系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)目 錄 系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念 可靠性預(yù)測(cè) 可靠性分配 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化 可靠性分析系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念系統(tǒng)的組成與類型系統(tǒng)的組成與類型系統(tǒng)：由某些彼此相互協(xié)調(diào)工作的零部件、子系統(tǒng)組成的，為了完成某一特定功能的綜合體。單元：組成系統(tǒng)并相互獨(dú)立的機(jī)件或元件。系統(tǒng)與單元是相對(duì)的概念。系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念系統(tǒng)可靠性的基本概念系統(tǒng)可靠性的基本概念 系統(tǒng)的可靠性不僅與組成系統(tǒng)各單元的可靠性有關(guān)，而且也與組成該系統(tǒng)各單元間的組合方式和相互匹配有關(guān)。 在系統(tǒng)的工作過程中，由于各種載荷的作用，組成系統(tǒng)的各個(gè)單元的功能參數(shù)會(huì)逐漸劣化，可能導(dǎo)致該系統(tǒng)發(fā)生故障。為簡(jiǎn)化計(jì)算

2、，認(rèn)為單元的失效均為獨(dú)立事件，與其他單元無(wú)關(guān)。系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)（Reliability Design）就是通過預(yù)測(cè)、分配、分析、改進(jìn)等一系列可靠性計(jì)算和可靠性工程活動(dòng)，把定量的可靠性目標(biāo)設(shè)計(jì)到技術(shù)文件和圖紙中去，形成系統(tǒng)的固有可靠性。 使系統(tǒng)在滿足規(guī)定的可靠度指標(biāo)、完成預(yù)定功能的前提下，使該系統(tǒng)的技術(shù)性能、重量指標(biāo)、制造成本及使用壽命等取得協(xié)調(diào)并達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果；或者在性能、重量、成本、壽命和其他要求的約束下，設(shè)計(jì)出高可靠性系統(tǒng)。系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法 按照已知零部件或各單元的可靠性數(shù)據(jù)，計(jì)算

3、系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)； 按照已給定的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，對(duì)組成系統(tǒng)的單元進(jìn)行可靠性分配，并在多種方案中比較、選優(yōu)。系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念確定可靠性指標(biāo)的基本原則與要求確定可靠性指標(biāo)的基本原則與要求1.要根據(jù)用戶或上級(jí)部門對(duì)產(chǎn)品可靠性要求，使用目的及功能來(lái)確定可靠性指標(biāo)；2.可靠性指標(biāo)要有一定先進(jìn)性；3.要考慮到生產(chǎn)方研制工作的可靠性水平，注意可靠性指標(biāo)的可行性；4.對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)或需要采用先進(jìn)工藝的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)可靠性一般不需要求進(jìn)度；已經(jīng)過考驗(yàn)的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提出較高的可靠性要求；5.對(duì)于會(huì)涉及人身生命安全情況的產(chǎn)品，一般要采用長(zhǎng)壽命、低失效概率設(shè)計(jì)；6.根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)

4、水平和使用要求，制訂出大致的可靠性指標(biāo)，然后隨著技術(shù)進(jìn)步不斷修正，最終達(dá)到合理的可靠性指標(biāo)?？煽啃灶A(yù)測(cè) 可靠性預(yù)測(cè)是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用以往的工程經(jīng)驗(yàn)、故障數(shù)據(jù)，當(dāng)前的技術(shù)水平，尤其是以元器件、零部件的失效率作為依據(jù)，預(yù)報(bào)產(chǎn)品實(shí)際可能達(dá)到的可靠度?？煽啃灶A(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè)的目的可靠性預(yù)測(cè)的目的 檢驗(yàn)所做設(shè)計(jì)是否滿足給定的可靠性指標(biāo)，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的可靠度值； 在方案論證階段，通過可靠性預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果的相對(duì)性進(jìn)行方案比較，選擇最優(yōu)方案； 綜合設(shè)計(jì)參數(shù)及性能指標(biāo)要求，以達(dá)到合理提高產(chǎn)品可靠性的目的； 發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性的主要因素，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取必要措施，降低產(chǎn)品的失效率，提高其可靠度； 為可靠性增

5、長(zhǎng)試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)及費(fèi)用核算等方面提供依據(jù)； 通過可靠性預(yù)測(cè)為可靠度分配奠定基礎(chǔ)?？煽啃灶A(yù)測(cè)單元可靠性預(yù)測(cè)單元可靠性預(yù)測(cè) 預(yù)測(cè)元器件、零部件的直接方法是通過收集大量元器件、零部件的使用數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)分析方法來(lái)確定。電子元器件應(yīng)力分析法電子元器件應(yīng)力分析法可靠性預(yù)測(cè)()pbERQn 可靠性預(yù)測(cè)例題例題 分立半導(dǎo)體器件，其使用失效率的數(shù)學(xué)模型為：2()pbERQPSC 可靠性預(yù)測(cè)機(jī)械零件的可靠性預(yù)測(cè)機(jī)械零件的可靠性預(yù)測(cè) 統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)法 應(yīng)力-強(qiáng)度干涉法 經(jīng)驗(yàn)法 當(dāng)前我國(guó)開展可靠性工作的困難在于各生產(chǎn)廠家都沒有給出所生產(chǎn)零部件的失效率數(shù)據(jù)，只能參考國(guó)外資料，如美國(guó)可靠性手冊(cè)MIL-HDBK-217B等，再將國(guó)

6、內(nèi)生產(chǎn)的零部件做些抽樣試驗(yàn)來(lái)確定?？煽啃灶A(yù)測(cè)一些機(jī)械零部件的基本失效率零部件零部件零部件零部件向心球軸承密封元件 低速輕載0.003-0.17 O形環(huán)式0.002-0.006 高速輕載0.005-0.35 酚醛塑料0.005-0.25 高速中載0.2-2.0 橡膠0.002-0.10 高速重載1.0-8.0聯(lián)軸器滾子軸承0.2-2.5 撓性0.1-1.0齒輪 剛性10.0-60.0 輕載0.01-0.1齒輪箱體 普通載荷0.01-0.3 儀表用0.0005-0.004 重載0.1-0.5 普通用0.0025-0.02普通軸0.01-0.05凸輪輪轂銷釘或鍵 0.0005-0.05 輕載0.00

