【正文】 力有關(guān)的故障機理造成； 機械產(chǎn)品的可靠性與電子產(chǎn)品可靠性相比對載荷 、使用方式和利用率更加敏感 。 機械產(chǎn)品可靠性預(yù)計方法 2022/5/28 可靠性設(shè)計 108 方法說明 看起來很相似的機械部件 ， 其故障率往往是非常分散的 。 用數(shù)據(jù)庫中已有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行預(yù)計 ， 其精度是無法保證的 。 目前預(yù)計機械產(chǎn)品可靠性尚沒有相當(dāng)于電子產(chǎn)品那樣通用 、 可接受的方法 。 現(xiàn)階段參考： 《 機械設(shè)備可靠性預(yù)計程序手冊 》 (草案 ) 《 非電子零部件可靠性數(shù)據(jù) 》 (NPRD3) 機械產(chǎn)品可靠性預(yù)計方法 2022/5/28 可靠性設(shè)計 109 ① 修正系數(shù)法 基本思路 將機械產(chǎn)品分解到零件級 ， 有許多基礎(chǔ)零件是通用的 。 將機械零件分成 密封件 、 彈簧 、 電磁鐵 、 閥門 、軸承 、 齒輪和花鍵 、 作動器 、 泵 、 過濾器 、 制動器和離合器 等十類 。 對諸多零件進行失效模式及影響分析 ， 找出其主要失效模式及影響這些模式的主要設(shè)計 、 使用參數(shù) ， 通過數(shù)據(jù)收集 、 處理及回歸分析 ， 可以建立各零件失效率與上述參數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系 （ 即可靠性預(yù)計模型 ） 。 2022/5/28 可靠性設(shè)計 110 返回 基本思路 根據(jù)仿制或改型的類似國內(nèi)外產(chǎn)品已知的故障率 ， 分析兩者在以下方面的差異 組成結(jié)構(gòu) 使用環(huán)境 原材料 元器件水平 制造工藝水平 通過專家評分給出各修正系數(shù) ， 綜合權(quán)衡后得出一個故障率綜合修正因子 D: 54321 KKKKKD ?????② 相似產(chǎn)品類比論證法 2022/5/28 可靠性設(shè)計 111 系統(tǒng)可靠性預(yù)計概念與分類 系統(tǒng)可靠性預(yù)計概念 系統(tǒng)可靠性預(yù)計是以組成系統(tǒng)的各單元產(chǎn)品的預(yù)計值為基礎(chǔ) ， 根據(jù)系統(tǒng)可靠性模型 ， 對系統(tǒng)基本 /任務(wù)可靠性進行預(yù)計 。 系統(tǒng)可靠性預(yù)計必須注意時間基準的問題 。 系統(tǒng)可靠性預(yù)計分類 基本可靠性預(yù)計 任務(wù)可靠性預(yù)計 任務(wù)期間 不可修系統(tǒng)的任務(wù)可靠性預(yù)計 任務(wù)期間 可修系統(tǒng)的任務(wù)可靠性預(yù)計 2022/5/28 可靠性設(shè)計 112 串聯(lián)模型關(guān)系 系統(tǒng)組成單元之間相互獨立 各單元均服從指數(shù)分布 ， SSSSnnsSdttRM TB FtRtRtRtR? ?????????02211)()()()()(SS M T B F/1??Sii ttd /???????????????????????????nisiisnnnniitdtdddtttsSeeeeetR1221111)()(????????????????? ?niiistdtssdeetRnisiiss11)(????可得出基本可靠性預(yù)計的一般方法 系統(tǒng)必然也服從指數(shù)分布 2022/5/28 可靠性設(shè)計 113 元件計數(shù)法 方法說明 適用于電子設(shè)備方案論證階段和初步設(shè)計階段 ， 元器件的種類和數(shù)量大致已確定 ， 但具體的工作應(yīng)力和環(huán)境等尚未明確時 ， 對系統(tǒng)基本可靠性進行預(yù)計 。 基本原理是對元器件 “ 通用失效率 ” 的修正 。 計算模型 ?Pi = ?Gi?QiNi ???niPS i1??2022/5/28 可靠性設(shè)計 114 元件計數(shù)法 預(yù)計表格 元器件計數(shù)法預(yù)計表 編號 元器件 類別 數(shù)量 N 質(zhì)量 等級 質(zhì)量系數(shù) πQ λG (106/h) NλG (106/h) 2022/5/28 可靠性設(shè)計 115 元件計數(shù)法舉例 舉例 某電子設(shè)備由 4個調(diào)整二極管 、 2個合成電阻器 、 4個云母電容器組成 ， 所有器件都是國產(chǎn)的 ， 質(zhì)量等級都是 B1。 設(shè)備的工作環(huán)境為戰(zhàn)斗機座艙 。 