第4章-3节机械系统可靠性设计.pptVIP

江西农业大学 第三节 系统的可靠性设计 一、系统逻辑图 二、系统可靠性预测 三、系统的可靠性分配 概述 系统：是由若干单元（元件、零部件、设备、子系统)为了完成规定功能而相互结合起所构成的综合体。 机械系统：由若干个机械零部件组成并相互有机地组合起来，为完成某一特定功能的综合体。 由于系统是由零部件组成的， 则机械系统可靠性与以下两个因素相关： 1）机械零部件本身的可靠度。 组成系统的各个零部件完成所需功能的能力。 2）机械零部件组合成系统的组合方式。 组成系统各个零件之间的联系方式。 系统可靠性设计包含以下两部分内容： 1） 2）给定系统可靠性指标，分配各单元可靠性。 一、可靠性（逻辑)图 包含一系列的方框，每个方框代表系统的一个元件，方框之间用线连接起来， 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。 二、利用系统可靠性框图预测 1.串联系统的可靠性 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。各个单元都相互独立。 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。 0≤Ri(t) ≤ 1,所以串联系统的可靠度随着单元数量和单元可靠性的减小的增加而降低，串联系统的可靠度总是小于系统中任意一个单元的可靠度，因此简化设计和尽可能减少系统的零件数，将有助于提高系统的可靠性。 例如：减速器是一个串联系统。键、齿轮轴承、箱体、螺栓等 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。 3.储备系统的可靠性 如果组成系统的单元中只有一个单元工作，其他单元不工作而坐贮备，当工作单元发生故障后，原来未参加工作的贮备单元立即工作，而将失效的单元换下，进行修理或更换，从而维持系统的正常运行，该系统称为储备系统，也称为非工作储备系统。 由n个元件组成的储备系统在给定的时间内，只要失效元件不多于n-1个，系统均处于可靠状态。计算公式如课本。 表决系统（工作贮备系统） 组成系统的n个单元中，只要有k个单元不失效，系统就不会失效。机械系统中，通常取2/3系统，3个单元中最少有两个单元不失效，就不会失效的系统。 1、2/3表决系统 系统可靠性分配 定义 将任务书上规定的系统可靠性指标，合理的分配给系统的各个组成单元的一种设计方法。其目的是合理的确定出每个单元的可靠度指标，以使整个系统的可靠度能获得确切的保证。 在做可靠性分配时，其计算方法和预测时用到的一样，只是可靠性分配时已知系统的可靠度指标来求各组成单元的应有的可靠度，基于系统的可靠度分配原则不同，就有不同的分配方法。 注意 1）先要掌握系统和零部件的可靠性预计数据。 2）其次必须考虑当前的技术水平，要按现有的技术水平在费用、生产、功能、研制时间等的限制条件下，考虑所所能达到的可靠性水平，单纯地提高分系统或元器件的可靠度是不现实的。 3)按复杂程度分配 4）按复杂程度和重要程度分配可靠度 所谓元件的重要度Ei是指元件的故障会引起系统失效的概率。对串联系统，其分配步骤如下： * 单元：组成系统相对独立的机体。（相对） 汽车 发动机 离合器 变速箱 传动轴 车身 转向等 发动机 零件 部件 零件 组件 单元 单元 串联方式 并联方式 混联方式 根据各单元可靠度计算系统可靠度，是否满足系统可靠性指标；若不满足，将指标重新分配后再计算。 可靠性预测 可靠性分配 S1 S2 Sn 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。 S1 S2 Sn 设分系统可靠度为Ri，系统可靠度为RS，则有 可见，并联系统的可靠度大于各独立分系统的可靠度，分系统越多，系统可靠度越高。 例：有四个零件并联组成的系统如图所示，已知各零件的可靠度分别RA=0.9，RB=0.92，RC=0.95，RD=0.98。 求系统可靠度RS。 解：Rs（t）= 0.999992 串联： Rs（t）= 0.77 A B C D S1 S2 一个三单元并联只需要两个正常工作的系统。 S3 S3 S2 S1 1）等分配法 缺少确定的系统信息时，系统的全部单元分配以相同的可靠度 串联系统： 并联系统：