第四章_可靠性設(shè)計(jì)

1、第4章 可靠性設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品提出了質(zhì)量農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品提出了質(zhì)量可靠要求。因此，逐漸在很多場(chǎng)合下，提出了耐久性、壽可靠要求。因此，逐漸在很多場(chǎng)合下，提出了耐久性、壽命、穩(wěn)定性、安全性、維修性等概念來進(jìn)一步描述產(chǎn)品的命、穩(wěn)定性、安全性、維修性等概念來進(jìn)一步描述產(chǎn)品的質(zhì)量問題。質(zhì)量問題。很顯然，對(duì)于技術(shù)性能合格的產(chǎn)品來說，還有一個(gè)保持產(chǎn)很顯然，對(duì)于技術(shù)性能合格的產(chǎn)品來說，還有一個(gè)保持產(chǎn)品技術(shù)性能而不至于失效的問題，這就是產(chǎn)品的可靠性問品技術(shù)性能而不至于失效的問題，這就是產(chǎn)品的可靠性問題?？梢?，可靠性也是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。題?？梢?，可靠

2、性也是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)?？煽啃詥栴}的嚴(yán)重性是在第二次世界大戰(zhàn)反映出來的，從可靠性問題的嚴(yán)重性是在第二次世界大戰(zhàn)反映出來的，從而引起有關(guān)國家的軍事工業(yè)生產(chǎn)和科研部門的重視，并作而引起有關(guān)國家的軍事工業(yè)生產(chǎn)和科研部門的重視，并作為重大科研問題研究。為重大科研問題研究。4.1為什么研究可靠性一、可靠性的提出第4章 可靠性設(shè)計(jì)1 1、產(chǎn)品更新快，采用新技術(shù)等未成熟的實(shí)驗(yàn)即被采用。、產(chǎn)品更新快，采用新技術(shù)等未成熟的實(shí)驗(yàn)即被采用。2 2、整機(jī)或系統(tǒng)復(fù)雜、零部件數(shù)量增多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)增多。、整機(jī)或系統(tǒng)復(fù)雜、零部件數(shù)量增多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)增多。3 3、工業(yè)化國家實(shí)行產(chǎn)品責(zé)任索賠辦法，迫使生產(chǎn)廠家注

3、重可靠、工業(yè)化國家實(shí)行產(chǎn)品責(zé)任索賠辦法，迫使生產(chǎn)廠家注重可靠性。性。4 4、產(chǎn)品或系統(tǒng)可靠性的提高可使用戶獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和、產(chǎn)品或系統(tǒng)可靠性的提高可使用戶獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。社會(huì)效益。第4章 可靠性設(shè)計(jì) 可靠性的發(fā)展可靠性的發(fā)展 可靠性的研究開始于可靠性的研究開始于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代美國的航天計(jì)劃，起源年代美國的航天計(jì)劃，起源于軍用電子設(shè)備。于軍用電子設(shè)備。機(jī)械和電子故障是機(jī)械和電子故障是NASANASA主要關(guān)心的問題，其中機(jī)械故障引主要關(guān)心的問題，其中機(jī)械故障引起的事故多，損失大。如：起的事故多，損失大。如： 19631963年同步通訊衛(wèi)星年同步通訊衛(wèi)星SYMCOMS

4、YMCOM，高壓容器斷裂，引起衛(wèi)，高壓容器斷裂，引起衛(wèi)星空中墜毀；星空中墜毀； 19641964年人造衛(wèi)星年人造衛(wèi)星號(hào)因機(jī)械故障而損壞號(hào)因機(jī)械故障而損壞 第4章 可靠性設(shè)計(jì)19651965年始，年始，NASANASA開始三項(xiàng)機(jī)械可靠性工作開始三項(xiàng)機(jī)械可靠性工作 用過載試驗(yàn)方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證用過載試驗(yàn)方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證 用隨機(jī)動(dòng)載荷驗(yàn)證結(jié)構(gòu)和零件的可靠性用隨機(jī)動(dòng)載荷驗(yàn)證結(jié)構(gòu)和零件的可靠性 在關(guān)鍵機(jī)械零件中采用概率設(shè)計(jì)方法，將可在關(guān)鍵機(jī)械零件中采用概率設(shè)計(jì)方法，將可靠度設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件中靠度設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件中 第4章 可靠性設(shè)計(jì)從從2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代起，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國

5、家全面開展年代起，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家全面開展可靠性工程實(shí)踐和應(yīng)用，可靠性技術(shù)變得越來越可靠性工程實(shí)踐和應(yīng)用，可靠性技術(shù)變得越來越重要重要 從航空、航天、尖端武器和電子等行業(yè)，逐步從航空、航天、尖端武器和電子等行業(yè)，逐步推廣應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)推廣應(yīng)用到各個(gè)行業(yè) ： 核能、機(jī)械、電氣、冶金、化工、鐵道、船核能、機(jī)械、電氣、冶金、化工、鐵道、船舶、電站、建筑、水利、通訊、醫(yī)藥等舶、電站、建筑、水利、通訊、醫(yī)藥等 從宇宙飛船到日用產(chǎn)品全面普及從宇宙飛船到日用產(chǎn)品全面普及 汽車、洗衣機(jī)、冰箱、復(fù)印機(jī)等汽車、洗衣機(jī)、冰箱、復(fù)印機(jī)等 NASANASA將可靠性工程技術(shù)列為登月成功的三大技將可靠性工程技術(shù)列為登月成功

6、的三大技術(shù)成就之一術(shù)成就之一第4章 可靠性設(shè)計(jì)美國六七十年代就將可靠性技術(shù)引入汽車、發(fā)電美國六七十年代就將可靠性技術(shù)引入汽車、發(fā)電設(shè)備、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品。設(shè)備、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品。 8080年代，美國羅姆航空研究中心專門作了一次年代，美國羅姆航空研究中心專門作了一次非電子設(shè)備可靠性應(yīng)用情況的調(diào)查分析。非電子設(shè)備可靠性應(yīng)用情況的調(diào)查分析。 美國國防部可靠性分析中心（美國國防部可靠性分析中心（RACRAC）收集和出）收集和出版了大量的非電子零部件的可靠性數(shù)據(jù)手冊(cè)。版了大量的非電子零部件的可靠性數(shù)據(jù)手冊(cè)。 以美國亞利桑那大學(xué)以美國亞利桑那大學(xué)D.KececiogluD.Kececiog

