第四章可靠性設(shè)計(jì)(1,2,節(jié))

第四章可靠性設(shè)計(jì)

由于產(chǎn)品的可靠性差造成的損失是驚人的：

1957年美國發(fā)射的“先鋒號(hào)”衛(wèi)星，由于一個(gè)2美元的電子元件失效，造成了220萬美元的損失。1979年由于核反應(yīng)堆系統(tǒng)增壓器減壓閥門出了故障，造成舉世震驚的美國三里島核電站事故。

可靠性表示系統(tǒng)、設(shè)備、元器件的功能在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定程度的特性，它是衡量機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。可靠性設(shè)計(jì)就是事先考慮產(chǎn)品可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。第一節(jié)概述可靠性研究的歷史（國外）1）美國很早就開始了可靠性的研究：二戰(zhàn)期間，軍用航空電子設(shè)備的失效率高，美國運(yùn)往遠(yuǎn)東作戰(zhàn)飛機(jī)的機(jī)載電子設(shè)備60%在運(yùn)輸中失效，飛行故障引起事故而損失的飛機(jī)比被擊落的多1.5倍，海軍艦艇上電子設(shè)備70%因意外事故失效。

第一章緒論可靠性研究的歷史（國外）2)20世紀(jì)40年代，德國在V-1火箭研制中，提出了火箭系統(tǒng)的可靠性等于所有元器件可靠度乘積的理論，即把小樣本問題轉(zhuǎn)化為大樣本問題進(jìn)行研究。3)1957年6月4日，美國的“電子設(shè)備可靠性顧問委員會(huì)”發(fā)布了《軍用電子設(shè)備可靠性報(bào)告》，提出了可靠性是可建立的、可分配的及可驗(yàn)證的，從而為可靠性學(xué)科的發(fā)展提出了初步框架。

第一章緒論可靠性研究的歷史（國外）4)20世紀(jì)50年代至60年代，美國、蘇聯(lián)相繼把可靠性應(yīng)用于航天計(jì)劃，于是機(jī)械系統(tǒng)的可靠性研究得到發(fā)展，如隨機(jī)載荷下機(jī)械結(jié)構(gòu)和零件的可靠性，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、驗(yàn)證等。5)日本于20世紀(jì)50年代后期將可靠性技術(shù)推廣到民用工業(yè)，設(shè)立了可靠性研究機(jī)構(gòu)和可靠性工程控制小組，大大提高了日本產(chǎn)品的可靠度。

第一章緒論可靠性研究的歷史（國內(nèi)）1)國內(nèi)的可靠性工作起步較晚，上世紀(jì)50年代末和60年代初在原機(jī)械電子工業(yè)部的內(nèi)部期刊有介紹國外可靠性工作的報(bào)道。2)20世紀(jì)70年代由于我國重點(diǎn)工程的需要，以及消費(fèi)者的強(qiáng)烈要求，對(duì)各行業(yè)開展可靠性的研究起了巨大的推動(dòng)作用；從1973年起，原國防科工委和原四機(jī)部為了解決國家重點(diǎn)工程元器件的可靠性問題，多次召開有關(guān)提高可靠性的工作會(huì)議。

第一章緒論可靠性研究的歷史（國內(nèi)）3)發(fā)展最快的時(shí)期是上世紀(jì)80年代初期，出版了大量的可靠性工作專著、國家制定了一批可靠性工作的標(biāo)準(zhǔn)、各學(xué)校有大量的人投入可靠性的研究。4)但國內(nèi)的可靠性工作曾在90年代初落入低谷，在這方面開展工作的人很少，學(xué)術(shù)成果也平平。主要的原因是可靠性工作很難做，出成果較慢。

第一章緒論可靠性研究的歷史（國內(nèi)）5)但在近些年，可靠性工作有些升溫，這次升溫的動(dòng)力主要來源于企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的重視，比較理智。許多工業(yè)部門將可靠性工作列在了重要的地位。如原航空工業(yè)部明確規(guī)定，凡是新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或改型的產(chǎn)品，必須提供可靠性評(píng)估與分析報(bào)告才能進(jìn)行驗(yàn)收。

我認(rèn)為，目前國內(nèi)的可靠性工作仍在一個(gè)低水平上徘徊，研究的成果多，實(shí)用的方法少；研究力量分散，缺乏長(zhǎng)期規(guī)劃；學(xué)術(shù)界較混亂，低水平的文章隨處可見，高水平的成果無人過問…第一章緒論可靠性研究的重要性及其意義

