第四章机械系统可靠性设计.pptVIP

第四章 机械系统可靠性设计; 系统是指由相互间具有有机联系的若干要素组成，能够完成规定功能的综合体。这里所说的要素是指零件、部件和子系统等。 ;齿轮减速器;系统可靠性设计主要内容： 1）可靠性预测：按照已知零部件的可靠性数据，计算系统的可靠性指标，进行几种设计方案的比较，以选择最佳设计方案； 2）可靠性分配：按照规定的系统可靠性指标，对各组成零部件进行可靠性分配，并进行几种设计方案的比较，以选择最佳设计方案。 系统的可靠度决定于两个因素：一是零件（部件）本身的可靠程度；二是他们彼此组合起来的形式。;基本可靠性：产品在规定条件下无故障持续工作的概率。 无故障是指系统任何子系统（包括冗余单元）都没有故障，没有维修和保障要求。 用于计算基本可靠性的模型称为基本可靠性模型，它是一个全串联模型（冗余单元也按串联处理） 系统的元件越多，基本可靠性越低;任务可靠性：产品在规定的任务范围内，完成规定功能的能力。 任务可靠性是产品在执行任务过程中完成规定功能的能力。有备份单元（冗余单元）的子系统发生故障，可以启动备份单元，但不影响任务可靠性； 系统冗余单元越多，任务可靠性越高，但系统的成本也越高——需要权衡； 用于计算任务可靠性的模型称为任务可靠性模型，它是一个由包括串联、并联在内的多种连接方式组成的逻辑框图。; 一个系统，小则由一个子系统组成，大则由成百上千个子系统组成。当我们研究一个系统时，特别是一个大的复杂系统时，首先必须了解组成该系统的各单元或子系统的功能，研究他们的相互关系以及对所研究系统的影响。 为了清晰研究子系统之间的关系，在可靠性工程中往往用逻辑图来描述子系统（零件）之间的功能关系，进而对系统及其组成零部件进行定量的设计与计算。;反映一个系统内各子系统之间功能关系的框图，称为系统逻辑图，又称为可靠性框图。;系统逻辑图与系统结构图的区别;两个并联安装的电容器系统结构图与逻辑图的区别;例如，由两个阀门和一根导管组成的简单系统，其结构框图如下所示。; 如果要求该系统能可靠地流通，则阀门A、B打不开是失效状态，开启状态是正常工作状态。阀门A、B必须同时处于正常状态才能使系统正常工作，其系统的可靠性框图为串联关系。; 如果要求该系统可靠地截流，则阀门A、B关不上是失效状态，而截流状态是正常工作状态。阀门A、B只要有一个能截流就能使系统正常工作。其可靠性逻辑框图是并联关系。;例如，汽车可分为五大子系统：发动机、变速箱、制动、转向机、轮胎。为了保证一辆汽车能正常工作，此五大系统缺一不可。因此，汽车系统的可靠性框图为串联关系。; 同样的物理关系图，根据故障定义的不同可以得出两个不同的逻辑图；同样，不同的物理关系图，根据故障定义的不同也可以得出一个相同的逻辑图。 系统的结构图与逻辑图是两个不同的概念，使用时一定不能混淆。;三.系统的可靠性模型分类 ;串联系统的可靠性框图如下图所示。;2）并联系统 并联系统也称并联冗余系统。它是“为完成某一工作目的所设置的设备，除了满足运行需要之外还有一定冗余的系统”。; 并联系统又分为工作贮备系统和非工作贮备系统。 工作贮备系统：分纯并联系统和r/n系统两种。 前者是使用多个零部件来完成同一任务的系统。在这样的系统中，所有零部件一开始就同时工作，但其中任何一个零部件都能保证单独保证系统正常运行。实例：飞机发动机设计、葛洲坝船闸设计。 ; 有些工作贮备系统，有多个(n)零部件并联，但要求有两个以上(r)的零部件正常工作系统才能正常运行，这样的系统称为r-out-of-n系统（r/n系统）或表决系统。实例：美国航天飞机上的调姿计算机系统(有3个，当2个以上发出调姿指令才执行）;非工作贮备系统：系统中，并联组合的零部件中，一个或几个处于工作状态，而其它则处于“待命状态”，当某一零部件出现故障之后，处于“待命状态”的部分才投入工作。这就是非工作贮备系统。实例：神舟飞船上的控制系统（地面控制、手动）、飞机上的起落架收放装置（电传、手动） ;理想开关;下图是一个串连系统的逻辑图串联系统： 该系统有n个零部件串连，要求系统的失效时间大于t，则每个零部件的失效时间必须大于t。每个零部件的失效时间依次为t1、t2、……、tn，由于各零部件的失效时间是相互独立的随机变量，则 ;【例1】设某系统由四个零件组成，可靠度分别为0.9、0.8、0.7、0.6，系统的可靠度为 【例2】设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为 如果是100个零部件，则 ;对于一个串联系统,如果单元的寿命分布为指数分布,即;【例3】某带式输送机输送带共有54个接头，已知各接头的强度服从指数分布，其失效率如表