7、lu教授為首的教授為首的可靠性專家開展機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)理論的研究，可靠性專家開展機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)理論的研究，積極推行概率設(shè)計(jì)法，提出開展機(jī)械概率設(shè)計(jì)積極推行概率設(shè)計(jì)法，提出開展機(jī)械概率設(shè)計(jì)的十五個(gè)步驟。的十五個(gè)步驟。第4章 可靠性設(shè)計(jì)日本以民用產(chǎn)品為主，大力推進(jìn)機(jī)械可靠性的應(yīng)用日本以民用產(chǎn)品為主，大力推進(jìn)機(jī)械可靠性的應(yīng)用研究研究 , 1958, 1958年，日本成立了年，日本成立了“可靠性研究委員會(huì)可靠性研究委員會(huì)”，19731973年成立年成立“電子元件可靠性中心電子元件可靠性中心”日本科技聯(lián)盟的一個(gè)機(jī)械工業(yè)可靠性分會(huì)將故障日本科技聯(lián)盟的一個(gè)機(jī)械工業(yè)可靠性分會(huì)將故障模式影響（模式影響（FMEAF

8、MEA）等技術(shù)成功地引入機(jī)械工業(yè)）等技術(shù)成功地引入機(jī)械工業(yè)的企業(yè)中。的企業(yè)中。 日本企業(yè)界普遍認(rèn)為：機(jī)械產(chǎn)品是通過長期使用日本企業(yè)界普遍認(rèn)為：機(jī)械產(chǎn)品是通過長期使用經(jīng)驗(yàn)的累積，發(fā)現(xiàn)故障，經(jīng)過不斷設(shè)計(jì)改進(jìn)獲得經(jīng)驗(yàn)的累積，發(fā)現(xiàn)故障，經(jīng)過不斷設(shè)計(jì)改進(jìn)獲得的可靠性。的可靠性。 日本一方面采用成功的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)采用可靠日本一方面采用成功的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)采用可靠性的概率設(shè)計(jì)方法的結(jié)果以及與實(shí)物試驗(yàn)進(jìn)行比性的概率設(shè)計(jì)方法的結(jié)果以及與實(shí)物試驗(yàn)進(jìn)行比較，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，收集和積累機(jī)械可靠性數(shù)據(jù)較，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，收集和積累機(jī)械可靠性數(shù)據(jù)根據(jù)日本統(tǒng)計(jì)資料介紹，在根據(jù)日本統(tǒng)計(jì)資料介紹，在1971197119811981年的年

9、的1010年中年中，電子產(chǎn)品可靠性水平顯著提高，工程機(jī)械產(chǎn)品平，電子產(chǎn)品可靠性水平顯著提高，工程機(jī)械產(chǎn)品平均無故障時(shí)間提高了均無故障時(shí)間提高了3 3倍。倍。第4章 可靠性設(shè)計(jì)前蘇聯(lián)對(duì)機(jī)械可靠性的研究十分重視，前蘇聯(lián)對(duì)機(jī)械可靠性的研究十分重視， 5050年代后期，前年代后期，前蘇聯(lián)開始可靠性研究在其二十年科技規(guī)劃中，將提高機(jī)械蘇聯(lián)開始可靠性研究在其二十年科技規(guī)劃中，將提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性和壽命作為重點(diǎn)任務(wù)之一。產(chǎn)品可靠性和壽命作為重點(diǎn)任務(wù)之一。 發(fā)布了一系可靠性國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)主要以機(jī)械產(chǎn)發(fā)布了一系可靠性國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)主要以機(jī)械產(chǎn)品為對(duì)象，適于機(jī)械制造和儀器儀表制造行業(yè)的產(chǎn)品品為對(duì)象，適于機(jī)

10、械制造和儀器儀表制造行業(yè)的產(chǎn)品 。在各類機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，還規(guī)定了可靠性指標(biāo)在各類機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，還規(guī)定了可靠性指標(biāo)或相應(yīng)的試驗(yàn)方案?；蛳鄳?yīng)的試驗(yàn)方案。 蘇聯(lián)還充分利用豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，研究并提出典型機(jī)蘇聯(lián)還充分利用豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，研究并提出典型機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)可經(jīng)驗(yàn)公式，專門出版械零件的可靠性設(shè)計(jì)可經(jīng)驗(yàn)公式，專門出版機(jī)械可機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè)靠性設(shè)計(jì)手冊(cè)。 蘇聯(lián)還十分重視工藝可靠性和制造過程的嚴(yán)格控制管蘇聯(lián)還十分重視工藝可靠性和制造過程的嚴(yán)格控制管理，認(rèn)為這是保證機(jī)械產(chǎn)品可靠性的重要手段理，認(rèn)為這是保證機(jī)械產(chǎn)品可靠性的重要手段 。第4章 可靠性設(shè)計(jì)8080年代以來機(jī)械可靠性研究在我

11、國開始受到重視，我國有年代以來機(jī)械可靠性研究在我國開始受到重視，我國有關(guān)可靠性問題的研究。但是可靠性技術(shù)在一般工業(yè)和企業(yè)關(guān)可靠性問題的研究。但是可靠性技術(shù)在一般工業(yè)和企業(yè)中的應(yīng)用還不廣泛，與先進(jìn)工業(yè)國家還存在較大的差距。中的應(yīng)用還不廣泛，與先進(jìn)工業(yè)國家還存在較大的差距。從從19861986年起，機(jī)械部已經(jīng)發(fā)布了六批限期考核機(jī)電產(chǎn)年起，機(jī)械部已經(jīng)發(fā)布了六批限期考核機(jī)電產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的清單，前后共有品可靠性指標(biāo)的清單，前后共有879879種產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行可種產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行可靠性指標(biāo)的考核靠性指標(biāo)的考核 19901990年年1111月和月和19951995年年1010月，機(jī)械工業(yè)部舉行了兩次新月，機(jī)械工

12、業(yè)部舉行了兩次新聞發(fā)布會(huì)，先后介紹了聞發(fā)布會(huì)，先后介紹了236236和和159159種帶有可靠性指標(biāo)的種帶有可靠性指標(biāo)的機(jī)電產(chǎn)品機(jī)電產(chǎn)品 19921992年年3 3月國防部科工委委托軍用標(biāo)準(zhǔn)化中心在北京召開月國防部科工委委托軍用標(biāo)準(zhǔn)化中心在北京召開了了“非電產(chǎn)品可靠性工作交流研討會(huì)非電產(chǎn)品可靠性工作交流研討會(huì)”20052005年國家機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)改版，增加機(jī)械可靠性內(nèi)容年國家機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)改版，增加機(jī)械可靠性內(nèi)容第4章 可靠性設(shè)計(jì)階段階段階段成果階段成果第一階段第一階段(19431958)(19431958)，又稱為鉛筆一紙階段又稱為鉛筆一紙階段研究認(rèn)為，產(chǎn)品故障的發(fā)生及其原因是隨機(jī)事研究認(rèn)為，產(chǎn)品故障的

