理解，以及对评价方法的运用带有主观色彩。评价人员的主观意识和经验不同 程度地影响着评价匸作的进行和评价结论的正确性。因此 需要有足够的基础资 料,有一套科学地检测和评价方法，评价时应当以科学知识和实验数据为依据， 必须尊重客观事实，一切从实际出发，不能主观猜测、凭空想象。4.2.3量化原则评估指标要有可度量性,并且尽量做到定量化，可以在系统分析的基础上，釆 用模糊数学、数理统讣和概率论等数学化方法,对主要评价对象进行评价。424可比性原则评价指标应能使不同车型不同企业便于比较，评价指标应依据国标、部标和 其它技术文件使其做到规范化、标准化，

14、便于指标本身在企业之间进行比较。4.2.5指向性原则评价指标对汽车企业的各项工作要有指向作用，指标体系应按交通部要求, 结合国内外的先进水平，能引导汽车企业向正确方向前进；并便于汽车企业有指 向性的釆取可黑性增长技术，有效的提高汽车的可黑性。4.3汽车可靠性评价指标在可靠性工程学的研究分析中，数理统计和概率论是研究可靠性问题的主要 数学理论分析工具。其中，数理统计方法主要用于可靠性的测定，而概率论用于 确定可靠性分析中各度量指标之间的数量特性关系。因此,可靠性理论的许多概 念是与概率论中的概念密切相关的，在考核及评定可靠性的特征量时，应根据不 同的产品、不同的环境、不同的用途来确定，此时可以用

15、不同角度、不同的评价 指标来描述。4. 3. 1可靠度R(t)指研究对象在规定的条件下和规定的运行里程(时间)t内，圆满完成规定功 能的概率，也就是说,可靠度是可靠性的一种概率度量。4. 3.2不可幕度F(t)指研究对象在规定的条件下和规定的运行里程(时间)t内，不能完成规定功 能的概率,F(t)也称为故障分布函数。在可幕性研究中,通常以故障分布函数F(t)为主要研究对象，因为F(t)的大 小直接反映故障发生的概率，反映了在里程中累积故障的情况，也反映了故障与 里程的函数关系，故乂称F(t)为累积故障概率。山可靠度与不可黑度的定义可 知,R(t)与F(t)都是关系到汽车是否会发生故障的概率,取

16、值范围是：0 恥) 10 尸 14. 3. 3故障概率密度汽车在单位里程t内出现故障的概率的密度在实际工作中，一般通过对一 组可靠性数据进行分析来求出，用概率密度函数表示。概率密度函数与故障分布函数F(t)的关系如下： 如果F(t)连续可导，则：%)=根据上式可以看出，概率密度函数f(t)反映的是在运行里程时间为t时,单位里 程的累积故障概率F (t)的变化情况。4. 3. 4故障率汽车在单位里程t内发生故障的概率，一般山故障率函数表示，即在某一时刻仍 然完好的产品中，下一瞬间发生失效的比率。根据不同的分布函数确定相应的故 障率函数，它与概率密度函数f(t)、可靠度函数R(t)存在如下关系：4

17、. 3. 5平均故障间隔里程MTBF汽车属于可维修产品，在两次相邻的故障之间所行驶的里程称为平均故障间 隔里程MTBF,也称作平均寿命。对于可修复系统，因为在发生故障以后仍可修复 使用，所以最具有实际研究意义的就是MTBF。当故障概率密度f(t)为连续函数时, 有：KCMTBF= J ;o当f(t)为离散函数时，有：MTB二 也r-14. 3. 6平均首次故障里程MTTFF汽车在首次故障之前所行使的平均里程称为平均首次故障里程，对于不可修 复系统，称作平均寿命MTTF,此时它与MTBF是同一个值对于可修复系统,平均首 次故障里程为MTTFFo4. 4汽车寿命指标汽车的寿命指标有很多，下面分别介

18、绍平均寿命、中位寿命、特征寿命、可靠 寿命及额定寿命儿种重要的寿命指标。4.4. 1汽车的平均寿命在寿命指标中，最常见的就是平均寿命。汽车的平均寿命一般指平均无故障工作 时间(或里程、循环次数)。4.4.2汽车的中位寿命 如下图所示,中位寿命为横坐标轴上一点to. 5,通过它所作垂线，垂线两侧的故障 密度函数下的面积相等，即0.5 -W J = J = -0.5 2或尸(殆 5)=斤”0.5)= 4.4.3汽车的特征寿命汽车的特征寿命，是指汽车的累积故障率为63.2的状况下，汽车行驶的里程(或 时间)。444汽车的可靠寿命 可靠度等于给定值R的时间t、或里程1称为可靠寿命。4.4.5汽车的额定

19、寿命汽车的额定寿命，指汽车的累积故障率为10%,可鼎度为90%时,汽车的行驶里(或 时间)。5可靠性试验评价方法汽车可幕性试验是为了提高或保证汽车产品的可靠性以及评价和验证汽车产 品的可靠性而进行的有关系统、元器件的寿命及其效应的各种试验的总称。即为 考察汽车产品在规定的时间内和规定的使用维修条件下，能否完成规定的功能所 进行的试验。汽车可靠性试验，可以确定汽车产品在各种环境下工作或贮存时的可黑性特 征量，为使用、生产、设计提供有用的数据，是进行汽车可靠性设计和分析的基 础。在试验中可充分暴露汽车产品在设计.原材料、工艺等方面存在的问题，通 过分析，找出原因，逐步加以解决，从而大大提高汽车产品

