【正文】 間過(guò)程中故障率較低，且狀態(tài)較穩(wěn)定的時(shí)期。故障的發(fā)生是隨機(jī)的。3) 磨損故障時(shí)期：機(jī)器使用后期，故障率再次升高的時(shí)期，由于經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，機(jī)器磨損嚴(yán)重 , 化學(xué)變化、老化等原因，使故障增多，這時(shí)期已接近壽命的完結(jié)。第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個(gè)重要分布的可靠度密度函數(shù)和故障率 :1) 指數(shù)分布 : f(t) = λe λt (λ0) 可靠度函數(shù)為故障率為即指數(shù)分布的故障率是常量。對(duì)于指數(shù)分布，串聯(lián)系統(tǒng)的故障率等于各元件故障率之和。這就是指數(shù)分布中故障率的可加性。指數(shù)分布故障密度函數(shù)指數(shù)分布故障密度函數(shù)幾個(gè)重要分布的可靠度函數(shù)和故障率 (2):2) 正態(tài)分布 : 密度函數(shù)故障分布函數(shù)它的可靠度函數(shù)為故障率為第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個(gè)重要分布的可靠度函數(shù)和故障率 (3):3) 威布爾分布 : 密度函數(shù)故障分布函數(shù)它的可靠度函數(shù)為故障率為第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個(gè)重要分布的可靠度函數(shù)和故障率 (4):4) 離散型的可靠度函數(shù)和故障率 : 類似于連續(xù)型分布，若離散型的分布律為 pk(二項(xiàng)分布為 泊松分布為 )則可靠度函數(shù)為 故障率為第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)一般概念 :事前考慮可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)首先要考慮的幾個(gè)問(wèn)題：1) 仔細(xì)調(diào)查了解能夠得到的元件的可靠度。2) 根據(jù)總目標(biāo)要求和實(shí)際狀況，正確地分配各元件的可靠度。3) 必要時(shí)采用適當(dāng)?shù)氖侄螐浹a(bǔ)元件可靠度的不足，譬如采用冗余度連接方式，甚至改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等。4) 實(shí)在不行時(shí)，要重新研究和開(kāi)發(fā)可靠度更高的元件。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)平均壽命：產(chǎn)品投入使用到發(fā)生故障的平均工作時(shí)間。不可修復(fù)系統(tǒng) MTTF (Mean Time To Failure): 失效前平均工作時(shí)間若產(chǎn)品的故障概率密度 f(t)按指數(shù)分布，且 ?(t)=常數(shù)時(shí)，MTTF=1/?第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)可修復(fù)系統(tǒng) MTBF (Mean Time Between Failure)對(duì)一系統(tǒng)，在發(fā)生故障后，如果經(jīng)過(guò)維修能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)，這種系統(tǒng)稱為可修復(fù)系統(tǒng)?？尚迯?fù)系統(tǒng)的維修工作難易不同，表征維修難易程度的量叫維修度，記作 M, 即可修復(fù)系統(tǒng)在規(guī)定條件下和在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成維修的概率。系統(tǒng)維修后恢復(fù)正常工作 ,工作一段時(shí)間以后又會(huì)發(fā)生故障，兩次故障之間的時(shí)間 叫故障間隔，它是一個(gè)隨機(jī)變量，各故障間隔的平均值，叫平均故障間隔，記為 MTBF。 .若系統(tǒng)的可靠度為 R(t)，則有若 T服從參數(shù)為的指數(shù)分布，則 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)例 :一系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng) A， B， C串聯(lián)而成，它們的壽命都服從指數(shù)分布。要求系統(tǒng)的 MTBF在 50h 以上，已知 A， B 的 MTBF 分別為 200h， 400h，試求 C的 MTBF。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)解 :設(shè) A， B， C的故障率分別為 λA， λB， λC，系統(tǒng)的故障率為 λ。已知 (MTBF)A=200h, (MTBF)B=400h，根據(jù)公式得知： (MTBF)A=1/λA, (MTBF)B = 1/λB所以 λA= 1/200 = , λB= 1/400 = 又 λ= λA + λB + λC λ= 1/50 = 所以 λC = λ λA λB = = 因此 (MTBF)C = 1/ λC= 1/ = 80 (h)這就是說(shuō)，應(yīng)將子系統(tǒng) C的平均故障間隔定在 80h以上。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)元器件的選用 :系統(tǒng)的可靠性受多方面因素的影響，最關(guān)鍵的是元器件的可靠性。在篩選合格的元器件時(shí)，有的元器件參數(shù)、性能并不穩(wěn)定，其原因主要是參數(shù)飄移。這些元器件需要放一段時(shí)間或工作一段時(shí)間后才能穩(wěn)定。這種使參數(shù)性能穩(wěn)定的過(guò)程叫老煉。元器件是否要進(jìn)行老煉，主要取決于這種元器件的參數(shù)飄移是否影響產(chǎn)品使用的可靠性 ,如果沒(méi)有影響，就可以不進(jìn)行老練；反之，就要進(jìn)行老煉。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)元器件的正確使用 :元器件選好之后，下一步就是如何在設(shè)計(jì)中正確使用這些元器件。