13、發(fā)生及其原因是隨機(jī)事件，隨機(jī)性是事物的內(nèi)在性質(zhì)，具有不可避免件，隨機(jī)性是事物的內(nèi)在性質(zhì)，具有不可避免性。性。第二階段第二階段(19581968(19581968年年) )重新確定了故障原因隨機(jī)性及其不可避免性的重新確定了故障原因隨機(jī)性及其不可避免性的概念；對(duì)一些偶然故障找到了自身的解釋；確概念；對(duì)一些偶然故障找到了自身的解釋；確定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝與故障間的關(guān)系；定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝與故障間的關(guān)系；產(chǎn)品的可靠性信息更加完整，對(duì)故障本質(zhì)的認(rèn)產(chǎn)品的可靠性信息更加完整，對(duì)故障本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入識(shí)更加深入。第三階段第三階段(1968(1968年以后年以后) )形成了可靠性試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理方法

14、；頒布形成了可靠性試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理方法；頒布了有關(guān)可靠性標(biāo)準(zhǔn)；建立了預(yù)防維修體系和可了有關(guān)可靠性標(biāo)準(zhǔn)；建立了預(yù)防維修體系和可靠性管理機(jī)構(gòu)；并使可靠性的教育更加普及?？啃怨芾頇C(jī)構(gòu)；并使可靠性的教育更加普及。可靠性發(fā)展歷史可靠性發(fā)展歷史第4章 可靠性設(shè)計(jì)可靠性學(xué)科，就目前所涉及的內(nèi)容來講，大致有以下幾個(gè)方面：可靠性學(xué)科，就目前所涉及的內(nèi)容來講，大致有以下幾個(gè)方面： 1 1）可靠性工程：指導(dǎo)工程實(shí)際的可靠性活動(dòng)的一門學(xué)科。）可靠性工程：指導(dǎo)工程實(shí)際的可靠性活動(dòng)的一門學(xué)科。 2 2）可靠性物理：從機(jī)理的角度去研究產(chǎn)品造成不可靠的原因。）可靠性物理：從機(jī)理的角度去研究產(chǎn)品造成不可靠的原因。 3 3）可

15、靠性數(shù)學(xué)：作為可靠性活動(dòng)的基礎(chǔ)。）可靠性數(shù)學(xué)：作為可靠性活動(dòng)的基礎(chǔ)。 4 4）可靠性教育與管理：研究如何推行可靠性活動(dòng)的一門學(xué)科。）可靠性教育與管理：研究如何推行可靠性活動(dòng)的一門學(xué)科。 5 5）可靠性基礎(chǔ)理論：包括可靠性數(shù)學(xué)和失效學(xué)兩個(gè)研究領(lǐng)域。）可靠性基礎(chǔ)理論：包括可靠性數(shù)學(xué)和失效學(xué)兩個(gè)研究領(lǐng)域。概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是可靠性研究的理論基礎(chǔ)。概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是可靠性研究的理論基礎(chǔ)。 6 6）可靠性應(yīng)用技術(shù)：包括可靠性設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)，可靠性評(píng)價(jià)與）可靠性應(yīng)用技術(shù)：包括可靠性設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)，可靠性評(píng)價(jià)與驗(yàn)證，可靠性標(biāo)準(zhǔn)等。驗(yàn)證，可靠性標(biāo)準(zhǔn)等。第4章 可靠性設(shè)計(jì) 1 1）可靠性理論應(yīng)用到產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)方面，有

16、）可靠性理論應(yīng)用到產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)方面，有可靠可靠性評(píng)估與可靠性預(yù)測(cè)性評(píng)估與可靠性預(yù)測(cè)。 2 2）可靠性理論應(yīng)用到產(chǎn)品、零件的設(shè)計(jì)上，有）可靠性理論應(yīng)用到產(chǎn)品、零件的設(shè)計(jì)上，有概率工概率工程設(shè)計(jì)或可靠性設(shè)計(jì)程設(shè)計(jì)或可靠性設(shè)計(jì)。 3 3）將可靠性設(shè)計(jì)與優(yōu)化理論結(jié)合起來，綜合各方面的）將可靠性設(shè)計(jì)與優(yōu)化理論結(jié)合起來，綜合各方面的因素，考慮設(shè)計(jì)的最佳效果，有因素，考慮設(shè)計(jì)的最佳效果，有可靠性分配與可靠性優(yōu)化可靠性分配與可靠性優(yōu)化。 4 4）考慮設(shè)備的維修因素之后的可靠性問題，有）考慮設(shè)備的維修因素之后的可靠性問題，有系統(tǒng)的系統(tǒng)的可維護(hù)性與可利用性的估計(jì)可維護(hù)性與可利用性的估計(jì)。 5 5）作為以上各分

17、支的基礎(chǔ)，有）作為以上各分支的基礎(chǔ)，有可靠性試驗(yàn)及其數(shù)據(jù)處可靠性試驗(yàn)及其數(shù)據(jù)處理。理?？煽啃怨こ趟膬?nèi)容可靠性工程所包含的內(nèi)容第4章 可靠性設(shè)計(jì)1 1）方案論證階段：確定可靠性指標(biāo)，對(duì)可靠性和成本進(jìn)行估）方案論證階段：確定可靠性指標(biāo)，對(duì)可靠性和成本進(jìn)行估算。算。2 2）審批階段：對(duì)可靠度及其增長初步評(píng)估、驗(yàn)證試驗(yàn)要求、）審批階段：對(duì)可靠度及其增長初步評(píng)估、驗(yàn)證試驗(yàn)要求、評(píng)價(jià)和選擇試制廠家。評(píng)價(jià)和選擇試制廠家。3 3）設(shè)計(jì)研制階段：主要進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)、分配和故障模式及）設(shè)計(jì)研制階段：主要進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)、分配和故障模式及綜合影響分析，進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。綜合影響分析，進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4 4）生

18、產(chǎn)及試驗(yàn)階段：按規(guī)范進(jìn)行壽命試驗(yàn)、故障分析及反饋、）生產(chǎn)及試驗(yàn)階段：按規(guī)范進(jìn)行壽命試驗(yàn)、故障分析及反饋、驗(yàn)收試驗(yàn)等。驗(yàn)收試驗(yàn)等。5 5）使用階段：收集現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)，為改型提供依據(jù)）使用階段：收集現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)，為改型提供依據(jù)可靠性工程的一般步驟可靠性工程的一般步驟 第4章 可靠性設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品的一組固有特性滿足顧客和其他相關(guān)要求的產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品的一組固有特性滿足顧客和其他相關(guān)要求的能力。能力。產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品性能隨時(shí)間的保持能力性能隨時(shí)間的保持能力，換言之，要長時(shí)，換言之，要長時(shí)間地保持性能間地保持性能不出故障或出了故障能很快維修不出故障或出了故障能很快維修是產(chǎn)品很重要是