7、02-0.01螺釘、螺栓0.0005-0.012 有載推動(dòng)1.0-2.0拉簧、壓簧0.5-7.0可靠性預(yù)測(cè)Eb環(huán)境條件環(huán)境條件實(shí)驗(yàn)室設(shè)備固定地面設(shè)備移動(dòng)地面設(shè)備船載設(shè)備飛機(jī)設(shè)備導(dǎo)彈設(shè)備1.0-2.05.0-20.010.0-30.0 15.0-40.025.0-100.0200.0-1000.0可靠性預(yù)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè)系統(tǒng)可靠性功能邏輯圖系統(tǒng)可靠性功能邏輯圖 在可靠性工程中，常用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和邏輯圖來(lái)描述系統(tǒng)與各單元之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖各單元之間的各單元之間的物理物理關(guān)系關(guān)系邏輯圖邏輯圖各單元之間的各單元之間的功能功能關(guān)系關(guān)系可靠性預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單的可靠性邏輯圖簡(jiǎn)單的可靠性邏輯圖AB

8、AB串聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)圖與邏輯圖結(jié)構(gòu)圖與邏輯圖12121212結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖邏輯圖邏輯圖可靠性預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型法數(shù)學(xué)模型法串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)1n3n-12可靠性預(yù)測(cè) 1212121snnnniiRtPttttttP ttP ttP ttR tRtRtR t串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度可靠性預(yù)測(cè)0.860.880.90.920.940.960.98100.10.20.30.40.50.60.70.80.91 n=5n=10n=20n=50可靠性預(yù)測(cè)若零件壽命服從指數(shù)分布tiieR1isnttsiRee系統(tǒng)工作的平均壽命111snsii可靠性預(yù)測(cè)例題例題解12340.9 0.8 0.7 0.60.30

9、42sRRRRR 串聯(lián)系統(tǒng)可靠度總是小于組成該系統(tǒng)的任何一串聯(lián)系統(tǒng)可靠度總是小于組成該系統(tǒng)的任何一個(gè)單元的可靠度。個(gè)單元的可靠度?？煽啃灶A(yù)測(cè)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)2n-1n1在并聯(lián)系統(tǒng)中，只有當(dāng)組成系統(tǒng)的每一個(gè)單元都失效以后，系統(tǒng)才失效。 1212121snnnniiF tPttttttP ttP ttP ttF tF tFtF t可靠性預(yù)測(cè)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度 111111nssiiniiRtF tF tR t 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度總是大于系統(tǒng)中任何一并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度總是大于系統(tǒng)中任何一個(gè)單元的可靠度，且并聯(lián)單元數(shù)越多，則系統(tǒng)個(gè)單元的可靠度，且并聯(lián)單元數(shù)越多，則系統(tǒng)的可靠度越大。的可靠度越大?？煽啃灶A(yù)

10、測(cè)20.84000.91000.96000.99000.997530.93600.97300.99200.99900.99987540.97440.99190.99840.99990.9999937550.98980.99760.99970.999990.999999687并聯(lián)系統(tǒng)可靠度與并聯(lián)單元數(shù)及單元可靠度的關(guān)系可靠性預(yù)測(cè)2112sRRRR 若單元的可靠度函數(shù)為指數(shù)函數(shù)，則 2ttsRtee并聯(lián)系統(tǒng)的失效率為 1122tsstsdRtetRtdtet ( )st可靠性預(yù)測(cè)并聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命為 2002213221.5ttssRt dteedt通常情況下，兩個(gè)單元的失效率并不相等，并聯(lián)系統(tǒng)的

11、可靠度和平均壽命為12212211stttRReee 01212111ssRt dt可靠性預(yù)測(cè)例題例題解并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度 11111 0.91 0.81 0.71 0.60.9976nsiiRtR t 可靠性預(yù)測(cè)貯備系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)2n-1n1 當(dāng)并聯(lián)系統(tǒng)中只有一個(gè)單元工作，其他單元不工作而作貯備，而當(dāng)工作單元失效，則貯備單元中的一個(gè)立即轉(zhuǎn)化為工作狀態(tài)，使系統(tǒng)始終處于工作狀態(tài)，則這種系統(tǒng)稱為貯備系統(tǒng)或后備冗余系統(tǒng)。 在由n個(gè)單元組成的貯備系統(tǒng)中，如果故障檢查器與轉(zhuǎn)換開關(guān)可靠度很高（接近于1），則在給定的時(shí)間t內(nèi)，只要累積的失效單元數(shù)不多于（n-1）個(gè)，則系統(tǒng)不會(huì)失效?？煽啃灶A(yù)測(cè) 假如故障檢查器

12、與轉(zhuǎn)換開關(guān)的可靠度為1時(shí)，兩個(gè)單元的貯備系統(tǒng)的可靠度 1210tsR tR tRtfd ttsR tet e此時(shí)對(duì)于兩單元貯備系統(tǒng)的平均壽命為 022tssRt dt可靠性預(yù)測(cè) 211112!1 !ntsintittR tetntei可靠性預(yù)測(cè)表決系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)2n-1n1r/n 機(jī)械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等常采用最簡(jiǎn)單的三中取二表決系統(tǒng)，記為2/3（G）系統(tǒng)。123123123123111sRR R RR R RRRRR RR2332sRRR可靠性預(yù)測(cè)2332ttsRee對(duì)于2/3（G）系統(tǒng)，當(dāng)各單元的可靠度相同且都為R時(shí)，該系統(tǒng)的可靠度1nn xxxsnx rRC RR系統(tǒng)的平均壽

13、命230553266ttseedt可靠性預(yù)測(cè)混聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)13524678 一般情況下，將混聯(lián)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為等效串聯(lián)系統(tǒng)的方法來(lái)計(jì)算系統(tǒng)的可靠度?？煽啃灶A(yù)測(cè)1234567812345678111111sRR R RRR RRRRR3434RR R5656RR R34563456111RRR 7878111RRR 可靠性預(yù)測(cè)例題例題aggb可靠性預(yù)測(cè)ag2g3g1b解因只要有一個(gè)行星輪不發(fā)生失效，則該行星輪子系統(tǒng)就可以正常工作，故三行星輪之間的功能關(guān)系為并聯(lián)。若不考慮軸、軸承、鍵，殼體等的可靠度，則該行星輪機(jī)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯圖如圖所示。31 2 311g g ggRR 31 2 33110.9

