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第一節(jié) 汽車可靠性與維修性設(shè)計概述
一、 可靠性設(shè)計在可靠性工程中的地位
一個機械系統(tǒng)常由許多子系統(tǒng)組成，而每個子系統(tǒng)又可能由若干單元（如零、部件）組成。在設(shè)計過程中，系統(tǒng)設(shè)計得滿足功能要求，還使其能有效地執(zhí)行功能。因而就須對系統(tǒng)進行可靠性設(shè)計。
可靠性設(shè)計，就是“以賦予產(chǎn)品可靠性為目的的設(shè)計技術(shù)”。
系統(tǒng)的可靠性設(shè)計有三個方面的含義其一是可靠性預(yù)測，其二是可靠性分配，其三是可靠性實驗。
汽車產(chǎn)品設(shè)計中，要綜合滿足用戶對各種使用性能(動力性、燃油經(jīng)濟性、舒適性、安全性等)的要求；滿足國家制定的各項標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)(安全、排放、噪聲等)的要求；滿足用戶對可靠性、維修性、耐久性的要求；還要考慮到工藝性、制造成本、投產(chǎn)時間等。設(shè)計工作是以上各個方而的綜合平衡，哪一方面都不能忽視。
在諸多方面設(shè)計要求中，對產(chǎn)品的聲譽與競爭力最有影響，也就是用戶對汽車產(chǎn)品最為關(guān)切的性能，莫過于可靠性。這點對于我國汽車工業(yè)目前狀況來說，更顯得突出。
大量試驗資料與用戶調(diào)查資料表明，國產(chǎn)汽車故障的60％以上與設(shè)計有關(guān)。一般來說，制造原因(材料、加工、裝配等)產(chǎn)生的可靠性問題表觀為局部性的、短期性的，它影響一部分產(chǎn)品或一個時期的產(chǎn)品質(zhì)量。而設(shè)計原因(指產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計)所造成的產(chǎn)品可靠性問題表現(xiàn)為全局性的、長期性的，它是不可能通過加強生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理來解決的。設(shè)計上：造成的可能性問題是“先天性”的毛病，投產(chǎn)后難以治愈。汽本的固有可靠性主要取決于設(shè)計。
所以說，可靠性工程必須從設(shè)計抓起。設(shè)計工作是汽車可靠性工程的起點和基礎(chǔ)。
二、 可靠性設(shè)計的內(nèi)容
可靠性設(shè)計中的可靠性是指廣義上的可靠性，即包括可靠性、維修性和耐久性。
1、 系統(tǒng)可靠性目標(biāo)的制定
根據(jù)市場的預(yù)測、競爭的需要、技術(shù)上的可行性分析、制造成本高低等因素的研究，提出可靠性目標(biāo)值。這些目標(biāo)值主要有：
1) 可靠性指標(biāo)
MTBF，MTTF，當(dāng)量故障率；
2) 維修性指標(biāo)
MTTR，維修時間率，維修費，有效度；
3) 耐久性指標(biāo)
2、 可靠性指標(biāo)的分配與預(yù)測
將整車可靠性指標(biāo)逐級分配下去，明確每個系統(tǒng)、每個總成、每個零件的可靠性要求，并根據(jù)過去的資料及試驗數(shù)據(jù)結(jié)果預(yù)測可靠性。
3、 結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計與驗證
進行每個具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，通過試制、試驗進行驗證是否達到頂期目標(biāo)。沒有達到時，進行改進設(shè)計或酌情調(diào)整目標(biāo)值。
4、 系統(tǒng)可靠性設(shè)計與驗證
重點是各結(jié)構(gòu)間的連接、協(xié)調(diào)、匹配。通過整車的試制、試驗來驗證。
5、 維修制度的設(shè)計與驗證
確定采取哪種維修制度，即維修方法、維修點、潤滑點、檢測點、監(jiān)測裝置等的設(shè)計與試驗，使用維修文件、備件圖冊的編制，維修工具、裝備的設(shè)計，備件數(shù)量的預(yù)測等。
6、 耐特殊環(huán)境設(shè)計
明確汽車可能工作的最嚴(yán)重的環(huán)境，針對這些環(huán)境條件進行必要的可靠性和維修性設(shè)計，進行特殊環(huán)境試驗(包括零部件與整車)。
7、 外購件的選用與可靠性驗證
在現(xiàn)代汽車產(chǎn)品生產(chǎn)中，外購件往往占一半以上。因此，要根據(jù)整車或系統(tǒng)的可靠性要求，規(guī)定外購件的可靠性要求，并通過嚴(yán)格的試驗、檢驗，選擇性能與可靠性符合要求的外購件。
