现代设计方法 可靠性设计
现代设计方法-汽车可靠性设计2019 共167页
设规定时间为 t ，产品寿命为 （随机变量）。
如果 t 表示该产品在时间内能够完成规定的功能。
在一批产品中， t 是一随机事件，发生的概率为
R ( t) P ( t)
( 0 t )
设有N件产品，从开始工作到时刻 t 发生的故障的件数 Nf(t)。
平均可靠度估计值
Rˆ(t)NNf (t) N
如发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降。注意，若产品工作 时的功能参数已漂移到规定的界限之外，即使仍能运行，也属于不 正常工作而视为“失效”，如6缸发动机只有2缸工作，汽车仍可正 常运行，也认为发动机发生故障。
1.3 产品可靠性的度量
1.3.1 可靠度R(t)与不可靠度F(t)
可靠度—产品在规定的条件，规定的时间内完成规定功能的概率.
50年代，R问题能愈更突出。美国军用雷达因故障不能工作时间达84%，陆军的电 子设备在规定时间内有65%~75%因故障不能使用，从此美国开始可靠性系统研究 工作。1952年，美国国防部成立了“电子设备可靠性咨询小组（AGREE）”，1957年 发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告，提出了在生产、试制过程中产品可靠 性指标进行试验、验证和鉴定的方法，以及包装、储存、运输过程中的R问题及要 求。这份报告被公认是电子产品可靠性工作的奠基性文件。至此，可靠性理论的研 究开始起步，并逐渐在世界范围内展开，可靠性工程开始形成一门独立的工程学科。
1.3.3 失效率λ (t)
工作到时刻 t 尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。 平均失效率估计值
ˆ(t)N [fN (t N tf)(t )N ]ft(t)N t[N 1 f(N t)f(t)]f(t)1 1 F (t)R f( (tt) )
现代设计方法(第四章 可靠性设计)
简述可靠性设计传统设计方法的区别。
答：传统设计是将设计变量视为确定性单值变量，并通过确定性函数进行运算。
而可靠性设计则将设计变量视为随机变量，并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。
1.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。
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。
是对产品可靠性的概率度量。
可靠度是对产品可靠性的概率度量。
2）可靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：1.可靠性设计。
它包括了设计方案的分析、对比与评价，必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维修规程的设计等。
2.可靠性分析。
它主要是指失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分析。
这方面的工作为可靠性设计提供依据，也为重大事故提供科学的责任分析报告。
3.可靠性数学。
这是数理统计方法在开展可靠性工作中发展起来的一个数学分支。
可靠性设计具有以下特点：1.传统设计方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大盲目性。
可靠性设计与之不同，它强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中去，即由设计直接决定固有的可靠度。
2.传统设计是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行运算，而可靠性设计则把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。
3.在可靠性设计中，由于应力S和强度R都是随机变量，所以判断一个零件是否安全可靠，就以强度R大于应力S的概率大小来表示，这就是可靠度指标。
4.传统设计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，因此，两者间又有着密切的联系。
可靠性设计是传统设计的延伸与发展。