14、9511 0.9990.9900.985sag g gbagbRR RRRRR并聯(lián)子系統(tǒng)的可靠度等效串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度可靠性預(yù)測(cè)思考思考可靠性預(yù)測(cè)布爾真值表法布爾真值表法32415 設(shè)系統(tǒng)由n個(gè)單元組成，且各單元均有“正?！迸c“失效”兩種狀態(tài)。對(duì)系統(tǒng)所有單元的狀態(tài)逐一分析，即可得出該系統(tǒng)可正常工作的狀態(tài)有哪幾種，并可分別計(jì)算其正常工作的概率，相加后得到系統(tǒng)的可靠度。 這種方法又稱為狀態(tài)窮舉法。13240.800.75RRRR50.90R 可靠性預(yù)測(cè)序號(hào)單元及其工作狀態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)正常概率序號(hào)單元及其工作狀態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)正常概率1234512345100000F01710000F0200001F01810

15、001F0300010F01910010F0400011F02010011S0.027500100F02110100F0600101F02210101F0700110S0.0032310110S0.012800111S0.0272410111S0.108901000F02511000S0.0031001001F02611001S0.0271101010F02711010S0.0091201011F02811011S0.0811301100F02911100S0.0121401101S0.0273011101S0.1081501110S0.0093111110S0.0361601111S0.08

16、13211111S0.3240.894sR 可靠性預(yù)測(cè)上下限法上下限法ACEBDF可靠性預(yù)測(cè) 上限值計(jì)算第一步，先假設(shè)系統(tǒng)中所有并聯(lián)貯備單元的可靠性為1，也就是把系統(tǒng)中所有串聯(lián)單元可靠性之積，作為系統(tǒng)可靠上限的估計(jì)值。miiuRR11m:系統(tǒng)中所有的串聯(lián)單元數(shù)Ri:第i個(gè)單元的可靠度可靠性預(yù)測(cè)第二步，再考慮有一對(duì)（兩個(gè)）并聯(lián)單元失效的概率，并把這一概率從系統(tǒng)可靠性上限值中減去，以降低上限值，更接近真值。2 111()mxuikkk kiRRFF可靠性預(yù)測(cè)111FRRRBAuBAABBAFFRFRFF122FRRRBAu)(2FDEDFCZCBAFFFFFFFFRRF)(1 2FDEDFCZCB

17、AuFFFFFFFFRRR可靠性預(yù)測(cè)下限值計(jì)算第一步，先把系統(tǒng)中所有單元都看作是串聯(lián)的01nliiRRn:系統(tǒng)中所有的單元數(shù)Ri:第i個(gè)單元的可靠度可靠性預(yù)測(cè)第二步，如果系統(tǒng)中有一個(gè)并聯(lián)單元失效，系統(tǒng)正常工作的概率112212111211212121121121 ()mmmmm qm qm jm jlpmmm qmmmmmmm qFmmmm qRFmmmm qRFmmmRqnFiRjiRR RR FRRR RFRR RRFR RR RRRRR RRRRR RRR可靠性預(yù)測(cè)1011(1)m jm jqnFlllpiRjiRRRRqmn可靠性預(yù)測(cè)第三步，并聯(lián)單元中有兩個(gè)單元失效，系統(tǒng)仍能正常工作的

18、概率,11()m km lm km lpnFFltiRRk liRR211,11(1)m jm km lm jm km lqpnFFFllltiRRRjk liRRRRp：兩個(gè)單元失效，系統(tǒng)能正常工作的狀態(tài)數(shù)k、l：同時(shí)失效仍不引起系統(tǒng)失效的非串聯(lián)單元對(duì)可靠性預(yù)測(cè)0lABCDEFRR R R R R R()CDEFCDEFFFFFlpABCDEFRRRRRR R R R R R()CDEFCDEFFFFFltABCDEFRRRRRR R R R R R2(1 )CDEFCDEFCDEFCDEFFFFFlABCDEFRRRRFFFFRRRRRR R R R R R可靠性預(yù)測(cè)上、下限綜合計(jì)算1(1

19、)(1)umlmSRRRm：腳標(biāo)值，上、下限的腳標(biāo)必須相同可靠性預(yù)測(cè)13524678思考思考嘗試用上下限法預(yù)測(cè)該系統(tǒng)的可靠度，并與數(shù)學(xué)模型法計(jì)算所得結(jié)果進(jìn)行比較，并就結(jié)果給出自己的工程（數(shù)學(xué)）解釋?？煽啃苑峙?系統(tǒng)可靠性分配是可靠性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，在作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在設(shè)計(jì)的構(gòu)思和定義階段，根據(jù)需要和國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的水平，以及實(shí)際的生產(chǎn)能力，首先要提出一定的可靠性指標(biāo)，在已知系統(tǒng)可靠性指標(biāo)以后，根據(jù)組成系統(tǒng)的單元及單元之間的具體情況來(lái)分配其可靠度?？煽啃苑峙淇煽啃苑峙洌菏侵笇⒐こ淘O(shè)計(jì)規(guī)定的系統(tǒng)可靠度指標(biāo)合理地分配給組成該系統(tǒng)的各個(gè)單元，確定系統(tǒng)各組成單元（總成、分總成、組件、零件）的可靠性定量

20、要求，從而使整個(gè)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)得到保證。 可靠性分配可靠性分配實(shí)際上是最優(yōu)化問題，目標(biāo)函數(shù)和約束實(shí)際上是最優(yōu)化問題，目標(biāo)函數(shù)和約束條件不同，可靠性分配的方法不同條件不同，可靠性分配的方法不同。1以可靠性指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，成本、體積、壽命等作為約束條件。2以成本、體積等盡可能小為目標(biāo)函數(shù)，可靠性指標(biāo)為約束條件?？煽啃苑峙淇煽啃苑峙涞目煽啃苑峙涞哪康哪康?落實(shí)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；2明確對(duì)各系統(tǒng)或零部件的可靠性要求；3暴露系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，促進(jìn)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)方法的改進(jìn)與提高；4按最優(yōu)化方法作可靠性分配，能更加全面地衡量系統(tǒng)的重量、體積、成本、研制周期、性能等因素，以期獲得合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。可靠性分配可靠度

