机械可靠性设计第一章 绪论

第第页机械可靠性设计第一章绪论主要介绍牢靠性设计的基本概念及特征量定义式。

机械牢靠性设计

主要介绍牢靠性设计的基本概念及特征量定义式。

第一章绪论学习目的:学习目的:掌控牢靠性的定义和特征量；了解牢靠性设计的内容、掌控牢靠性的定义和特征量；了解牢靠性设计的内容、特点与方法等。

第一节第二节第三节第四节

牢靠性的讨论历史牢靠性讨论的重要性及其意义牢靠性的定义和特征量(本章重点)(本章重点)机械牢靠性设计的内容、特点与方法

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牢靠性的定义定义和特征量第三节牢靠性的定义和特征量

(一)定义牢靠性：产品在规定的条件规定的条件下和规定的时间规定的时间内，牢靠性：产品规定的条件规定的时间完成规定功能技能。规定功能的技能规定功能技能

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产品：产品：作为单独讨论和分别试验对象的任何元件、零件、部件、设备与机组等，有时甚至包括人。

规定的条件：规定的条件：指运用条件、维护条件、环境条件与操作技术等，如温度、压力、湿度等等。这些条件需要在使这些条件需要在使用说明书中加以规定，用说明书中加以规定，这是判断产品发生故障时有关责任的关键。责任的关键。

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规定的时间：规定的时间：牢靠度是随时间而降低的，产品只能在一定的时间内才能达到目标牢靠度。因此，对时间的规定肯定要明确。这里说的“时间”是泛指，除了日历时间，这里说的“时间”是泛指，除了日历时间，这里说的还包括与时间成正比的次数与距离等。还包括与时间成正比的次数与距离等。规定的功能：规定的功能：需要要明确规定产品的功能。产品失效或发生故障与否要依据实际状况来定。技能：技能：具有统计学意义，需要用概率论与数理统计的方法来处理。

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牢靠性的定义和特征量第三节牢靠性的定义和特征量牢靠性：产品在规定的条件下和规定的时间牢靠性：(二)特征量内，完成规定功能的技能技能。技能1.牢靠度：产品在规定的条件下和规定的时1.牢靠度：牢靠度间内，完成规定功能的概率概率。概率牢靠度一般用R表示，因是时间的函数，故也记为R(t),称为牢靠度函数。

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牢靠度的数学表达假如用随机变量T表示产品从开始工作到发生失效或故障的时间(即为产品的寿命),概率密度函数为f(t),那么该产品在某已指定时刻时刻t的牢靠度时刻为：

R(t)=P(Tt)=

+∞

∫f(t)dtt

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R(t)=P(Tt)=

+∞

∫f(t)dtt

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牢靠度R(t)的观测值牢靠度R(t)的观测值R(t)

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牢靠度R(t)的观测值牢靠度R(t)的观测值R(t)

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任务牢靠度规定的时间起点不为零(t1不等于0)的牢靠度，如已经工作t1时间后再继续工作t2时间的牢靠度，称为任务牢靠度。由条件概率可知：

R(t1+t2)R(t1+t2t1)=P(Tt1+t2Tt1)=R(t1)任务牢靠度的观测值为：

Ns(t1+t2)R(t1+t2t1)=Ns(t1)^

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2.失效概率：产品在规定的条件下和规定的时间.失效概率：内未完成规定功能(即发生失效)的概率，也称为不牢靠度。一般记为F或F(t)。依据概率互补定理有：t

F(t)=1R(t)=P(T≤t)=

∞

∫f(t)dt

失效概率的观测值表示为：

F(t)=1R(t)

^

^

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3.失效率：工作到某时刻尚未失效的产品，在该.失效率：时刻后单位时间内发生失效的概率。失效率一般记为λ(t),为时间的函数。

1λ(t)=limP(t≤T≤t+tTt)t→0t失效率反映的是t时刻产品失效的速率，也叫做瞬时失效率。

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失效率的观测值是在某时刻后单位时间内失失效率的观测值效的产品数与工作到该时刻尚未失效的产品数之比，即：

λ(t)=

^

Nf(t)Ns(t)t

平均失效率：在某一规定时间内失效率的平均平均失效率值。例如，在(t1,t2)内失效率的平均值为：1λ(t)=∫λ(t)dtt2t1t1^t2

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4.平均寿命：即寿命的平均值，对于不可修复产.平均寿命：品指失效前的平均时间，对于可修复产品那么指平均无故障工作时间。假设以T表示无故障时间，那么平均寿命为：t=E(T)=∫tf(t)dt0∞

对于完全样本，即全部试验样品都观测到发生失效或故障时，平均寿命的观测值即为它们的算术平均值：1nt=∑tini=1^

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5.牢靠寿命：是指定的牢靠度所对应的时间，一.牢靠寿命：般记为t(R)。一般状况下，牢靠度随工作时间t的增加而下降。给定不同的R,那么有不同的t(R),即：

t(R)=R1(R)式中，R-1(R)为R的反函数，即由R(t)=R来反求t。

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6.中位寿命：为当指定R=0.5,即R(t)=F(t)=0.5时的.中位寿命：~

寿命，一般表示为t,t0.5或t(0.5)。

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7.失效率曲线：失效率曲线(浴盆曲线)反映产.失效率曲线：品总体总体整个寿命期失效的状况。主要由三段曲线总体组成，对应于产品的三个不同失效时期：早期失早期失效期、偶然失效期与耗损失效期。效期、偶然失效期与耗损失效期。

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(1)早期失效期特点：特点：产品在开始运用时，失效率很高，但随着产品工作时间的增加，失效率渐渐降低，失效率属于递减型——DFR(decreasingfailurerate)主要缘由：主要是由于设计、原料和制造过程中的缺陷造主要缘由：成的。缩短措施：缩短措施：产品应在投入运行前进行试运行，以便及早发现、修正和摒除缺陷；或通过试验进行筛选，剔除不合格产品，以便改善其技术状况。

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(2)偶然失效期(随机失效期)偶然失效期(随机失效期)

特点：这一

时期的特点是失效率较低，且较稳定，可以近特点：似看作常数，失效率属于恒定型——CFR(constantfailurerate)。这一时期是产品的良好运用阶段，人们总是盼望延长这一时期，即盼望在容许的费用内延长运用寿命。

主要缘由：主要缘由：由多种而又不太严峻的偶然因素引起的，通常是产品设计余度不够，造成产品随机失效。

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