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1、6.6.机械可靠性设计机械可靠性设计6.4 疲劳强度可靠性设计6.5 机械系统可靠性设计西南科技大学网络教育系列课程西南科技大学网络教育系列课程西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4 疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计6.4.1 疲疲劳劳强度可靠性强度可靠性设计设计基基础础6.4.2 稳稳定定变应变应力疲力疲劳劳强度可靠性强度可靠性设计设计西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.1 疲劳强度可靠性设计的基础疲劳强度可靠性设计的基础1、应应力力参数参数 直接直接测测得的得的计计算点的算点的应应力力实测实测的的载载荷推算出荷推算出计计算点的算点的应
2、应力力应应力密度函力密度函数数和分布和分布参数参数2、材料疲、材料疲劳劳强度分布强度分布资资料料 1）构构件件或或零零件件的的疲疲劳劳试试验验资资料料，如如R-S-N曲曲线线或等或等寿寿命曲命曲线线。2）标标准准试试件件的的疲疲劳劳试试验验资资料料，如如标标准准件件的的R-S-N曲曲线线或或标标准件的等准件的等寿寿命曲命曲线线。3）根据）根据经验数经验数据或公式据或公式进进行估算行估算西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.1 疲劳强度可靠性设计的基础疲劳强度可靠性设计的基础零件零件R-S-N曲曲线线零件等零件等寿寿命疲命疲劳劳曲曲线线西西南南科科技技大大学学网网络络教
3、教育育系系列列课课程程6.4.1 疲劳强度可靠性设计的基础疲劳强度可靠性设计的基础3）结构结构尺寸尺寸参数参数 公公差差，一一般般呈呈正正态态分分布布。未未给给出出公公差差，可可根根据据加工精度确定。加工精度确定。4）强度修正系）强度修正系数数的的统计统计特性特性有效有效应应力集中系力集中系数数Ka：Ka=q(a-1)+1尺寸系尺寸系数数 是是考考虑虑零零件件尺尺寸寸比比试试件件尺尺寸寸大大，从从而而使使疲疲劳劳强度降低的系强度降低的系数数。其。其较较好的符合好的符合正正态态分布分布。=a+bZ 其中：其中：a为为均均值值，b为为分布分布标标准差准差S，Z为标为标准正准正态态偏差。偏差。西西南
4、南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.1 疲劳强度可靠性设计的基础疲劳强度可靠性设计的基础表面加工系表面加工系数数1 由由于于零零部部件件的的加加工工方方法法不不同同，其其表表面面粗粗糙糙度度不同于不同于磨光磨光试样试样的表面粗糙度。的表面粗糙度。表面强化系表面强化系数数2 该该系系数数表表示示的的是是表表面面经经过过处处理理后后对对料料材材疲疲劳劳强度改善的影强度改善的影响响。以上以上这这些些参数参数可以可以经过查经过查手手册获册获得。得。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程无限无限寿寿命可靠性命可靠性设计设计，N0=1061076.4.2 稳定变应力
5、疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计1、按零件、按零件实际实际疲疲劳劳曲曲线设计线设计1）按零件的）按零件的R-S-N曲曲线设计线设计西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计2）按零件等）按零件等寿寿命疲命疲劳极劳极限限图设计图设计 受受任任意意循循环环（对对称称或或非非对对称称的的）变变应应力力
6、的的疲疲劳劳强强度度可可靠靠性性计计算算，都都可可利利用用等等寿寿命命疲疲劳劳曲曲线线极极限限图计图计算。算。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计根根据据以以上上计计算算的的强强度度和和应应力力，可可以以利利用用强强度度-应应力力干涉模型干涉模型计计算其可靠度。算其可靠度。西西南南科科技技大大
