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1、1 第1章绪论第2章汽车可靠性工程理论基础第3章汽车可靠性试验第4章汽车系统可靠性分析第5章汽车可靠性设计第6章汽车维修性工程基础第7章汽车失效工程分析 目录 2 第3章汽车可靠性试验 3 1汽车可靠性试验的目的和种类3 2试验场道路耐久性 强化 试验3 3试验室耐久性试验3 4加速寿命试验3 5可靠性抽样试验3 6概率纸及其应用 3 3 1汽车可靠性试验的目的和种类 1 汽车可靠性试验的目的和意义 1 对汽车及其零部件可靠性水平的评估和考核 利用试验中获得的数据 求得产品的可靠度 失效率及平均寿命等可靠性指标 以考验其功能 强度 可靠性和寿命等是否符合设计要求 2 对批量产品或外加工产品进行
2、验收 3 对试验结果进行失效机理分析 通过可靠性试验 暴露产品在设计 制造 使用 维护 管理方面存在的问题和薄弱环节 找出失效原因 提出改进方案 从而使汽车的可靠性水平不断得以提高 目的 4 4 储备设计所需的资料 探索发展方向 酝酿新的设计思想 为下一轮开发新产品积累经验 意义 在汽车可靠性研究中 通过规定的试验方法进行可靠性试验 对其试验结果进行科学的统计 分析 处理 从而为汽车产品的研究 设计提供可靠性数据资料 与此同时 通过可靠性试验 对失效样品进行分析 找出其失效原因和薄弱环节 采取相应的对策 达到提高汽车产品可靠性的目的 因此 汽车可靠性试验是汽车产品可靠性评价中不可缺少的重要手段
3、 也是保证汽车达到预期可靠性水平的重要措施 是研究和提高汽车可靠性的基本环节之一 5 2 汽车可靠性试验的分类 可靠性试验的类型很多 在汽车产品研制 生产的各个阶段 随着试验的目的 要求和试验对象的变化 试验人员应作出不同的选择 从几个不同的角度来考虑可靠性试验方法的分类 通常按照试验场所 试验的破坏情况 试验条件及试验对象等分类 1 按照试验场所分类 6 1 现场试验现场试验就是按照实际服役条件进行的可靠性试验 费用消耗大 投入的人力较多 试验周期长 优点 它能客观真实地评价产品在实际使用中的可靠性和维修性 其试验所得的数据和结论 最为直截了当 也最为可靠 缺点 7 在现场试验时 挑选试验的
4、路面 地区须有一定的计划 一般可分为 平整道路 泥路 山路 城市道路 坑洼的恶劣路面 严寒 酷暑地区 高原 高湿 低气压地区 试验中必须有计划地各取一定的里程 进行行驶试验时 车上一般装有记录负荷 应力 速度 温度的仪器 装有气温 气压 风速 里程 燃油和润滑油的记录装置或传感器 8 2 试车场试验由于技术上 物质上 时间上的原因 许多试验不宜采取实际服役试验 例如许多破坏性试验 特殊环境试验 不太可能采取现场试验 此时可以采用模拟的服役条件进行试验 优点 工作方便 各种试验条件集于一处 试验条件较为稳定 试验结果具有可比性 试验数据的重复性高 试验的安全性好 试验周期短 所得到的可靠性数据
5、需要根据实际的使用情况对模拟试验条件下取得的数据进行折算 这种折算 需要大量的试验和统计数据作为基础 缺点 9 试车场的主要设施是人工模拟的各种试车道 各设施类型如下图 直线车道 测量汽车最高车速 汽车换档加速时间 滑行距离 高速制动 10 弯曲车道 试验汽车转向系统 承载系的可靠性 检查汽车的操纵稳定性能 高速环形车道 检查汽车传动系的可靠性 包括发动机 变速器 冷却系 涧滑系 燃油经济性以及轮胎高速运行条件下的寿命 试验广场 用于稳态转向试验 通常用喷水法来检查汽车的不足转向特性和轮胎的侧滑车速 特殊坏路 是一种破坏性路面 包括凹凸不平的石块路 扭曲路 搓板路 用以考验悬架和承载系 特殊环