21、分配可靠度分配的注意事項(xiàng)的注意事項(xiàng)1隨著單元可靠度的技術(shù)水平的提高，所分配的可靠度也相應(yīng)增大；2單元在系統(tǒng)中的重要性愈高，分配給的可靠度就愈高；3對(duì)具有相同重要性、工作周期的單元，應(yīng)分配給相同的可靠度；4對(duì)于復(fù)雜度高的分系統(tǒng)或設(shè)備等，應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)；5對(duì)于技術(shù)上不成熟的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標(biāo)；6對(duì)于在惡劣環(huán)境條件下工作的產(chǎn)品，應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)；7對(duì)于便于維修的產(chǎn)品，分配的可靠性可低些?？煽啃苑峙涞确峙浞ǖ确峙浞ù?lián)系統(tǒng)), 2 , 1( 111niRRRRRRRRRnnsisnsnniis 當(dāng)系統(tǒng)中n個(gè)單元具有近似的復(fù)雜程度、重要性以及制造成本時(shí)，可采用等分配法來(lái)分配系統(tǒng)各單

22、元的可靠度。 這種分配方法的另一出發(fā)點(diǎn)是考慮到串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度往往取決于系統(tǒng)中的最弱單元，因此，對(duì)其它單元分配以高可靠度沒有意義。可靠性分配并聯(lián)系統(tǒng)), 2 , 1()1 (1 )1 (1)1 (111niRRRRRRnsinniis可靠性分配串并聯(lián)系統(tǒng) 利用等分配法對(duì)串并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分配時(shí)，可先將串并聯(lián)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為“等效串聯(lián)系統(tǒng)”和“等效單元”，再給同等級(jí)等效單元分配以相同的可靠度。123412341234121234sRRR1223423411RRR 123434RRR可靠性分配再分配法再分配法11,2,nsiiRRinssRR若12mnRRRR可靠性分配令120mRRRR并找出m值，使

23、1011msmmnii mRRRRR可靠性分配則單元可靠度的再分配可按以下方式進(jìn)行1121msmnii mRRRRR1122,mmmmnnRRRRRR可靠性分配例題例題11023420.9560 0.9570 0.9856 0.9981.0138sRRR R RR1234 0.89650.9560ssRR R R RR解可靠性分配112203430.9560 0.9856 0.9980.98500.9856sRRR RR因此，分配有效，再分配的結(jié)果為120.9850RR330.9856RR440.9998RR可靠性分配思考思考可靠性分配相對(duì)失效率法相對(duì)失效率法相對(duì)失效概率法相對(duì)失效概率法 相對(duì)

24、失效率法是使系統(tǒng)中各單元的容許失效率正比于該單元的預(yù)計(jì)失效率值，并根據(jù)這一原則來(lái)分配系統(tǒng)中各單元的可靠度。此法適用于失效率為常數(shù)的串聯(lián)系統(tǒng)。 相對(duì)失效概率法是使系統(tǒng)中各單元的容許失效概率正比于該單元的預(yù)計(jì)失效概率值來(lái)分配系統(tǒng)中各單元的可靠度。 1tR tet 1F tR tt 可靠性分配串聯(lián)系統(tǒng)), 2 , 1( 1niwniiii3用下式計(jì)算各單元的容許失效率ssiiniiiw1 相對(duì)失效率分配考慮了各子系統(tǒng)原來(lái)失效率的水平，但沒有考慮不同子系統(tǒng)降低失效率的難易程度?？煽啃苑峙淅}例題解3110.0050.0030.0020.01siih可按相對(duì)失效率法為各單元分配可靠度?？煽啃苑峙?.01

25、 200.81870.980stssdReeR110.5sw220.3sw330.2sw可靠性分配1lnln0.9800.00101020sdsdRht1111221330.5 0.0010100.0005050.3 0.0010100.0003030.2 0.0010100.000202dsddsddsdwhwhwh可靠性分配1231230.989950.993960.99597dddtdtdtdReReRe（7）檢驗(yàn)系統(tǒng)可靠度是否滿足要求1230.98995 0.99396 0.995970.98000530.980sddddRR R R 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可靠度大于給定可靠度要求值，即重新進(jìn)行單

26、元可靠度分配后的系統(tǒng)可靠度滿足要求。可靠性分配并聯(lián)系統(tǒng)121nBniiFF FFF2121FFFF3131FFFF11nnFFFF1n可靠性分配例題例題1233S12S123可靠性分配解可按相對(duì)失效概率法為各單元分配可靠度。1122330.040.960.060.940.120.88FRFRFR（1）確定各單元的預(yù)計(jì)可靠度（2）將并聯(lián)子系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)等效單元1233S12S123可靠性分配（3）求各分支預(yù)計(jì)失效概率和預(yù)計(jì)可靠度第分支0.96 0.940.90240.90RR R12第分支11 0.900.10FR 0.88RR311 0.880.12FR 3S12可靠性分配（4）求并聯(lián)子系統(tǒng)等

27、效單元的預(yù)計(jì)失效概率和預(yù)計(jì)可靠度0.10 0.120.012FF FB 11 0.0120.988RF BB（5）按并聯(lián)子系統(tǒng)等效單元所分得的總?cè)菰S失效概率求各分支的容許失效概率0.005BFF F 0.120.10FFFFF0.06450.0775FF可靠性分配（6）將各分支的容許失效概率分配給該分支的各單元1122120.040.06450.02580.040.060.060.06450.03870.040.060.0775FFFFFFFFFFFF123（7）列出最后的分配結(jié)果10.9742RF 1110.9613RF 2210.9225RF 33可靠性分配AGREE分配法分配法 該方法由

28、美國(guó)電子設(shè)備可靠性顧問團(tuán)（ AGREE ）提出，考慮單元的重要度、復(fù)雜性、工作時(shí)間以及它們與系統(tǒng)之間的失效關(guān)系，故又稱為“按單元復(fù)雜度及重要度的分配法”。適合于指數(shù)分布的串聯(lián)系統(tǒng)?？煽啃苑峙?假設(shè)系統(tǒng)由幾個(gè)單元（子系統(tǒng)）串聯(lián)組成，且各單元均相互獨(dú)立，同時(shí)服從指數(shù)分布。1iiniiNNNN可靠性分配0NsRR0iNiRR考慮單元復(fù)雜度得情況下，分配給第i個(gè)單元的可靠度為1()NiNiNNissRRR可靠性分配)1 (1)(1 1)(iitiiiiiieEtREtR個(gè)單元的失效次數(shù)第的次數(shù)統(tǒng)失效個(gè)單元的失效而造成系由于第iiiE 若同時(shí)滿足重要度和復(fù)雜度要求iiRR )1 (1iiNiNtiseE