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)電設(shè)備的性能要求越來越高，機(jī)電設(shè)備的功能越來越多，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，因此對(duì)可靠性的研究也越來越重要，在航空航天、尖端武器、電子、大型機(jī)械等領(lǐng)域，產(chǎn)品的可靠性研究尤其重要。例如，航天器上少則有幾十萬個(gè)零件，多則上百萬個(gè)零件，對(duì)這些設(shè)備來說，即使單個(gè)零件的失效概率很低，但由于零件數(shù)目大，其中個(gè)別零件的失效導(dǎo)致整機(jī)失效的概率勢(shì)必增加，例如每個(gè)零件的可靠度達(dá)到0.995，但是由100個(gè)零件串聯(lián)組成的設(shè)備的可靠度將下降到0.6左右，如果因?yàn)槟硞€(gè)零件的可靠性差而導(dǎo)致機(jī)器的功能失效，其損失將是巨大和慘重的。

高可靠性可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。日本的汽車、工程機(jī)械、發(fā)電設(shè)備、日用家電等產(chǎn)品能夠暢銷全球，關(guān)鍵在于其具有較高的可靠性，日本因而從中獲得了巨額利潤(rùn)。相反，當(dāng)產(chǎn)品的可靠性不能滿足用戶的使用要求時(shí)，就會(huì)使產(chǎn)品的銷量下降，并失去競(jìng)爭(zhēng)力。則高可靠性、高質(zhì)量是產(chǎn)品生存發(fā)展的根本保證，可靠性的觀點(diǎn)和方法已經(jīng)成為質(zhì)量保證、安全性保證、產(chǎn)品責(zé)任預(yù)防等不可缺少的依據(jù)和手段，也是我國工程技術(shù)人員掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法所必須掌握的重要內(nèi)容之一。第一章緒論一、可靠性的概念和設(shè)計(jì)特點(diǎn)可靠性(Reliability)定義產(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。它標(biāo)志著產(chǎn)品不會(huì)喪失工作能力的可靠程度。要點(diǎn)1)產(chǎn)品：是指作為單獨(dú)研究和分別試驗(yàn)對(duì)象的任何零件、設(shè)備、裝置、系統(tǒng)（廣義的）。2)規(guī)定條件：包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。環(huán)境條件：溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、輻射等；工作條件：維護(hù)方法、儲(chǔ)存條件、操作人員水平等。這些條件對(duì)產(chǎn)品的可靠性有著直接的影響。不同條件下相同的產(chǎn)品可靠性也不一樣，所以不在相同的條件下衡量可靠性就視區(qū)了比較產(chǎn)品質(zhì)量的前提。3)規(guī)定時(shí)間：產(chǎn)品的規(guī)定壽命。是可靠性定義中的核心，產(chǎn)品的可靠性只能在一定時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到目標(biāo)可靠度，不可能永遠(yuǎn)保持目標(biāo)可靠度不降低。討論產(chǎn)品的可靠性要在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行。產(chǎn)品的可靠性會(huì)隨著產(chǎn)品使用時(shí)間的增加而降低的。時(shí)間可以是（0，t）或（t1，t2），廣義的時(shí)間還可以是車輛行駛的里程數(shù)，回轉(zhuǎn)零件回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)，工作循環(huán)次數(shù)，機(jī)械裝置的動(dòng)作次數(shù)等。例如、：軸承，車輛，齒輪用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)來衡量。4)規(guī)定功能：產(chǎn)品必須具備的功能和技術(shù)指標(biāo)。（例如）儀表的精度，分辨率，量程，動(dòng)態(tài)范圍等。不同產(chǎn)品功能不同，即使同一產(chǎn)品功能也不一定相同，產(chǎn)品的可靠性和規(guī)定的功能有密切的關(guān)系。

一個(gè)產(chǎn)品往往具有若干項(xiàng)功能，完成規(guī)定功能是指完成這若干項(xiàng)功能的全體，而不是其中一部分。產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)或沒有損壞就算完成規(guī)定功能，否則稱該產(chǎn)品失效，對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品也稱為故障，有事產(chǎn)品雖能工作，但是不能完成規(guī)定功能，有事局部出現(xiàn)故障，但是能完成規(guī)定功能，因此具體進(jìn)行可靠性判斷時(shí)，合理的，明確的給出故障判據(jù)，或失效判據(jù)很重要。5）能力不僅定性還要求定量，以便說明可靠性的程度。才能比較出產(chǎn)品的好壞。由于產(chǎn)品在工作中發(fā)生故障帶有偶然性，所以不能僅看一個(gè)產(chǎn)品的情況，而是應(yīng)該觀察大量同類產(chǎn)品或者根據(jù)一定數(shù)量是樣品試驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)并經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理之后，方能確定其可靠性的高低，所以在可靠性定義中“能力”有統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義。例如產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，失效數(shù)量和產(chǎn)品總量之比越小，其可靠性就越高?；蛘弋a(chǎn)品在規(guī)定的條件下，平均無故障工作的時(shí)間越長(zhǎng)，其可靠性也就越高。產(chǎn)品的可靠性由固有可靠性和使用可靠性兩部分組成。