6、境 人为制造水槽 泥泞 灰尘 洞等特殊路段 考察汽车在特殊环境下的运行能力 11 越野场地 风洞试验 标准陡坡 设有各种障碍没有路面的场地 考察各种军车的越野能力 测量汽车外形的风阻系数及空气动力特性 测验汽车的爬坡能力和驻坡能力 试车场视频 12 目前国内最有名的四个汽车试验场 海南三亚 隶属一汽 中国最早的试车场 1987 北京通县 隶属交通部 安徽定远 隶属总装备部 中国最大的试车场 湖北襄樊 隶属二汽 大型的汽车制造企业一般都建有试验场 如美囿通用汽车公司于20年代建设了试验场 英国的MIRA 日本的汽车研究所JARI在二次世界大战也建有试车场 13 海南汽车试验场试验跑道平面布置图
7、14 国内某汽车企业试验场 15 保时捷汽车试验场 16 3 实验室试验 实验室试验是在实验室里采用模拟服役条件 但与实际的服役条件相差较大 试验对象可以按照需要选定 可以随时更换试验对象 试验参数和因素可以更精确地隔离和控制 可以排除外界的干扰 可以增加载荷或加载频率 加速试验进程 减轻试验人员劳动强度 实现自动试验 无需看管 24h不间断运行 改善试验人员的工作环境 使高温试验 低温试验 有严重噪声的试验环境在密闭的实验室中进行 优点 17 缺点 数据和结果与实际情况有一定差距 不太精确 试验室试验往往以台架试验的形式出现 所谓台架试验 就是在实验室使用专门的试验装置 模拟实际工作状态 完
8、成总成或零部件的试验 它是实际工作状态在实验室再现的一种方法 台架试验 总成可靠性试验 零件可靠性试验 发动机试验台架 离合器试验台架 变速器试验台架 驱动桥试验台架 制动器试验台架 整车试验台架 18 变速箱台架试验 驱动桥台架试验 19 2 按照破坏情况分类 1 破坏性试验 试验样品最终被破坏或失效的试验 其中包括破坏性寿命试验 破坏性极限条件试验 破坏性寿命试验是为了确定产品寿命和可靠性特征值而进行的试验 破坏性极限条件试验是在超负荷或严酷环境条件 如高温 低温 酸碱盐腐蚀 高湿 缺氧 低气压等 下的破坏性试验 其主要目的是为了考察汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗失效的能力 20 这种试
9、验是在不破坏产品的基础上而获得可靠性数据 2 非破坏性试验 3 按照试验条件分类 1 常规性寿命试验 就是根据产品设计要求 采用接近或类似于实际使用条件对汽车或零部件进行寿命试验 这种试验方法试验周期较长 但实验结果较为真实 2 加速寿命试验 在不改变失效机理的前提下 增大应力大小或加载频率 从而使故障率增大或寿命缩短的试验 这种试验可以在较短的时间里获得可靠性评定数据和暴露使用中可能出现的故障 21 4 按照试验样本大小分类 1 全数测试试验 是指对于关键项目和指标进行100 的测试或检查 这种测试所得数据较为精确 可靠性置信水平高 缺点是工作量大 测试对象也只能局限于非破坏性产品 从批量产
10、品中抽取部分样品进行试验 利用试验结果 通过计算 分析来推断批量产品的可靠性特征量 2 抽样测试试验 在可靠性寿命试验中 为了缩短试验时间 抽样试验大多为截尾试验 截尾试验 定时截尾试验 定数截尾试验 所谓截尾试验 就是指参加试验的样品并没有达到全部失效就停止了试验 到规定的时间停止试验 到规定的失效判断数停止试验 22 3 2试验场道路耐久性 强化 试验 试验场耐久性试验着眼于模拟汽车在实际使用中所碰到的最恶劣工况 即造成汽车零部件疲劳损伤主要部分的工况 为了能够反映实际使用工况 并且缩短试验周期 必须适当设计试验场耐久性 强化 试验 下面简述汽车试验场耐久性试验的设计方法 1 测取准确的
11、有代表性的反映用户实际使用工况的道路载荷信号 2 编制试验场耐久性试验方案 1 试验场耐久性试验方案设计 23 海南试验场试验方案 试验场已有的试验道路中选择适当的路段 确定试验车通过各个路段的车速和通过各个路段的先后次序 车辆的负荷等 确定试验循环 以使车辆在试验中能够受到在实际使用中所碰到的最恶劣工况 并且要使试验具有一定的加速系数Fjp 实测的 反映实际行驶工况的道路载荷信号及其统计分析结果 编制试验场耐久性试验方案 24 3 按照试验场耐久性试验方案进行车辆耐久性试验 缺点 试验场耐久性试验花费时间较长 花费成本太高 而且还常常由于驾驶员 环境和试验道路的变化而得出不一致的结果 25
