第二讲 机械可靠性设计讲义.ppt

第二讲 可靠性设计 1、产品的可靠性定义 产品的可靠性就是在规定的条件下，在规定的时间内、产品完成规定功能的能力。 产品可靠性定义包括下列四要素： (1) 规定的时间； (2) 规定的环境和使用条件； (3) 规定的任务和功能； (4) 具体的可靠性指标值。 对于一个具体的产品，应按上述各点分别给予具体的明确的定义。 ２、可靠性相关学科 １）可靠性物理－产品失效原因和机理 ２）可靠性数学－可靠性计算分析方法 ３）可靠性工程－可靠性分析、设计、试验、使用与维护 １）可靠性预测－根据产品失效数据分析预测产品在对应所规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率． ２）可靠性分配－如何依据产品的可靠性需求和指标，安排其内部零部件的可靠性，保证产品可靠性达标． ６、可靠性设计的必要性 可靠性的特征量(常用指标) 可靠度 定义：是指产品在规定的条件下，在规定的时间t内、产品完成规定功能的概率。它是时间的函数，记作R(t),也称为可靠度函数。 当t=0时，R(0)=1;当t=∞时，R(∞)=0 不可靠度 定义：是指产品在规定的条件下，在规定的时间内、产品不能完成规定功能的概率。它也是时间的函数，记作F(t),也称为累积失效概率。 瞬时失效率 λ(t)，（简称失效率） 定义：是在t时刻，尚未失效的产品，在该时刻后的单位时间内发生失效的概率。 可靠性指标及其内在关系 对不可维修的产品的平均寿命是指从开始投入工作，至产品失效的时间平均值。也称平均失效前时间，记以MTTF，它是英文（Mean Time To Failure）的缩写。 对可维修产品而言，其平均寿命是指两次故障间的时间平均值，称平均故障间隔时间，习惯称平均无故障工作时间，用MTBF记之，它是英文（Mean Time Between Failures）的缩写。 维修性指标 维修度（对应可靠度）M(t)：它定义为在规定条件下使用的产品，在规定的时间内按照规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能状态的概率。 维修性指标 对可维修产品还有平均维修时间，它是设备处于故障状态时间的平均值，或设备修复时间的平均值。记以MTTR，它是英文（Mean Time To Repair）的缩写。 维修性指标 可维修产品的有效度A，它表示设备处于完好状态的概率： 可靠性、维修性指标的论证和确定 可靠性是定量的概率统计指标 在设计中它必须是可预计的，在试验中它必须是可测量的，在生产中它必须是可保证的及在现场使用中它必须是可保持的。 可靠性指标的选择的依据 a、装备的类型，例如对坦克为平均无故障里程（MMBF）、对于飞机为平均无故障飞行小时（MFHBF）、对一般设备则为平均无故障时间(MTBF); b、装备的使用要求（战时、平时、一次使用、重复使用）对于一次使用的产品则为成功率（例导弹） c、装备可靠性的验证方法，厂内试验验证则用合同参数，外场验证则用使用参数。 论证产品的可靠性指标 不能或难以维修产品例如：卫星、导弹和海缆等，不言而喻，维修性方面的指标是无需考虑的，关键是系统在规定工作期间的可靠度指标。平均工作时间或平均寿命也不宜用作此类系统的可靠性指标，除非有附加说明，因为具有相同平均工作时间指标的系统，其实际可靠度可能差异很大。例如一套寿命为复合指数分布的并联冗余双工系统与一套寿命为指数分布的系统，假设具有相同的平均寿命，当系统规定的工作时间为系统平均寿命的十分之一时，后者的失效机会约比前者增大七倍多。 视间断使用或连续运行的不同，可维修系统对可靠性和维修性指标的考虑也有较大差别。如测量雷达、炮瞄雷达和部分军用电台等间断使用系统，可靠度或平均无故障工作时间应作为主要可靠性指标，而有些类型的测量仪表，虽然也是间断使用设备，但人们更关心的则是它们的利用率；对诸如广播、电视、通讯、卫星通讯地面站和港口管制雷达等连续运行系统，有效度应是它们的主要指标。 论证了不同任务应选用的不同指标之后，继而要论证这些指标的高低。指标低了不能满足使用要求，乃至完全失去使用价值，甚至还会造成严重后果。军事装备的可靠性太低，不仅会丧失战机，而且还将处于被动挨打状态；民用设备，例如钢铁和化学工业自动控制系统的可靠性过低，将会发生冻结和爆炸事故。因此，从后果判断，后果严重的，可靠性指标应该高些，后果不严重的，指标可以低些。另一方面，可靠性指标定得过高，从使用角度来说虽然是有利的，但会造成额外经济损失，还会延长工程周期，所以也是没有必要的。 以黑白电视接收机为例，假设第一种电视机是由次品组装而成的，售价为50元，MTBF=100小时，第二种由正品经过筛选组装而成，售价为360元，MTBF=5000小时，第三种采用宇航级元器件组装，售价为1500元，MTBF上升到5万小时。无疑，第