8、 工藝可靠性設(shè)計
在工藝設(shè)計中充分考慮保證可靠性的措施，包括工序能力設(shè)計、檢測工藝設(shè)計、防止誤裝、誤加工的設(shè)計與檢驗等。
9、 運輸、貯存、包裝的可靠性
產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計中，要考慮運輸、貯存、包裝過程中防止汽車產(chǎn)品損壞、腐蝕等的可靠性。
10、 用戶使用中可靠性信息的收集與可靠性改進
根據(jù)銷售部門反饋的信息，了解產(chǎn)品的可靠性狀況與問題，進行失效分析，凡屬于設(shè)計的問題，及時加以改進。
三、 可靠性設(shè)計方法
1、 系統(tǒng)工程方法
由子汽車的復(fù)雜性，整車的可靠性要白千萬個零部件的可靠性來保證。從橫斷面上來看，部件之間存在相互影響，零部件的設(shè)計要在整體規(guī)劃下，以最低的費用、最短的時間，達到整車的可靠性、維修性和耐久性的目標(biāo)。從縱斷面上看，設(shè)計工作要考慮到制造、銷售、使用等各個環(huán)節(jié)中的有關(guān)問題。利用可靠性分配、預(yù)測技術(shù)，利用運籌學(xué)方法等現(xiàn)代系統(tǒng)工程方法實現(xiàn)之。
2、 設(shè)計評審方法
這是一種集眾人之智慧與經(jīng)驗，把可靠性問題最大限度地消滅在設(shè)計階段的有效辦法，祥細論述見本講后面部分內(nèi)容。
3、 概率統(tǒng)計學(xué)方法
可靠性科學(xué)的基礎(chǔ)是概率論與統(tǒng)計學(xué)，它是分析解決可靠性問題的科學(xué)工具。設(shè)計人員應(yīng)該掌握這種工具，熟悉它。它會給你帶來巨大的收益。這部分內(nèi)容在基礎(chǔ)知識中間得到了介紹。
4、 可靠性分析方法
FMEA與FTA已經(jīng)被國內(nèi)外工程界好遍認(rèn)為是一種有效的可靠性分析技術(shù)。這部分內(nèi)容將在課程的另外章節(jié)中介紹。
5、 人機工程方法
在可靠性設(shè)計中，要把人的因素加以考慮，汽車要由人來設(shè)計、制造、裝配、檢查和使用，所以要允分考慮人的能動因素，減少人的疲勞，減少誤操作都將有效地提高產(chǎn)品的可靠性與維修性。
四、 可靠性設(shè)計原則
1、 確保可靠性原則
任何設(shè)計郁必須確保達到預(yù)定的可靠件目標(biāo)。采用任何新的結(jié)構(gòu)、選用新的外購件，都必須以保證可靠性為前提。如果某種新機構(gòu)雖然會帶來性能上的好處，但同時也會帶來可靠性下降的壞處，原則上：這種新結(jié)構(gòu)不能采用。也就是說，當(dāng)性能改善(不包括標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)內(nèi)容)與可靠性沖突時，首先要保證可靠性。
2、 一切通過試驗原則
任何新結(jié)構(gòu)的采用或老結(jié)構(gòu)的改進，都必須通過嚴(yán)格的試驗。這些試驗必須有足夠的有效性，即試驗的標(biāo)準(zhǔn)合理，試驗的方法正確，確保產(chǎn)品投放市場后的可靠性要求。決不容許未經(jīng)試驗通過就投入生產(chǎn)。外購件要進行嚴(yán)格的選型、可靠性試驗與入廠檢驗。
3、 簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化原則
在性能滿足要求的情況下，盡量采用簡單的結(jié)構(gòu)，不要盲目追求局部的新穎與復(fù)雜。最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化的零件、組件，采用市場上通用、可互換的并經(jīng)使用證明可靠的零部件。
4、 可靠性增長原則
盡可能采用成熟的具有良好可靠性的結(jié)構(gòu)，使就的設(shè)計保持原有結(jié)構(gòu)的時男件優(yōu)勢，消除老結(jié)構(gòu)不可靠的部分，使新結(jié)構(gòu)的可靠性較老結(jié)構(gòu)有所增長，而不是下降。在新產(chǎn)品研制過程與工藝設(shè)計過程中，采取邊設(shè)計、邊試驗、邊改近的“滾動”辦法，不斷消除可靠性方面存在的問題，使系統(tǒng)的可靠性不斷增長。避免在改進過程中輕易推翻設(shè)計方案，使可靠性從“零”開始的現(xiàn)象發(fā)生。
5、 充分考慮維修性原則
在設(shè)計中要把維修性作為重要因素，必須滿足基本的維修性要求，不斷改善產(chǎn)品的維修性。
五、 維修性的設(shè)計內(nèi)容和要求
維修性：指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力。
