第12講可靠性概述

第六章機械可靠性設(shè)計可靠性的概述可靠性設(shè)計常用指標1一.學(xué)習(xí)內(nèi)容基本內(nèi)容：

了解可靠性研究的發(fā)展及其必要性；了解傳統(tǒng)設(shè)計與可靠性設(shè)計的不同點；掌握可靠性的定義和四要素；掌握發(fā)生失效的基本機理；掌握可靠性設(shè)計的常用指標。重要內(nèi)容：可靠性的定義和四要素；可靠度；失效概率；失效概率密度函數(shù)；失效率；平均壽命。難點內(nèi)容：失效概率；失效概率密度函數(shù)；失效率。2二.可靠性的概述（一）可靠性研究的發(fā)展史1.起源——二戰(zhàn)期間，美軍電子裝置多有故障，卻無法發(fā)現(xiàn)真正原因。2.系統(tǒng)研究3.我國現(xiàn)狀美國，始于1952年有發(fā)展，但落后于國際4.可靠性研究是一門新興而有前景的科學(xué)3（二）研究可靠性的必要性產(chǎn)品開發(fā)周期短，試驗時間少；產(chǎn)品或系統(tǒng)日益復(fù)雜，故障率升高；產(chǎn)品責(zé)任索賠辦法，促使廠家重視；提高可靠性，可提高經(jīng)濟效益以及社會效益。4（三）可靠性的概念及特點研究的對象規(guī)定的條件規(guī)定的時間規(guī)定的功能可靠性四要素可靠性的定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。51.研究的對象可靠性的研究對象就是產(chǎn)品，它可以是系統(tǒng)、整機、部件，也可以是組件、元件或零件等。62.規(guī)定的條件環(huán)境條件：溫度、濕度、氣壓等；工作條件：振動、沖擊、噪音等；負荷條件：載荷、輸出功率等；儲存條件；使用和維護條件；條件不同，可靠性不同。73.規(guī)定的時間時間是表達產(chǎn)品可靠性的基本因素；規(guī)定的時間可以是“計時的時間”，也可以用次數(shù)、周期或距離等來代替；隨著使用時間的增長，可靠性降低。84.規(guī)定的功能指產(chǎn)品的各項技術(shù)指標；不同的產(chǎn)品，規(guī)定功能不同；相同的產(chǎn)品，在不同的條件下規(guī)定功能也不相同。9（三）傳統(tǒng)設(shè)計法及其不合理性1.傳統(tǒng)設(shè)計法特點：以計算安全系數(shù)為主前提：材料強度及承受壓力均為單值零件的安全系數(shù)=零件的強度零件的應(yīng)力優(yōu)點：簡便缺點：合理性欠缺102.為何傳統(tǒng)設(shè)計法不合理設(shè)計的前提不準確：零件的應(yīng)力、強度等設(shè)計參數(shù)是多值，呈分布狀態(tài)?！煽啃栽O(shè)計的前提產(chǎn)品正常111）如何出現(xiàn)失效當(dāng)應(yīng)力分布曲線與強度分布曲線出現(xiàn)交叉μs>μF失效122）產(chǎn)生失效的幾種情況不變，安全系數(shù)不變K<1分布曲線左移可靠度減少K>1分布曲線右移可靠度增加（1）13（2），不變可靠度增加可靠度減少大或小或143）結(jié)論如果平均應(yīng)力和平均強度成比例增大時，安全系數(shù)不變，但可靠度減??；如果平均應(yīng)力和平均強度成比例減小時，安全系數(shù)不變，但可靠度增大；如果應(yīng)力或強度的標準離差減小時，可靠度增大；如果應(yīng)力或強度的標準離差增大時，可靠度減??；因此，設(shè)計時只考慮安全系數(shù)是不夠的，必須考慮到可靠性。15（四）可靠性工程的內(nèi)容1、可靠性基本理論可靠性數(shù)學(xué)與故障物理學(xué)；集合論與邏輯代數(shù)；概率論與數(shù)理統(tǒng)計；圖論與隨機過程；系統(tǒng)工程與人素工程學(xué)；環(huán)境工程學(xué)與環(huán)境應(yīng)力分析；試驗及分析基礎(chǔ)理論。7、原件可靠性制定原件可靠性；元件失效分析與可靠性評價；元器件及原材料的合理選擇；元器件的老化篩選；元器件現(xiàn)場使用情況調(diào)查和反饋。