29、RiiiNiNtEiiisetER1/ isi iNnRiNE t1 ()1NiNsiRiER 可靠性分配例題例題解4110209050170iiNN系統(tǒng)的總零件數(shù)為可靠性分配各單元分配的失效率11 122 233 344 4ln11ln12ln13ln1410ln0.960.0001170 1 2420ln0.960.000543170 0.9 1090ln0.960.0001170 1 2450ln0.960.001177170 0.85 12SSSSNRNE tNRNE tNRNE tNRNE thhhh 可靠性分配各單元分配的可靠度11223344101701 ()1201701 ()

30、2901701 ()3501701 ()41 0.96110.997611 0.96110.994670.901 0.96110.978611 0.96110.985960.85NNsNNsNNsNNsRERERERERRRR 可靠性分配思考思考系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化是指利用最優(yōu)化方法去解決系統(tǒng)的可靠性問題，又稱為可靠性最優(yōu)化設(shè)計(jì)。u在滿足系統(tǒng)最低限度要求的同時(shí)，使系統(tǒng)的費(fèi)用最少u通過對(duì)單元或子系統(tǒng)可靠度值的優(yōu)化分配使系統(tǒng)的可靠度值大u通過合理設(shè)置單元或子系統(tǒng)的冗余（并聯(lián)）部件使系統(tǒng)可靠性最大系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化花費(fèi)最小的最優(yōu)化分配方法花費(fèi)最小的最優(yōu)化分配方法1nsiiRR系統(tǒng)可靠性最

31、優(yōu)化,iidG R R1,2,in系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化1nidsdiRR1min,niidiG R R目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)約束條件約束條件系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化令j表示系統(tǒng)中需要提高可靠度的單元序號(hào)1011jsdjniijRRR 11,2,1njnR1011jsdjjniijRRRR 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化假如1101112jsdjjniijRRRR 令0jk000112ksdknii kRRR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化000kidiRikRRik提高有關(guān)單元的可靠度以后，系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)為00011nksdkii kRRR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化例題例題解0.672790.80sABCDsdRR R R RR（1）系統(tǒng)的預(yù)計(jì)可靠

32、度為（2）將各單元的預(yù)計(jì)可靠度按非減序列排序1234ABCDRRRRRRRR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化當(dāng)j=1時(shí)110114 11 10.801.010710.85 0.96 0.97 1sdiiRRRR 當(dāng)j=2時(shí)12120224 12 10.800.926880.96 0.97 1sdiiRRRR 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化當(dāng)j=3時(shí)13130334 13 10.800.937790.97 1sdiiRRRR （4）4個(gè)齒輪的分配可靠度為120.926880.92688ddRR340.960.97ddRR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化（5）驗(yàn)算系統(tǒng)可靠度指標(biāo)0001112022 120.926880.96 0.970.80

33、0000040.80nksdkii kniiRRRRR 該可靠度分配方案滿足要求。系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化拉格朗日拉格朗日（Lagrangian）乘乘子子法法 拉格朗日乘子法是一種將約束最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束最優(yōu)化問題的求優(yōu)方法。約束最優(yōu)化問題 12min,nff x xxX . .01,2,vsthvpX系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化構(gòu)造拉格朗日函數(shù) 1,pvvvLfhX XX1212,TnTnx xx X拉格朗日函數(shù)的極值點(diǎn)存在的必要條件1,2,1,2,ivLoinxLovp系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化求解上式即可求得原約束優(yōu)化問題的最優(yōu)解*12,Tnx xxX*12,Tn *vvfhXX注意：當(dāng)拉格朗日函數(shù)為高于二次的函

34、數(shù)時(shí)，求解注意：當(dāng)拉格朗日函數(shù)為高于二次的函數(shù)時(shí)，求解比較困難。比較困難。系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化例題例題解11,2,iiixiRein 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化11,nnisiiiLxRRXln 11,2,iiiiRxin拉格朗日函數(shù)11ln 1,nniisiiiiRLRRR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化解方程組01,2,0LinRL得*12,TnR RRR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化拉格朗日函數(shù)12121212ln 1ln 1,sRRLRR RR解方程組21111222121011010sLRRRLRRRLRR R 最優(yōu)解120.91360.8757RR系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化動(dòng)態(tài)規(guī)劃動(dòng)態(tài)規(guī)劃法法 動(dòng)態(tài)規(guī)劃求最優(yōu)解的思路完全不同于求函數(shù)極

35、值的微分法和求泛函數(shù)極值的變分法，它是將多個(gè)變量的決策問題分解為包含一個(gè)變量的一系列子問題，通過且接這一系列子問題而求得此多變量的最優(yōu)解。 多個(gè)變量的決策問題被分解構(gòu)造成一個(gè)順序求解各個(gè)單獨(dú)變量的多級(jí)序列決策問題。系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化則在費(fèi)用為 1122nnR xfxfxfx12nxxxx系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化例題例題 項(xiàng)項(xiàng)目目子系統(tǒng)子系統(tǒng)成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元）A0.856B0.754C0.805D0.703系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化解ln 1ln 1sdiiRnR不附加貯備件條件下，系統(tǒng)的預(yù)計(jì)可靠度為410.85 0.75 0.80 0.700.357siiRR12343434nnnn系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化 項(xiàng)目子

36、系統(tǒng)貯備度成本（萬(wàn)元） 子系統(tǒng)可靠度A0.853180.9966254240.9994945300.9999246360.999989B0.754160.9960945200.9990236240.999756C0.83150.9924200.99845250.999686300.999936D0.74120.99195150.997576180.999271系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化子系統(tǒng)子系統(tǒng)A A、B B組合方式組合方式成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元）可靠度可靠度（3,4）340.992732（3,5）380.995652（3,6）420.996382（4,4）400.995589（4,5）440.998

37、518（4,6）480.99925（5,4）460.996018（5,5）500.998948（5,6）540.99968（6,4）520.996082（6,5）560.999012（6,6）600.999744子系統(tǒng)A、B不同貯備度組合下的成本與可靠度系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化(3,4)(3,5)(3,6)(4,4)(4,5)(4,6)(5,4)(5,5)(5,6)(6,4)(6,5)(6,6)0.9850.990.995130354045505560可靠度成本（萬(wàn)元）系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化序號(hào)序號(hào)子系統(tǒng)子系統(tǒng)A A、B B組合方式組合方式成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元）可靠度可靠度1（3,4）340.992732