維修性工程：為使裝備具有良好的維修性，必須從其論證開始，通過一系列設(shè)計、分析、制造、試驗、評定等工程活動，賦予其所要求的維修性。這些工程活動的總稱為維修性工程。
維修性工程標(biāo)準(zhǔn)：開展維修性工程活動所用到的標(biāo)準(zhǔn)。
1、 維修性三要素
構(gòu)成一個產(chǎn)品維修性的三要素是：產(chǎn)品、人與條件。
1) 產(chǎn)品
要具有良好的維修性，在設(shè)計上要充分考慮易于維修，節(jié)省維修費用。
2) 人
其次，是從事維修工作人員的技術(shù)水平與熟練程度，要求加強維修人員的培訓(xùn)。
3) 維修條件
必要的維修條件包括：備件材料、潤滑材料的供應(yīng)保障，隨車工具，維修裝備、維修手冊、維修備件圖冊等的適應(yīng)性。
2、 可達性原則
可達性，是指在進行汽車維修工作中，便于維修人員接近維修部位并進行作業(yè)的性能。
凡需要經(jīng)常檢查、保養(yǎng)、調(diào)整、清潔、潤滑、測試的零部件，都必須布置在便于接近的位置上；冷卻液、潤滑油、洗滌劑、液壓油等添加口應(yīng)布置在單人方便操作的位置上；盡量做到在檢查或維修某一零部件時，不拆卸、不移動或少拆卸、少移動其它零部件；易損件和常拆件的拆裝要簡便，拆裝時零部件的進出路線最好是直線或平緩的曲線；需要維修和拆裝的機件，其周圍要有足夠的空間，保證檢測器具的安放與工具的使用；維修通道門或艙口的設(shè)計，應(yīng)便于維修操作。經(jīng)常開閉的維修通道和罩蓋應(yīng)盡量采用拉罩式、卡銷式和鉸鏈?zhǔn)降瓤焖匍_啟機構(gòu)；維修時應(yīng)能看見內(nèi)部的操作，其通道除了容納維修人員手與臂的活動外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠^察間隙。
3、 互換性、通用性原則
互換性與通用性對提高維修性，增加備件的來源是非常重要的，在設(shè)計中應(yīng)允分加以考慮。
設(shè)計中優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)化的零部件，尤其是緊固件、易損件、電線插頭、電器等；盡量減少零部件的品種、規(guī)格。相近車型之間做到最大的通用化。不同企業(yè)生產(chǎn)的同類型車輛也應(yīng)盡量擴大零部件的通用程度；更改零部件設(shè)計時，盡可能不要更改安裝的結(jié)構(gòu)要素，盡量做到新老產(chǎn)品之間可以互換；在可能采用模塊化設(shè)計的情況下，多采用模塊化設(shè)計，便于采取更換模件的維修方式，提高維修效率。
4、 防差錯措施
防止拆裝維修過程錯裝、漏裝等情況發(fā)生而造成的故障。在設(shè)計中，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮防止差錯，或設(shè)置明顯的永久性標(biāo)志。這些標(biāo)志可以用文字、數(shù)字、顏色、圖案、符號等來表示，應(yīng)易于辨認(rèn)。采用左旋螺紋連接時應(yīng)有標(biāo)志等措施。
5、 便于檢測
凡需要在維修中進行檢測的項目(如間隙、壓力等)，必須考慮使用檢測器具的方便性，以便于迅速準(zhǔn)確地進行檢測工作，要發(fā)展集中檢測與自動檢測系統(tǒng)。
6、 保證維修安全性
在設(shè)計時，要充分考慮維修人員在進行維修作業(yè)時不受損傷，不致過度疲乏費力。要防止零部件受損。
維修時，維修人員肢體必須通過的通道、空間不得有尖銳邊角；需要經(jīng)常拆裝移動的零部件的重量要在人力允許的限度之內(nèi)。需用起吊設(shè)備移動的部件要設(shè)計必要的掛鉤等；預(yù)防維修時發(fā)生火災(zāi)的措施；凡與維修安全有關(guān)的事項，必須在使用維修手冊中明確地說明。
7、 良好的維修指導(dǎo)文件
維修文件包括使用維修手冊、修理手冊、備件圖冊等。這些文件應(yīng)能指導(dǎo)使用維修人員正確進行使用維修操作，減少故障。故陣發(fā)生時能正確判斷、排除與修理。使用文件力求簡明易懂，能用圖表示的盡量用圖表示。
8、 制定好預(yù)防維修制度
預(yù)防維修仍然是現(xiàn)代汽車采用的重要維修方式。我國廣大用戶在汽車保養(yǎng)制度方面積累了許多經(jīng)驗，汽車結(jié)構(gòu)本身已有很大的變化與改進，原來以解放牌汽車維修保養(yǎng)制度為主要模式的我國汽車維修保養(yǎng)制度用要不斷改進和完善。
在制定預(yù)防維修制度中，應(yīng)考慮盡可能減少維修工作量，延長維修周期和降低級修費用的原則。
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