固有可靠性：是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中已經(jīng)確定，并最終在產(chǎn)品上得以實(shí)現(xiàn)的可靠性。是產(chǎn)品的內(nèi)在性能之一，產(chǎn)品一旦被設(shè)計(jì)完成并按要求生產(chǎn)出來，其固有可靠性就完全確定了。使用可靠性：是產(chǎn)品在使用中的可靠性，它往往與產(chǎn)品的固有可靠性存在著差異。這是由于產(chǎn)品生產(chǎn)出來要經(jīng)過包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存安裝、使用和維修等環(huán)節(jié)，且使用環(huán)節(jié)與設(shè)計(jì)所規(guī)定的條件往往不一致，使用者操作水平維修水平也不相同。往往，固有可靠性高，使用條件好的產(chǎn)品使用可靠性也高，一般可以將產(chǎn)品的可靠性看做是固有可靠性和使用可靠性的乘積。資料表明，電子設(shè)備故障原因中屬于產(chǎn)品固有可靠性的占80%，其中設(shè)計(jì)技術(shù)占40%，元器件和元材料占30%，制造技術(shù)占10%，屬于使用可靠性的占20%，其中現(xiàn)場(chǎng)使用占15%。因此提高產(chǎn)品的可靠性，除設(shè)法提高產(chǎn)品的固有可靠性之外，還應(yīng)改善其使用條件，加強(qiáng)使用中的保養(yǎng)和維修，使產(chǎn)品的固有可靠性在使用中得到充分發(fā)揮。實(shí)際工作中，往往由于各種偶然的因素導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生故障，比如元件發(fā)生失效，應(yīng)力突然改變，維修或使用不當(dāng)?shù)取Ｓ捎谶@些原因具有偶然性，所以對(duì)于具體的產(chǎn)品來說，在規(guī)定條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能否完成規(guī)定的功能是無法知道的，也就是說這是一個(gè)隨機(jī)事件，隨機(jī)事件也包含著規(guī)律，偶然中有必然，雖然不知道確切時(shí)間，但是可以估計(jì)某一時(shí)間段內(nèi)，產(chǎn)品完成規(guī)定功能的能力大小。應(yīng)用概率論和數(shù)量統(tǒng)計(jì)理論對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行定量計(jì)算是可靠性學(xué)科的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)特點(diǎn)：可靠性設(shè)計(jì)是常規(guī)設(shè)計(jì)方法的深化和發(fā)展，所以有關(guān)課程的計(jì)算原理、方法和基本公式對(duì)可靠性設(shè)計(jì)仍然有用。具有如下特點(diǎn)：1）可靠性設(shè)計(jì)法認(rèn)為作用在零部件上的載荷(廣義的）和材料性能等都不是定值，而是隨機(jī)變量，具有明顯的離散性質(zhì)，在數(shù)學(xué)上必須用分布函數(shù)來描述。2）由于載荷和材料性能都是隨機(jī)變量，所以必須用概率統(tǒng)計(jì)的方法求解。3）可靠性設(shè)計(jì)法認(rèn)為所設(shè)計(jì)的任何產(chǎn)品都存在一定的失效可能性，并且可以定量的回答產(chǎn)品在工作中的可靠程度，從而彌補(bǔ)了常規(guī)設(shè)計(jì)法的不足。上面的可靠性定義只是一個(gè)一般性的定義，并沒有給出任何數(shù)量表示，而在產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和管理等多個(gè)階段都需要有“量”的概念。只有將其量化，才能對(duì)產(chǎn)品的可靠性提出明確的要求，這些要求即產(chǎn)品的各類可靠性指標(biāo)。通常叫可靠性特征量。根據(jù)可靠性指標(biāo)，就可以在產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造時(shí)根據(jù)可靠性理論，預(yù)測(cè)和分配它們的可靠性，在產(chǎn)品研制出來后，就可按照一定的可靠性試驗(yàn)方法鑒定它們的可靠性或者比較各種產(chǎn)品的可靠性。第一章緒論可靠性尺度二、可靠性設(shè)計(jì)中常用的特征量1.可靠性特征量：度量產(chǎn)品可靠性的各種量（指標(biāo)）統(tǒng)稱為特征量。第一章緒論第一章緒論第一章緒論由概率論得出的性質(zhì)1.剛開始可靠度等于12、隨著時(shí)間的推移可靠度是時(shí)間的遞減函數(shù)。3.時(shí)間趨于無窮大時(shí)，可靠度為零。4.任意時(shí)刻，可靠度的值永遠(yuǎn)位于0-1之間。第一章緒論失效率(FailureRate)又稱為故障率,其定義為“工作到某時(shí)刻t時(shí)尚未失效(故障)的產(chǎn)品,在該時(shí)刻t以后的下一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效(故障)的概率”。記為λ(t)，稱為失效率函數(shù)。根據(jù)樣本觀察值可以這樣理解：設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品,從t=0開始工作,到時(shí)刻t時(shí)產(chǎn)品的失效數(shù)為Nf(t),而到時(shí)刻(t+Δt)時(shí)產(chǎn)品的失效數(shù)為Nf(t+Δt),即在[t,t+Δt)時(shí)間區(qū)間內(nèi)有Δ

