可靠性设计化学工业出版社.docVIP

第4章 可靠性设计 评价一种机械产品的质量好坏，可以从技术性能、经济指标和可靠性三方面来考虑。机械产品的技术性能是指产品的功能、和运行状况的一切性能。经济指标是指机械产品在科研、设计、制造及运行中的费用，如研制投资费用、使用维修费用等。可靠性(eliability)是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。所以讨论可靠性时，包括了在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。所以说，产品的可靠性，就是研究产品在各种因素作用下的安全问题，是衡量产品质量的一个重要的指标。它的内容包括产品的安全性、适用性、耐久性、可维修性、可贮存性及其组合。可靠性可靠性在实际应用中，为了定量地进行分析计算，给出可靠性的数量指标引入了可靠度(Reliability)的概念可靠度产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概。有时，为了计算方便，把可靠度定义为在某个寿命跨度上，产品实际上将留存的概率。 根据这一定义，可靠性包含四个基本要素 (1) 规定的条件是指产品所处的外部环境条件，诸如运输条件、储存条件和使用时的环境条件，如载荷、温度、压力、湿度、辐射、振动、冲击、噪声、磨损、腐蚀、周围介质等等。此外，使用方法、维修方法、操作人员的技术水平等对设备或系统的可靠性也有很大影响。同一种机械产品，在不同的外部 (2) 规定的时间机械产品可靠性明显地与时间有关，可靠度是时间性的质量指标。产品有时间或使用时间，一般在设计时就予以确定，超出了这个时间，产品的可靠性会降低到规定的标准以下，不宜继续使用，或者再谈论产品的可靠性问题就没有意义了。也就是说产品只能在一定的时间范围内达到目标可靠度，因此，对时间的规定一定要明确。这里的时间是广义的，根据产品的不同，定义中的时间概念也可以用周期、应 (3) 规定的功能在设计任何一种产品时，都赋予它一定的功能 (4) 概率概率是故障的定量度量作为可靠性量度的概率(即可靠度)是条件概率，而且是在一定的置信度下的条件故障常用的可靠性尺度有：可靠度，失效率，平均寿命可靠寿命 有了统一的可靠性尺度或评价产品可靠性的数值指标，就可在设计产品时用数学方可靠度与 如前所述，可靠度是时的函数，可表示为称为可靠度函因此可靠度或的取值范围是 (4-1) 与可靠度相对应的是失效概率，又称为不可靠度，表示“产品在规定的条件下和规定的时间内不能完成规定功能的概率”，记为，失效概率也是时间的函数，故又称为失效概率函。同可靠度分布函数一样，失效概率也是累积分布函数，故又称为累积失效概率。显然，它与可靠度呈互补关系，即 (4-2) 对不可靠度函数求导，则得失效密度数即 (4-3) 所以 (4-4) (4-5) 失效密度数又称为故障密度数在可数(a)所示的则如图(b)所时尚未失效(故障)的产品，在该时刻以后的下一个单位时间内发生失效(故障)的概率”。失效率的观测值即为“在某时刻以后的下一个单位时间内失效的产品数与工作到该时刻尚未失效的产品数之比”。 设有个产品，从开始工作，到时刻时产品的失效数为。而到时刻时产品的失效数为，即在时间内有个产品失效，定义该产品在时间内的平均失效率为 (4-6) 当产品数，时间时，可得到失效率(故障率)的表达式为 (4-7) 因失效率是时间的函数，故又称为失效率函数。 如果把前面的可靠度函数的定义联系起来,则可以这样定义失效率：失效率是产品一直到某一时刻为止尚未发生故障的可靠度，在下一单位时间内可能发生故障的条件概率。换句话说，表示在某段时间内圆满地工作的百分率中在下一个瞬间将以何种比率发生失效或故障。按照这样的定义，失效率的表达式为 (4-8) 或者 (4-9) 所以不难求得： (4-10) 可见，可靠度函数是把由0至进行积分 失效率函数有三种类：随时的增失效率-2(a)所示失效率-2(b)所示随时间的增失效率-2(c)所示。失效率失效率时，式()变为 (4-11) 图4-2 三种类失效率函数 对应于上述三种失效率函数的形态，失效率曲线一般可