五-汽車系統(tǒng)可靠性設計

概述4一、常規(guī)設計與可靠性設計常規(guī)設計可通過下式體現(xiàn)：計算中，F(xiàn)、l、E、μ、slim等各物理量均視為確定性變量，安全系數(shù)S則是一個經(jīng)驗性很強的系數(shù)。上式給出的結(jié)論是：若s≤[s]則安全；反之則不安全。應該說，上述觀點不夠嚴謹。首先，設計中的許多物理量是隨機變量；其次安全系數(shù)的確定具有較大的盲目性和經(jīng)驗性，當s≤[s]時，未必一定安全，可能仍有不安全的可能性。

第五章汽車系統(tǒng)可靠性設計概述5可靠性設計就是要在原常規(guī)設計的計算中引入隨機變量和概率運算，并給出滿足強度條件（安全）的概率─可靠度。顯然有必要在設計之中引入概率的觀點，這就是概率設計，是可靠性設計的重要內(nèi)容?？煽慷韧扑]值情

況高度重要的機械零部件和設備。例如大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵零部件，一旦失效會導致設備嚴重損壞或造成人員傷亡的、帶來重大經(jīng)濟損失的零部件設計方法全面貫徹可靠性設計方法。要求考慮到所有關(guān)鍵零部件的每一種失效模式≥0.960比較重要的零部件和設備。失效不會引起設備和系統(tǒng)的嚴重停工對于其中最重要的零件貫徹可靠性設計方法，考慮所有的失效模式0.951~0.960一般重要的零部件和設備。不要求高可靠度，因為故障是可以修復的，或只引起可以接受的停工和后果。只對其中最重要的零件的最危險的失效模式進行可靠性設計，其他的仍用傳統(tǒng)設計方法。0.941~0.950比較不重要的零部件和設備。只要求一般的可靠度，因為即使發(fā)生故障，可能引起超出規(guī)定界限的運行狀態(tài)，但不會導致任務失敗。大多數(shù)零件使用傳統(tǒng)設計方法，只對那些一旦失效會導致嚴重后果的零件，才進行可靠性設計。0.931~0.940不重要的零部件和設備。只要求低可靠度，因為失效只引起可以忽略不計的后果對所有零件使用傳統(tǒng)設計方法0.921~0.930可靠度薦用值機械（汽車）零部件的可靠性設計，是以應力-強度分布的干涉理論為基礎的。應力─強度干涉理論（模型）可靠性設計基本方法1二、應力─強度干涉理論（模型）１、基本模型若應力s和強度h均為隨機變量，則z=h-s也為隨機變量。可靠性設計目標：零件的強度h大于工作應力s的概率要大于或等于所要求滿足的可靠度R。即：R0=P(h-s

>0)=P(z>0)

≥R可以導出：或兩個公式是等同的

hhhhhg(x)方法2認識應力─強度干涉模型很重要，這里應特注意應力、強度均為廣義的應力和強度。廣義應力─導致失效（故障）的因素，如溫度、電流、載荷等；廣義強度─阻止失效（故障）的因素，如極限應力、額定電流等；幾點說明：①干涉模型是可靠性分析的基本模型，無論什么問題均適用；②干涉區(qū)的面積越大，可靠度越低；③關(guān)于R的計算公式僅為干涉模型的公式化表示，實際應用意義很小。

2.常用分布的可靠度計算(1)(2)(3)三.可靠性設計方法1.可靠性設計的假設前提

在汽車機械零件的可靠性設計中，如果沒有充分的根據(jù)說明設計參量的分布為何種類型分布狀態(tài)，通常假設它們?yōu)檎龖B(tài)分布。

原因：大多數(shù)的分布在樣本容量較大的情況下都能近似為正態(tài)分布；設計參量的正態(tài)分布能反映多數(shù)零部件的實際工作情況；正態(tài)分布使事件發(fā)生的概率或可靠度計算十分簡單；若設計參量為非正態(tài)分布時，若采用正態(tài)分布假設，一般將得到偏于保守的，比較安全的結(jié)果。2.可靠性系數(shù)其中，稱為可靠性系數(shù)。

可靠性系數(shù)是進行可靠性設計的關(guān)鍵，它是由可靠度求設計參數(shù)的分布或由設計參數(shù)的分布求可靠度的橋梁。

3.可靠性設計主要內(nèi)容(1)根據(jù)所給定得到可靠度設計指標，確定所要設計零件的尺寸參數(shù)。當然，由于可靠性設計的特點，所要設計的尺寸參數(shù)都是該尺寸參數(shù)的分布規(guī)律。（根據(jù)前面的假設，設計的是尺寸參數(shù)正態(tài)分布的參量和。）設計思路：R查標準正態(tài)表可靠性系數(shù)尺寸參數(shù)的分布參量(2)根據(jù)設計參數(shù)的分布，求取設計對象的可靠度。設計思路：R查標準正態(tài)表可靠性系數(shù)設計參數(shù)的分布參量4.服從正態(tài)分布隨機變量函數(shù)統(tǒng)計特征數(shù)計算公式5.

一般分布隨機變量函數(shù)統(tǒng)計特征數(shù)估算公式（1）（2）[方法4例：一鋼絲繩受到拉伸應力F~N(544.3，113.4)kN，已知鋼絲的承載能力Q~N(907.2，136)kN，求該鋼絲的可靠度R。若采用另一廠家生產(chǎn)的鋼絲繩，由于管理嚴格，鋼絲繩的質(zhì)量的一致性較好，Q的均方差降為90.7kN，這時：

例：給定拉