20、可靠性水平。因此， 汽车可靠性试验是评价汽车产品可靠性的手段，是生产高可幕性汽车产品的重要 环节。汽车可鼎性试验是一项即费钱乂费时的工作。因此，研究和选择正确而乂恰 当的试验方法，不仅有利于保证和提高产品的可靠性，而且能够大大地节省时间、 人力和费用。所以，汽车可幕性试验是汽车可幕性工程中的一项重要内容。如何 根据产品对象和试验L1的正确选择和设计汽车可靠性试验，是问题的关键。过去 我国山于条件的不充分，而没有很好地进行汽车可靠性试验。现在条件逐渐形成, “海南”等试车场的建成，整车、零部件等室内试验台也都逐渐建成和完善，为 做好汽车可靠性试验创造了条件。今后为把国产汽车可靠性水平提高一步，应

21、该 制订或选择一种科学而有效的试验方法。5.1汽车可靠性试验方法的种类汽车可靠性试验方法的种类很多，不同的分类方法，可以有不同种类。5.1.1按试验地点分类的试验方法(1)实验室可幕性试验是指在实验室内进行的可靠性试验。规定的试验条 件，可以模拟现场条件，也可以与现场条件不同。此法用于测定或验证汽车的固 有可靠性。(2)试车场可幕性试验是指在专用汽车试验场内进行的可靠性试验。试验 条件一般都模拟现场条件，也用于测定或验证汽车的固有可靠性。(3)现场可幕性试验是指在现场条件下进行的可幕性试验。一般这种试验 的目的，是测定或验证汽车使用(工作)可靠性。5.1.2按可黑性计划的阶段分类的试验方法(1

22、)研制试验是为评价设计可靠性而进行的试验，试验结果反馈到设计中 去，以利于修改设计。(2)鉴定试验是对单个或成批产品的可靠性进行评定而进行的可靠性试 验。它适用于设计定型、生产定型、主要设计或工艺更改之后的鉴定。试验结果 作为是否定型的依据。(3)验收试验为判定产品是否合格而进行的试验，也称为可靠性检验口一 般为抽样检验，检验对象为经过定型后成批生产的合格产品。5.1.3按试验目的分类的试验方法(1)筛选试验是选择具有一定特性的产品或剔除早期故障而进行的试验。2)环境试验是评定产品在使用、运输或贮存等各种环境条件下的性能及 其稳定性而进行的试验。(3)寿命试验为确定产品特征值而进行的试验。(4

23、)测定试验为提供可靠性特征值而进行的一种试验。(5)验证试验是验证产品是否达到产品技术条件而进行的试验，鉴定试验 和验收试验都属于可靠性验证试验。5.1.4按施加应力的时间特征分类的试验方法(1)恒定应力试验是施加应力大小保持不变的试验。(2)步进应力试验是随时间分段逐步增大应力的试验。(3)序进应力试验是随时间等速增大应力的试验。5.1.5按试验时应力强度分类的试验方法(1)正常工作试验是在正常应力水平下进行的试验。(2)超负荷试验是负荷超过额定值的试验。(3)极限条件试验是确定产品能承受多大载荷而进行的试验.(4)加速试验是在高应力或严酷的条件下进行的缩短试验时问的试验。 5.1.6按试验

24、样品的破坏情况分类的试验方法(1)破坏试验是样品在试验应力作用下直至失效或破坏的试验，如极限试 验、寿命试验、环境试验等(2)非破坏性试验分两类，一类是不破坏产品而获得可鼎性数据的试验， 如现场使用试验、性能试验等。另一类是采用非破坏性的方法提前获知产品的潜 在缺陷的试验，如超声波、红外、激光、浸透等探伤试验.6汽车可靠性综合评价方法6.1故障模式及故障分类6.1.1故障模式1)故障模式，即故障表现形式。汽车作为一种复杂系统，任何一个零部件的故 障都可能导致系统故障。按照故障的定义，当局部的变化尚未发展到影响功能时, 不能说故障已经发生，所以故障模式一般按已发生故障时的现象来描述。汽车常 见的

25、故障模式类型有损坏型故障模式。例如:损坏、断裂、碎裂、开裂、裂纹、 点蚀、烧蚀、烧坏、击穿、塑性变形、拉伤、龟裂、扭曲变形、压痕等。2)退化型故障模式。例如:老化、变质、剥落、异常磨损等。3)松脱型故障模式。例如:松动、脱落等。4)失调型故障模式。例如:压力不当、行程不当、间隙不当、干涉、发卡、失调、 速度不稳、怠速不稳等。5)堵塞与渗漏型故障模式。例如:堵塞、气阻、漏油、渗油、漏气.渗气、漏水、 渗水、密封不良等。6)性能衰退或功能失效故障模式。例如:功能失效、性能衰退、超标、功率突降、过执等。7.1.2矗障类别汽车可靠性工程硏究认为，汽车发生故障难以避免。要提高汽车可靠性首 先要杜绝或尽量