19、產(chǎn)品很重要的質(zhì)量特性。的質(zhì)量特性。 產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，是產(chǎn)品技術(shù)性能產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，是產(chǎn)品技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性的基本保證，并決定著產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競爭能力。和經(jīng)濟(jì)性的基本保證，并決定著產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競爭能力。 工程機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量包括：工程機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量包括：技術(shù)性能、可靠性、工藝性、人機(jī)技術(shù)性能、可靠性、工藝性、人機(jī)工程學(xué)特性、外觀質(zhì)量等特性工程學(xué)特性、外觀質(zhì)量等特性。可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量 第4章 可靠性設(shè)計(jì)二、可靠性出現(xiàn)的原因二、可靠性出現(xiàn)的原因 傳統(tǒng)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)是以計(jì)算安全系數(shù)為主要內(nèi)容的，即零傳統(tǒng)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)是以計(jì)算安全系數(shù)為主要內(nèi)容的，即

20、零件的安全系數(shù)（件的安全系數(shù)（n n）零件的強(qiáng)度（零件的強(qiáng)度（F F）/ /零件的應(yīng)力（零件的應(yīng)力（S S），），且強(qiáng)且強(qiáng)度及壓力均為單值來進(jìn)行計(jì)算，但事實(shí)并非如此。度及壓力均為單值來進(jìn)行計(jì)算，但事實(shí)并非如此。第4章 可靠性設(shè)計(jì) 雖然有較高的安全系數(shù)，但由于材料強(qiáng)度與應(yīng)力分布并非雖然有較高的安全系數(shù)，但由于材料強(qiáng)度與應(yīng)力分布并非單值的，因此，當(dāng)處于某種情況時(shí)，應(yīng)力單值的，因此，當(dāng)處于某種情況時(shí)，應(yīng)力S材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度F，這樣這樣零件就可能發(fā)生失效。零件就可能發(fā)生失效。第4章 可靠性設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的安全系數(shù)設(shè)計(jì)法的局限性傳統(tǒng)的安全系數(shù)設(shè)計(jì)法的局限性：v 若應(yīng)力和強(qiáng)度分布的標(biāo)準(zhǔn)差若應(yīng)力和強(qiáng)度分布的標(biāo)準(zhǔn)差

21、S S和和F F保持不變，而以相同的保持不變，而以相同的比例比例K K改變兩個(gè)分布的平均值改變兩個(gè)分布的平均值S S和和F F ，當(dāng)，當(dāng)K1K1時(shí)，時(shí)， S S和和F F右移，此時(shí)安全系數(shù)右移，此時(shí)安全系數(shù)n n S S/ /F F雖然沒變，但是可靠性卻提高雖然沒變，但是可靠性卻提高了。當(dāng)了。當(dāng)K1K4000小時(shí)的概小時(shí)的概率。即：率。即：4000)()(dttftR第4章 可靠性設(shè)計(jì)解：解：1、計(jì)算聯(lián)結(jié)系數(shù)、計(jì)算聯(lián)結(jié)系數(shù)Z。5.240050004000ttZ2、兩種求解方法：計(jì)算法與查表法。、兩種求解方法：計(jì)算法與查表法。 計(jì)算法計(jì)算法40002221)(dtetRt 查表法查表法當(dāng)聯(lián)結(jié)系數(shù)

22、當(dāng)聯(lián)結(jié)系數(shù)Z為負(fù)數(shù)時(shí)，查表獲得的數(shù)值為可靠度為負(fù)數(shù)時(shí)，查表獲得的數(shù)值為可靠度R(t)99.38。第4章 可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)當(dāng)和和均服從正態(tài)分布時(shí)，均服從正態(tài)分布時(shí)，則差值大于零的概率可以用則差值大于零的概率可以用下面參數(shù)關(guān)系式計(jì)算：下面參數(shù)關(guān)系式計(jì)算：2222SFSFSFSFZZ或者上式為聯(lián)結(jié)方程的另一種表達(dá)形式，這里可稱為機(jī)械零件的可上式為聯(lián)結(jié)方程的另一種表達(dá)形式，這里可稱為機(jī)械零件的可靠度方程?？慷确匠獭５?章 可靠性設(shè)計(jì)例例2：設(shè)已知某零件的強(qiáng)度設(shè)已知某零件的強(qiáng)度F250MPa，標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差F16MPa ，又知道零件所受得應(yīng)力又知道零件所受得應(yīng)力S210MPa，標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差S20MPa，且且均

23、符合正態(tài)分布，試求零件的可靠度均符合正態(tài)分布，試求零件的可靠度R 。解：解：1、由于該零件的強(qiáng)度與所受應(yīng)力數(shù)值均符合正態(tài)分布、由于該零件的強(qiáng)度與所受應(yīng)力數(shù)值均符合正態(tài)分布 。根據(jù)聯(lián)結(jié)方程（機(jī)械零件的可靠度方程）：根據(jù)聯(lián)結(jié)方程（機(jī)械零件的可靠度方程）：56. 120162102502222SFSFZ2、查表可得該零件的失效概率、查表可得該零件的失效概率Q：Q0.066，R1-Q94，由此可以看出，雖然零件強(qiáng)度大于其受到的應(yīng)力，但是，由此可以看出，雖然零件強(qiáng)度大于其受到的應(yīng)力，但是，在實(shí)際情況下，仍然有在實(shí)際情況下，仍然有6的失效概率。這也是傳統(tǒng)單值設(shè)計(jì)的失效概率。這也是傳統(tǒng)單值設(shè)計(jì)方法不足之處。

24、方法不足之處。第4章 可靠性設(shè)計(jì)第4章 可靠性設(shè)計(jì)可靠性包括兩部分內(nèi)容：可靠性理論基礎(chǔ)和可靠性實(shí)用技術(shù)?？煽啃园▋刹糠謨?nèi)容：可靠性理論基礎(chǔ)和可靠性實(shí)用技術(shù)?？煽啃栽O(shè)計(jì)是可靠性學(xué)科的重要分支，它的重要內(nèi)容之一是可可靠性設(shè)計(jì)是可靠性學(xué)科的重要分支，它的重要內(nèi)容之一是可靠性預(yù)測(cè)，其次是可靠性分配?？啃灶A(yù)測(cè)，其次是可靠性分配。v 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè)是一種預(yù)測(cè)方法，即從所得的失效數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)一個(gè)零可靠性預(yù)測(cè)是一種預(yù)測(cè)方法，即從所得的失效數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)一個(gè)零部件或系統(tǒng)實(shí)際可能達(dá)到的可靠度，預(yù)報(bào)這些零件或系統(tǒng)在規(guī)部件或系統(tǒng)實(shí)際可能達(dá)到的可靠度，預(yù)報(bào)這些零件或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功