在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是在传统设计的方法上把设计变量视为随机变量，并通过随机变量运算法则进行运算而已。
平均寿命（无故障工作时间）：指一批产品从投入运行到发生失效（或故障）的平均工作时间。
对不可修复的产品而言，T是指从开始使用到发生失效的平均时间，用MTTF表示；对可修复的产品而言，是指产品相邻两次故障间工作时间的平均值，用MTBF表示；平均寿命的几何意义是：可靠度曲线与时间轴所夹的面积。
自动化系统的可靠性设计
自动化系统的可靠性设计在现代社会，自动化系统被广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、能源管理等。
随着自动化技术的不断发展，对系统的可靠性设计也提出了更高的要求。
本文将探讨自动化系统的可靠性设计方面的重要概念和方法。
一、可靠性设计的概念可靠性是指一个系统在规定的时间内，按照既定的要求正常运行的能力。
自动化系统的可靠性设计旨在降低系统故障和失效的概率，确保系统的正常运行。
可靠性设计包括可靠性需求分析、可靠性指标的制定、故障模式与效应分析等内容。
二、可靠性需求分析在进行可靠性设计之前，首先需要明确系统的可靠性需求。
可靠性需求分析是根据系统的使用环境、工作条件、安全要求等因素，确定系统的可靠性目标和性能指标。
通过充分了解系统的运行要求和限制条件，可以制定出合理、可行的可靠性设计方案。
三、故障模式与效应分析（FMEA）故障模式与效应分析（Failure Mode and Effect Analysis，简称FMEA）是一种常用的可靠性设计方法。
通过识别系统的可能故障模式及其对系统性能的影响，可以制定相应的防控措施，提高系统的可靠性。
FMEA方法主要包括以下步骤：1. 确定故障模式：对系统进行全面的故障分析，识别可能的故障模式。
2. 评估故障影响：对每个故障模式，评估其对系统性能、安全性和可靠性的影响程度。
3. 制定防控措施：针对每个故障模式，制定相应的预防和纠正措施，减少故障的发生和影响。
四、备份与冗余设计备份与冗余设计是提高自动化系统可靠性的重要策略之一。
通过在系统中引入备份设备或冗余单元，可以提供系统故障时的备用工作方式，从而降低系统的故障率和停机时间。
常见的备份与冗余设计包括：1. 冗余备份：在系统中设置冗余设备，当主设备发生故障时，备份设备可以立即接管工作，保证系统的连续运行。
2. 数据备份：定期对系统的数据进行备份，以防止数据丢失或损坏。
3. 供电备份：通过备用电源或UPS设备来保证系统在电力故障时的继续供电。
机械设计中的可靠性设计与分析方法
机械设计中的可靠性设计与分析方法在机械设计中，可靠性是一个非常重要的考虑因素。
随着科技的进步和社会的发展，人们对机械产品的要求越来越高，不仅要求其性能卓越，还要求其具有较长的使用寿命和高度的可靠性。
因此，在进行机械设计时，可靠性设计与分析方法成为了必不可少的一环。
一、可靠性设计方法可靠性设计方法是指在产品设计过程中，通过采用合理的设计原则和方法，保证产品具有较高的可靠性。
其核心是通过分析各种失效模式，找出导致失效的主要原因，并采取相应的设计措施来提高产品的可靠性。
1.1 分析失效模式为了提高产品的可靠性，首先要对可能的失效模式进行分析。
失效模式是指机械产品在工作过程中可能发生的各种故障形式。
通过对失效模式进行深入了解，并归纳总结各种典型的失效特征和失效原因，可以为设计人员提供有效的依据。
1.2 寿命试验为了评估产品的可靠性，设计人员通常会进行寿命试验。
有了寿命试验的数据支撑，设计人员可以对产品的可靠性进行定量分析。
通过寿命试验可以了解产品在实际工作环境下的寿命表现，并找出可能存在的问题，为产品的改进提供依据。
1.3 故障模式和影响分析为了进一步提高产品的可靠性，可进行故障模式和影响分析（Failure Mode and Effect Analysis，简称FMEA）。
FMEA是一种以故障模式为基础的系统性分析方法，通过对系统的各种故障模式进行分析，评估其对系统性能的影响，从而找出导致失效的主要原因，并采取相应的设计措施进行改进。
二、可靠性分析方法在机械设计中，可靠性分析方法主要是为了评估设计方案的可靠性，并选择出最佳的设计方案。
2.1 可靠性数学模型可靠性数学模型是一种通过数学方法对产品可靠性进行量化评估的工具。
通过建立合适的可靠性数学模型，可以对产品的失效概率、失效密度、可靠度等进行定量分析，为设计人员提供科学的依据。
2.2 误差拟合法误差拟合法是一种常用的可靠性分析方法。