Nf(t)=Nf(t+Δt)-Nf(t)個(gè)產(chǎn)品失效,則定義該產(chǎn)品在時(shí)間區(qū)間[t,t+Δt)內(nèi)的平均失效率為

簡(jiǎn)單的說，失效率就是產(chǎn)品在時(shí)刻t后的一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)與在時(shí)刻t仍工作的產(chǎn)品數(shù)的比值。失效率可以更直觀的反映每一時(shí)刻的失效情況。能反應(yīng)出故障率隨壽命變化的規(guī)律。前面提到的失效概率密度函數(shù)反映的是產(chǎn)品在時(shí)刻t附近的一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)的失效數(shù)與起始時(shí)刻t=0的工作產(chǎn)品總數(shù)N的比。因此失效概率密度函數(shù)主要反映產(chǎn)品在所有可能工作時(shí)間領(lǐng)域內(nèi)相對(duì)于起始的失效分布情況。對(duì)于任意時(shí)刻而言，用失效概率密度函數(shù)來反映瞬時(shí)失效的情況，往往顯的不夠靈敏，而用失效率這與概念正好克服這一缺點(diǎn)，因此失效率是標(biāo)志產(chǎn)品可靠性常用的數(shù)量特征之一，失效率越低，可靠性越高。失效率的單位用單位時(shí)間的百分?jǐn)?shù)來表示，常用的單位有每小時(shí)或每千小時(shí)的百分?jǐn)?shù)。第一章緒論例題1-1今有100個(gè)某種零件,已工作了6年,工作滿5年時(shí)共有3個(gè)失效,工作滿6年時(shí)共有6個(gè)失效。試計(jì)算這批零件工作滿5年時(shí)的失效率。如果時(shí)間以103h為單位,則Δt=1年=8.76×103h,因此例題：某批產(chǎn)品120個(gè)，工作了80h,還有100個(gè)產(chǎn)品仍在工作，但是到了第81h,失效了1個(gè)，第82h,失效了3個(gè)，分別求失效率。第一章緒論反映了產(chǎn)品總體整個(gè)壽命期失效的情況。由許多零件構(gòu)成的機(jī)器、設(shè)備或系統(tǒng),在不進(jìn)行預(yù)防性維修時(shí),或者對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品,其失效率曲線的典型形態(tài)如圖所示。早期失效期(DFR型)幼兒期偶然失效期(CFR型)青壯期耗損失效期(IFR型)老年期失效率曲線：如果用橫坐標(biāo)表示時(shí)間t,/縱坐標(biāo)表示失效率，則可以繪制出反映產(chǎn)品在整個(gè)壽命期失效率情況曲線，稱為失效率曲線或浴盆曲線。第一章緒論偶然失效期有效壽命期第一章緒論4.平均壽命(MeanLife)是產(chǎn)品壽命的平均值,而產(chǎn)品的壽命則是它的無故障的工作時(shí)間。對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品,其壽命是指它的失效前的工作平均時(shí)間。稱為失效前平均時(shí)間,記為MTTF(MeanTimeToFailure）