25、能的概率。定的條件下和在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。三、可靠性預(yù)測(cè)三、可靠性預(yù)測(cè)第4章 可靠性設(shè)計(jì)4.2 4.2 可靠性可靠性1 1、可靠性、可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?！耙?guī)定條件規(guī)定條件”包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。產(chǎn)品包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。產(chǎn)品的可靠性和它所處的條件關(guān)系極為密切，同一產(chǎn)品在不同的可靠性和它所處的條件關(guān)系極為密切，同一產(chǎn)品在不同條件下工作表現(xiàn)出不同的可靠性水平。（例如條件下工作表現(xiàn)出不同的可靠性水平。（例如:汽車不同路汽車不同路行駛）行駛）“規(guī)定的時(shí)間規(guī)定的時(shí)間”這個(gè)時(shí)間是廣義的

26、，除時(shí)間外，還可以這個(gè)時(shí)間是廣義的，除時(shí)間外，還可以是里程、次數(shù)等。產(chǎn)品的可靠性和時(shí)間的關(guān)系呈遞減函數(shù)是里程、次數(shù)等。產(chǎn)品的可靠性和時(shí)間的關(guān)系呈遞減函數(shù)關(guān)系。關(guān)系。“規(guī)定的功能規(guī)定的功能”指的是產(chǎn)品規(guī)格書中給出的正常工作的指的是產(chǎn)品規(guī)格書中給出的正常工作的性能指標(biāo)。性能指標(biāo)。第4章 可靠性設(shè)計(jì)2、產(chǎn)品可靠性分類：、產(chǎn)品可靠性分類：1固有可靠性固有可靠性 -產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造中賦予的，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造中賦予的，是一種固有特性，也是產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制的是一種固有特性，也是產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制的。 2. 使用可靠性使用可靠性-產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中表現(xiàn)出的產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中表現(xiàn)出的一種性能的保持能力

27、的特性，它除了考慮固有可一種性能的保持能力的特性，它除了考慮固有可靠性的影響因素之外，還要考慮產(chǎn)品安裝、操作靠性的影響因素之外，還要考慮產(chǎn)品安裝、操作使用和維修保障等方面因素的影響。使用和維修保障等方面因素的影響。第4章 可靠性設(shè)計(jì)3基本可靠性基本可靠性-產(chǎn)品在規(guī)定條件下無故障的持產(chǎn)品在規(guī)定條件下無故障的持續(xù)時(shí)間或概率，它反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的要求。續(xù)時(shí)間或概率，它反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的要求。因此在評(píng)定產(chǎn)品基本可靠性時(shí)應(yīng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的所有因此在評(píng)定產(chǎn)品基本可靠性時(shí)應(yīng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的所有壽命單位和所有故障，而不局限于發(fā)生在任務(wù)期壽命單位和所有故障，而不局限于發(fā)生在任務(wù)期間的故障，也不局限于是否危及任務(wù)成功的故

28、障間的故障，也不局限于是否危及任務(wù)成功的故障。4. 任務(wù)可靠性任務(wù)可靠性產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。提高任務(wù)可靠性可采用冗余或代定功能的能力。提高任務(wù)可靠性可采用冗余或代替工作模式，不過這將增加產(chǎn)品的復(fù)雜性，從而替工作模式，不過這將增加產(chǎn)品的復(fù)雜性，從而降低基本可靠性，因此設(shè)計(jì)時(shí)要在兩者之間進(jìn)行降低基本可靠性，因此設(shè)計(jì)時(shí)要在兩者之間進(jìn)行權(quán)衡。權(quán)衡。2、產(chǎn)品可靠性分類：、產(chǎn)品可靠性分類：第4章 可靠性設(shè)計(jì)3可靠性與維修性的常用度量可靠性與維修性的常用度量1產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為

29、能的概率稱為可靠度可靠度，一般用，一般用R（t）表示。若產(chǎn)品的）表示。若產(chǎn)品的總數(shù)為總數(shù)為N0，工作到，工作到t時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)為時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)為r（t），），則產(chǎn)品在則產(chǎn)品在t時(shí)刻的可靠度的觀測(cè)值為：時(shí)刻的可靠度的觀測(cè)值為： 00Rt =Nr tN（ ）第4章 可靠性設(shè)計(jì)2工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障（失效）的產(chǎn)品，在該時(shí)工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障（失效）的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障（失效）的概率，稱之為產(chǎn)品的刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障（失效）的概率，稱之為產(chǎn)品的故障（失效）率故障（失效）率，也稱瞬時(shí)故障（失效）率。故障率一般，也稱瞬時(shí)故障（失效）率。故障率一般用用(t)表示表示：

30、ttNtrtst時(shí)刻后時(shí)刻后,t時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)在在t時(shí)刻沒有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)時(shí)刻沒有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)所取時(shí)間間隔所取時(shí)間間隔 第4章 可靠性設(shè)計(jì)3平均失效（故障）前時(shí)間（MTTF） MTTF=當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)， MTTF=0101NiitN01tedt第4章 可靠性設(shè)計(jì)4平均故障間隔時(shí)間（MTBF） Mean Time Between Fail可修復(fù)產(chǎn)品，MTBF= =完全修復(fù)的產(chǎn)品，MTBF=MTTF= 0101NiitN0101NiitN0TN 0R t dt第4章 可靠性設(shè)計(jì)5產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時(shí)，仍能滿足規(guī)定質(zhì)量產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時(shí)，仍能滿足

31、規(guī)定質(zhì)量要求的時(shí)間長度稱為要求的時(shí)間長度稱為貯存壽命貯存壽命。產(chǎn)品出廠后，不工作，在規(guī)定的條件下貯存，產(chǎn)產(chǎn)品出廠后，不工作，在規(guī)定的條件下貯存，產(chǎn)品也有一個(gè)非工作狀態(tài)的偶然故障率，非工作的品也有一個(gè)非工作狀態(tài)的偶然故障率，非工作的偶然故障率一般比工作故障率小得多，但貯存產(chǎn)偶然故障率一般比工作故障率小得多，但貯存產(chǎn)品的可靠性也是在不斷下降的。因此，貯存壽命品的可靠性也是在不斷下降的。因此，貯存壽命是產(chǎn)品貯存可靠性的一種度量。是產(chǎn)品貯存可靠性的一種度量。第4章 可靠性設(shè)計(jì)6 6平均修復(fù)時(shí)間平均修復(fù)時(shí)間: :在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品在規(guī)定任一規(guī)定的維修級(jí)別上，修復(fù)

32、性內(nèi)，產(chǎn)品在規(guī)定任一規(guī)定的維修級(jí)別上，修復(fù)性維修總時(shí)間與在該級(jí)別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)維修總時(shí)間與在該級(jí)別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)之比。簡單的說就是排除故障所需實(shí)際直接維修之比。簡單的說就是排除故障所需實(shí)際直接維修時(shí)間的平均值，（這里不包括維修保障的延誤時(shí)時(shí)間的平均值，（這里不包括維修保障的延誤時(shí)間，例如等待備件等）。其觀測(cè)值是修復(fù)時(shí)間間，例如等待備件等）。其觀測(cè)值是修復(fù)時(shí)間t t的的總和與修復(fù)次數(shù)之比。總和與修復(fù)次數(shù)之比。第4章 可靠性設(shè)計(jì)4浴盆曲線浴盆曲線大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化曲線形大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化曲線形似浴盆（圖似浴盆（圖4-1）,故將故障率曲線稱為浴盆故將故障率曲線