7、学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.4.2 稳定变应力疲劳强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计2、按材料、按材料标标准准试试件的疲件的疲劳劳曲曲线设计线设计 其其设设计计方方法法和和步步骤骤和和以以上上方方法法一一样样，在在这这里里就就不再不再讲讲了。了。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5 机械系统可靠设计系系统统模型模型系系统统可靠性可靠性预测预测6.5.3 系系统统的可靠性分配的可靠性分配系系统统可靠性可靠性优优化化6.5.5 系系统统可靠性管理可靠性管理西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5.1 系统模型和可靠度预测系统模型和可靠度预测
8、1、串、串联联系系统统1）定定义义:系系统统中中的的下下属属几几个个组组件件全全部部工工作作正正常常时时，系系统统才才正正常常；当当系系统统中中有有一一个个或或一一个个以以上上的的组组件件失失效效时时，系系统统就就失失效效，这这样样的的系系统统就就称称串串联联系系统统。串串联联系系统统的的可可靠靠性性框框图图，就就是是下下属属几几个个组组件件的的串串联图联图。设设系系统统下下属组属组件的可靠度分件的可靠度分别为别为 串串联联系系统统的框的框图为图为西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 用用Ss和和Si分分别别表示系表示系统统和和单单元的正常工作元的正常工作状状态态，则则依据
9、串依据串联联系系统统的定的定义义，串，串联联系系统统中正常事中正常事件是件是“交交”的的关关系，系，逻辑逻辑上上为为“与与”的的关关系，系系，系统统要要正常工作，必正常工作，必须须各子系各子系统统都正常工作，都正常工作，则则有有系系统统正常工作的正常工作的概概率率为为各各单单元元概概率之率之积积，因此，因此由于由于西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程所以所以 2）对对于指于指数数分布分布 如果在串如果在串联联系系统统中，各中，各单单元的失效率元的失效率为为i服服从从指指数数分布，分布，则则系系统统的失效率等于各的失效率等于各组组成成单单元失元失效率之和。效率之和。则则系系统
10、统的可靠度的可靠度为为：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程系系统统的平均无故障工作的平均无故障工作时间为时间为：例：某例：某电电子子产产品由品由8个个部件部件组组成，各部件的失效率服成，各部件的失效率服从从指指数数分布，其失效率已知是：分布，其失效率已知是：NO.1-12010-6;NO.2-10010-6;NO.3-14510-6;NO.4-1010-6;NO.5-7010-6;NO.6-2510-6;NO.7-2010-6;NO.8-1810-6。试预测产试预测产品在品在1000小小时时和和10小小时时的可靠性。的可靠性。解：其失效率服解：其失效率服从从指指数数分布，
11、所以利用上面的公式分布，所以利用上面的公式可得：可得：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 对对于串于串联联系系统统，提高系，提高系统统的可靠度，可以通的可靠度，可以通过过下面下面两个两个途途径径：1）提高各）提高各组组成成单单元的元的可靠度可靠度 2）降低各）降低各组组成成单单元的元的失效率失效率注意：注意：1）这两种这两种方法，都必方法，都必将将提高提高产产品的制造成本，所以品的制造成本，所以我我们应该对这两们应该对这两方面方面进进行行权权衡衡后采取相后采取相应应的措施。的措施。并联组并联组合合可以不用提高零件可靠
12、度，就能提高系可以不用提高零件可靠度，就能提高系统统的可靠度。的可靠度。2）串）串联联系系统统的可靠度因其的可靠度因其组组成成单单元元数数地增加而降低，地增加而降低，且其且其值值要比可靠度最低的那要比可靠度最低的那个单个单元的可靠元的可靠还还低。所低。所以最好采用等以最好采用等寿寿命命单单元元组组成系成系统统，组组成越小越好。成越小越好。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程2、并联并联系系统统 设组设组成成组组件的可靠度分件的可靠度分别为别为 相相应应组组件件的的失失效效（故故障障）概概率分率分别为别为 并并设设并并联联系系统统的的失失效效（故故障）障）概概率率为为 Qs
13、1）定）定义义:系系统统中的几中的几个个下下属组属组件，只要其中一件，只要其中一个个工作正常，工作正常，则则系系统统就正常工作，只有全部就正常工作，只有全部组组件都件都失效失效时时，系，系统统才失效，才失效，这样这样的系的系统统就就称并联称并联系系统统。并联并联系的可靠性方框系的可靠性方框图为图为n个组个组件的件的并联图并联图。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 用用Ss和和Si分分别别表表示示系系统统和和单单元元的的正正常常工工作作状状态态，用用FS 和和 Fi表表示示系系统统和和单单元元不不正正常常工工作作，则则依依据据并并联联系系统统的的定定义义,并并联联系系统统中
