【正文】 ??????????與 的關(guān)系 2）可靠度與壽命分布函數(shù) （ 116） 3） 利用式 (116)， 以及式（ 113） ～（ 115）得 （ 118） （ 119） （ 117） （ 120） 45 ? 例 11某種元件的失效率 與時間無關(guān)，試求：①發(fā)失效后的產(chǎn)品數(shù)目與時間的關(guān)系；②失效密度函數(shù)；③壽命分布函數(shù)。 解：失效率為常數(shù)時的可靠度服從指數(shù)分布，故 開始 1h的可靠度為 : ?? 61 1 101 e e? ?? ??? ? ?? ? 61 10 2023 ee ??? ???61 10? ??? 開始工作 20h的可靠度為 : 48 ? “ 壽命”是指產(chǎn)品能夠正常履行規(guī)定功能的時間長度。產(chǎn)品在工作過程中出現(xiàn)失效的時刻是隨機(jī)的，因而產(chǎn)品壽命是一個隨機(jī)變量。 49 ? 對不可修產(chǎn)品，壽命是指它失效前的工作時間。 平均壽命 ?而對可修產(chǎn)品而言，則是指產(chǎn)品兩次相鄰故障之間的工作 時間平均值，即平均故障間隔時間，而不是指整個產(chǎn)品報 廢的時間。 50 ? 一言之，平均壽命是產(chǎn)品故障前工作時間 (故障間隔時間 )的平均值。 ? 對一批產(chǎn)品，平均壽命可用產(chǎn)品失效前總工作時間與產(chǎn)品總數(shù)之比來近似 ?需要說明的是，上述計算 MTTF的公式適合于完全數(shù)據(jù)，即獲得了所有試驗產(chǎn)品的失效數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)不能直接采用式 (121)計算，合適的計算方法在有關(guān)壽命試驗及其數(shù)據(jù)分析中闡述。 當(dāng)已知可靠度函數(shù) R(t)后，可以求得任意時間內(nèi)可靠度的值；反之，若給定了可靠度值，也可求出相應(yīng)的工作時間。 ? 當(dāng)可靠度 R=50%時對應(yīng)的工作時間，叫 中位壽命 （又稱 壽命中位數(shù) ）。 、中位壽命與特征壽命 1 當(dāng)產(chǎn)品可靠度 R=e1≈%時，對應(yīng)的工作時間稱為產(chǎn)品的特征壽命， 記為 Te1，即 T e1滿足 R（ Te1） =e 1?≈.0368。 ? ???? 解：失效率為常數(shù)時，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 實際使用經(jīng)驗及試驗結(jié)果表明，許多設(shè)備的失效率隨時間的變化曲線有如圖所示的形狀。 失效率曲線 耗損失效期 t時間 偶然失效期 早期失效期 使用壽命 規(guī)定的失效率 λ(t) 失效率 A B 55 設(shè)備的失效率隨時間的變化可以分為 3個階段：早期失效期、隨機(jī)失效期和耗損失效期。 其特點是失效率較高，且隨時間的增加失效率迅速下降， 呈遞減型。例如，設(shè)計中選用的原材料有缺陷，結(jié)構(gòu)不合理，制造工藝措施不當(dāng)，生產(chǎn)設(shè)備的落后，操作人員粗心大意及質(zhì)量控制檢驗不嚴(yán)格等，均有可能造成設(shè)備的早期失效 . 當(dāng)采取修正設(shè)計、改進(jìn)生產(chǎn)、進(jìn)行元器件的老化篩選、加強(qiáng)質(zhì)量 控制等措施后，大量早期失效隱患會得以消除，早期失效率會得 到有效降低。早期失效的產(chǎn)品被淘汰后，產(chǎn)品的失效率就會大體趨于穩(wěn)定狀態(tài)并保持長時間不變。 這一階段是產(chǎn)品最好的工作期，其持續(xù)時間也比較長，所以也稱為產(chǎn)品的使用壽命期 . 產(chǎn)品在這一階段的失效是隨機(jī)的，是由各種偶然因素引起的。一般地說，再好的維護(hù)工作也不能消除偶然性失效。 57 耗損失效期出現(xiàn)在設(shè)備投入使用的后期。 這個時期的失效是由于設(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。 3．耗損失效期 防止耗損失效的辦法是進(jìn)行預(yù)防性檢修 ，當(dāng)我們知道耗損期開始的時刻后， 就可以在這一時刻之前更換接近耗損失效期的元器件，不讓它工作到耗損失效期，失效率就不會急劇增加。 58 掌握設(shè)備的失效規(guī)律是非常重要的。 ? 