它通过将实测数据与某一分布函数进行比较，从而找出最佳的分布函数，并利用该分布函数进行概率推断。
建筑结构设计的可靠性分析与优化
建筑结构设计的可靠性分析与优化建筑结构设计的可靠性分析与优化是现代建筑设计中至关重要的一环。
一个可靠的建筑结构能够保障人们的生命安全和财产安全，同时也能提高建筑的使用寿命和工作效率。
本文将从分析可靠性的概念入手，探讨建筑结构设计的可靠性分析方法，并提出优化方案。
一、可靠性的概念与特点可靠性是指在给定时间和工况条件下，系统或组件在完成规定功能的过程中保持正常工作的能力。
建筑结构的可靠性主要包括结构的强度、稳定性、承载能力、位移控制等方面。
对于建筑来说，可靠性分析主要考虑极限状态和服务状态两个方面。
极限状态是指结构在极限荷载作用下仍能保持完整、安全、满足使用功能。
服务状态则要求结构在正常使用工况下不产生不满足使用要求的超出限度的变形。
建筑结构在同时满足这两个状态下才能保证可靠性。
二、建筑结构设计的可靠性分析方法1. 负荷计算方法负荷计算是建筑结构设计中的首要任务，也是可靠性分析的重要环节。
负荷计算需要考虑静载、动载和温度变化等因素对结构的影响。
通过合理选择和计算这些荷载，可以准确评估结构的可靠性。
2. 材料性能分析方法建筑结构的可靠性分析还需要考虑材料的性能。
材料的力学性能参数、耐久性能参数和疲劳性能参数等对结构可靠性具有重要影响。
通过对材料性能参数的分析和测试，可以更好地评估结构的可靠性。
3. 结构分析方法结构分析是建筑结构设计中的核心环节。
利用有限元分析、弹性分析和非线性分析等方法，可以对建筑结构的受力性能和变形性能进行模拟和预测。
通过结构分析，可以评估结构在不同工况下的可靠性，从而指导优化设计。
三、建筑结构设计的可靠性优化建筑结构设计的可靠性优化是为了提高结构的承载能力、抗震性能、耐久性和稳定性等方面。
具体的优化方法包括：1. 结构形式优化通过合理选择结构形式和材料，能够提高结构的刚度和稳定性。
例如，在高层建筑设计中，采用框架结构和剪力墙结构可以提高结构的抗震性能。
2. 构件布置优化合理的构件布置可以均衡荷载，并提高结构的承载能力和疲劳性能。
产品可靠性设计方法与工程应用案例
产品可靠性设计方法与工程应用案例概述本文旨在探讨产品可靠性设计方法以及其在工程实践中的应用案例。
通过了解和运用可靠性设计方法，企业能够提高产品的可靠性，降低故障率，满足用户对产品可靠性的要求，从而增强市场竞争力。
一、可靠性设计方法介绍可靠性设计是指在产品设计过程中应用一系列技术手段和方法，以确保产品在特定使用环境下能够长期稳定运行，不发生故障的能力。
下面将介绍一些常用的可靠性设计方法。
1. 可靠性指标分配方法该方法旨在根据产品的功能和性能要求，合理分配可靠性指标，以达到满足用户可靠性需求的目标。
通过合理分配指标，不仅能够在设计初期确定产品的可靠性目标，还能够对设计方案进行定量评估和比较。
2. 可靠性分析方法可靠性分析是通过对产品的结构、部件、材料等进行可靠性评估，识别潜在的故障模式和故障影响，并对其进行定量分析和预测。
常用的可靠性分析方法包括失效模式与影响分析（FMEA）、失效模式、影响与临界ity分析（FMECA）以及故障树分析（FTA）等。
3. 可靠性测试方法可靠性测试是通过对产品进行实际使用环境下的负载试验、加速老化试验等，检验产品在一定时间内是否能够满足可靠性要求。
常用的可靠性测试方法包括可靠性试验（Reliability Test）、持久性试验（Endurance Test）以及可靠性拟态试验（Reliability Simulation Test）等。
二、工程应用案例分析以下将介绍一个实际的工程应用案例，以展示可靠性设计方法的应用效果。
某汽车制造企业为了提高其某款汽车的可靠性，通过对汽车的关键部件进行可靠性分析，并利用可靠性指标分配方法为该产品设定了合理的可靠性目标。
针对制约可靠性的关键部件，在设计过程中采取了一系列的优化措施。
经过多次可靠性测试，汽车的故障率得到明显降低，大大提升了产品的可靠性。
根据市场反馈和用户满意度调查，该款汽车的可靠性大幅提升，进一步增强了企业的市场竞争力。
结论可靠性设计方法是产品设计中的重要环节，通过合理应用可靠性指标分配方法、可靠性分析方法和可靠性测试方法等，企业能够提高产品的可靠性，满足用户对产品可靠性的要求。
可靠性设计的基本概念与方法
可靠性设计的基本概念与方法可靠性设计是指在产品或系统设计过程中，考虑到产品或系统应能在一定的使用条件下，保持其预定功能和性能的能力。