14、中不不正正常常事事件件是是“交交”的的关关系系，逻逻辑辑上上为为“与与”的的关关系系，系系统统要要不不正正常常工工作作,必必须须各子系各子系统统都不正常工作都不正常工作,则则有有 系系统统不正常工作的不正常工作的概概率率为为各各单单元不正常工作元不正常工作概概率之率之积积，因此，因此西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程由于所以西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程2）对对于指于指数数分布分布,若失效率用若失效率用表示表示当当N个相个相同时，则同时，则西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程例：某例：某飞飞机由机由3台台发动发动机机驱动驱动。
15、只要有一台。只要有一台发动发动机工机工作，作，飞飞机就不机就不坠坠落。各台落。各台发动发动机的失效率分机的失效率分别为别为：0.01%/小小时时；0.02%/小小时时；0.03%/小小时时。每航行。每航行一次一次飞飞行行10小小时时。试预测试预测此此飞飞机的可靠度。机的可靠度。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程3、串、串联联模型模型计计算示例算示例 一一种种机机载载侦侦察察及及武武器器控控制制系系统统将将完完成成6种种专专门门的的任任务务，每每项项任任务务的的定定义义见见下下表表，由由于于体体积积，重重量量及及功功率
16、率的的限限制制，为为了了能能够够完完成成各各项项任任务务，每每一一任任务务专专用用的的设设备备必必须须与与其其他他任任务务专专用用设设备备组组合合使使用用。例例如如下下表表所所示示，为为了了完完成成任任务务E，必，必须须由由设备设备3、4及及5一起工作。一起工作。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 整整个个任任务时间为务时间为3h，为为完成所有任完成所有任务务，要求在，要求在3h内内所有所有设备设备都工作。某一都工作。某一设备设备可能同可能同时时保保证证几几项项任任务务成功成功求解：求解：1）成功完成每）成功完成每项项任任务务的的概概率？率？2）在）在3h中成功完成所有中
17、成功完成所有6项项任任务务的的概概率？率？解：解：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 值值得得注注意意的的是是，成成功功完完成成6项项任任务务的的概概率率Ps不不等等于于完完成成各各项项任任务务可可靠靠度度RA、RB、RC、RD、RE、RF的的乘乘积积。因因为为有有的的设设备备，如如设设备备1、设设备备2、设设备备3及及设设备备4具具有有多多功功能能。若若采采用用这这种种任任务务可可靠靠度度相相乘乘的的办办法法，将将会会使使某某些些设设备备多多次次参参加加计计算算，从从而而造造成成错错误误计计算算。这这是是一一个个典
18、典型型的的多多功功能能部部件件的的例例子子，后后面面还会讲还会讲到。到。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 本本示示例例所所表表明明的的要要点点是是：多多任任务务或或多多工工作作模模式式系系统统的可靠度的可靠度应该应该用各用各个个任任务务的可靠度表示的可靠度表示。这这种种方方法法是是很很有有用用的的，因因为为它它使使我我们们能能够够评评价价系系统研统研制制过过程中各程中各种种能力的能力的状态状态，而不是，而不是总总的任的任务务可靠度。可靠度。例例如如，我我们们假假设设任任务务A及及B是是主主要要的的任任务务，我我们们知知道道在在3h中中有有88%的的可可能能性性会会成成功
19、功完完成成2种种功功能能。然然而而，如如果果我我们们把把任任务务A及及B与与其其他他不不太太重重要要的的任任务务一一起起计计算算，我我们们只只了了解解到到整整个个系系统统有有68%的的机机会会可可能能完完成成任任务务。根根据据任任务务A及及B的的重重要要性性及及成成功功完完成成任任务务A及及B的的高高概概率率，将将有利于管理部有利于管理部门决门决定定继续研继续研制制该该系系统统。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程3、循、循环环工作的可靠性模型工作的可靠性模型 在在现现实实生生活活中中，有有许许多多产产品品，如如飞飞机机的的起起落落架架和和电电冰冰箱箱的的压压缩缩机机，在在