38、2（3,5）380.9956523（3,6）420.9963824（4,5）440.9985185（4,6）480.999256（5,6）540.999687（6,6）600.999744子系統(tǒng)A與B初選組合的成本與可靠度系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化子系統(tǒng)A、B、C不同貯備度組合下的成本與可靠度序號(hào)序號(hào)子系統(tǒng)子系統(tǒng)A A、B B、C C組合方式組合方式成本成本（萬(wàn)元）（萬(wàn)元）可靠度可靠度序號(hào)序號(hào)子系統(tǒng)子系統(tǒng)A A、B B、C C組合方式組合方式成本成本（萬(wàn)元）（萬(wàn)元）可靠度可靠度1（3,4,3）490.98479007815（4,5,5）690.9981982（3,4,4）540.99114356316（

39、4,5,6）740.9984543（3,4,5）590.99241425917（4,6,3）630.9912564（3,4,6）640.99266839918（4,6,4）680.9976515（3,5,3）530.9876865219（4,6,5）730.998936（3,5,4）580.99405869120（4,6,6）780.9991867（3,5,5）630.99533312521（5,6,3）690.9916838（3,5,6）680.99558801222（5,6,4）740.998089（3,6,3）570.9884106323（5,6,5）790.9993610（3,6,4）

40、620.99478747324（5,6,6）840.99961611（3,6,5）670.99606284125（6,6,3）750.99174712（3,6,6）720.99631791526（6,6,4）800.99814513（4,5,3）590.9905295427（6,6,5）850.99942514（4,5,4）640.99692005428（6,6,6）900.99968系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化(3,4,3)(3,4,4)(3,4,5)(3,4,6)(3,5,3)(3,5,4)(3,5,5)(3,5,6)(3,6,3)(3,6,4)(3,6,5)(3,6,6)(4,5,3)(4,5,4)

41、(4,5,5)(4,5,6)(4,6,3)(4,6,4)(4,6,5)(4,6,6)(5,6,3)(5,6,4)(5,6,5)(5,6,6)(6,6,3)(6,6,4)(6,6,5)(6,6,6)0.980.9850.990.995145505560657075808590可靠度成本（萬(wàn)元）系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化子系統(tǒng)A、B與C初選組合的成本與可靠度序號(hào)序號(hào) 組合方式組合方式 成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元） 可靠度可靠度 序號(hào)序號(hào) 組合方式組合方式 成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元）可靠度可靠度1（3,4,4）540.9911447（4,5,5）690.9981982（3,5,4）580.9940598（4,6,5

42、）730.998933（3,6,4）620.9947879（4,6,6）780.9991864（3,5,5）630.995333 10 （5,6,5）790.999365（4,5,4）640.99692 11 （5,6,6）840.9996166（4,6,4）680.997651 12 （6,6,6）900.99968系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化序號(hào)序號(hào)組合方式組合方式成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元）可靠度可靠度序號(hào)序號(hào)組合方式組合方式成本（萬(wàn)元）成本（萬(wàn)元）可靠度可靠度1(3,4,4,4)660.98311519(4,5,5,4)810.9901132(3,4,4,5)690.98873520(4,5,5,5)

43、840.9957733(3,4,4,6)720.99042121(4,5,5,6)870.997474(3,5,4,4)700.98600722(4,6,5,4)850.9908395(3,5,4,5)730.99164323(4,6,5,5)880.9965036(3,5,4,6)760.99333424(4,6,5,6)910.9982027(3,6,4,4)740.9867325(4,6,6,4)900.9910928(3,6,4,5)770.9923726(4,6,6,5)930.9967589(3,6,4,6)800.99406227(4,6,6,6)960.99845710(3,5

44、,5,4)750.98727128(5,6,5,4)910.99126511(3,5,5,5)780.99291429(5,6,5,5)940.99693212(3,5,5,6)810.99460830(5,6,5,6)970.99863213(4,5,4,4)760.98884531(5,6,6,4)960.99151914(4,5,4,5)790.99449832(5,6,6,5)990.99718715(4,5,4,6)820.99619333(5,6,6,6)1020.99888716(4,6,4,4)800.9895734(6,6,6,4)1020.99158317(4,6,4,5)

45、830.99522735(6,6,6,5)1050.99725118(4,6,4,6)860.99692436(6,6,6,6)1080.998952子系統(tǒng)A、B、C、D不同貯備度組合下的成本與可靠度系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化(3,4,4,4)(3,4,4,5)(3,4,4,6)(3,5,4,4)(3,5,4,5)(3,5,4,6)(3,6,4,4)(3,6,4,5)(3,6,4,6)(3,5,5,4)(3,5,5,5)(3,5,5,6)(4,5,4,4)(4,5,4,5)(4,5,4,6)(4,6,4,4)(4,6,4,5)(4,6,4,6)(4,5,5,4)(4,5,5,5)(4,5,5,6)(4,

46、6,5,4)(4,6,5,5)(4,6,5,6)(4,6,6,4)(4,6,6,5)(4,6,6,6)(5,6,5,4)(5,6,5,5)(5,6,5,6)(5,6,6,4)(5,6,6,5)(5,6,6,6)(6,6,6,4)(6,6,6,5)(6,6,6,6)0.980.9850.990.99516065707580859095100105110成本（萬(wàn)元）可靠度系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化思考思考 通過對(duì)系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為哪種方法適宜于機(jī)械產(chǎn)品可靠性最優(yōu)化設(shè)計(jì)？ 試比較幾種最優(yōu)化方法的優(yōu)缺點(diǎn)？可靠性分析 可靠性分析是利用歸納、演繹的方法對(duì)系統(tǒng)可能發(fā)生的故障進(jìn)行研究，研究失效（故障）的原因

47、、后果和影響及嚴(yán)重程度，從而為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供改進(jìn)建議。 故障模式、影響及危害度分析（FMEA、FMECA）(Failure mode effect analysis、Failure mode effect criticality analysis) 故障樹分析（FTA）(Failure tree analysis)可靠性分析 故障模式、影響及危害度分析（FMEA、FMECA）故障模式影響分析（FMEA）：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)產(chǎn)品各組成單元潛在的各種故障模式及其對(duì)產(chǎn)品功能的影響進(jìn)行分析，并把每一個(gè)潛在故障模式按它的嚴(yán)酷程度予以分類，提出可以采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性的一種分析方法。故

