安全人机工程学-机的特性与可靠性.pptVIP

2)正态分布

正态分布是在机械产品和结构工程中研究应力分布和强度分布时，最常用的分布形式。它对于因腐蚀、磨损、疲劳而引起的失效分布特别有用。

正态分布曲线的观测值在平均值附近出现的机会最多；大小相等、符号相反的偏差发生的频率大致相等；特大正偏差和特大负偏差趋近于零。(1)正态分布的定义：若随机变量T的密度函数为

(5-21)

则称T服从均值为μ和标准差为σ的正态分布，记为T～N(μ，σ2)。其中，N(μ，σ2)表示参数为μ和标准差为σ的正态分布，μ是位置参数，σ是尺度参数。正态分布密度曲线如图

5-9所示。图5-9正态分布密度曲线正态分布的累积分布函数为

(5-22)

当μ?=?0，σ?=?1时，称为标准正态分布，记为X～N(0，1)，其中X为随机变量。此时分布密度函数为

(5-23)标准正态分布的累积分布函数用表示，则

(5-24)

标准正态分布函数已作成数表，可在有关数学手册或者概率统计的附录中查到。

(5-25)式(5-22)一般不便计算，通常用标准正态分布函数来计算。若令，则，因此

(5-26)(2)正态分布的部分可靠性指标：

①可靠度函数R(t)。由式(5-9)和式(5-26)可知

(5-27)②故障率函数λ(t)。由式(5-12)、式(5-21)和式(5-27)可知

(5-28)

上述R(t)及λ(t)的分布曲线分别如图5-10和图5-11所示。图5-10正态分布可靠度曲线图5-11正态分布故障率曲线3)威尔布分布

威尔布分布是可靠性技术中常用的一种比较复杂的分布，它含有三个参数，适应性较强，各领域中有很多现象都近似符合威尔布分布，对产品寿命曲线中的三个失效期都可以适应。威尔布分布尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布。5.3机械设备的可靠性

5.3.1零部件的失效与分析

机器设备最常见的故障形式之一是零部件失效，即在设备使用过程中，零部件由于设计、制造、组装、维护、使用、修理等多方面的原因，丧失规定的功能，无法继续工作。任何机械设备的寿命都是有限的，设备只要使用就会发生失效和损坏，影响可靠性。常见的失效形式有磨损、变形等。1.零部件磨损

1)磨损的分类

(1)磨料磨损。

(2)黏着磨损。

(3)疲劳磨损。

(4)腐蚀磨损。

2)磨损过程

正常运行过程中，零部件的磨损过程可分为三个阶段。

(1)阶段Ⅰ—磨合(跑合)阶段。

(2)阶段Ⅱ—稳定磨损阶段。

(3)阶段Ⅲ—事故磨损(急剧磨损)阶段。

图5-3典型磨损过程2.零部件变形

1)变形的原因

(1)外载荷。

(2)温度。

(3)内应力。

(4)材料结构缺陷。2)变形的防止措施

与磨损类似，变形也是无法避免。只能根据变形的规律，分析产生原因，采取相应的对策来减少变形。

(1)设计方面。

(2)加工制作方面。

(3)修理方面。

(4)设备使用方面。

5.3.2机械设备的可靠性

1.可靠性度量指标

1)可靠度

可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。可靠度是时间的函数，常用R(t)表示，称为可靠度函数。产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估计的。例如，取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf(t)个产品出故障，则该产品可靠度的观测值可用下式近似表示：

(5-1)与可