20、完完成成任任务务的的过过程程中中是是循循环环工工作作的的。这这些些产产品品的的故故障障率率定定义义为为循循环环故故障障率率或或开开关关故故障障率率cy，并并用用每每个个循循环环或或每每个个开开关关动动作作的的故故障障数数表示。表示。如果如果cy不不随时间变随时间变化，那化，那么该产么该产品可靠度品可靠度式中：式中：C在完成任在完成任务过务过程中的循程中的循环环次次数数。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程例例：假假设设在在完完成成一一项项任任务务过过程程中中，某某产产品品需需要要循循环环动动作作100次次，而而且且其其故故障障率率cy=5次次故故障障/106循循环环，则则其
21、可靠度其可靠度RC为为 如如果果该该产产品品在在其其正正常常工工作作中中为为循循环环地地接接通通和和断断开开，而而且且在在工工作作时时产产品品的的故故障障率率为为on，不不工工作作时时的的故故障障率率为为off（on与与off均均用用每每小小时时的的故故障障数数表表示示），其其循循环环或或开开关关故故障障率率cy（用用每每个个循循环环的的故故障障数数表表示示），则则该该产产品品的的平均故障率平均故障率av,由下式表示由下式表示西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程式中：式中：t任任务时间务时间（h）；）；cf循循环环或或开关频开关频率（循率（循环环/h）；）；tcy循循环环或
22、或开关过开关过程中所占累程中所占累积时间积时间(h)ton工作工作状态状态的累的累积时间积时间（h）。）。则该产则该产品的可靠度品的可靠度R(t)为为西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程4、表、表决决系系统统(n中取中取r系系统统)设设有有一一个个由由按按n个个单单元元组组成成的的系系统统，其其中中任任意意r个个或或r个个以以上上正正常常工工作作系系统统就就能能正正常常工工作作。称称为为n中中取取r系系统统。其其可可靠靠性度性度为为：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程例：例：设设有一架装有有一架装有3台台发电发电机的机的飞飞机，机，它它至少需要至少需要
23、2台台发动发动机正常工作才能机正常工作才能飞飞行，假定行，假定飞飞机的事故机的事故仅仅由由发动发动机引起，而且在整机引起，而且在整个飞个飞行期行期间间失效率失效率为为常常数数，其，其MTBF=2000小小时时，试计试计算工作算工作时间为时间为20小小时时和和100小小时时的的飞飞机可靠度。机可靠度。解：解：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程5、冷、冷储备储备系系统统 冷冷贮贮备备系系统统或或称称非非工工作作贮贮备备系系统统，其其组组成成单单元元的的可可靠靠性性则则不不是是互互相相独独立立的的。冷冷贮贮备备系系统统在在工工作作单单元元失失效效后后，使使非非工工作作单单元元投
24、投入入工工作作，而而这这个个贮贮备备的的非非工工作作单单元元在在投投入入工工作作之之前前是是处处于于良良好好状状态态的。其可靠性方框的。其可靠性方框图见图见下：下：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5.2 系统的可靠性计算系统的可靠性计算 一一般般的的方方法法：经经过过由由元元件件到到组组件件，由由组组件件到到整机，由整机到系整机，由整机到系统这种统这种逐逐级计级计算法算法，因，因为为：1)整整机机包包括括并并联联贮贮备备，元元件件数数增增加加了了，而而整整机机的的可可靠靠必必将将有有所所提提高高，但但按按元元器器件件失失效效率率累累加加的系的系统统失效增加。失效增加
25、。2)同同样样的的元元件件在在不不同同的的线线路路中中使使用用，其其可可靠靠性也可能不同性也可能不同 3)“系系统统”是是广广义义的的：系系统统对对下下属属子子系系统统或或整整机机，整整机机对对下下属属组组件件，组组件件对对下下属属部部件件、元元件件等等均可均可称为称为系系统统。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 系系统统可可靠靠性性的的计计算算方方法法很很多多，如如数数学学模模型型法法、真真值值表表法法、状状态态变变换换分分析析法法、失失效效树树法法、贝贝叶叶斯斯法法和和蒙蒙特特卡卡罗罗法法（Monte-Carlo Method）等等。对对各各种种方方法法的的运运用用取
