现代设计方法-可靠性设计-概述.pdf

可 靠 性 设 计（1） Reliability Design 可靠性概述 华中科技大学CAD中心 黄正东 本讲主要内容 可靠性基本概念和特点 可靠性设计的常用指标 可靠性设计常用分布函数 1.可靠性设计的概念与特点 • 什么是可靠性？ 表示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 • 可靠性的由来 1952年，美国国防部成立了“ 电子设备可靠性咨询小组（AGREE ）”， 1957年发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告，提出了在生产、 试制过程中产品可靠性指标的试验、验证和鉴定的方法，以及包装、储 存、运输过程中的可靠性问题及要求。这份报告被公认是电子产品可靠 性工作的奠基性文件。至此，可靠性理论的研究开始起步，并逐渐在世 界范围内展开，可靠性工程开始形成一门独立的工程学科。 • 可靠性的发展 60年代，由于产品趋向复杂化，工作环境条件的严酷，对 可靠性的要求越来越高。可靠性技术从电子业迅速推广到 其它工业部门，从阿波罗飞船到洗衣机、汽车、电视、 都 应用了R设计技术和R管理技术。 Apollo计划被公认为是可靠性的充分体现。 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，应用领域不断扩大，到70年代末， 可靠性研究工作在世界范围内已达到了成熟期。 • 可靠性在我国的发展 我国于60年代末70年代初开始可靠性研究工作，最早研究 的有航天工业部705所，电子工业部四所、五所等。 1990年，我国机械电子工业部印发的“加强机电产品设计 工作的规定”中明确指出： 可靠性、适应性、经济性三性统筹作为我国机电产品设计的 原则，在新产品鉴定定型时，必须要有可靠性设计资料和试 验报告，否则不能通过鉴定。 现今，可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、 产品责任预防等不可缺少的依据和手段，也是我国工程技术 人员对现代设计方法所必需掌握的重要内容之一。 • 常规设计与可靠性设计 常规设计：物理量均视为“定值”； 强度设计，可能会导致大量失效。 故采用安全系数方法 可靠性设计：物理量视为“随机变量” 应用概率的方法进行设计 • 可靠性的定义 • 可靠性的定义 可靠性—产品在规定的工作条件下，规定的时间内完成规 定功能的能力。 ① 研究的对象（产品） 系统、部件、零件；汽车、航天器、材料、计算机软件等。 ② 规定条件 各种环境条件：载荷、温度、压力、湿度、润滑等； 使用方法、维修方法 ③ 规定时间 广义的时间：时间、距离、周期、循环次数、转数等，与时间相当的 物理量。 可靠性—产品在规定的工作条件下，规定的时间内完成规 定功能的能力。 ④规定功能：包括性能 • 系统的工作状态：如发动机正常运转； • 产品的工作性能参数指标：精度、效率、强度、稳定性等。 如发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降。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 仍可正常运行，也认为发动机发生故障。 2.可靠性设计的常用指标 • 概率指标（统计指标） 可靠度（Reliability） 不可靠度（失效概率） （Faulty） 失效概率密度函数 (f (t) ) 失效率（故障率）( (λ)t ) • 寿命指标 失效前平均时间 (MTTF ) 平均故障间隔 (MTBF ) 失效寿命 ( t