設(shè)計(jì)人員必須對(duì)元器件的質(zhì)量、使用方法和關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)有充分的了解，不要超負(fù)荷工作。為了使元器件的使用壽命進(jìn)一步提高，對(duì)關(guān)鍵的指標(biāo)必須降額使用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須盡量減少元器件的數(shù)目，盡可能地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)固有可靠度的設(shè)計(jì) :我們知道產(chǎn)品的工作可靠度近似地等于固有可靠度與使用可靠度的乘積。我們所說(shuō)的可靠度設(shè)計(jì)就是為實(shí)現(xiàn)固有可靠度的目標(biāo)值而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意：1) 要對(duì)類似的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查研究，了解過(guò)去發(fā)生故障的情況，分析 故障的原因及該故障對(duì)系統(tǒng)的影響；2) 盡量使用標(biāo)準(zhǔn)化元件，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化元件性能可靠；3) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單、合理。一般來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，故障率越低4) 分配元件的可靠度要適當(dāng)，特別是元件較多時(shí)；5) 元件的可靠度達(dá)不到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，適當(dāng)采用冗余結(jié)構(gòu)；6) 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要便于使用、檢查和維修； 固有可靠度的設(shè)計(jì) (2):7) 明確使用的環(huán)境條件和功能限度；8) 確定貯存條件 (如溫度、濕度的要求 )和貯存的期限；9) 確定適當(dāng)?shù)陌b (包裝材料、包裝方法等 )；10) 明確指出任務(wù)時(shí)間；11) 指明預(yù)防保養(yǎng)，確定元件的更換期，在進(jìn)入磨損期前，就要把 元件換下來(lái)； 第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)第六節(jié)：可靠性試驗(yàn) (壽命試驗(yàn) )目的 :1) 弄清產(chǎn)品的壽命分布；2) 估計(jì)產(chǎn)品的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)。說(shuō)明產(chǎn)品可靠性是符合定量要求；3) 研究產(chǎn)品失效機(jī)理，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件、原材料和工藝方面 的缺陷，以便采取有效的糾正措施，提高產(chǎn)品可靠性；可靠性試驗(yàn)： 從一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取 n個(gè)產(chǎn)品，在一定應(yīng)力水平或一定環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，觀察工作狀態(tài)，對(duì)照事先確定的失效判據(jù)，發(fā)現(xiàn)有樣品失效，立即記錄其失效時(shí)間，最后用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)失效數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)失效原因進(jìn)行分析。 第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)1) 現(xiàn)場(chǎng)壽命試驗(yàn)：它是把產(chǎn)品放在實(shí)際使用條件下來(lái)獲得失效數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，如飛機(jī)的操縱桿，汽車(chē)的行駛里程等都是在現(xiàn)場(chǎng)壽命試驗(yàn)中進(jìn)行的。如此得到的壽命數(shù)據(jù)是珍貴的、最有說(shuō)服力的。但此種試驗(yàn)的組織管理工作繁重，投資大，時(shí)間長(zhǎng)；2) 模擬壽命試驗(yàn) ：又稱實(shí)驗(yàn)室壽命試驗(yàn)。它是將現(xiàn)場(chǎng)使用的主要工作條件在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬，并受到人工控制，便利在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)參試樣品都在相同工作條件下進(jìn)行壽命試驗(yàn)。如電子元件在恒溫箱內(nèi)作壽命試驗(yàn)，電纜在一定電壓下作壽命試驗(yàn)等等。此種試驗(yàn)管理簡(jiǎn)便，投資小，有重復(fù) , 便于產(chǎn)品間的比較；現(xiàn)場(chǎng)壽命試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)壽命試驗(yàn)?zāi)M壽命試驗(yàn)?zāi)M壽命試驗(yàn)第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)壽命試驗(yàn)1) 完全壽命試驗(yàn)：把 n個(gè)投試樣品試驗(yàn)到全部失效 (包括故障，以后不再一一說(shuō)明 )才停止的試驗(yàn)，稱為完全壽命試驗(yàn)，所獲得的 n 個(gè)失效時(shí)間稱為完全樣本。在完全樣本基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得的可靠性指標(biāo)也較為可靠，但此種試驗(yàn)常需要較長(zhǎng)的時(shí)間，譬如 100 只晶體管組成的壽命試驗(yàn)，若要獲得完全樣本，那需要很長(zhǎng)時(shí)間，起碼幾年，甚至幾十年，等它們?nèi)渴В碌木w管可能已設(shè)計(jì)出來(lái)了，所以這種試驗(yàn)不適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，常不被采用。