26、取决决于于产产品品的的类类型型、已已知知的的条条件件和和要要求。求。系系统统可可靠靠性性的的计计算算方方法法，在在整整机机和和系系统统可可靠靠性性的的定定量量计计算算中中（如如可可靠靠性性预预计计、可可靠靠性性分分配配和和可可靠靠性性评评定定）都都要要用用到到，因因此此应应引引起起重重视视；但但在在各各种种运运用中，用中，应应注意各注意各种种方法的方法的条条件和适用件和适用对对象。象。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程1、定、定义义：可靠性指可靠性指标标的分配的分配问题问题，是可靠性，是可靠性预计预计的逆的逆过过程，即在已知系程，即在已知系统统可靠性指可靠性指标时标时，如
27、何考，如何考虑虑和确定其和确定其组组成成单单元的可靠性指元的可靠性指标值标值。2、可靠性分配考、可靠性分配考虑虑的因素的因素 1）子系）子系统统复杂复杂程度程度的差的差别别 2）子系）子系统统重要程度重要程度的差的差别别 3）子系）子系统统运运行行环环境境的差的差别别 4）子系）子系统统任任务时间务时间的差的差别别 5）子系）子系统统研研制周期制周期的差的差别别6.5.3 系统的可靠性分配系统的可靠性分配西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 对对于于个个别别研研制制周周期期长长的的单单元元，允允许许反反复复改改进进设设计计的的时间较紧时间较紧，在分配指，在分配指标时应标时应
28、适适当当放放宽宽。作作为为一一项项设设计计，除除了了满满足足性性能能和和可可靠靠性性指指标标之之外，外，还应满还应满足如足如重量、体重量、体积积、成本、成本等一些要求。等一些要求。因因此此，如如何何在在重重量量、体体积积和和成成本本等等一一些些限限制制条条件件下下，使使产产品品的的可可靠靠性性分分配配方方案案更更为为合合理理，也也是是可可靠性分配要考靠性分配要考虑虑的的问题问题之一。之一。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程3、等同分配法、等同分配法 即，全部子系即，全部子系统统或各或各组组成成单单元的元的可靠度相等可靠度相等。1）串）串联联系系统统的可靠度分配式的可靠度分
29、配式2）并联并联系系统统串串联联系系统统的失效率的分配式的失效率的分配式西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程例例：某某机机械械产产品品由由3个个完完全全相相同同的的部部件件串串联联而而成成。已已知知此此机机械械产产品品的的可可靠靠度度目目标标值值为为0.98，试试把把此此值值分分配配给给每每个个部部件件。若若产产品品的的失失效效率率为为0.01%/小小时时，求求各各单单元最大失效率。元最大失效率。解：解：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程4、按、按预计预计失效率的比例分配法失效率的比例分配法 这这里里讨讨论论的的是是组组成成系系统统的的各各装装置置能能
30、进进行行可可靠靠性性预预计计时时的的分分配配方方法法。它它适适用用于于设设计计阶阶段段的的可可靠靠度度分分配配，子系子系统统的的寿寿命服命服从从指指数数分布。分布。并并引入相引入相对对失效率（失效率之比失效率（失效率之比值值）西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程分配公式分配公式 在在上上式式中中：T为为系系统统任任务务时时间间；ti为为装装置置工工作作时时间间；Ei为为装装置置的的重重要要度度；表表示示该该装装置置的的故故障障会会导导致致系系统统故故障障的的概概率。率。若若组组成成系系统统的的各各装装置置的的失失效效率率预预计计值值都都已已得得到到，应应首首先先利利用用系系
31、统统可可靠靠性性计计算算方方法法，求求出出系系统统可可靠靠度度或或系系统统失失效效率率的的预预计计值值，并并与与要要求求的的指指标标值值进进行行比比较较。若若系系统统失失效效率率预预计计值值（一一般般）小小于于或或等等于于系系统统失失效效率率指指标标值值时时，可可不不必必进进行行可可靠靠性性分分配配，此此时时即即可可把把各各装装置置的的失失效效率率预预计值计值作作为为各装置的失效率指各装置的失效率指标值标值。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程例例：由由3个个子子系系统统串串联联的的系系统统，预预计计失失效效率率分分别别为为0.003/小小时时；0.002/小小时时；0.0