N為測(cè)試的產(chǎn)品總數(shù);ti——第i個(gè)產(chǎn)品失效前的工作時(shí)間。對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品,壽命期內(nèi)累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)之比。稱為平均無故障工作時(shí)間,記為MTBF(MeanTimeBetweenFailures)。ni為第i個(gè)測(cè)試產(chǎn)品的故障數(shù);tij為第i個(gè)產(chǎn)品從第j-1次故障到第j次故障的工作時(shí)間。.-有效壽命在可靠性研究中把失效過程劃分為早期失效期、隨機(jī)失效期和損耗失效期三個(gè)階段。隨機(jī)失效期是系統(tǒng)的主要工作期，設(shè)備工作時(shí)間長(zhǎng)、失效率恒定，處于最佳工作狀態(tài)，是設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)的時(shí)間稱有效壽命。第一章緒論可靠壽命：指可靠度為給定值R時(shí)的工作壽命。用tR表示。中位壽命:指可靠度為R=50%時(shí)的可靠壽命。用t0.5表示。特征壽命：指可靠度R=e-1=0.37時(shí)的可靠壽命。用te-1表示。第一章緒論例題1-2若已知某產(chǎn)品的失效率為常數(shù):λ(t)=λ=0.25×10-4h-,可靠度函數(shù)R(t)=e-λt,試求可靠度R=99%的相應(yīng)可靠壽命t0.99和中位壽命t0.5。解因R(t)=e-λt,故有R(tR)=e-λtR兩邊取對(duì)數(shù)lnR(tR)=-λtR

得In提高可靠度或者提高維修度均能達(dá)到提高有效度的目的，為了獲得很高的有效度，提高維修度往往比提高可靠度更容易實(shí)現(xiàn)并且較經(jīng)濟(jì)，應(yīng)在設(shè)計(jì)開始就注意提高維修度，因?yàn)榫S修度不僅取決于維修人員的技術(shù)，維修設(shè)備，工具、備件及管理等因素，而且還取決于所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否便于維修。第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.1

隨機(jī)事件與概率

第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.2隨機(jī)變量

1.離散型隨機(jī)變量的概率分布第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.連續(xù)型隨機(jī)變量的概率分布第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)3.隨機(jī)變量的數(shù)字特征第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)DDDDDD第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)DDDDDDDDDD第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)DD第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)D第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.3

隨機(jī)事件的概率分布

1.連續(xù)型分布第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)D第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)D第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.離散型分布第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題習(xí)題2-1習(xí)題2-2習(xí)題2-3習(xí)題2-4習(xí)題2-5習(xí)題2-6第三節(jié)應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型和

零部件的可靠性設(shè)計(jì)一、應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型在常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，經(jīng)常用安全系數(shù)n來判斷零部件的安全性，即n=c/s≥[n]（課本上公式）

C為材料強(qiáng)度，s為零件薄弱處應(yīng)力，[n]為許用安全系數(shù)。這種安全系數(shù)設(shè)計(jì)法雖然簡(jiǎn)單，方便，但是卻沒有考慮到強(qiáng)度c和應(yīng)力s各自的分散性，以及安全系數(shù)的確定具有較大的經(jīng)驗(yàn)性和盲目性。有的時(shí)候安全系數(shù)高不一定安全，安全系數(shù)低不一定危險(xiǎn)。因?yàn)闆]有考慮強(qiáng)度和應(yīng)力的離散性。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的理論：應(yīng)力s：是施加于產(chǎn)品或零件的物理量，如應(yīng)力、壓力、溫度、濕度、沖擊等導(dǎo)致失效的任何因素。是一個(gè)隨機(jī)變量，遵循某一個(gè)分布規(guī)律，設(shè)應(yīng)力的概率密度為g(s),在此與應(yīng)力相關(guān)的參數(shù)如載荷、零件的尺寸、材料的硬度以及各種影響因素等都屬于隨機(jī)變量，它們都服從各自特定的分布規(guī)律，都呈現(xiàn)或大或小的離散性，都應(yīng)依照概率取值。并經(jīng)過分布間的運(yùn)算可求得相應(yīng)的應(yīng)力分布。強(qiáng)度c：產(chǎn)品或零件能夠承受這種應(yīng)力的程度，即阻止失效發(fā)生的任何因素統(tǒng)稱為強(qiáng)度。也是隨機(jī)變量，設(shè)其概率密度函數(shù)為f(c).零件的強(qiáng)度包括材料本身的強(qiáng)度，如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等機(jī)械性能，以及考慮零部件尺寸，加工情況，結(jié)構(gòu)形狀和工作環(huán)境等在內(nèi)的影響強(qiáng)度的各種因素，它們都不是一個(gè)定值，有各自的概率分布，對(duì)零件的強(qiáng)度分布可以由各隨機(jī)變量分布間