12、特别是对零部件制造厂家 即为了评价某个零部件也必须使用一辆整车进行试验 26 2 试验场耐久性试验驾驶操作规范 驾驶操作时 在整个试验过程中要正确选择变速器档位 但不得脱档滑行 每100km至少有两次原地起步连续换档 一次倒档行驶200m 在保证安全的前提下 尽量高速行驶 每行驶100km至少制动两次 其中一次点制动 山区行驶时 每100km至少作一次上坡停车和起步 在不小于7 的坡道上用脚制动停车 变速器置于空档 再用驻车制动停稳 然后按正常操作进行坡道起步 夜间行驶不少于试验里程的10 表美国福特公司轿车试验场操作规范 27 3 试验场耐久性试验故障的检测 1 停车检查 每行驶100km左
13、右停车检查一次 主要检查各部件的松脱 渗漏 损坏等 2 行驶中 由试验员和驾驶员注意汽车工作状况是否发生故障 3 收车后检查 每班试验结束后 还应检查制动系统 发动机油 冷却水 外部照明 刮水器等 4 定期维修作业中 除按规定逐项维护外 还要注意检查有无异常现象 如零部件的磨损 裂纹 变形等 5 汽车试验结束后 性能测试与汽车拆检时检查 28 3 3试验室耐久性试验 1 试验室耐久性试验一般步骤 载荷谱 29 2 载荷 功率 谱和编制载荷 功率 谱 载荷谱 载荷幅值大小与其出现频次的关系谱线 1 载荷 功率 谱 30 载荷功率谱 载荷功率大小与其频率的关系谱线 31 2 载荷 功率 谱的编制
14、在典型路面 汽车试验场 上进行短距离实测 然后用数理统计原理进行整理和推断 最后编制成载荷 功率 谱 编制流程 载荷谱采编仪器 载荷谱采集数据处理方法 采用电测法 即在待测零件表面贴电阻丝应变片的办法来测定零件的载荷 电子计算机 幅值统计分析仪 应变仪 各类型传感器等 32 计数法 功率法 载荷谱 载荷功率谱 程序疲劳试验 随机过程疲劳试验 计数法 峰值计数法 振幅计数法 穿级计数法 雨流计数法 主要计出峰值在不同载荷级出现次数 记录载荷变化的数值 把载荷分成若干相等的间隔 记载通过某级的次数 33 3 载荷 功率 谱的类型与应用 1 等幅加载试验 所加载荷谱是幅值相等的正弦时间函数的室内模拟
15、试验 34 加载方式简单 但与大部分的实际工作载荷情况都不大符合 多用在求S N曲线 应力 循环次数曲线 即疲劳曲线 及比较试验研究中 特点 在耐久性疲劳试验早期使用 现应用较少 2 程序加载试验 1 确定载荷级数 在最大载荷幅值与最小载荷幅值之间划分为几个档次 这种档次就是载荷级数 载荷级数 以路试测得的零件承受的载荷值及其呈现的频率绘制成的载荷谱作为室内模拟试验的依据 所加的载荷谱是幅值交替变化正弦函数 35 由于载荷累积频数曲线是连续曲绒 不适宜于编写程序 受试验机中程序控制机构的限制 因此需要将载荷分级 即用阶梯形载荷分布来代替载荷的连续分布 载荷级数通常分8 10级 以载荷幅值为纵坐
16、标 以累积频数为横坐标绘制的曲线称为载荷累积频数曲线 为何载荷要进行分级 载荷如何分级 36 任何一级载荷幅值与最大载荷幅值的比例就是幅值比 幅值比 37 38 2 载荷加载次序 程序加载试验 限定型程序疲劳试验 随机型程序疲劳试验 在程序试验台上 载荷采用限定的加载次序 在程序试验台上 载荷采用随机交替方式加载 39 40 41 42 43 44 遵循规则 随着每级载荷幅值的增加 载荷的循环次数降低 45 3 载荷程序重复次数的确定 对于程序疲劳实验来说 其加载次序对于寿命实验结果是有影响的 为了减少这种影响 就需要对编制的载荷程序多次重复 有关重复次数的选择 一般采用载荷程序重复次数u 10 20个 46 特点 3 随机加载试验 以载荷功率谱为加载依据的室内模拟试验 所加功率谱是与实际载荷情况相似的随机载荷 程序加载试验性能介于等幅加载试验与随机加载试验之间 该加载比较容易实现 应用面最广 特点 模拟精确化程度高 实现该加载难度大 对试验设备要求高 47 3 4加速寿命试验 要准确地获得产品可靠性数据 有必要进行产品的全寿命试验 completelifetesting 估计在产品全
