【正文】 不合格域 圖 望大特性損失函數(shù) 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 81 三、 容差的確定 1. 望目特性容差的確定 2. 望小特性容差的確定 3. 望大特性容差的確定 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 82 1. 望目特性容差的確定 ? 設產(chǎn)品的輸出特性 y為望目特性，容差為 Δ，當產(chǎn)品不合格時工廠要進行返修或作報廢處理；造成的損失為 A，產(chǎn)品的功能界限為 Δ0，喪失功能時的損失為 A0。那么質量損失函數(shù)為 ? 當 |ym|=Δ時， L(y)=A，代人上式得： ? 若定義安全系數(shù)為： ? 則 ? ? ? ?2200 myAyL ???00??? AAAA0?????? 0倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 83 2. 望小特性容差的確定 ? 當產(chǎn)品輸出特性 y為望小特性時，其質量損失函數(shù)為： ? 若已知不合格損失為 A，即 y=Δ時， L（ y） =A，則： 或 ? 與望目特性的公式相同 ? ? 2200 yAyL??2200 ???AA?????? 000AA倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 84 3. 望大特性容差的確定 ? 望大特性的質量損失函數(shù)為 ? 若已知不合格損失為 A，即 y=Δ時， L（ y） =A，則 ? 所以 ? ? 2200 1yAyL ??22001??? AA000 ??????AA倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 85 四、 容差設計的方法 1. 容差設計的概念 ? 質量和成本之間的平衡 2. 容差設計的方法 ? 對影響產(chǎn)品輸出特性的諸因素進行考察，通過分析找出關鍵因素，逐個改變其精度，并計算損失函數(shù)，分析、權衡質量收益，從而確定使產(chǎn)品壽命周期成本最低的零、部件的容差 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 86 Part 5 可信性設計 ? 一、可信性的定義 ? 二、可靠性設計 ? 三、維修性設計簡介 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 87 一、可信性的定義 ? “描述可用性及其影響因素：可靠性、維修性和維修保障等性能的一個集合術語。” 1. 可用性 2. 可靠性 3. 維修性 4. 維修保障性 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 88 二、可靠性設計 1. 可靠性和可靠性工程 2. 可靠性設計的理論基礎 3. 與可靠性設計有關的幾個基本概念 4. 可靠性指標 5. 失效率類型 6. 產(chǎn)品失效規(guī)律 7. 可靠性設計技術 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 89 1. 可靠性和可靠性工程 ? 可靠性工程作為可靠性學科的一個分支 ， 包括： ① 應用可靠性理論預測與評價產(chǎn)品 ② 零件的可靠性預測或可靠性評價 ③ 應用于產(chǎn)品及零件設計中的可靠性設計 ④ 綜合各方面的因素 ， 考慮設計最佳效果的可靠性分配和可靠性優(yōu)化 ⑤ 作為以上各分支基礎的可靠性實驗及其數(shù)據(jù)處理 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 90 2. 可靠性設計的理論基礎 ? 概率論與數(shù)理統(tǒng)計學 ? 最典型的是正態(tài)模型 ? f(t)稱為隨機變量 t的概率密度函數(shù)。它表示變量 t發(fā)生概率的密集程度的變化規(guī)律。 t在某點以前發(fā)生的概率為： ? F（ t）稱為隨機變量 t的分布函數(shù)，或稱為累積分布函數(shù)。對于時間型隨機變量而言，它反映了故障發(fā)生可能的大小 ? ? ? ?? ??? t dttftF倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 91 3. 與可靠性設計有關的幾個基本概念 1) 互補定理 2) 加法定理 3) 乘法定理 4) 數(shù)學期望 5) 置信度 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 92 4. 可靠性指標 1) 可靠度 2) 可靠度函數(shù) 3) 失效率 4) 期望壽命 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 93 1) 可靠度 ① 對象 ——系統(tǒng)或零件 ② 規(guī)定的工作條件 ——對象所處的環(huán)境條件和維護條件 ③ 規(guī)定的工作時間 ——對象的工作期限 ④ 正常工作 ⑤ 概率 ? 根據(jù)互補定理，系統(tǒng)從開始啟動運行至時間 t時不出現(xiàn)失效的概率即可靠度為： R(t)=1F(t) 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 94 2) 可靠度函數(shù) ? 如果概率密度函數(shù)為 f（ t），則它的可靠度函數(shù)為： ? ? ? ???? t dttftR 01倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 95 3) 失效率 ? 指產(chǎn)品工作到某個時刻尚未出現(xiàn)故障，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率 ? 失效率也是測定可靠性的一個基本標準，并且是個條件概率 ,常用失效函數(shù) λ（ t）來表示，即： ? ? ? ?? ? ? ?? ?dttR tdFtR tft ???倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 96 4) 期望壽命 ? 期望壽命表示產(chǎn)品從投入運行到發(fā)生失效的平均無故障工作時間 ① MTTF ② MTBF ? ? ? ? ? ?? ?? ??? 0 0 dttRdtttftE倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 97 5. 失效率類型 ? 遞減型。失效率隨時間的推移而減少 ? 恒定型。故障的發(fā)生純粹是隨機的。失效率 A（ t）表現(xiàn)為一常數(shù) ? 遞增型。故障發(fā)生的可能性隨時間的推移而逐漸增加 ? ? 0ttt eetR ?? ?? ?? ? 0ttt eetf ?? ?? ?? ?倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 98 6. 產(chǎn)品失效規(guī)律 ? 長期的觀察和試驗 ， 發(fā)現(xiàn)失效率函數(shù) λ(t) 具有如圖 ， 通常稱為浴盆曲線 ? 可將失效規(guī)律分為三個階段： ① 早期失效期 ② 偶然失效期 ③ 損耗失效期 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 99 失效率曲線 使用壽命 偶然失效期 規(guī)定的失效率 耗損失效期 早期失效期 時間 λ ( t ) 失效率 O 圖 失效率曲線 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 100 7. 可靠性設計技術 1) 可靠性目標的確定 2) 可靠性分配和預測 3) 冗余設計 4) 故障模式與影響分析 5) 提高可靠性的其它設計措施 6) 提高產(chǎn)品可靠性的其它措施 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 101 2) 可靠性分配和預測 ① 可靠性分配和預測的含義 ②幾種基本的可靠性系統(tǒng)結構 ③可靠性分配的原則 ④可靠性分配和預測的方法 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 102 4) 故障模式與影響分析 ① 明確被分析的產(chǎn)品及其工作條件 ②繪制可靠性框圖 ③確定各部分的故障模式及它們對產(chǎn)品可靠性的影響 ④對每一故障模式評價其可能的后果并確定級別 ⑤對每一故障模式確定檢測方法和補救措施 ⑥研究所采用的檢測方法和補救措施對產(chǎn)品設計方案的影響，并修改設計 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 103 5) 提高可靠性的其它設計措施 ① 盡可能簡化系統(tǒng) ， 系統(tǒng)越簡單 ， 其可靠性就越高 ② 采用高可靠性的零部件 ③ 推行標準化 ④ 減額使用 ， 即使零部件在更低的負荷下使用 ⑤ 優(yōu)化結構設計 ⑥ 進行可靠性增長試驗 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 104 6) 提高產(chǎn)品可靠性的其它措施 ① 制造方面 ? 篩選零部件 、 進行工序質量控制 ， 提高零部件的可靠性 ? 模擬工作條件進行試運行早期發(fā)現(xiàn)故障 ? 對特別重要的系統(tǒng) ， 在更惡劣的工作環(huán)境進行運行試驗 ② 使用方面 ? 嚴格遵守操作規(guī)程 ， 避免誤操作 ? 切實執(zhí)行可靠性預防性維修計劃 ? 及時發(fā)現(xiàn)并迅速排除故障 （ “ 5個為什么 ” 法 ） ③ 可靠性管理方面 ? 制定詳盡的 、 可行的可靠性計劃并監(jiān)督執(zhí)行 ? 明確規(guī)定可靠性管理的任務 、 組織機構 、 職責和權力 ? 定期進行可靠性評審工作 ? 建立產(chǎn)品可靠性保證體系 ...... 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 105 三、維修性設計簡介 1. 簡化維修過程，降低維修頻率 2. 進行可達性設計 3. 維修的安全性設計 4. 提高維修效率設計 5. 進行耐用性設計 6. 防錯設計 7. 人機工程設計 8. 采用故障自動檢測和修復功能 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 106 討論思考題 系統(tǒng) 設計與質量功能配置、參數(shù)設計和容差設計的關系 ? 將質量 m=1kg的物體進行拋擲 ， 設拋擲水平距離 y與作用力 F、 仰角 α和方向 (θ)間的關系式為 ， g=。 現(xiàn)設目標距離為 100m， 力的范圍為 1～ 20N， 角度 α為 5℃ ～40℃ ， 試進行參數(shù)設計 。 誤差因素的三水平：質量 （ kg） ， 1， ； 力 （ F） ： 10%， 0， +10%； 角度 （ α） 5186。， 1186。， + 5186。 （ 1） 用綜合誤差因素法求出穩(wěn)定條件 ， 再調整到目標值 。 （ 2） 做出顯著因素的效應圖 ?22s i n1 ??????? mFgy倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 107 討論思考題 某產(chǎn)品輸出特性為抗拉強度，希望越大越好。今用正交表 L9（ 34）安排試驗，每號條件取兩個樣品，抗拉強度的測量值見下表，試確定最佳參數(shù)組合。 A B C D y 1 2 3 4 y1 y2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 550 590 840 570 570 560 810 710 620 530 580 820 560 560 600 860 670 600 因 素 列 號 N o . 倪霖 重慶大學工業(yè)工程系 108 討論思考題 加工一零件 ， 其規(guī)格為 （ 100177。 5） mm， 當超出規(guī)格時 ， 即作為廢品 ， 此時的損失為 60元 。 試求該零件尺寸的質量損失函數(shù) 。 ? 它包括哪些內(nèi)容 ?