2、可靠性設(shè)計貯備設(shè)計和裕度設(shè)計；降額設(shè)計和構(gòu)件概率設(shè)計；熱設(shè)計、抗機械力設(shè)計；防潮、腐蝕、鹽霧、塵設(shè)計；電磁兼容設(shè)計和抗輻射設(shè)計；電磁兼容設(shè)計和抗輻射設(shè)計；維修性設(shè)計和使用性設(shè)計；質(zhì)量、體積、重量和經(jīng)濟指標綜合設(shè)計。8、系統(tǒng)可靠性可靠性預(yù)計與分配；失效模式效應(yīng)與危害度分析；事件樹分析法(ETA)；故障樹分析法(FTA)；可靠性綜合評估。3、可試靠驗性

環(huán)境試驗；壽命試驗；篩選試驗。9、可教靠育性舉辦各種可靠性學(xué)習(xí)班與講座；內(nèi)外培訓(xùn)和內(nèi)外考察；專業(yè)技術(shù)會議；出版可靠性刊物、可靠性教材。4、制造

質(zhì)量控制手段和方法

10可靠性管理

建立可靠性管理機構(gòu)和研究機構(gòu)；制定可靠性管理綱要；制定產(chǎn)品可靠性管理規(guī)范；建立質(zhì)量反饋制度；開展產(chǎn)品可靠性評審。5、使靠用性的保可證

使用和維護規(guī)程制定；操作和維修人員培訓(xùn)；安全性設(shè)計；人-機匹配設(shè)計和環(huán)境設(shè)計。6、可靠性.信息

現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、分析、整理和反饋；試驗數(shù)據(jù)處理和反饋；元器件失效率匯集和交換；各種可靠性信息搜集和交流；用戶調(diào)查和反饋。11、可靠性標準基礎(chǔ)標準；試驗方法標準；認證標準；管理標準；設(shè)計標準；產(chǎn)品標準161.可靠性設(shè)計的內(nèi)容根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求，確定采用的可靠性指標及其量值；進行可靠性預(yù)測；對可靠性指標進行合理的分配；把規(guī)定的可靠度直接設(shè)計到零件中去。17（五）傳統(tǒng)設(shè)計與可靠性設(shè)計的比較共同點：以零件的安全或失效為研究內(nèi)容18三.可靠性設(shè)計常用指標可靠度失效率或故障率平均壽命有效壽命維修度有效度重要度19（一）可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定的時間和規(guī)定的使用條件下，完成規(guī)定的功能的概率?？煽慷仁且粋€時間的函數(shù)。：產(chǎn)品的可靠度：正常產(chǎn)工作的產(chǎn)品數(shù)量：產(chǎn)品的總數(shù)量20（二）失效概率產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率，也稱不可靠度。：產(chǎn)品的失效概率：失效的產(chǎn)品數(shù)量：產(chǎn)品的總數(shù)量211.故障分布函數(shù)實際上，也就是失效概率的分布圖。222.失效概率密度函數(shù)23（三）失效率定義：產(chǎn)品工作t時刻時尚未失效的產(chǎn)品，在時刻t以后的下一個單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。：t時刻產(chǎn)品的失效數(shù)：(t＋Δt)時刻產(chǎn)品的失效數(shù)：時間間隔失效率：24對上式進行變形演算251.可靠度函數(shù)的一般方程式綜上所述，產(chǎn)品的可靠性指標——可靠度，不可靠度，失效概率密度函數(shù)以及失效率是互相聯(lián)系的。26例1有100個零件已工作了6年，工作滿5年時共有3個零件失效，工作滿6年時共有6個零件失效。試計算這批零件工作滿5年時的失效率。27解答：1)時間以年為單位，則Δt=1年。2)時間以小時為單位，則Δt=8760小時。/年小時282.失效率曲線失效率與時間的關(guān)系曲線，亦稱浴盆曲線。291）早期失效期發(fā)生時期：一般發(fā)生在產(chǎn)品開始工作后的較早階段；特點：由很高的數(shù)值急劇下降到某一穩(wěn)定的數(shù)值；發(fā)生原因：主要是由于材料不良，制造工藝缺陷，檢驗錯誤以及設(shè)計缺點等因素引起的。302）有效壽命期也稱正常運行期或偶然失效期，是產(chǎn)品的最佳狀態(tài)時期；特點：失效率低且穩(wěn)定，失效是隨機的；發(fā)生原因：一般是由偶然的原因引起的。313）耗損失效期發(fā)生時期：產(chǎn)品使用的后期；特點：失效率隨工作時間的增加而上升；發(fā)生原因：產(chǎn)品經(jīng)長期使用后，某些零件的疲勞，老