計算該設(shè)備的基本可靠性 。 計算步驟 國產(chǎn)器件 ， 使用 GJB/Z 299B98 確定設(shè)備的工作環(huán)境類別： AIF 確定元器件的種類： 調(diào)整二極管 、 合成電阻器 、云母電容器 ； 確定元器件的質(zhì)量等級 ， 全部為 B1 2022/5/28 可靠性設(shè)計 116 元件計數(shù)法舉例 返回 舉例 計算步驟 （ 續(xù) ） 查 GJB/Z 299B98中的表 、 表 、 表 18， 確定元器件的通用失效率 查 GJB/Z 299B98中的表 、 表 ， 確定元器件的質(zhì)量系數(shù) 確定元器件的數(shù)目 計算設(shè)備的基本可靠性 λ設(shè)備 =N1λ1πQ1+ N2λ2πQ2+ N3λ3πQ3 =(106/h) MTBF設(shè)備 =1/λ設(shè)備 =209205h 2022/5/28 可靠性設(shè)計 117 任務(wù)可靠性預(yù)計概念 任務(wù)可靠性預(yù)計概念 任務(wù)可靠性預(yù)計即對系統(tǒng)完成某項規(guī)定任務(wù)成功概率的估計 。 任務(wù)可靠性預(yù)計是針對某一任務(wù)剖面進行的 。 在進行任務(wù)可靠性預(yù)計時 ， 單元的可靠性數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是對影響系統(tǒng)安全和任務(wù)完成的故障統(tǒng)計而得出的數(shù)據(jù) 。 如產(chǎn)品的任務(wù)故障率 、 MTBCF等 。 如果缺乏單元任務(wù)可靠性數(shù)據(jù) ， 也可用基本可靠性的預(yù)計值代替 ， 但系統(tǒng)預(yù)計結(jié)果偏保守 。 返回 2022/5/28 可靠性設(shè)計 119 不可修系統(tǒng)的任務(wù)可靠性預(yù)計 可靠性框圖法 以系統(tǒng)組成單元的預(yù)計值為基礎(chǔ) ， 依據(jù)建立的可靠性框圖及數(shù)學(xué)模型計算得出系統(tǒng)任務(wù)可靠度 。 根據(jù)任務(wù)剖面建立 系統(tǒng)任務(wù)可靠性框圖 ； 預(yù)計單元的故障率或 MTBCF； 確定單元的工作時間； 根據(jù)可靠性框圖計算系統(tǒng)任務(wù)可靠度 。 2022/5/28 可靠性設(shè)計 120 可靠性框圖法 示例 某飛機共有六個任務(wù)剖面 ， 燃油系統(tǒng)完成復(fù)雜特技的任務(wù)可靠性框圖如下圖所示 燃 油 泵發(fā) 動 機低 壓 燃 油 泵切 斷 開 關(guān)沖 壓 口 安 全 活 門 噴 射 泵連 通 單 向 活 門油 箱油 量 指 示 器耗 油 傳 感 器油 盡 信 號 器主 油 路壓 力 信 號 器低 壓 油 面 信 號 器A BCD E FGHIJKLM2022/5/28 可靠性設(shè)計 121 可靠性框圖法 單元名稱 故障率 106(1/h) 單元名稱 故障率 106(1/h) 燃油泵 (A) 870 油箱 (H) 1 切斷開關(guān) (B) 30 油量指示器 (I) 50 發(fā)動機低壓燃油泵 (C) 800 耗油傳感器 (J) 45 沖壓口 (D) 20 油盡信號器 (K) 30 安全活門 (E) 30 主油路壓力信號器 (L) 35 噴射泵 (F) 700 低壓油面信號器 (M) 20 連通單向活門 (G) 40 示例 假設(shè)各單元壽命均服從指數(shù)分布 ， 工作時間均為 ， 其故障率如下表所示 。 2022/5/28 可靠性設(shè)計 122 可靠性框圖法 示例 其任務(wù)可靠度預(yù)計如下 串聯(lián)單元 1， 由 A、 B組成 ， 其可靠度為 旁聯(lián)單元 2， 由 C組成 ， 其可靠度為 hhheeeRRRBAtttBABABA/10900/1030/10870 6661)(1???????????????????????????99999 800900900900800800)(1112661???????????????????eeeetRtCtCC C????????2022/5/28 可靠性設(shè)計 123 可靠性框圖法 9990844 )3045501407003020()(366???????????????????????????????????????????????????eeeeeeeeeeeRRRRRRRRRtttttttttKJIHGFEDKJIHGFEDKJIHGFED????????????????