48、障模式影響及危害度分析（FMECA）：在故障模式影響分析（FMEA） 基礎(chǔ)上，判斷故障模式影響的致命度有多大，使分析量化?？煽啃苑治雒绹?guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)（如MIL-STD-1543，MIL-STD-785）中規(guī)定：“合同承包商應(yīng)提供詳細(xì)的失效模式及影響分析，這個(gè)分析應(yīng)與設(shè)計(jì)工作一起安排和完成，以使設(shè)計(jì)能夠反映分析的結(jié)果和建議”，并要求“把失效模式及影響分析作為一項(xiàng)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和為每個(gè)設(shè)計(jì)審查提供資料的連續(xù)工作來(lái)安排”。中國(guó)電子工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)SJ2166-82中規(guī)定：在一般電子產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)階段、方案論證階段、全面研制階段、生產(chǎn)階段中，即在產(chǎn)品可靠性計(jì)劃的全部活動(dòng)中對(duì)失效模式及影響分析都應(yīng)有要求?？煽啃苑治?/p>

49、FMECA方法中的一些基本概念故障模式：是指故障的表現(xiàn)形式。失效機(jī)理：是指導(dǎo)致零件失效的物理、機(jī)械或熱（化學(xué)）等內(nèi)在原因。危害度：是對(duì)失效模式及其出現(xiàn)頻率的嚴(yán)重性的相對(duì)量度。可靠性分析故障模式分析：是指將分析系統(tǒng)的各單元可能發(fā)生的失效或故障分門別類，分析每一模式發(fā)生的概率大小，但不一定要分析發(fā)生的原因。故障影響分析：是指分析系統(tǒng)的元器件、零部件的故障模式對(duì)組件、部件、設(shè)備、分系統(tǒng)和系統(tǒng)的影響，要特別注意分析哪些后果嚴(yán)重的致命性影響的故障模式。危害度分析：是指將失效所產(chǎn)生的影響按照其后果的危害程度加以分類，并計(jì)算造成每類危害的概率，針對(duì)這些危害性的大小，采取各種相應(yīng)的措施改進(jìn)設(shè)計(jì)?？煽啃苑治鯢M

50、ECA的列表分析法列表分析法是根據(jù)可靠性框圖將有關(guān)的故障模式、相應(yīng)的失效率、失效影響等列一明細(xì)表，以便分析計(jì)算。（1）定義系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的完整定義，應(yīng)包括系統(tǒng)的主要和次要功能、用途、預(yù)期性能、應(yīng)用范圍以及系統(tǒng)的故障判據(jù)。同時(shí)也應(yīng)說(shuō)明系統(tǒng)的外界環(huán)境條件和內(nèi)部環(huán)境條件?？煽啃苑治觯?）作可靠性框圖弄清設(shè)備的硬件、軟件、操作人員與產(chǎn)品的關(guān)系，弄清設(shè)備的部件、元器件、分系統(tǒng)、系統(tǒng)之間的關(guān)系，根據(jù)設(shè)備的基本功能單元作可靠性框圖。（3）編號(hào)列表將構(gòu)成各功能單元的元器件、部件編號(hào)列表?？煽啃苑治鯢MECA報(bào)告（一）系統(tǒng)： 分系統(tǒng)： 電路： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日編號(hào) 型號(hào)功能故障模式失效原因失效效應(yīng)判別方法與判據(jù)

51、可能的改善措施失效率危害度備注局部最終FMECA報(bào)告（二）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）單元代號(hào)功能故障模式 故障影響可靠性分析（4）列舉故障模式研究分析所以可能出現(xiàn)的故障模式、出現(xiàn)這種故障模式的條件和應(yīng)力、將所含元器件、部件可能出現(xiàn)的故障模式填入表中，如果可能就將相應(yīng)的失效率也一并填入。（5）分析故障模式發(fā)生的原因?qū)γ糠N故障模式列舉使其增加的原因，但有時(shí)不能完全列出，需要?dú)w納總結(jié)后給出簡(jiǎn)要原因，具體原因可在其他地方給出。可靠性分析序號(hào)序號(hào)故障模式故障模式序號(hào)序號(hào)故障模式故障模式1結(jié)構(gòu)失效（破損）18錯(cuò)誤動(dòng)作2物理性質(zhì)的結(jié)卡19不能關(guān)機(jī)3顫振20不能開機(jī)4不能保證正常位

52、置21不能切換5不能開22提前運(yùn)行6不能關(guān)23滯后運(yùn)行7錯(cuò)誤開機(jī)24輸入過大8錯(cuò)誤關(guān)機(jī)25輸入過小9內(nèi)漏26輸出過大10外漏27輸出過小11超出允許上限28無(wú)輸入12低于允許下限29無(wú)輸出13意外運(yùn)行30電短路14間斷性工作不穩(wěn)定31電開路15漂移性工作不穩(wěn)定32電泄漏16錯(cuò)誤指示33其它17流動(dòng)不暢可能發(fā)生的故障模式可靠性分析（6）分析故障模式的影響分析時(shí)由完成最基本功能的最低一級(jí)的故障模式開始逐級(jí)向上一級(jí)的故障模式進(jìn)行，直到系統(tǒng)級(jí)為止，看有什么影響。（7）分析故障模式的危害等級(jí)將各個(gè)故障模式的后果進(jìn)行定性分類，然后判斷各種故障模式的危害等級(jí)?？煽啃苑治鰧?duì)人造成工作人員或公眾的傷殘或死亡有輕

53、度傷害，無(wú)致殘或死亡威脅無(wú)傷害對(duì)設(shè)備a工作性能喪失，設(shè)備無(wú)法修復(fù)b工作性能喪失，設(shè)備不難修復(fù)c性能降級(jí)，可完成任務(wù)，但很快性能惡化致使系統(tǒng)失效d性能降級(jí)，可完成任務(wù)，長(zhǎng)期使用影響不大e對(duì)性能無(wú)影響，只增加計(jì)劃外維修失效危害度分析可靠性分析ijijinn失效模式失效模式 分油盤磨損分油盤磨損密封裝置密封裝置老化老化柱塞磨損柱塞磨損調(diào)壓活門調(diào)壓活門彈簧疲勞、彈簧疲勞、失靈失靈斜盤、軸斜盤、軸銷磨損銷磨損拉桿孔磨損拉桿孔磨損其它其它 占泵失效總數(shù)的百分比29.70%20.30%17.60%12.20%8.00%5.40%6.80%某戰(zhàn)斗機(jī)主液壓油泵失效模式及其頻數(shù)比可靠性分析 零部件零部件頻數(shù)比頻數(shù)

54、比故障模式故障模式軸承軸承離合器離合器 連接器連接器 耦合器耦合器 齒輪齒輪電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電位器電位器 繼電器繼電器 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器腐蝕18.70%6.30%6.30% 27.50% 12.30% 33.10%蠕變形變2.50%6.60% 23.70% 10.00% 20.00%2.10%0.40%0.70%侵蝕3.10%疲勞4.40%1.70%2.30%3.10%摩擦10.60%1.50%2.60%氧化5.50%絕緣擊穿 1.60%12.30% 10.00% 12.30%3.40%裂痕0.50%磨損60.20% 83.40%8.10% 45.00% 60.00% 25.10% 25.00%5.

