【正文】 2 一、本課程的性質(zhì)、目的和任務(wù) 可靠性設(shè)計(jì)是可靠性工程中的一個(gè)主要內(nèi)容，是近期發(fā)展起來(lái)的一門(mén)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法。 14 產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性 167。 52 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 7 167。 1961年，蘇聯(lián)發(fā)射第一艘有人駕駛的宇宙飛船時(shí)，對(duì)宇宙飛船安全飛行和安全返回地面的可靠性提出了 率要求，可靠性研究人員把宇宙飛船系統(tǒng)的可靠性轉(zhuǎn)化為各元器件的可靠性進(jìn)行研究取得了成功，滿足了對(duì)宇宙飛船系統(tǒng)提出的可靠性要求。 15 現(xiàn)代科技迅速發(fā)展導(dǎo)致各個(gè)領(lǐng)域里的各種設(shè)備和產(chǎn)品不斷朝著高性能、高可靠性方向發(fā)展，各種先進(jìn)的設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、科研、文教衛(wèi)生等各個(gè)行業(yè)，設(shè)備的可靠性直接關(guān)系到人民群眾的生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，所以，深入研究產(chǎn)品可靠性的意義是非常重大的。 ③可靠性數(shù)學(xué)。 3機(jī)械可靠性的定義和特征量 ? 所謂 可靠性特征量 ，是用來(lái)描述產(chǎn)品總體可靠性高低的各種可靠性數(shù)量指標(biāo)的總稱，其理論值，即期望值是惟一的。 產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能，對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品一般稱為失效。根據(jù)條件概率公式得 : ? ? ? ?? ?? ?0 0 00 0 0 000,( | ) |()PT ttT t RttRttt PT ttT tPT t Rt?? ? ?? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ?0000| R t tR t t tRt???即 : (14) 31 1 ?含義是，產(chǎn)品已正常工作了時(shí)間 t0， ,以后再繼續(xù)工作 t時(shí)間的可靠度等于產(chǎn)品在 t十 t0時(shí)刻的可靠度與產(chǎn)品在 t0， 時(shí)刻的可靠度之比。隨著工作時(shí)間的增加，產(chǎn)品發(fā)生失效的可能性會(huì)越來(lái)越大。它是時(shí)間 t 的函數(shù)，記作 。 49 ? 對(duì)不可修產(chǎn)品，壽命是指它失效前的工作時(shí)間。 ? ???? 解：失效率為常數(shù)時(shí)，其壽命分布為指數(shù)分布，由公式 （ 120） 可得 : ? ? tR t e ???? ?ln Rtt???? ? ? ? 4ln 402 10Th ??? ??? ? ?? 4ln 10Th??? ??? ? ? ?114ln 40000 10eeTh????? ??即 : 可靠壽命 中位壽命 特征壽命 54 失效率曲線 典型失效率曲線 實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果表明，許多設(shè)備的失效率隨時(shí)間的變化曲線有如圖所示的形狀。 這個(gè)時(shí)期的失效是由于設(shè)備內(nèi)部物理的或化學(xué)的變化，引起設(shè)備的某些元器件老化、耗損、疲勞，機(jī)件的磨損、腐蝕等使產(chǎn)品壽命衰竭而造成的。 由此可見(jiàn)，產(chǎn)品的功能能否發(fā)揮，很大程度上取決于 產(chǎn)品的可靠程度。 15 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容、特點(diǎn)和方法 一、可靠性設(shè)計(jì)在整個(gè)可靠性計(jì)劃中的地位 (一 )可靠性技術(shù)要求 可靠性指標(biāo) 失效定義 維修性指標(biāo) 工作剖面 環(huán)境設(shè)計(jì) 可靠性保證 主要包括 (二 )冗余分析 并聯(lián)冗余 表決冗余 旁聯(lián) (待機(jī) )冗余 均分載荷并聯(lián)冗余 冗余是提高系統(tǒng)或設(shè)備可靠度的主要手段之一 冗余設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：確定冗余方式和預(yù)測(cè)冗余系統(tǒng)的可靠性。 3)進(jìn)行失效模式、影響及致命度分析 (FMECA)。 12)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行失效樹(shù)分析 (FTA)。環(huán)境因素包括載荷、溫度、噪聲、速度等。 產(chǎn)品可靠性低，故障多，不僅維修費(fèi)用會(huì)成倍增長(zhǎng)， 而且會(huì)因設(shè)備停工而造成的經(jīng)濟(jì)損失更嚴(yán)重。 例如，一臺(tái)技術(shù)性能指標(biāo)即使較先進(jìn)的起重機(jī)，若可靠性不高，經(jīng)常發(fā)生故障，輕則停機(jī)修理，影響生產(chǎn)：和增加費(fèi)用，重則造成人身事故。一般地說(shuō)，再好的維護(hù)工作也不能消除偶然性失效。 ? 當(dāng)可靠度 R=50%時(shí)對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間，叫 中位壽命 （又稱 壽命中位數(shù) ）。 