它是一个涉及到多学科、多技术领域的综合性问题，需要从不同的角度对产品或系统进行分析、预测、评估和优化。
本文将介绍可靠性设计的基本概念与方法。
1.设计寿命：指产品或系统能够正常运行的时间或使用次数。
设计寿命往往由产品或系统的技术特性、设计目标和用户需求确定。
2.可用性：指产品或系统能够按照用户要求或设计要求正常进行工作的能力。
可用性是评估产品或系统可靠性的重要指标之一3.故障：指产品或系统在正常使用中出现的不符合设计要求的状态或行为。
故障可以分为临时性故障和永久性故障。
4.故障率：指产品或系统在单位时间内发生故障的次数。
故障率是评估产品或系统可靠性的重要指标之一5.容错性：指产品或系统对故障的检测、恢复和修复的能力。
容错性是提高产品或系统可靠性的重要手段之一1.可靠性分析：通过分析产品或系统的结构、功能、使用条件等因素，预测和评估产品或系统的故障率、故障模式和故障原因。
常用的可靠性分析方法包括故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等。
2. 可靠性建模：通过建立产品或系统的数学模型，分析和优化产品或系统的可靠性。
常用的可靠性建模方法包括可靠性块图、Markov模型、Petri网模型等。
3.设计优化：通过分析和评估不同设计方案的可靠性性能，选择和优化最佳设计方案。
常用的设计优化方法包括设计结构优化、参数优化等。
4.可靠性测试：通过对产品或系统进行实验或实测，验证和评估产品或系统的可靠性。
常用的可靠性测试方法包括加速寿命测试、信度试验等。
5.容错技术：通过引入备件、冗余设计和故障检测、恢复和修复等措施，提高产品或系统对故障的容错性。
常用的容错技术包括冗余设计、故障检测与诊断、故障恢复与修复等。
6.可靠性维护：通过对产品或系统进行定期维护、检修和更换，延长产品或系统的使用寿命和可靠性。
机电一体化系统的现代设计方法
机电一体化系统的现代设计方法摘要：机电一体化系统的现代设计方法主要有可靠性设计、优化设计、反求设计、绿色设计、虚拟设计等。
本论文主要介绍了可靠性设计方法和优化设计方法。
可靠性设计包括了很广的内容，可以说在满足产品功能，成本等要求的前提下一切使产品可靠运行的设计都称之为可靠性设计。
优化设计是指将优化技术应用于设计过程，最终获得比较合理的设计参数，优化设计的方法目前已比较成熟，各种计算机程序能解决不同特点的工程问题。
关键词：机电一体化；现代设计方法；可靠性设计；优化设计。
一、引言随着社会的发展和科学技术的进步，使人们对设计的要求发展到了一个新的阶段，具体表现为设计对象由单机走向系统、设计要求由单目标走向多目标、设计所涉及的领域由单一领域走向多个领域、承担设计的工作人员从单人走向小组甚至大的群体、产品设计由自由发展走向有计划的开展。
与人们对设计的要求相比现阶段的设计确实是落后的，主要表现为：对客观设计的研究不够，尚未很好的掌握设计中的客观规律；当前设计的优劣主要取决于设计者的经验；设计生产率较低；设计进度与质量不能很好控制；实际手段与设计方法有待改进；尚未形成能被大家接受，能有效指导设计实践的系统设计理论。
面对这种形势，唯一的解决方法就是设计必须科学化。
这就意味着要科学的阐述客观设计过程及本质，分析与设计有关的领域及其地位，在此基础上科学的安排设计进程，使用科学的方法和手段进行设计工作，同时也要求设计人员不仅有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论、设计方法及设计手段，科学地进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。
二、机电一体化系统的现代设计方法概述机电一体化系统的现代设计方法是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。
它运用了系统工程，实行人、机、环境系统一体化设计，使设计思想、设计进程、设计组织更合理化、现代化，大力采用许多动态分析方法，使问题分析动态化，实际进程、设计方案和数据的选择更为优化，计算、绘图等计算机化。
现代设计方法
绿色设计
在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可 拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其 作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应 有的功能、使用寿命、质量等要求。
并行设计