55、40% 12.10%斷裂10.00% 47.10% 20.00% 20.00%4.60% 15.00% 17.50% 24.80%其它11.50% 25.00%16.10% 22.50% 11.90% 17.20%機(jī)械零部件失效模式及其頻數(shù)比可靠性分析（9）確定故障模式的故障率或故障概率及概率等級(jí)等級(jí)等級(jí)發(fā)生概率發(fā)生概率1級(jí)（很低）2級(jí)（低）3級(jí)（中等）4級(jí)（高）確定每種故障模式的故障率或故障概率時(shí)，可以查閱可靠性數(shù)據(jù)手冊(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)不足時(shí)，可請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的分析者打分評(píng)級(jí)。故障模式發(fā)生概率的等級(jí)可靠性分析6110nsiiAEbiCRKKt （10）計(jì)算故障模式對(duì)系統(tǒng)的危害度u直接計(jì)算法可靠性分析例題例

56、題解611166100.3 0.5 10 50 0.05 1010 1037.5sAEbCRKKt 622266100.2 0.5 10 50 0.05 1010 1025sAEbCRKKt 1237.52562.5sssCRCRCR可靠性分析u逐級(jí)計(jì)算法11mnsijijiijCR可靠性分析（11）提出預(yù)防和消除故障模式的措施（12）提出儲(chǔ)存、運(yùn)輸、維護(hù)、使用的注意事項(xiàng)（13）將故障模式按危害度等級(jí)、故障概率等級(jí)、危害度分別排隊(duì)（14）提交FMECA報(bào)告，供工程技術(shù)管理者決策參考說(shuō)明1.0肯定能導(dǎo)致部件發(fā)生故障0.5可能導(dǎo)致部件發(fā)生故障0.1導(dǎo)致部件發(fā)生故障的可能性較小0.0不可能導(dǎo)致部件發(fā)

57、生故障故障概率等級(jí)可靠性分析 故障樹分析法（FTA）u 故障樹分析法是用于大型復(fù)雜系統(tǒng)可靠性、安全性分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一種重要方法u 由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.A.Watson首先提出u 1962年成功用于美國(guó)民兵導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)u 波音公司首先研制出FTA的計(jì)算機(jī)程序u 1974年8月美國(guó)發(fā)表的“美國(guó)商用核電站事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)告”，因應(yīng)用故障和故障樹分析法，第一次定量地給出核電站可能造成的風(fēng)險(xiǎn)，在和其他能源造成的風(fēng)險(xiǎn)以及社會(huì)現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)比較后，令人信服的導(dǎo)出了核能是一種非常安全的能源的結(jié)論?？煽啃苑治?故障樹分析法是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)可能造成系統(tǒng)故障的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等）

58、進(jìn)行分析，畫出邏輯框圖（即故障樹），從而確定系統(tǒng)故障原因的各種可能組合方式及其發(fā)生概率，計(jì)算系統(tǒng)故障概率，以采取相應(yīng)的糾正措施，提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)分析方法。uFMEA、FMECA分析法，本質(zhì)上說(shuō)是一種單因素分析法，它針對(duì)單個(gè)故障進(jìn)行分析，而且在反映環(huán)境條件對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響方面具有局限性。uFMEA、FMECA分析法是FTA分析法的基礎(chǔ)，F(xiàn)TA分析法與FMEA、FMECA分析法相結(jié)合，能夠完善地進(jìn)行系統(tǒng)的故障分析?？煽啃苑治龉收蠘浞治龇ǖ奶攸c(diǎn)u 具有很大的靈活性，不局限于對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行一般的分析，分析系統(tǒng)的各種故障狀態(tài)；u 是一種圖形演繹法，是對(duì)故障事件在一定條件下的邏輯推理方法；u

59、進(jìn)行FTA的過程，也是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)更深入認(rèn)識(shí)的過程；u 通過FTA可以定量地計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)的故障概率及其可靠性參數(shù)，為改善和我評(píng)價(jià)系統(tǒng)可靠性提供定量數(shù)據(jù)；u 故障樹建成后，對(duì)不曾參與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的管理和維修人員來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)形象的管理、維修指南?？煽啃苑治龉收蠘浞治龇ǖ膽?yīng)用FTA法在系統(tǒng)壽命周期任何階段都可以采用，但在以下兩個(gè)階段采用時(shí)最為有效。u早期設(shè)計(jì)階段 目的是判明故障模式，并在設(shè)計(jì)中進(jìn)行改進(jìn)。u詳細(xì)設(shè)計(jì)和樣機(jī)生產(chǎn)后、批量生產(chǎn)前的階段 目的是要證明所制造的系統(tǒng)是否滿足可靠性和安全性的要求?？煽啃苑治鯢TA法的用途u用于系統(tǒng)的可靠性分析，可以進(jìn)行定性分析和 定量分析；u用于系統(tǒng)的事故分析及安全性

60、分析；u可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，利用故障樹幫助判明系統(tǒng)的潛在故障；u在系統(tǒng)使用階段可以用來(lái)進(jìn)行故障診斷，預(yù)測(cè)系統(tǒng)故障時(shí)最可能造成故障發(fā)生的原因，并可用來(lái)制訂檢修計(jì)劃。可靠性分析故障樹中使用的符號(hào)u事件及其符號(hào)基本事件：在特定的故障樹分析中無(wú)需探明其發(fā)生原因的底事件。一般來(lái)說(shuō)，它的故障分布是已知的。未探明事件：原則上應(yīng)進(jìn)一步探明其原因，但暫時(shí)不必或暫時(shí)不能探明其原因的底事件。底事件：故障樹分析中僅導(dǎo)致其他事件發(fā)生的原因事件，它位于故障樹的底端，是邏輯門的輸入事件。基本事件未探明事件可靠性分析結(jié)果事件：故障樹分析中由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件，它位于邏輯門的輸出端。頂事件：是故障樹分析中所關(guān)心的事件