解：失效率為常數(shù)時(shí)的可靠度服從指數(shù)分布，故 開(kāi)始 1h的可靠度為 : ?? 61 1 101 e e? ?? ??? ? ?? ? 61 10 2023 ee ??? ???61 10? ??? 開(kāi)始工作 20h的可靠度為 : 48 ? “ 壽命”是指產(chǎn)品能夠正常履行規(guī)定功能的時(shí)間長(zhǎng)度。由式（ 17）和式（ 18）可得出 f(t)與 F(t)的關(guān)系為 0 0 0 0() () ()() 1 1 1( ) ()f f f iN t dN t N t ndFt dftdt dt N N dt N t N t?? ? ? ???(19) (18) 38 1 ? 即， f(t)是產(chǎn)品壽命 T的概率密度函數(shù)，簡(jiǎn)稱為密度函數(shù)。在可靠性中，壽命 T的分布函數(shù) F(t)常稱為壽命分布函數(shù)。 (2)0≤R(t)≤1。 25 1 ? 產(chǎn)品在工作中常常由于偶然因素而發(fā)生失效，對(duì)一件產(chǎn)品而言，在哪一時(shí)刻失效，是無(wú)法事先預(yù)知的，因此 失效是一個(gè)隨機(jī)事件 。由于人工修理費(fèi)用不斷增高，反過(guò)來(lái)要求設(shè)備 (產(chǎn)品 )應(yīng)在投入運(yùn)行之后盡量少修或不修。 17 三個(gè)主要分支： ①可靠性工程或工程可靠性。 13 可靠性工程發(fā)展及其重要性 ? 例如，美國(guó)的宇宙飛船阿波羅工程有 700萬(wàn)只元器件和零件，參加人數(shù)達(dá) 42萬(wàn)人，參予制造的廠家達(dá) 1萬(wàn) 5千多家，生產(chǎn)周期達(dá)數(shù)年之久。 1可靠性發(fā)展概況及內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 可靠性是一門(mén)新興的工程學(xué)科，是研究產(chǎn)品全壽命過(guò)程中故障的發(fā)生原因、發(fā)展規(guī)律，達(dá)到預(yù)防故障、降低故障率、提高產(chǎn)品質(zhì)量之目的的工程技術(shù)。 44 機(jī)械零件的可靠度計(jì)算 167。 本課程主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生： 1 5 第一章 可靠性概論 （ 3學(xué)時(shí)） 167。 3 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性要求越來(lái)越高，因此可靠性設(shè)計(jì)也越來(lái)越引起各國(guó)的重視，并積極開(kāi)展研究和工程應(yīng)用工作。 32 PfSN 曲線 167。 63 故障樹(shù)的定性分析 167。 20世紀(jì) 70年代，由于我國(guó)重點(diǎn)工程的需要，以及消費(fèi)者對(duì)提高家用電器等產(chǎn)品質(zhì)量的強(qiáng)烈需求，對(duì)各行各業(yè)的可靠性研究工作起到了巨大的推動(dòng)作用。從生產(chǎn)角度看，要增加產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)的成本。 2機(jī)械可靠性學(xué)科的必要性 可靠性學(xué)科的推行，不應(yīng)僅僅將其作為提高某種產(chǎn)品質(zhì)量的措施，而應(yīng)將它看成是提高整個(gè)工業(yè)體系，某一行業(yè)的管理水平，將我國(guó)的產(chǎn)品質(zhì)量全面引上一個(gè)新臺(tái)階的戰(zhàn)略措施。 ④ 能充分利用產(chǎn)品的各種數(shù)據(jù)。 28 1 定義 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于不可修系統(tǒng)，可靠性的基本定義是：產(chǎn)品在在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 其次 ，要認(rèn)識(shí)到可靠性所具有的統(tǒng)計(jì)特性，樹(shù)立起概率統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，可靠性指標(biāo)是根據(jù)批量產(chǎn)品的整體參數(shù)計(jì)算獲得的，是針對(duì)批量產(chǎn)品而言的，將可靠性指標(biāo)應(yīng)用到某一臺(tái)設(shè)備上是不恰當(dāng)?shù)?。設(shè)在第 i個(gè)時(shí)間段 ((i— 1) △ ti △ t)(i=1,m)內(nèi)產(chǎn)品失效數(shù)目記為 ni，則截止到時(shí)刻 t，數(shù)目為 1miiN f n?? ?顯然 Nf與時(shí)間有關(guān)，可寫(xiě)成 Nf（ t）。而失效密度反映的是 (一個(gè) )產(chǎn)品在時(shí)刻 t后隨后一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率，它主要反映的是產(chǎn)品在所有可能工作范圍內(nèi)的失效情況。其數(shù)學(xué)含義是，如果壽命 T這一隨機(jī)變量服從壽命分布 F(t)或密度分布， f(t)，那么，壽命 T的數(shù)學(xué)期望 E(t)稱為平均壽命。 早期失效區(qū)主要是由于設(shè)計(jì)、制造上的錯(cuò)誤，以及材料缺陷所引起的。只有對(duì)失效規(guī)律有了全面地了解，才可以采取有效措施來(lái)提高設(shè)備的可靠性。 所謂 環(huán)境適應(yīng)性 ，是指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品可 靠性的影響。