33、稱為浴盆曲線。產(chǎn)品故障機(jī)理雖然不同曲線。產(chǎn)品故障機(jī)理雖然不同,但產(chǎn)品的故但產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化大致可以分為三個(gè)階段障率隨時(shí)間的變化大致可以分為三個(gè)階段:早期故障期早期故障期,偶然故障期偶然故障期,耗損故障期。耗損故障期。第4章 可靠性設(shè)計(jì)早期故障期早期故障期偶然故障期偶然故障期耗損故障期耗損故障期使用壽命使用壽命維修后故障率維修后故障率下降下降規(guī)定的故規(guī)定的故障率障率（t t）t t圖圖4-1 4-1 產(chǎn)品典型的故障率曲線產(chǎn)品典型的故障率曲線第4章 可靠性設(shè)計(jì)4.3、系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)常常由許多子系統(tǒng)組成，而每個(gè)子系統(tǒng)又可能一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)常常由許多子系統(tǒng)組成，而每

34、個(gè)子系統(tǒng)又可能由若干個(gè)單元（零、部件）組成，因此，單元的功能及實(shí)現(xiàn)由若干個(gè)單元（零、部件）組成，因此，單元的功能及實(shí)現(xiàn)其功能的概率都直接影響系統(tǒng)的可靠度。其功能的概率都直接影響系統(tǒng)的可靠度。系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面：系統(tǒng)可靠性的預(yù)測(cè)和可靠性系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面：系統(tǒng)可靠性的預(yù)測(cè)和可靠性的分配。的分配。系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)：系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)：按系統(tǒng)的組成形式，根據(jù)已知單元和子系統(tǒng)按系統(tǒng)的組成形式，根據(jù)已知單元和子系統(tǒng)的可靠度計(jì)算求得。單元的可靠度計(jì)算求得。單元子系統(tǒng)子系統(tǒng)系統(tǒng)，是一種合成方法。系統(tǒng)，是一種合成方法。 系統(tǒng)可靠性分配：系統(tǒng)可靠性分配：將已知系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)合理分配到各個(gè)單將已知系統(tǒng)

35、的可靠性指標(biāo)合理分配到各個(gè)單元和子系統(tǒng)上去。系統(tǒng)元和子系統(tǒng)上去。系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)單元，是一種分解方法。單元，是一種分解方法。 第4章 可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型及可靠度求解：系統(tǒng)模型及可靠度求解：1、串聯(lián)系統(tǒng)：、串聯(lián)系統(tǒng)：系統(tǒng)由相互獨(dú)立可靠性的單元組成，當(dāng)任一單系統(tǒng)由相互獨(dú)立可靠性的單元組成，當(dāng)任一單元失效后，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品或整個(gè)系統(tǒng)失效。元失效后，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品或整個(gè)系統(tǒng)失效。 第4章 可靠性設(shè)計(jì)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算概率乘法定律：串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算概率乘法定律：niiStRtR1)()(RS(t)是系統(tǒng)的可靠度，是系統(tǒng)的可靠度， Ri(t)是單元是單元i的可靠度的可靠度若在串聯(lián)系統(tǒng)中，各單元的可靠度函

36、數(shù)服從指數(shù)分布，則系統(tǒng)的失若在串聯(lián)系統(tǒng)中，各單元的可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，則系統(tǒng)的失效率等于各組成單元失效率之和，即：效率等于各組成單元失效率之和，即：niiS1)()(ttSiseetR則整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為：則整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為：例例1：某電子產(chǎn)品有某電子產(chǎn)品有8個(gè)部件串聯(lián)組成，可靠度服從指數(shù)分布，失個(gè)部件串聯(lián)組成，可靠度服從指數(shù)分布，失效率效率s(t)分別如表所示。預(yù)測(cè)該產(chǎn)品分別如表所示。預(yù)測(cè)該產(chǎn)品1000h及及10h的可靠度。的可靠度。 產(chǎn)品代號(hào)產(chǎn)品代號(hào)12345678失效率失效率（10-6）1201001451070252018第4章 可靠性設(shè)計(jì)解：解：1、 產(chǎn)品的失效率是各部件失效率

37、的總和產(chǎn)品的失效率是各部件失效率的總和。 000508.01050861niiS2、 產(chǎn)品產(chǎn)品1000小時(shí)和小時(shí)和10小時(shí)的小時(shí)的R為：為： %1.60601.0)1000(508.01000eeRsS%4.99994.0)10(00508.010eeRsS對(duì)于串聯(lián)系統(tǒng)，雖然提高其組成單元的可靠度或降低他們的失對(duì)于串聯(lián)系統(tǒng)，雖然提高其組成單元的可靠度或降低他們的失效率可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠度，但是提高單元可靠度必將提效率可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠度，但是提高單元可靠度必將提高產(chǎn)品的制造成本，因此，對(duì)于該系統(tǒng)來說，其總體可靠度較高產(chǎn)品的制造成本，因此，對(duì)于該系統(tǒng)來說，其總體可靠度較低，組成單元數(shù)目越

38、多，其可靠性越低。低，組成單元數(shù)目越多，其可靠性越低。 第4章 可靠性設(shè)計(jì)2、并聯(lián)系統(tǒng)：、并聯(lián)系統(tǒng)：只有當(dāng)組成單元都失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才失效，只有當(dāng)組成單元都失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才失效，因此，可以把同種零部件進(jìn)行并聯(lián)組合，在不提高零件可靠度因此，可以把同種零部件進(jìn)行并聯(lián)組合，在不提高零件可靠度的條件下，大幅度提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠度。的條件下，大幅度提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠度。 并聯(lián)系統(tǒng)的失效率計(jì)算并聯(lián)系統(tǒng)的失效率計(jì)算：概率乘法定律：概率乘法定律：niiStQtQ1)()(QS(t)是系統(tǒng)的失效概率，是系統(tǒng)的失效概率， Qi(t)是單元是單元i的失效概率的失效概率并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算：并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算

39、：) )(1(1)(1)(1niiSStRtQtR第4章 可靠性設(shè)計(jì)若在并聯(lián)系統(tǒng)中，各單元的可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，則整個(gè)若在并聯(lián)系統(tǒng)中，各單元的可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，則整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為：系統(tǒng)的可靠度為：ntSetR)1(1)(對(duì)于并聯(lián)系統(tǒng)，它的可靠度總是大于系統(tǒng)中任一個(gè)單元的可靠對(duì)于并聯(lián)系統(tǒng)，它的可靠度總是大于系統(tǒng)中任一個(gè)單元的可靠度，或者說，各單元的可靠度均低于系統(tǒng)的可靠度，另外，并度，或者說，各單元的可靠度均低于系統(tǒng)的可靠度，另外，并聯(lián)系統(tǒng)的組成單元越多，系統(tǒng)的可靠度越大，或者說，每個(gè)單聯(lián)系統(tǒng)的組成單元越多，系統(tǒng)的可靠度越大，或者說，每個(gè)單元的可靠度可以越低。這對(duì)于降低產(chǎn)品成本是非常

