二、可靠性概论概要.ppt

二、可靠性概论（1+2）,了解可靠性研究的意义、基本内容,掌握可靠性定义与可靠度计算,掌握失效率与失效曲线,掌握时间域中的可靠性寿命的计算,掌握维修度与有效度,1.1产品和系统日益复杂化、高科技,阿波罗卫星据说由七百多万个零部件组成,二、可靠性概论,1、可靠性研究的必要性,一个电火花点燃了飞船座舱的纯氧，3人熏死,载人航天、绕月探测工程,1.2产品故障会造成的巨大的损失,二、可靠性概论,经济损失,人员伤亡,国家安全,维修费用,1.3高可靠性是企业提高核心竞争力的重要保证,日本的汽车、家用电器等产品占领国际市场，主要原因是产品可靠性高。,美国的康明斯柴油机，大修期为12000小时，而我国柴油机不过1000小时就出现故障。,产品或系统对人类的可靠性变得非常重要。因为人是最容易犯错误的，排除人易犯错误这一点来说可靠性设计变得很有必要。,二、可靠性概论,1.4人们对可靠性的要求日益提高,磁粉压机,模具,在人工装磁粉的过程中，液压缸是不能下移的，设计时必须考虑！,我国研究可靠性是从50年代末开始的，当时四机部在广州成立可靠性研究所。,二、可靠性概论,2、可靠性的发展简史,人类制作石器，铁器时代以来，为提高可靠性而做出了大量辛苦的劳动。,但真正把可靠性作为工学来研究是第二次世界大战时德国对火箭的诱导装置的可靠性研究。其特点是用概率这个数学方式来表示可靠性。,1950年美国成立了国防部电子设备的可靠性专门工作组。1963年英国出版了“可靠性和微电子管”杂志。,二、可靠性概论,3、可靠性工作的基本内容与特点,可靠性技术可分为四个方面：,二、可靠性概论,3、可靠性工作的基本内容与特点,开展可靠性工作的基本内容：,可靠性与可靠度的定义,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，称为产品的可靠性。(三个规定、定性）,二、可靠性概论,4、可靠性与可靠度,可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率，称为产品的可靠度。,可靠度包含五个要素：,规定条件：包括使用时的环境条件和工作条件，也包括操作技术、维修方法等条件。,规定时间：产品的工作期限，可用时间表示，还可用距离、次数等。,规定的功能：指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。,对象：元件、系统、设备等。,概率：完成功能的能力大小，可靠度用R(t)表示，它是时间的函数，又称可靠度函数。,二、可靠性概论,二、可靠性概论,失效概率：产品在规定的条件和时间内丧失规定功能的概率称为不可靠度，或称为失效概率，记为F。,失效概率与失效密度函数的定义,二、可靠性概论,可靠度、失效概率、失效密度函数的关系,f(t),F(t),R(t),那么：R(t)=？,可靠度取值范围:,0R1,失效率定义：是指产品工作到t时刻后，t的单位时间内发生失效的概率，记为(t)。,二、可靠性概论,5、失效率与失效曲线（自学，page10),失效率曲线：失效率可用下图失效率曲线来表示。,失效率单位：%/h国际上还采用“菲特“（FIT）作为高可靠性产品的失效率单位，为10-9/h。,含义：100万个元件工作1000小时后出现1个失效元件。,二、可靠性概论,提问:物理含义是什么？,二、可靠性概论,失效曲线与失效类型,产品的失效可以分为三种基本类型：,（1）第一种类型失效率(t)=常数;,（2）第二种类型失效率(t)随时间而减少;,（3）第三种类型失效率(t)随时间而增大.,复杂的大系统来说，其失效率曲线的典型形态如下图所示。此曲线形状似浴盆，故称“浴盆曲线，它代表了系统失效过程的规律。,浴盆曲线：大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：,二、可靠性概论,调压弹簧疲劳,主阀芯磨损,阻尼孔堵,先导式溢流阀图,锥面有异物,尾锥的设计,调压手柄松,锥面磨损,早期失效期,偶然失效期,损耗失效期,二、可靠性概论,溢流阀失效,二、可靠性概论,6、可靠性寿命尺度（自学，page13）,在时间域衡量可靠性,6.1、平均寿命m:即产品从投入运行到发生故障(失效)的平均工作时间。分不可修性和可修性两种情况,不可修性。用MTTF(Meantimetofailure)表示，指发生故障就不能修理的零部件或系统.从开始使用到发生故障的平均时间，称为平均无故障工作时间。,第i个零部件或设备的无故障工作时间，h；,测试零部件或设备的总数,可修性。用MTBF(Meantimebetweenfailune)表示，指发生故障经修理或更换零部件后还能继续工作的可修理产品(或系统)。从一次故障到下一次故障的平均时间，称为平均故障间隔时间。,MTTF与MTBF等效，统称为平均寿命。,二、可靠性概论,问题：某柱塞泵的MTBF=000小时，是否意味着该泵每工作000小时才出一次故障？,对指数分布：(t)=常数,平均寿命与失效率的关系（4页）,平均寿命(离散）:,如何理解？,二、可靠性概论,产品数为N，共分a组，每组中值为ti,频数为ni.,平均寿命(连续）:,即指数分布的平均寿命m为失效率的倒数。当t=m=1/时，R(t)=e-1=0.37.,例1：某产品运行情况：工作600h，修理2h；工作800h，修理7h；工作400h，修理3h；工作200h发生故障后停止工作(不再修理)，试求其失效率与平均寿命MTBF。,二、可靠性概论,解：,6.2、可靠寿命tr:可靠度等于给定值时的产品寿命称为可靠寿命，记为tr，可由R(tr)=r反解求出。,6.3、中位寿命,可靠度时的可靠寿命又称为中位寿命。,二、可靠性概论,对=常数的指数分布R(tr)=e-tr=r,可求出：,维修度：对可以维修的产品，在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率，记为M(),（条件为依从指数分布）,二、可靠性概论,7、维修度与有效度（自学，page13）,提高维修度要考虑哪些因素？,设计时要考虑维修性,维修人员熟练的技能,维修工具齐全而良好,备品备件及材料充足,有效度：指可以维修的产品在某时刻t维持其功能的概率，又称可用率、可利用度，记为A(t),可靠度、维修度和有效度之间的关系为:,二、可靠性概论,在时间t内不发生故障的概率,在时间t内发生故障的概率,在时间内修好的概率,若可靠度、维修度分别用指数分布的形式，则上式可写成,二、可靠性概论,例：有10台轴向柱塞泵投入试验，经过实测，它们的失效时间如表1所示。1、分别求10台轴向柱塞泵工作8000小时、9000小时的可靠度R(t)、不可靠度F(t)；2、求10台轴向柱塞泵工作在80009000小时之间的失效密度函数f(t)，失效率(t)。,(8000)=(5-1)/(10-1)1000)=4.444410-4/h,二、可靠性概论,表1、10台轴向柱塞泵失效时间（单位：小时）,答：R(8000)=(10-1)/10=90%,R(9000)=(10-5)/10=50%,F(8000)=1-R(8000)=10%,F(9000)=1-R(9000)=50%,f(8000)=(5-1)/(101000)=410-4/h,1、简述可靠性与可靠度的定义？,4、什么是平均无故障工作时间、平均故障间隔时间？,3、产品的失效有哪几种基本类型，说明“浴盆曲线”的含义？,、写出故障率、可靠度及故障密度函数的定义式，推导出三者的关系式，并推导出可靠度与故障率函数的