完全壽命試驗(yàn)完全壽命試驗(yàn)截尾壽命試驗(yàn)截尾壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)2) 截尾壽命試驗(yàn)：把 n個(gè)投試樣品試驗(yàn)到部分失效就停止的試驗(yàn)，稱為截尾壽命試驗(yàn)。在截尾壽命試驗(yàn)中，依先后記錄的失效時(shí)間 t1≤t2≤...≤tr稱為截尾樣本。其中 r稱為截尾數(shù)，一般 r≤n，當(dāng) r=n時(shí)，截尾壽命試驗(yàn)就成為完全壽命試驗(yàn)。1) 定時(shí)截尾壽命試驗(yàn) ：又稱 I型截尾壽命試驗(yàn)。它是指試驗(yàn)到指定時(shí)間就立即停止試驗(yàn)。這時(shí)樣本中的失效個(gè)數(shù)是隨機(jī)的，事先無(wú)法知道；2) 定數(shù)截尾壽命試驗(yàn) ：又稱 II型截尾壽命試驗(yàn)。它是指試驗(yàn)到指定的失效個(gè)數(shù)達(dá)到時(shí)停止。這時(shí)試驗(yàn)停止時(shí)間是隨機(jī)的。第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)*有替換試驗(yàn)假如在截尾壽命試驗(yàn)中還考慮失效產(chǎn)品是否允許替換，這又有無(wú)替換試驗(yàn)與有替換試驗(yàn)之分。進(jìn)行有替換試驗(yàn)主要是為了獲取更多的試驗(yàn)信息。假如投試樣品為 n，按有無(wú)替換和截尾方式，可以組合成如下四種截尾壽命試驗(yàn)：(n，無(wú)，時(shí) ) 取 n個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)；(n，無(wú)，數(shù) ) 取 n個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)；(n，有，時(shí) ) 取 n個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行有替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)；(n，有，數(shù) ) 取 n個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行有替換定數(shù)截尾壽命試驗(yàn)；第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)3) 加速壽命試驗(yàn)：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高可靠、長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品愈來(lái)愈多，截尾壽命試驗(yàn)也不能適應(yīng)這種需要。譬如，不少電子元器件的壽命是很長(zhǎng)的 ,在正常工作溫度 40oC 下可達(dá)數(shù)百萬(wàn)小時(shí)以上，若取 1000個(gè)這樣的電子元器件， 那要進(jìn)行數(shù)萬(wàn)小時(shí)的試驗(yàn)，可能只有一、二個(gè)失效，甚至還會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有失效的情況。這些情況的出現(xiàn)對(duì)估計(jì)元器件的可靠性指標(biāo)都是不利的，甚至很難給出估計(jì)。假如我們把工作溫度由40oC提高到 60oC，甚至 80oC，只要失效機(jī)理不變，由于工作環(huán)境變得惡劣一些，該電子元器件的失效個(gè)數(shù)會(huì)增多，這對(duì)估計(jì)低溫下的可靠性指標(biāo)是很有利的，此種在超過(guò)正常應(yīng)力水平下的壽命試驗(yàn)稱為加速壽命試驗(yàn)。在加速壽命試驗(yàn)中，再采用截尾試驗(yàn)技術(shù)，就可使試驗(yàn)時(shí)間大為縮短。第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)例：某廠制造一種新型絕緣材料，專家們預(yù)測(cè)其在正常工作溫度 150oC 下的平均壽命要達(dá) 10000 小時(shí)以上，為了獲得平均壽命的估計(jì)值，預(yù)計(jì)壽命試驗(yàn)要進(jìn)行 20230小時(shí)左右，這相當(dāng)于要進(jìn)行 2年 多時(shí)間，在一般工廠里承受不了的。此絕緣材料的物理性能得知，適當(dāng)?shù)靥岣咴囼?yàn)溫度，可以加速絕緣材料的老化，從而使擊穿時(shí)間提前到來(lái) ,達(dá)到縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的。通過(guò)摸底試驗(yàn)得知，在高溫 270oC下該絕緣材料的失效原因仍然是由于老化引起的，因此選取該溫度作為加速應(yīng)力是妥當(dāng)?shù)模铀賾?yīng)力水平應(yīng)在 150oC到 270oC間選取。第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)經(jīng)研究決定， 190oC, 220oC,240oC和 260oC等四個(gè)溫度水平作為加速應(yīng)力水平，在這四個(gè)溫度水平下分別安排一個(gè)截尾壽命試驗(yàn)，各獲得一個(gè)截尾樣本，然后再設(shè)法估計(jì)各溫度水平下的平均壽命。所得的平均壽命估計(jì)值如下：第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)進(jìn)一步的工作可以從圖上得到啟發(fā)。以溫度 T作縱軸，平均壽命 θ作橫軸，把表上的數(shù)據(jù)點(diǎn)在該坐標(biāo)紙上，可以看出一個(gè)明顯的趨勢(shì)：隨著試驗(yàn)溫度 T的下降，平均壽命 θ在增加，假如把圖上的四個(gè)點(diǎn)用一條光滑的曲線聯(lián)結(jié)起來(lái)，并順勢(shì)延長(zhǎng)，那就可以看到，當(dāng)試驗(yàn)溫度水平為 150oC時(shí)，其平均壽命大約為 17000小時(shí)，這就是加速壽命試驗(yàn)全過(guò)程的簡(jiǎn)單縮影。從這個(gè)縮影可以看出加速壽命試驗(yàn)的基本思想是：利用高應(yīng)力水平下的平均壽命去外推正常應(yīng)力水平下的平均壽命。第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)