40、有幫助的。元的可靠度可以越低。這對(duì)于降低產(chǎn)品成本是非常有幫助的。例例2：某飛機(jī)有某飛機(jī)有3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，飛機(jī)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，飛機(jī)就不致墜落，各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的失效率分別為就不致墜落，各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的失效率分別為0.01/小時(shí)，小時(shí)，0.02/小時(shí)，小時(shí)，0.03/小時(shí)，每航行一次飛行小時(shí)，每航行一次飛行10小時(shí)，預(yù)測(cè)此飛機(jī)的可小時(shí)，預(yù)測(cè)此飛機(jī)的可靠度?？慷?。 第4章 可靠性設(shè)計(jì)解：解：1、 先計(jì)算各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠度先計(jì)算各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠度。 10.01/小時(shí)，則當(dāng)小時(shí)，則當(dāng)t10h時(shí)，同時(shí)其服從指數(shù)分布，則有時(shí)，同時(shí)其服從指數(shù)分布，則有 999. 0)10(10

41、0001. 01eeRt997. 0)10(,998. 0)10(32RR 2、計(jì)算該飛機(jī)的可靠度、計(jì)算該飛機(jī)的可靠度。 99999999. 0)997. 01 ()998. 01 ()999. 01 (1) )(1 (1)(1niiStRtR3、混聯(lián)系統(tǒng)：、混聯(lián)系統(tǒng)：由一些串聯(lián)的子系統(tǒng)和一些并聯(lián)的子系統(tǒng)組合由一些串聯(lián)的子系統(tǒng)和一些并聯(lián)的子系統(tǒng)組合而成的，可以分為兩種：串并聯(lián)系統(tǒng)（先串聯(lián)后并聯(lián)）；并而成的，可以分為兩種：串并聯(lián)系統(tǒng)（先串聯(lián)后并聯(lián)）；并串聯(lián)系統(tǒng)（先并聯(lián)后串聯(lián)）。串聯(lián)系統(tǒng)（先并聯(lián)后串聯(lián)）。 第4章 可靠性設(shè)計(jì)混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的組合

42、，它們的可靠度計(jì)算可直接參照串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的公式進(jìn)行。 niiStRtR1)()() )(1(1)(1niiStRtR并聯(lián)系統(tǒng)可靠度串聯(lián)系統(tǒng)可靠度第4章 可靠性設(shè)計(jì)4、表決系統(tǒng)：、表決系統(tǒng)：如果組成系統(tǒng)的如果組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中，只要有個(gè)單元中，只要有K個(gè)單元不個(gè)單元不失效，系統(tǒng)就不會(huì)失效，這樣的系統(tǒng)稱為失效，系統(tǒng)就不會(huì)失效，這樣的系統(tǒng)稱為n中取中取K系統(tǒng)，簡寫系統(tǒng)，簡寫成成K/n系統(tǒng)。系統(tǒng)。n中取中取K系統(tǒng)分為兩類：一類稱為系統(tǒng)分為兩類：一類稱為n中取中取K好系統(tǒng)，此時(shí)要求組好系統(tǒng)，此時(shí)要求組成系統(tǒng)的成系統(tǒng)的n個(gè)單元中有個(gè)單元中有K個(gè)以上完好，系統(tǒng)才能正常工作，記個(gè)以上完好，系統(tǒng)才能正常工作

43、，記為為K/nG；另一類稱為另一類稱為n中取中取K壞系統(tǒng)，此時(shí)要求組成系統(tǒng)的壞系統(tǒng)，此時(shí)要求組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中有個(gè)單元中有K個(gè)以上失效，系統(tǒng)就不能正常工作，記為個(gè)以上失效，系統(tǒng)就不能正常工作，記為K/nF；第4章 可靠性設(shè)計(jì)5、備用冗余系統(tǒng)（儲(chǔ)備系統(tǒng)）：、備用冗余系統(tǒng)（儲(chǔ)備系統(tǒng)）：一般來說，在產(chǎn)品或系統(tǒng)的一般來說，在產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)成種，把同種功能單元或部件重復(fù)配置以作備用，當(dāng)其中一構(gòu)成種，把同種功能單元或部件重復(fù)配置以作備用，當(dāng)其中一個(gè)單元或部件失效時(shí)，用備用的來代替（或自動(dòng)或手動(dòng)）以繼個(gè)單元或部件失效時(shí)，用備用的來代替（或自動(dòng)或手動(dòng)）以繼續(xù)維持其功能。也稱為等待系統(tǒng)，或旁聯(lián)系統(tǒng)，或并聯(lián)非貯

44、備續(xù)維持其功能。也稱為等待系統(tǒng)，或旁聯(lián)系統(tǒng)，或并聯(lián)非貯備系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是有一些并聯(lián)單元，但他們并非同一時(shí)刻系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是有一些并聯(lián)單元，但他們并非同一時(shí)刻全部運(yùn)行。全部運(yùn)行。 第4章 可靠性設(shè)計(jì)備用冗余系統(tǒng)的可靠度計(jì)算備用冗余系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 假定貯備單元在儲(chǔ)備期時(shí)間假定貯備單元在儲(chǔ)備期時(shí)間t內(nèi)不發(fā)生故障，且轉(zhuǎn)換開關(guān)（自內(nèi)不發(fā)生故障，且轉(zhuǎn)換開關(guān)（自動(dòng)或手動(dòng)）是完全可靠的，則當(dāng)各單元的可靠度函數(shù)是指數(shù)分動(dòng)或手動(dòng)）是完全可靠的，則當(dāng)各單元的可靠度函數(shù)是指數(shù)分布，并且布，并且1(t) 2(t) n(t) 時(shí)，系統(tǒng)的可靠度為：時(shí)，系統(tǒng)的可靠度為： tnKKntseKtnttttetR1013

45、2!)()!1()(.! 3)(!2)(1)(5、復(fù)雜系統(tǒng)：、復(fù)雜系統(tǒng)：非串并聯(lián)系統(tǒng)和橋式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都屬于復(fù)雜系統(tǒng)。非串并聯(lián)系統(tǒng)和橋式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都屬于復(fù)雜系統(tǒng)。第4章 可靠性設(shè)計(jì)4.4故障（失效）分析故障（失效）分析1故障的定義及分類故障的定義及分類國標(biāo)對(duì)故障的定義為：產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)，通常稱為功能故障。與故障相應(yīng)的失效的定義為：產(chǎn)品喪失規(guī)定功能能力的事件。第4章 可靠性設(shè)計(jì)1）按故障原因分：）按故障原因分：（1）誤用故障：不按規(guī)定條件）誤用故障：不按規(guī)定條件（2）本質(zhì)故障：元件在規(guī)定條件下是有，因?yàn)樽陨碓颍┍举|(zhì)故障：元件在規(guī)定條件下是有，因?yàn)樽陨碓蛟斐傻墓收稀Ｔ斐傻墓收?。?）初次