32、01/小小时时，取取任任务务时时间间为为40小小时时，要要求求系系统统的的可可靠靠度度为为0.96。求求子子系系统统的可靠度分配。的可靠度分配。解：解：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程5、考、考虑复杂虑复杂度和重要度的分配方法度和重要度的分配方法 这这个个方方法法是是美美国国电电子子设设备备可可靠靠性性顾顾问问团团（AGREE）首先提出）首先提出来来的，也的，也称称AGREE分配法分配法。这这个个方方法法是是假假定定设设备备的的故故障障时时间间符符合合指指数数分分布的布的。这这一假一假设对设对大部分系大部分系统统和
33、整机均适合。和整机均适合。各各装装置置的的基基本本组组成成单单元元数数，反反映映了了各各装装置置的的复杂复杂程度。程度。1）重要度）重要度 第第i个个装置的重要度定装置的重要度定义义如下：如下：第第i个个装置的故装置的故障引起系障引起系统发统发生故障的生故障的概概率率为为：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程2）失效率分配式）失效率分配式2）可靠度分配式）可靠度分配式西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程4）重要度的确定）重要度的确定 此式的含此式的含义义是：是：引起系引起系统统故障的某装置的故障故障的某装置的故障概概率率与该与该装置的故障装置的故障概概率
34、之比。率之比。若若给给不出确切的不出确切的统计数值统计数值，还还可用可用经验评经验评分法分法确定之。确定之。式中式中:di-对对某装置的某装置的经验经验分分数数，dic。c-总总分分值值西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程注注：AGREE法是一法是一种种比比较实较实用的可靠度分配方法。用的可靠度分配方法。它它考考虑虑了各了各单单元的元的复杂复杂性、重要性及工作性、重要性及工作时间时间等等的差的差别别。但。但它它要求各要求各单单元工作期元工作期间间的失效率的失效率为为一一常常数数，且作，且作为为互相互相独独立的串立的串联联系系统统。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系
35、列列课课程程6、可靠性、可靠性预计预计和分配和分配 预计预计是根据系是根据系统统的的元件、部件和分系元件、部件和分系统统的的可靠性可靠性来来推推测测系系统统的可的可靠性。靠性。是一是一个个局部到整体、局部到整体、由小到大、由下到上的由小到大、由下到上的过过程程，是一，是一种种综综合的合的过过程程 分配分配是把系是把系统规统规定定的可靠性指的可靠性指标标分分给给分系分系统统、部件及元件，使整、部件及元件，使整体和部分体和部分协调协调一致。一致。是是一一个个由整体到局由整体到局部、由大到小、由上到部、由大到小、由上到下的下的过过程程，是，是一一种种分解分解的的过过程程。西西南南科科技技大大学学网网
36、络络教教育育系系列列课课程程1）系）系统统可靠性可靠性预计达预计达到以下目的到以下目的 (1)审审查查设设计计任任务务中中提提出出的的可可靠靠性性指指标标能能 否否达达到；到；(2)进进行方案比行方案比较较，选择选择最最优优方案；方案；(3)从从可可靠靠性性观观点点出出发发，发发现现设设计计中中的的薄薄 弱弱环节环节，加以改，加以改进进。(4)为为可可靠靠性性增增长长试试验验、验验证证试试验验及及费费用用核核算算等等研研究提供依据；究提供依据；(5)通通过预计给过预计给可靠性分配奠定基可靠性分配奠定基础础。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 可靠性可靠性预计预计的的主要价
37、主要价值值：它它可以可以作作为设计为设计手手段，段，对设计决对设计决策提供依据策提供依据。其其计计算方法有算方法有性能性能参数参数法、相似法、相似产产品法、元品法、元件件计数计数法、上下限法、故障率法、上下限法、故障率预计预计法法等。等。2）系）系统统可靠性分配的目的可靠性分配的目的 根根据据系系统统设设计计任任务务书书中中规规定定的的可可靠靠性性指指标标，按按一一定定的的方方法法分分配配给给组组成成系系统统的的分分系系统统、设设备备和和元元器器件，件，并写并写入入与与之相之相对应对应的的设计设计任任务书务书。其其目目的的是是使使各各级级设设计计人人员员明明确确其其可可靠靠性性设设计计要要求，