浴盆曲線的失效率在早期失效期 A、偶然失效期 B和耗損失效期 C內(nèi)對應(yīng)的失效率、失效密度 f(t)和可靠度 R (t)的 圖形如圖所示。 14產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性 產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要組成部分 產(chǎn)品質(zhì)量 功 能 有效性 可靠性 維修性 固有可靠性 使用可靠性 環(huán)境適應(yīng)性 產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的關(guān)系可用圖表示： 60 這些指標(biāo)是產(chǎn)品的基本指標(biāo)。但是只有這些技術(shù)性能指標(biāo)，沒有可靠性指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量也是不能保證的。 例如，一臺技術(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)：和增加費用，重則造成人身事故。 產(chǎn)品的 功能 是指產(chǎn)品所具有的 技術(shù)指標(biāo) 。 由此可見，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。 影響產(chǎn)品固有可靠性的因素很多，主要有：產(chǎn)品設(shè)計方案的選擇；零部件的材料、結(jié)構(gòu)和性能；制造工藝等。 包括使用與維護(hù)的程序及設(shè)備； 人為因素等。 如環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力、振 動、沖擊、輻射、鹽霧、貯存、運輸?shù)葪l件。 維修性 是表示對可以維修的產(chǎn)品進(jìn)行維修的難易程度或性質(zhì)。 可靠性理論及可靠性技術(shù)已發(fā)展成為一門現(xiàn)代工程學(xué)科 ——“可靠性工程”。 產(chǎn)品可靠性低，故障多，不僅維修費用會成倍增長， 而且會因設(shè)備停工而造成的經(jīng)濟(jì)損失更嚴(yán)重。 可靠性與維修性相結(jié)合構(gòu)成了產(chǎn)品的有效性 (即廣義 可靠性 )，它是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要方面。 15 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容、特點和方法 一、可靠性設(shè)計在整個可靠性計劃中的地位 (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 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)計的內(nèi)容是：確定冗余方式和預(yù)測冗余系統(tǒng)的可靠性。 在采用上述方法后仍不能滿足要求時， 采用冗余是提高系統(tǒng)可靠度最有效的辦法。 二、可靠性設(shè)計的特點 2) 可靠性設(shè)計強(qiáng)調(diào)在設(shè)計階段要把可靠度直接設(shè)計到零件中去。 3)可靠性設(shè)計必須考慮環(huán)境的影響。 5)可靠性設(shè)計承認(rèn)在設(shè)計階段及其以后的階段都需要可靠性增長。 66 1)確定可靠性指標(biāo)及其量值 三、機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容 4)把規(guī)定的可靠度直接設(shè)計到零件中去 3)對可靠性指標(biāo)進(jìn)行合理的分配 2)可靠性預(yù)測 67 1)確定設(shè)計的問題及任務(wù)輪廓 。環(huán)境因素包括載荷、溫度、噪聲、速度等。 2)確定有關(guān)的設(shè)計變量和參數(shù) 。 3)進(jìn)行失效模式、影響及致命度分析 (FMECA)。 如一種失效模式的性質(zhì)受到另一種可能發(fā)生的失效模式的影響， 則受到影響的應(yīng)力和強(qiáng)度應(yīng)加以修正。 5)確定涉及到的每種失效模式的判據(jù)。 7)確定強(qiáng)度函數(shù)及每個失效模式下的強(qiáng)度分布。 9)確定同時考慮到所有致命失效模式的零件的整個可靠度。 臵信度的概念是對于試驗本身而言的。 12)對系統(tǒng)進(jìn)行失效樹分析 (FTA)。 本章結(jié)束 謝謝大家！ 演講完畢，謝謝觀看！