并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过 程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模 式。 Nhomakorabea 虚拟设计
虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技 术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设 计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品 设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制 造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计 的一次成功率。
相似性设计
人们在长期探索自然规律的过程中，逐渐形成了研究 自然界和工程中各种相似现象的“相似方法”、“模化设 计方法”和相应的相似理论、模拟理论。相似方法就是把 个别现象的研究结果推广到所有相似现象上去的方法。
模块化设计
模块化设计（Block-based design）就是将产品的某些 要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这 个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合， 构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能 的系列产品。
三次设计
三次设计即三阶段设计，所谓三阶段设计，是建立在 试验设计技术基础之上的一种在新产品开发设计过程中进 行三阶段设计的设计方法。
优化设计
优化设计（Optimal Design）是把最优化数学原理应 用于工程设计问题，在所有可行方案中寻求最佳设计方案 的一种现代设计方法。
可靠性设计
可靠性设计（Reliability Design）是以概率论和数理统 计为理论基础，是以失效分析、失效预测及各种可靠性试 验为依据，以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。
现代设计理论之可靠性分配方法简介
可靠性分配方法(一)等分配法（无约束分配法）等分配法（Equal Apportionment Technique ）是对全部的单元分配以相同的可靠度的方法。
按照系统结构和复杂程度，可分为串联系统可靠度分配、并联系统可靠度分配、串并联系统可靠度分配等。
（1）串联系统可靠度分配当系统中n 个单元具有近似的复杂程度、重要性以及制造成本时，则可用等分配法分配系统各单元的可靠度。
这种分配法的另一出发点考虑到串联系统的可靠性往往取决于系统中最弱的单元。
当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R 时因此单元的可靠度i R 为（2）并联系统可靠度分配当系统的可靠度指标要求很高（例如Rs>0.99）而选用已有的单元又不能满足要求时，则可选用n 个相同单元的并联系统，这时单元的可靠度远远大于系统的可靠度。
当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R因此单元的可靠度i R 为（3）串并联系统可靠度分配先将串并联系统化简为“等效串联系统”和“等效单元”，再给同级等效单元分配以相同的可靠度。
优缺点：等分配法适用于方案论证与方案设计阶段，主要优点是计算简单，应用方便。
主要缺点是未考虑各分系统的实际差别。
（二）按相对失效率和相对失效概率分配（无约束分配法）相对失效率法和相对失效概率法统称为“比例分配法”。
相对失效率法是使系统中各单元容许失效率正比于该单元的预计失效率值，并根据这一原则来分配系统中各单元的可靠度。
此法适用于失效率为常数的串联系统。
对于冗余系统，可将他们化简为串联系统候再按此法进行。
相对失效概率法是根据使系统中各单nini i s R R R ==∏=11/ 1,2,,ni s R R i n==（）11ns i R R =--（）1/11,1,2,,ni s R R i n=--=（）元的容许失效概率正比于该单元的预计失效概率的原则来分配系统中各单元的可靠度。
重要度是指用一个定量的指标来表示各设备的故障对系统故障的影响，按重要度考虑的分配方法的实质即是：某个设备的平均故障间隔时间（可靠性指标）应该与该设备的重要度成正比。