38、求，并研并研究究实现这个实现这个要求的可能性及要求的可能性及办办法法。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 常用的分配方法有等常用的分配方法有等分配法、分配法、评评分分配法、比分分配法、比例例组组合法合法等。等。当当考考虑虑到重要度和到重要度和复杂复杂度度时时，就要，就要对对分配模型分配模型中中综综合考合考虑虑重要度和重要度和复杂复杂度的度的参数值参数值。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5.4 系统可靠性优化系统可靠性优化1、机械系、机械系统统可靠性可靠性优优化化设计设计的的3种实现种实现策略：策略：1）耦耦合合优优化化策策略略：直直接接求求解解
39、系系统统可可靠靠性性优优化化设设计计整整体体数数学学规规划划模模型型；适适用用于于规规模模不不大大的的机机械械系系统统的可靠性的可靠性优优化化设计设计 2）分分解解协协调调优优化化策策略略：将将单单元元可可靠靠性性优优化化设设计计模型和系模型和系统统可靠性可靠性优优化分配模型化分配模型联联立迭代求解；立迭代求解；3）分分散散优优化化策策略略：将将单单元元可可靠靠性性优优化化设设计计模模型和系型和系统统可靠性可靠性优优化分配模型分化分配模型分别独别独立求解。立求解。后后二二者者适适用用于于规规模模较较大大的的机机械械系系统统的的可可靠靠性性优优化化设计设计。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育
40、育系系列列课课程程6.5.4 系统可靠性优化系统可靠性优化2、问题问题的提出的提出系系统统可靠性可靠性优优化的目化的目标标可有以下一些提法：可有以下一些提法：1）通通过过选选择择每每一一级级合合适适的的可可靠靠度度值值，使使系系统统的的可靠度最大。可靠度最大。2）在在满满足足系系统统最最低低限限度度可可靠靠度度要要求求的的同同时时，使系使系统统的的“费费用用”为为最小。最小。3）通通过过增增加加某某个个或或某某几几个个特特定定子子系系统统里里的的冗冗余部件，使系余部件，使系统统的可靠度最大的可靠度最大西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5.4 系统可靠性优化系统可靠性优
41、化问题问题1:问问题题2:当当要要求求费费用用约约束束条条件件下下，寻寻求求最最优优的的冗冗余余数数，使系使系统统的可靠度的可靠度为为最大最大时时，采用以下，采用以下数学数学模型：模型：西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5.4 系统可靠性优化系统可靠性优化问问题题3：当当要要求求系系统统可可靠靠度度等等于于或或小小于于所所希希望望的的水水平平的的约约束束条条件下，使系件下，使系统统的的费费用最小的用最小的数学数学模型：模型：问题问题4：对对于非串于非串联联、并联并联等等复杂复杂的的数学数学模型模型西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程6.5.5 可靠
42、性管理可靠性管理 “设备设备(产产品品)的可靠性是的可靠性是设计设计出出来来的，生的，生产产出出来来的，的，管理出管理出来来的的”。这这一思想，越一思想，越来来越越为为人人们们所理解，若把所理解，若把设备设备(产产品品)作作为为系系统来统来分析，可靠性工程就是分析，可靠性工程就是为为了了达达到到这个这个系系统统的的可靠性要求而可靠性要求而进进行的有行的有关设计关设计、试验试验、生、生产产和管理等一和管理等一系列工作的系列工作的总总和和。可靠性管理的目的不同于可靠性管理的目的不同于质质量管理的目的以及其量管理的目的以及其它它的生的生产产技技术术活活动动，它它是是“以最小限度的以最小限度的资资源，
43、源，实现实现用用户户或商品或商品计划计划所要求的定量的可靠度所要求的定量的可靠度”。“定量的可靠度定量的可靠度”元器件或整机系元器件或整机系统统的的数数量特量特征。征。对对元器件，指元器件，指寿寿命、失效率、失效前平均命、失效率、失效前平均时间时间等。等。对对整机系整机系统统，则则指指寿寿命、平均无故障工作命、平均无故障工作时间时间，平，平均均维维修修时间时间、有效度、有效度等。等。西西南南科科技技大大学学网网络络教教育育系系列列课课程程 产产品品的的质质量量指指标标是是一一个个综综合合性性指指标标，它它包包含含了了可可靠靠性性指指标标，然然而而产产品品的的可可靠靠性性的的研研究究又又是是质质量量管管理理工工作作的的进进一一步步发发展展和和深深化化。一一切切质质量量工工作作除除了了要要保保证证产产品品的的性性能能和和经经济济性性、安安全全性性外外，更更重重要要的的是是保保证证产产品品稳稳定定可可靠靠。从从使使用用的的角角度度出出发发，产产品的可靠性指品的可靠性指标标是第一指是第一指标标。