五-汽車系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

概述4一、常規(guī)設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)可通過下式體現(xiàn)：計(jì)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(gè)經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)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(yīng)該說，上述觀點(diǎn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。首先，設(shè)計(jì)中的許多物理量是隨機(jī)變量；其次安全系數(shù)的確定具有較大的盲目性和經(jīng)驗(yàn)性，當(dāng)s≤[s]時(shí)，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(shè)計(jì)概述5可靠性設(shè)計(jì)就是要在原常規(guī)設(shè)計(jì)的計(jì)算中引入隨機(jī)變量和概率運(yùn)算，并給出滿足強(qiáng)度條件（安全）的概率─可靠度。顯然有必要在設(shè)計(jì)之中引入概率的觀點(diǎn)，這就是概率設(shè)計(jì)，是可靠性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容?？煽慷韧扑]值情

況高度重要的機(jī)械零部件和設(shè)備。例如大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵零部件，一旦失效會(huì)導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞或造成人員傷亡的、帶來重大經(jīng)濟(jì)損失的零部件設(shè)計(jì)方法全面貫徹可靠性設(shè)計(jì)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(shè)備。失效不會(huì)引起設(shè)備和系統(tǒng)的嚴(yán)重停工對(duì)于其中最重要的零件貫徹可靠性設(shè)計(jì)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(shè)備。不要求高可靠度，因?yàn)楣收鲜强梢孕迯?fù)的，或只引起可以接受的停工和后果。只對(duì)其中最重要的零件的最危險(xiǎn)的失效模式進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，其他的仍用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。0.941~0.950比較不重要的零部件和設(shè)備。只要求一般的可靠度，因?yàn)榧词拱l(fā)生故障，可能引起超出規(guī)定界限的運(yùn)行狀態(tài)，但不會(huì)導(dǎo)致任務(wù)失敗。大多數(shù)零件使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，只對(duì)那些一旦失效會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果的零件，才進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。0.931~0.940不重要的零部件和設(shè)備。只要求低可靠度，因?yàn)槭е灰鹂梢院雎圆挥?jì)的后果對(duì)所有零件使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法0.921~0.930可靠度薦用值機(jī)械（汽車）零部件的可靠性設(shè)計(jì)，是以應(yīng)力-強(qiáng)度分布的干涉理論為基礎(chǔ)的。應(yīng)力─強(qiáng)度干涉理論（模型）可靠性設(shè)計(jì)基本方法1二、應(yīng)力─強(qiáng)度干涉理論（模型）１、基本模型若應(yīng)力s和強(qiáng)度h均為隨機(jī)變量，則z=h-s也為隨機(jī)變量?？煽啃栽O(shè)計(jì)目標(biāo)：零件的強(qiáng)度h大于工作應(yīng)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(dǎo)出：或兩個(gè)公式是等同的

hhhhhg(x)方法2認(rèn)識(shí)應(yīng)力─強(qiáng)度干涉模型很重要，這里應(yīng)特注意應(yīng)力、強(qiáng)度均為廣義的應(yīng)力和強(qiáng)度。廣義應(yīng)力─導(dǎo)致失效（故障）的因素，如溫度、電流、載荷等；廣義強(qiáng)度─阻止失效（故障）的因素，如極限應(yīng)力、額定電流等；幾點(diǎn)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(jì)算公式僅為干涉模型的公式化表示，實(shí)際應(yīng)用意義很小。

2.常用分布的可靠度計(jì)算(1)(2)(3)三.可靠性設(shè)計(jì)方法1.可靠性設(shè)計(jì)的假設(shè)前提

在汽車機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)中，如果沒有充分的根據(jù)說明設(shè)計(jì)參量的分布為何種類型分布狀態(tài)，通常假設(shè)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(shè)計(jì)參量的正態(tài)分布能反映多數(shù)零部件的實(shí)際工作情況；正態(tài)分布使事件發(fā)生的概率或可靠度計(jì)算十分簡(jiǎn)單；若設(shè)計(jì)參量為非正態(tài)分布時(shí)，若采用正態(tài)分布假設(shè)，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(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它是由可靠度求設(shè)計(jì)參數(shù)的分布或由設(shè)計(jì)參數(shù)的分布求可靠度的橋梁。

3.可靠性設(shè)計(jì)主要內(nèi)容(1)根據(jù)所給定得到可靠度設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定所要設(shè)計(jì)零件的尺寸參數(shù)。當(dāng)然，由于可靠性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，所要設(shè)計(jì)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(shè)，設(shè)計(jì)的是尺寸參數(shù)正態(tài)分布的參量和。）設(shè)計(jì)思路：R查標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)參數(shù)的分布，求取設(shè)計(jì)對(duì)象的可靠度。設(shè)計(jì)思路：R查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)表可靠性系數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)的分布參量4.服從正態(tài)分布隨機(jī)變量函數(shù)統(tǒng)計(jì)特征數(shù)計(jì)算公式5.

一般分布隨機(jī)變量函數(shù)統(tǒng)計(jì)特征數(shù)估算公式（1）（2）[方法4例：一鋼絲繩受到拉伸應(yīng)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(yán)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(shí)：

例：給定拉