示例 其任務(wù)可靠度預(yù)計如下 串聯(lián)單元 3， 由 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K組成 ，其可靠性為： 2022/5/28 可靠性設(shè)計 124 可靠性框圖法 示例 其任務(wù)可靠度預(yù)計如下 并聯(lián)單元 4， 由 L、 M組成 ， 其可靠度為 則燃油系統(tǒng)任務(wù)可靠度為 9 9 99 9 9 9 99 4 9 99 9 99 6 4666???????????????????????????????eeeeeeeRRRRRttttMLMLMLML ????432??????? RRRR S2022/5/28 可靠性設(shè)計 125 不可修系統(tǒng)的任務(wù)可靠性預(yù)計 返回 多任務(wù)剖面任務(wù)可靠度綜合預(yù)計 在對飛機等武器裝備的可靠性指標要求中 ，一 個 重 要 的 指 標 是 完 成 任 務(wù) 成 功 概 率 （ MCSP） ， 即整機總的任務(wù)可靠度 。 它 是多種任務(wù)剖面的綜合任務(wù)可靠度指標 。 在任務(wù)可靠性預(yù)計時必須根據(jù)不同的任務(wù)剖面 ， 預(yù)計其各自的任務(wù)可靠度 。 然后 ， 將各任務(wù)剖面的任務(wù)可靠度綜合 ， 預(yù)計出整機總的任務(wù)可靠度 。 2022/5/28 可靠性設(shè)計 126 可修系統(tǒng)的可用度預(yù)計 可修系統(tǒng) 在任務(wù)執(zhí)行期間 ， 當(dāng)系統(tǒng)故障而不能執(zhí)行任務(wù)時允許修理 ， 修復(fù)后繼續(xù)執(zhí)行任務(wù) 。 其任務(wù)可靠性不僅受各單元可靠性的影響 ， 而且受到各單元維修特性的影響 。 可修系統(tǒng)的可用度 研究系統(tǒng)開始工作后 ， 在任意時刻系統(tǒng)處于工作狀態(tài)的概率 。 預(yù)計方法 解析法 馬爾可夫過程法 仿真法 2022/5/28 可靠性設(shè)計 127 馬爾可夫過程 隨機過程 隨機事件的變化過程 ， 它無法用確定性的形式來描述 。 在使用期間可以修復(fù)的復(fù)雜系統(tǒng) ， 由系統(tǒng)部件的可靠性和維修性決定了系統(tǒng)在任務(wù)期間的某一時刻 ， 系統(tǒng)可能隨機地處于某種狀態(tài)： 正常狀態(tài) 故障狀態(tài)或修理狀態(tài) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移是個隨機過程 ， 要用系統(tǒng)在各種狀態(tài)下的概率來描述 ， 是一個典型的時間連續(xù)和狀態(tài)離散的隨機過程 。 2022/5/28 可靠性設(shè)計 128 馬爾可夫過程 馬爾可夫過程是一種隨機過程 無后效性：當(dāng)過程在某一時刻 ti的狀態(tài)已知 ，那么在 ti以后的任意時刻 tj， 過程處于各種狀態(tài)的可能性就完全確定 ， 而不受 ti之前任意時刻過程所處狀態(tài)的影響 。 可用于在任務(wù)期間部件的壽命和修復(fù)時間均服從指數(shù)分布的系統(tǒng)可用度的描述 。 只要已知系統(tǒng)開始工作時的狀態(tài) ， 就可以確定以后任意時刻 ， 系統(tǒng)處于可工作狀態(tài)的概率 ， 而與以前的狀態(tài)無關(guān) 。 返回 2022/5/28 可靠性設(shè)計 129 各研制階段預(yù)計方法的選取 選取依據(jù) 返回 研制階段 方案設(shè)計 初步設(shè)計 詳細設(shè)計 適用范圍 預(yù)計方法 相似產(chǎn)品法 ? ? ? 非電產(chǎn)品 、 有相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)的改進改型產(chǎn)品 專家評分法 ? ? 非電產(chǎn)品 、 新研產(chǎn)品 ， 無相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)的改進改型產(chǎn)品 元件計數(shù)法 ? ? 電子產(chǎn)品 應(yīng)力分析法 ? 電子產(chǎn)品 2022/5/28 可靠性設(shè)計 130 可靠性預(yù)計的注意事項 應(yīng)盡早地進行可靠性預(yù)計 ， 以便當(dāng)任何層次上的可靠性預(yù)計值未達到可靠性分配值時 ， 能及早地在技術(shù)上和管理上予以注意 ， 采取必要的措施 。 在產(chǎn)品研制的各個階段 ， 可靠性預(yù)計應(yīng)反復(fù)迭代進行 。 可靠性預(yù)計結(jié)果的相對意義比絕對值更為重要 。一般地 ， 預(yù)計值與實際值的誤差在 2倍內(nèi)可認為是正常的 。 可靠性預(yù)計值應(yīng)大于成熟期的規(guī)定值 。