《可靠性概述》PPT课件.ppt

1、第六章 机械可靠性设计,可靠性的概述 可靠性设计常用指标,一. 学习内容,基本内容：了解可靠性研究的发展及其必要性；了解传统设计与可靠性设计的不同点；掌握可靠性的定义和四要素；掌握发生失效的基本机理；掌握可靠性设计的常用指标。 重要内容：可靠性的定义和四要素；可靠度；失效概率；失效概率密度函数；失效率；平均寿命。 难点内容：失效概率；失效概率密度函数；失效率。,二. 可靠性的概述,（一）可靠性研究的发展史,1. 起源二战期间，美军电子装置多有故障，却无法发现真正原因。,2. 系统研究,3. 我国现状,美国，始于1952年,有发展，但落后于国际,4. 可靠性研究是一门新兴而有前景的科学,（二）研

2、究可靠性的必要性,产品开发周期短，试验时间少； 产品或系统日益复杂，故障率升高； 产品责任索赔办法，促使厂家重视； 提高可靠性，可提高经济效益以及社会效益。,（三）可靠性的概念及特点,研究的对象,规定的条件,规定的时间,规定的功能,可靠性四要素,可靠性的定义：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。,1. 研究的对象,可靠性的研究对象就是产品，它可以是系统、整机、部件，也可以是组件、元件或零件等。,2. 规定的条件,环境条件：温度、湿度、气压等； 工作条件：振动、冲击、噪音等； 负荷条件：载荷、输出功率等； 储存条件； 使用和维护条件； 条件不同，可靠性不同。,3. 规定的时间,

3、时间是表达产品可靠性的基本因素； 规定的时间可以是“计时的时间”，也可以用次数、周期或距离等来代替； 随着使用时间的增长，可靠性降低。,4. 规定的功能,指产品的各项技术指标； 不同的产品，规定功能不同； 相同的产品，在不同的条件下规定功能也不相同。,（三）传统设计法及其不合理性,1. 传统设计法,特点：以计算安全系数为主,前提：材料强度及承受压力均为单值,零件的安全系数=,零件的强度,零件的应力,优点：简便,缺点：合理性欠缺,2. 为何传统设计法不合理,设计的前提不准确：零件的应力、强度等设计参数是多值，呈分布状态。,可靠性设计的前提,产品正常,1）如何出现失效,当应力分布曲线与强度分布曲线

4、出现交叉,sF,失效,2）产生失效的几种情况,，,安全系数不变,K1 分布曲线左移 可靠度减少,K1 分布曲线右移 可靠度增加,（1）,（2） ， 不变,3）结论,如果平均应力和平均强度成比例增大时，安全系数不变，但可靠度减小； 如果平均应力和平均强度成比例减小时，安全系数不变，但可靠度增大； 如果应力或强度的标准离差减小时，可靠度增大； 如果应力或强度的标准离差增大时，可靠度减小； 因此，设计时只考虑安全系数是不够的，必须考虑到可靠性。,（四）可靠性工程的内容,1. 可靠性设计的内容,根据产品的设计要求，确定采用的可靠性指标及其量值； 进行可靠性预测； 对可靠性指标进行合理的分配； 把规定的

5、可靠度直接设计到零件中去。,（五）传统设计与可靠性设计的比较,共同点：以零件的安全或失效为研究内容,三. 可靠性设计常用指标,可靠度 失效率或故障率 平均寿命 有效寿命 维修度 有效度 重要度,（一）可靠度,定义：产品在规定的时间和规定的使用条件下，完成规定的功能的概率。 可靠度是一个时间的函数。,：产品的可靠度,：正常产工作的产品数量,：产品的总数量,（二）失效概率,产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率，也称不可靠度。,：产品的失效概率,：失效的产品数量,：产品的总数量,1. 故障分布函数,实际上，也就是失效概率的分布图。,2. 失效概率密度函数,（三）失效率,定义：产品工作

6、t时刻时尚未失效的产品，在时刻t以后的下一个单位时间内发生失效的概率。,：t时刻产品的失效数,：(tt)时刻产品的失效数,：时间间隔,失效率：,对上式进行变形演算,1. 可靠度函数的一般方程式,综上所述，产品的可靠性指标可靠度，不可靠度，失效概率密度函数以及失效率是互相联系的。,例1,有100个零件已工作了6年，工作满5年时共有3个零件失效，工作满6年时共有6个零件失效。试计算这批零件工作满5年时的失效率。,解答：,1) 时间以年为单位，则t=1年。,2) 时间以小时为单位，则t=8760小时。,/年,小时,2. 失效率曲线,失效率与时间的关系曲线，亦称浴盆曲线。,1）早期失效期,发生时期：一般发生在产品开始工作后的较早阶段； 特点：由很高的数值急剧下降到某一稳定的数值； 发生原因：主要是由于材料不良，制造工艺缺陷，检验错误以及设计缺点等因素引起的。,2）有效寿命期,也称正常运行期或偶然失效期，是产品的最佳状态时期； 特点：失效率低且稳定，失效是随机的； 发生原因：一般是由偶然的原因引起的。,3）耗损失效期,发生时期：产品使用的后期； 特点：失效率随工作时间的增加而上升； 发生原因：产品经长期使用后，某些零件的疲劳，老化，过度磨损而引起的。,（四）平均寿命,平均寿命是指产品寿命的平均值，而