第五章可靠性设计案例.ppt

;5.1 概述 5.2可靠性设计原理 5.3 零部件的可靠性设计 5.4 系统可靠性设计;5.1.1 可靠性设计的基本概念 5.1.2 可靠性特点 5.1.3 可靠性设计的常用指标 5.1.4 可靠性设计常用的分布函数 ;可靠性是衡量产品质量的一项重要指标;追溯到二次世界大战期间。;50年代，可靠性理论研究开始起步。;60年代，产品趋向复杂，工作环境条件严酷， 对可靠性的要求越来越高。;60年代末，70年代初，美国编制了一系列可靠性 规范，可靠性理论趋于成熟，70年代末，可靠性 研究工作在世界范围内已达到了成熟期;我国于60年代末70年代初开始可靠性研究。;可靠性（GB3187－87规定的定义）：  产品在规定的工作条件下和规定的时间 内完成规定功能的能力，它反映了产品工作 性能稳定的程度。 ;对 象（产品）——系统、机器、部件、零件等。 例：汽车板簧、汽车发动机、汽车整车等 ; 比??汽车的使用条件，包括道路条件（平原、山地、丘陵）、气候条件（热带、寒带等）、维修保养水平、驾驶员的水平等。使用条件不同，零件的可靠度就不同。离开了规定的条件，靠度分析就失去了分析基础;规定的时间 ;在规定的使用条件下正常运行。产品应在规定的功能参数 范围内运行，丧失了规定的功能，称“失效”;例如：发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降等。 注意：若产品工作时的功能参数已漂移到规定的界限之外， 即使仍能正常运行，也属于不正常工作而视为“失效”。 如6缸发动机只有2缸工作，汽车仍可以正常运行，也认为 发动机发生故障。;能力-用概率表示;固有可靠性与使用可靠性;可靠性研究的意义：; 1.挑战者号失事的直接原因是旨在防止喷气燃料 燃烧时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏， 这是导致航天飞机失事的直接技术原因。 2.在航天飞机设计准则明确规定了推进器运作的温度范围， 即40°F--90°F，而在实际运行时，整个航天飞机系统周围 温度却是处于31°F-99°F的范围。 3.所有的橡胶密封圈从来没有在50°F以下测验过，这主要是 因为这种材料是用来承受燃烧热气的，而不是用来承受冬天里 发射时的寒气的，而当时挑战者“发射的时间却正好是在寒冷 的冬天。;1984年12月，美国联合碳化物公司设在印度的一个农药厂，由于地下毒气罐阀门失灵造成了3000人死亡的严重事故；;2)提高产品可靠性，能使产品的总费用降低。 提高产品可靠性，首先要增加费用，如选用好 的元器件，研制部分冗余功能的电路及进行 可靠性设计、分析、实验，这些都需要费用， 然而，产品可靠性的提高使得维修费用机停 机检查损失费大大减小，使总费用降低。;可靠性研究的意义：;挑战者“号失事的技术原因(直接原因)： 1.“挑战者”号失事的直接原因是旨在防止喷气燃料 时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏，这是导致 、航天飞机失事的直接技术原因。 2.在航天飞机设计准则明确规定了推进器运作的温度 范围，即40°F--90°F，而在实际运行时，整个航天 飞机系统周围温度却是处于31°F-99°F的范围。 3.所有的橡胶密封圈从来没有在50°F以下测验过， 这主要是因为这种材料是用来承受燃烧热气的，而不 是用来承受冬天里发射时的寒气的，而当时“挑战者”发 射的时间却正好是在寒冷的冬天。;;传统机械设计 传统的机械设计采用确定的许用应力法和安全系数法研究、设计机械零件和简单的机械系统。;因为在设计中把影响零件工作状态的设计变量，如应力、强度、安全系数、载荷、零件尺寸、环境因素等都处理成确定的数据，是它们的平均值，没有考虑数据的分散性。 为了保证机械的可靠性，往往对计算载荷、选用的强度等分别乘以各种系数，例如载荷系数、尺寸系数等最后还考虑安全系数。这是人们对这些因素的随机变化所作的经验估计。同时表明对这些变化情况无法进行精确计算，只好将机械的尺寸、重量等作经验的但又不精确的放大。;在机械可靠性设计中，将设计应力和强度（抗拉强度、屈服强度、疲劳强度等机械性能以及包括考虑零部件尺寸、表面加工情况、结构形状和工作环境等内在的影响强度的各种要素），都视为属于某种概率分布的统计量（变量）;可靠性设计法认为机器的工作过程是一个随机过程，作用在零部件上的载荷（广义的）和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述，必须用概率统计的方法求解。 可靠性设计法认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度，从而弥补了常规设计法的不足。; 应用概率与数理统计及强度理论，求出在给定设计条件下零部件不产生破坏的概率公式，应用公式，就可以在给定可靠度下求出零部件的尺寸，或给定其尺寸确定其安全寿命。 ;如果引起零件失效的一方