46、故障：一個(gè)產(chǎn)品的故障不是由另一個(gè)產(chǎn)品的故）初次故障：一個(gè)產(chǎn)品的故障不是由另一個(gè)產(chǎn)品的故障而直接或間接引起的故障。障而直接或間接引起的故障。（4）誘發(fā)故障：由另一個(gè)元件引起的故障。）誘發(fā)故障：由另一個(gè)元件引起的故障。（5）獨(dú)立故障：不是由另一個(gè)元件引起的故障而引起的）獨(dú)立故障：不是由另一個(gè)元件引起的故障而引起的故障。故障。（6）早期故障：元件在壽命周期的早期因設(shè)計(jì)、制造、）早期故障：元件在壽命周期的早期因設(shè)計(jì)、制造、裝配的缺陷引起的故障，其故障率隨壽命單位的增加而降裝配的缺陷引起的故障，其故障率隨壽命單位的增加而降低。低。（7）偶然故障：由偶然因素引起的故障。）偶然故障：由偶然因素引起的故障。（

47、8）耗損故障：因疲勞、磨損、老化等原因引起的故障）耗損故障：因疲勞、磨損、老化等原因引起的故障。其故障率隨壽命單位的增加而增加。其故障率隨壽命單位的增加而增加。第4章 可靠性設(shè)計(jì)2）按故障的急速程度劃分）按故障的急速程度劃分（1）突然故障：通過事先的測(cè)試或監(jiān)控不能預(yù)測(cè)的故障）突然故障：通過事先的測(cè)試或監(jiān)控不能預(yù)測(cè)的故障。（2）漸變故障）漸變故障;通過事先的測(cè)試或監(jiān)控可以預(yù)測(cè)的故障。通過事先的測(cè)試或監(jiān)控可以預(yù)測(cè)的故障。3）按故障后果的嚴(yán)重劃分）按故障后果的嚴(yán)重劃分（1）間歇故障；產(chǎn)品在發(fā)生故障后不經(jīng)修復(fù)，而在規(guī)定）間歇故障；產(chǎn)品在發(fā)生故障后不經(jīng)修復(fù)，而在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能自行恢復(fù)的故障時(shí)間內(nèi)能自行恢復(fù)

48、的故障（2）輕度故障：不致引起復(fù)雜元件完成規(guī)定功能能力降）輕度故障：不致引起復(fù)雜元件完成規(guī)定功能能力降低的產(chǎn)品組成單元的故障低的產(chǎn)品組成單元的故障（3）嚴(yán)重故障：導(dǎo)致元件不能完成規(guī)定任務(wù)的故障，有）嚴(yán)重故障：導(dǎo)致元件不能完成規(guī)定任務(wù)的故障，有時(shí)稱致命故障。時(shí)稱致命故障。（4）災(zāi)難故障：導(dǎo)致人員傷亡、系統(tǒng)毀壞、重大財(cái)產(chǎn)損）災(zāi)難故障：導(dǎo)致人員傷亡、系統(tǒng)毀壞、重大財(cái)產(chǎn)損失的故障。失的故障。第4章 可靠性設(shè)計(jì)4）按功能劃分（1）功能故障：某項(xiàng)目（或含有此項(xiàng)目的設(shè)備）不能滿足規(guī)定的性能指標(biāo)的故障。（2）潛在故障：元件或其組成部分即將不能完成規(guī)定功能的可鑒別狀態(tài)。第4章 可靠性設(shè)計(jì)4.4.2 故障（失效）

49、分析故障（失效）分析1故障（失效）分析的概念故障（失效）分析的概念故障（失效）分析是指當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生故障（失效）故障（失效）分析是指當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生故障（失效）后，通過對(duì)產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)、使用和技術(shù)文件等進(jìn)后，通過對(duì)產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)、使用和技術(shù)文件等進(jìn)行邏輯系統(tǒng)的研究，即鑒別故障模式，確定故障行邏輯系統(tǒng)的研究，即鑒別故障模式，確定故障原因和故障機(jī)理的研究。原因和故障機(jī)理的研究。故障（失效）模式是指相對(duì)于給定的規(guī)定功能，故障（失效）模式是指相對(duì)于給定的規(guī)定功能，故障元件的表現(xiàn)形式，它一般是能被觀察到的一故障元件的表現(xiàn)形式，它一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象，如電路的短路、開路，機(jī)械產(chǎn)品的種故障現(xiàn)象，如電路的短路、開

50、路，機(jī)械產(chǎn)品的工件斷裂，過度損耗等。工件斷裂，過度損耗等。第4章 可靠性設(shè)計(jì)2.故障（失效）的分析作用故障（失效）的分析作用故障的分析作用如下：故障的分析作用如下：（1）通過失效分析得到改進(jìn)設(shè)計(jì)、工藝或應(yīng)用理論。）通過失效分析得到改進(jìn)設(shè)計(jì)、工藝或應(yīng)用理論。（2）通過了解引起故障的物理現(xiàn)象得到預(yù)測(cè)可靠性模型）通過了解引起故障的物理現(xiàn)象得到預(yù)測(cè)可靠性模型公式。公式。（3）為可靠性實(shí)驗(yàn)條件提供理論依據(jù)和實(shí)際分析手段。）為可靠性實(shí)驗(yàn)條件提供理論依據(jù)和實(shí)際分析手段。（4）在處理工程中元器件質(zhì)量問題時(shí)，為是否整批采用）在處理工程中元器件質(zhì)量問題時(shí)，為是否整批采用提供決策依據(jù)。提供決策依據(jù)。（5）通過實(shí)施故障分析的糾正措施，可以提高成品率和）通過實(shí)施故障分析的糾正措施，可以提高成品率和可靠性?？煽啃?。第4章 可靠性設(shè)計(jì)3.故障分析的步驟故障分析的步驟故障分析步驟可以總結(jié)為以下幾步：故障分析步驟可以總結(jié)為以下幾步：（1）確認(rèn)故障現(xiàn)象；）確認(rèn)故障現(xiàn)象；（2）明確故障分析的深度；）明確故障分析的深度；（3）根據(jù)故障分析的現(xiàn)象，例舉故障部位的全部疑點(diǎn)；）根據(jù)故障分析的現(xiàn)象，例舉故障部位的全部疑點(diǎn)；（4）確定排除疑點(diǎn)部位；）確定