机械可靠性设计解读.docx

第一章 绪论1.3可靠性定义及特征量1、可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。对象：指某个不可拆卸的独立体（如弹簧、齿轮），也可指某一部件或机器（如发动机或减速器），还可指某个系统（如某条生产线、某个车间等），甚至包括人的判断与人的操作因素在内。2、失效概率：产品在规定的条件下和规定的时间内未完成规定功能的概率，记为F(t)。F(t)=1-R(t)3、失效率：失效率是工作到某时刻t尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。一般记为λ，它也是时间t的函数，故也记为λ(t)，称为失效率函数，有时也称为故障率函数或风险函数。??假设有N个产品，从t=0开始工作，到时刻t时产品的失效数为n(t)，而到时刻(t+Δt)时产品的失效数为n(t+ Δt)，即在[t，t+ Δt]时间内有Δn(t)=n(t+ Δt)-n(t)个产品失效，则在该区间内产品平均失效率为式中， 为开始时投入试验产品的总数；为到时刻产品的失效数；为到时刻产品的失效数；为时间间隔。失效率反映了t时刻产品失效的速率，也称为瞬时失效率。失效率愈低，则可靠性愈高。平均失效率：在某一定时间内失效率的平均值。例如，在（t1，t2）时间内失效率平均值为：练习1、若有100件产品，实验10小时已有2件失效。此时观测1小时，发现有1件失效，求此时失效率。2、若实验到50小时时共有10件失效。再观测1小时，也发现有1件失效，求此时失效率。第二章可靠性数学基础4平均寿命MTTF：Mean Time to Failure，无故障工作时间或首次故障平均时间，指开始工作到发生故障的平均时间。MTBF：Mean Time between Failure，故障间隔平均时间或平均无故障时间，指寿命期内累计工作时间与故障次数之比。MTTF和MTBF都称为平均寿命2.3.3 重要的连续性随机变量及其分布3、正态分布（高斯分布）概率密度函数：（）累积分布函数：记为：或，是一种二参数分布。为均值， 为方差。分布形态为对称分布令z=(x-μ)/σ，则有第三章 机械可靠性设计原理与可靠度计算应力：外力在微元面积上产生内力与微元面积比值的极限，还包括环境因素，例如温度、湿度、腐蚀、粒子辐射等。强度：机械结构承受应力的能力，因此，凡是能阻止结构或零部件故障的因素，均为强度，如材料力学性能、加工精度、表面粗糙度等。已知某零件的应力分布和强度分布都为正态分布，其分布参数分别如下，试计算其可靠度。例2钢轴受弯矩作用，其最大应力幅呈正态分布，轴的强度也呈正态分布，其数据如表所列。要求钢轴运转105次，试计算此轴的可靠度。例某零件的强度和应力均呈指数分布，其均值分别为，求该零件的可靠度。解：强度和应力都呈指数分布，其参数分别为λS、λs第四章机械系统可靠性设计系统可靠性设计方法：已知零部件或各单元可靠性数据，计算系统可靠性指标。2）给定系统可靠性指标，分配各单元可靠性。4.1.3 系统的结构框图和可靠性框图结构框图：表示组成系统的部件之间的物理关系和工作关系。可靠性框图：描述系统的功能和组成系统的部件之间的可靠性功能关系。表示了系统为完成功能的各单元之间的逻辑关系。4.2系统可靠性模型4.2.1 串联系统组成系统的所有单元中任一单元的失效都会导致整个系统失效的系统。或者：只有当所有单元都正常工作时，系统才能正常工作的系统。设U表示系统正常工作的事件，Ui表示第i个系统正常工作的事件。当所有分系统都正常工作时，系统才正常工作。U=U1U2···Un设系统可靠度为RS，则有串联系统的可靠度等于各独立分系统的可靠度乘积。串联系统的可靠度Rs与串联元件的数量n及各元件的可靠度Ri有关。因为各个元件的可靠度Ri均小于1，所以串联系统的可靠度比系统中最不可靠元件的可靠度还低，并且随着元件可靠度的减小和元件数量的增加，串联系统的可靠度迅速降低。所以为确保系统的可靠度不至于太低，应尽量减少串联元件的个数或采取其他措施。4.2.2并联系统组成系统的所有单元中任一单元的正常工作都会导致整个系统正常工作的系统。或者：只有当所有单元都失效时，系统才失效的系统。设F表示系统发生故障的事件，Fi表示第i个系统失效的事件。当所有分系统都失效时，系统才发生故障。F=F1F2···F3例3四个可靠度分别为0.9、0.8、0.7、0.6的零件组成一个纯并联系统，系统的可靠度为这个结果比例1的结果大得多，因此，并联的组合方法将大大提高系统的可靠度。在机械系统中，实际应用较多的是n=2的情况，而且R1=R2=R。此时，并联系统的可靠度为4.2.3 混联系统把若干串联系统或并联系统重复地再加以串连或并联，得到更复杂的可靠性结构模型。 设S1、S2、S3的可靠度分别为R1、R2、R3，则系统可靠度为（串联并联等效