【正文】 第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)演講完畢，謝謝觀看！。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，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)全過程的簡(jiǎn)單縮影。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。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 ,達(dá)到縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的。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。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)。假如投試樣品為 n，按有無替換和截尾方式，可以組合成如下四種截尾壽命試驗(yàn)：(n，無，時(shí) ) 取 n個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行無替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)；(n，無，數(shù) ) 取 n個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行無替換定數(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)品愈來愈多，截尾壽命試驗(yàn)也不能適應(yīng)這種需要。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，這又有無替換試驗(yàn)與有替換試驗(yàn)之分。它是指試驗(yàn)到指定的失效個(gè)數(shù)達(dá)到時(shí)停止。它是指試驗(yàn)到指定時(shí)間就立即停止試驗(yàn)。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)。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)。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。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)。如此得到的壽命數(shù)據(jù)是珍貴的、最有說服力的。說明產(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。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。 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。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。 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。這種使參數(shù)性能穩(wěn)定的過程叫老煉。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。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，應(yīng)將子系統(tǒng) C的平均故障間隔定在 80h以上。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。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。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)。4) 實(shí)在不行時(shí)，要重新研究和開發(fā)可靠度更高的元件。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。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。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。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)與故障率第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率故障率曲線 (3):這個(gè)曲線分三段1) 早期故障時(shí)期使用初期故障率比較高的時(shí)期，它是由于機(jī)器內(nèi)在的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，原材料、工藝產(chǎn)生的缺陷造成的2) 偶發(fā)故障時(shí)期：使用的中間過程中故障率較低，且狀態(tài)較穩(wěn)定的時(shí)期。從表中 (2)欄的數(shù)看出，開始故障較多，然后逐漸減少，并在一定范圍內(nèi)有較穩(wěn)定的情況，然后故障數(shù)再次增多，直到結(jié)束。因此，提供備用元件比提供備用組合有更好的整體可靠性。第三節(jié)：可靠度的計(jì)算可靠度的計(jì)算 (7):(2) 先串聯(lián)再并聯(lián) (高級(jí)冗余 )假設(shè)每個(gè)元件的可靠度都是 R，則每個(gè)并聯(lián)組合的可靠度為系統(tǒng)的可靠度為對(duì)不同的元件可靠度 R，在不同的 m,n時(shí)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)可靠度關(guān)系如圖所示。第三節(jié)：可靠度的計(jì)算可靠度的計(jì)算 (6):串 并聯(lián)方式 :假定有 mX n個(gè)元件的系統(tǒng)，采取串聯(lián)、并聯(lián)兩種方式構(gòu)成，分兩種情況考慮。