26、减少致命、严重故障的发生，然后是大力降低各类故障发生的频 次。在汽车故障的分类上，口前采用的是四类划分标准，见表2.1故障类别分类原则1致命 故障涉及人身安全，可能导致人身伤亡；引起主要总成报废，造 成重大经济损失；不符合制动、排放、噪声等法规要求2严重 故障导致整车性能主要下降；造成主要零部件损坏，且不能用随 车工具和易损设备在短时间(约30分钟)内修复3一般故障造成停驶，但不会造成主要零部件损坏，并可用随车工具和 易损设备或价值较低的零件在短时间(约30分钟)内修复； 虽未造成停驶，但已影响正常使用，需调整和修复4轻微 故障不会导致停驶，尚不影响正常使用，也不需要更换零部件， 可用随车工具

27、在短时间(5分钟)内轻易排除对调研数据进行整理分析，通过对故障按照部位、模式、类别统计归类，得到我 国营运客车可黑性现状，具体如下：(1)营运客车早期故障较少，随里程的增长故障发生频率变快，但是变快的速 度在减慢，并趋于平稳。(2)无前期故障间隔记录与有全记录的车辆相比，二者的平均故障间隔里程变 化趋势一致;相同里程下，有全记录的故障间隔里程整体大于无前期故障间隔记 录的平均故障间隔里程。故障按部位统汁结果表明，故障发生频率最高的部位分别是发动机、车身、 电气系、车轮、制动系、悬架。(4)发动机常见故障模式有堵塞、功能失效、三漏。制动系常见故障模式是功 能失效、裂纹、间隙不当、漏水、漏油。转向

28、系常见故障模式是裂纹、漏油、功 能失效、塑性变形。悬架常见故障模式是功能失效、漏油、漏气。离合器常见故 障模式是行程不当、漏油、松动、异常磨损。变速器常见故障模式是发卡.漏油、 异响、异常磨损。电气系常见故障模式是烧坏、功能失效、脱落。传动轴常见故 障模式是松动、异响。车身常见故障模式是功能失效、塑性变形、裂纹。车桥常 见故障模式是脱落、松动、漏油。轮常见故障模式是异常磨损、开裂、偏摆。整 车常见故障模式是跑偏。故障按类别统计结果表明，二类故障多发生在车身、制动系、转向系、整 车等系统。三类故障多山发动机、电气系、车轮引起，发动机系统复杂，且一直 处于工作状态，相比其他系统故障发生次数最多。电

29、气系多为易损件，车轮承受 载荷易发生故障。四类故障主要发生在发动机、电气系等。8国产汽车可靠性提高8.1主观提高方法8. 1. 1改善汽车产品可靠性的动力造成我国汽车可靠性水平低的原因是多方面的，有客观原因，也有主观原因. 客观原因是：国内的汽车产品市场长期是卖方市场，汽车是短缺商品，质量很差的 汽车也能销售出去，生产企业缺乏压力，市场上缺少竞争;汽车的用户绝大多数是 全民所有制单位，汽车实行计划分配，公家卖给公家，质量好一点、差一点,不大在 乎;缺少保护用户利益的法律、制度,没有健全的质量认证监督检验办法主观原 因是:生产企业及其主管部门缺乏质量意识，各级领导及生产工人的思想中并未 真正建立

30、起质量笫一的观念至于可靠性的概念则更加不清因此，改善国产汽车 可靠性的动力应来自主、客观两方面，改变卖方市场为买方市场，促进市场竞争, 实行产品质量认证与监督检验，实行质量责任制，优质优价，提高各级领导对可鼎 性重要性具有深远战略意义的认识，加强职工队伍的质量意识教育等，都是十分 重要的C9.1.2建立全面可靠性管理体系,实现全面可靠性管理可靠性管理的含义是:在企业中，为生产出满足用户要求的高可靠性产品，从 设计.制造到使用的全过程中，为保证和提高可靠性所采取的一切措施与方法。 管理与技术是提高可靠性密切不可分的两个方面缺一不可。人们常说:可靠性是 设计出来的，是制造出来的，归根结底是管理岀来的。这是因为，任何一个环节的 管理不善与疏忽都会给整个工程的可靠性带来危害。实行全面可黑性管理，首先要建立一个健全的、强有力的领导体系，该机构应 山企业领导人直接领导，山设计、制造、质量管理、供应采购、销售服务等部门 的领导人参加，成立可靠性委员会，同时设有工作机构，进行日常工作。在设计阶 段,应抓好可靠性LI标的制造，进行可靠性预测,在设计的前、中、后期组织严密 的可靠性设计评审组织与监督各种可靠性检验试验工作严格组织产品的可靠 性认证批准工作组织保证可靠性的工艺设计工作在制造阶段组织投产初期及 以后定期的可靠性检验试验工作根据市场反映的情况，销售部门收到的索赔问 题，检查制造过程