所以系統(tǒng)的可靠度提高，因此并聯(lián)方式可作為提高系統(tǒng)可靠度的一種手段，這叫冗余性。第三節(jié)：可靠度的計(jì)算可靠度的計(jì)算 (4):并聯(lián)方式 :設(shè)系統(tǒng)由多個(gè)元件構(gòu)成，如果其中某一元件發(fā)生故障，系統(tǒng)仍能正常工作，只有當(dāng)所有元件都發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)才不能正常工作，這種構(gòu)成方式稱為并聯(lián)方式。第三節(jié)：可靠度的計(jì)算可靠度的計(jì)算 (2):串聯(lián)方式 :設(shè)系統(tǒng)由多個(gè)元件構(gòu)成，如果其中任一元件發(fā)生故障，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，這種構(gòu)成方式稱為串聯(lián)方式。關(guān)系：可靠度的計(jì)算 :設(shè)可靠度為 R，累積故障概率為 F， R+F=1.我們就元件構(gòu)成系統(tǒng)的不同類型，討論系統(tǒng)與元件之間可靠度的關(guān)系。 N0=Nf(t)+Ni(t)Nf(t): t 時(shí)刻累積故障數(shù)；Ni(t): t 時(shí)刻未失效仍正常工作的數(shù)目；?Nf(t): t 到 t+? t 時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的故障數(shù) 。3) 使用可靠度 Ru(Use Reliability): 它與產(chǎn)品的使用有關(guān)，與包裝、運(yùn)輸、保管、環(huán)境、操作情況、維修等因素有關(guān)。1) 工作可靠度 Ro(Operational Reliability): 這是實(shí)際使用時(shí)，機(jī)器的可靠度。例如：火箭發(fā)射系統(tǒng)，只要在十分鐘內(nèi)把火箭送上軌道即可；海底電纜，要求在幾十年內(nèi)可靠；家用電器，有幾萬小時(shí)可靠，顧客也就滿意了。 )規(guī)定的條件： 常指使用條件、維護(hù)條件、環(huán)境條件和操作技術(shù)等。第三節(jié)：信噪比及其應(yīng)用第一節(jié)：可靠性和可靠度 概念第二節(jié)：故障的統(tǒng)計(jì)分布函數(shù) 第三節(jié)：可靠度的計(jì)算第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率第五節(jié)：可靠性設(shè)計(jì)第六節(jié)：可靠性試驗(yàn)第五講：可靠性設(shè)計(jì)第一節(jié)：可靠性和可靠度概念產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)可分為兩類 :性能指標(biāo) 產(chǎn)品完成規(guī)定功能所需要的指標(biāo) 例如：電視機(jī)的圖象、彩色、音質(zhì)、選擇性能等可靠性指標(biāo) 產(chǎn)品性能隨時(shí)間的保持能力 例如：電視機(jī)的平均壽命 元器件的失效率100臺(tái)計(jì)算機(jī)開始工作 仍有 95臺(tái)在工作t=0 t=1000第一節(jié)：可靠性和可靠度概念可靠性 :產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，稱為產(chǎn)品的可靠性。為使用方便，通常把這些量取常用對(duì)數(shù)再放大 10倍作為信噪比，仍記為 η，但這時(shí)的單位是分貝 (dB)，把 η說成為信噪比的分貝值。理論上和實(shí)踐中經(jīng)常要考慮信號(hào)功率與噪聲功率的比值，這個(gè)比值就叫做信噪比，通常用 η表示 η= 信號(hào)功率 /噪聲功率 = S/N在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中采用信噪比是田口玄一于 1957年提出來的。第二節(jié)：產(chǎn)品的三階段設(shè)計(jì)信噪比的概念：信噪比的概念首先是在無線電通信中提出來的。A. 影響不顯著的因素，可選用低等級(jí)。在容差設(shè)計(jì)中，為減少用戶的損失，需要計(jì)算質(zhì)量損失，以便對(duì)容差設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。參數(shù)設(shè)計(jì)所用的主要方法就是正交設(shè)計(jì)法。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，零部件、元器件全部采用優(yōu)質(zhì)品，裝出的整機(jī)不一定就是優(yōu)質(zhì)品，這是因?yàn)檎麢C(jī)質(zhì)量不僅與元器件、零部件本身的質(zhì)量有關(guān)，更主要的是取決于參數(shù)水平的組合。三階段設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是參數(shù)設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)。第一節(jié)：穩(wěn)健性和穩(wěn)健設(shè)計(jì)何謂三階段設(shè)計(jì)：三階段設(shè)計(jì)就是在專業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用正交設(shè)計(jì)方法選擇最佳參數(shù)組合和最合理的容差范圍，盡量用價(jià)格低廉的、低等級(jí)的零部件來組裝整機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。對(duì)這些誤差因素可以采取兩種辦法：1) 消除這些因素 : 實(shí)際上往往很難做到，有的情況下，即使能做到 ,也要花費(fèi)很大力氣和很高的費(fèi)用，這是不值得的；2) 盡量降低誤差因素的作用，使產(chǎn)品性能因誤差因素變化而變化的敏感性最小。如果因素狀態(tài)的變化對(duì)產(chǎn)品性能的影響不大，我們就說產(chǎn)品性能對(duì)該因素的變化是不敏感的，