现代设计方法
现代设计方法设计是人类改造自然的一种重要的创新活动。
可以说，人类在改造自然的历史长河中一直从事着设计活动，一直生活在大自然和自身“设计”的世界中。
机械设计，建筑设计、服装设计等设计活动都有着十分悠久的历史，人类通过通过这些设计活动创造了丰富而伟大的物质文明。
从某种意义上来讲，人类文明的历史，就是不断进行设计活动的历史。
人类自觉的设计活动开始于15世纪，欧洲文艺复兴时期，但直到20世纪中期，设计仍被限定在狭窄的专业范围内。
随着科学技术和生产力的不断发展，设计和设计科学也在不断地想更深、更广的层次发展，其内容、要求、理论和手段等都在不断更新，设计的内涵和外延也都在扩大。
设计不再仅仅是考虑构成产品的物质条件和能够满足的功能需求，而是综合了经济、社会、环境、人机工程学、人的心理、文化层次等多种因素的系统设计。
从设计内容上来看，设计贯穿了产品从孕育到消亡的真个生命周期，含钙量需求获取、概念设计、技术设计、技术设计、详细设计、工艺设计、营销设计及回收设计等设计活动，并把实验、研究、设计、制造、安装、使用、维修、作为一个整体来进行规划。
现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴多元交叉学科，是一设计产品为目标的一个只是群体的统称。
他是为了适应剧烈的师承竞争的需要，提高设计质量和缩短设计周期，以及推动计算机在设计中的广泛应用，于20世纪60年代在设计领域诞生与发展起来的一些列的新兴学科的集成。
随着网络时代的到来，全球化的经济进程的家属，迫使企业面对全球化的大市场，参与国际市场的竞争，企业间的合作越来越广泛，为了真和资源，需要形成超越空间约束的分散网络的设计开发系统，以进行动态联盟组织的设计及制造活动，支持企业实施异地协同设计，形成跨地区的联合设计。
现代设计方法的分类及主要现代设计方法简介在产品设计领域，机械产品的设计最有代表性和典型性，这里主要以机械产品的现代设计方法为主进行介绍。
简答题
简答题1.现代设计与传统设计方法相比，具有哪些转变产品结构分析的定量化，产品工况分析的动态化，产品质量分析的可靠性化，产品设计结果的最优化，产品设计过程的高效化和自动化。
2.试论述现代设计方法与传统设计方法的区别传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。
传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法现代设计：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。
3.可靠性设计与传统设计方法相比具有哪些特点传统设计方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大的盲目性。
可靠性设计与之不同，它强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中去，即由设计直接确定固有的可靠度传统设计方法是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行运算，而可靠性设计则把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行描述和运算在可靠性设计中，由于应力s和强度F都是随机变量，所以判断一个零件是否安全可靠，就以强度F大于应力s的概率大小来表示，这就是可靠度指标。
传统设计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，因此，两者间又有着密切的联系。
可靠性设计是传统设计的延伸与发展。
在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是传统设计的方法上把设计变量视为随机变量，并通过随机变量运算法则进行运算而已。
4.可靠性的有以下重要意义可以防止故障和事故的发生；能使产品总的费用降低；可以减少停机时间，提高产品可用率；可以改善企业信誉，增强竞争力，扩大产品销路，从而提高经济效益；可以减少产品责任赔偿案件的发生，以及其他处理产品事故费用的支出，避免不必要的经济损失。
5.可靠性设计包括哪些内容，各有什么方法？根据产品的设计要求，确定所采用的可靠性指标及其量值。
可靠性分析与可靠性设计方法
可靠性分析与可靠性设计方法可靠性是指一个系统或者产品在规定条件下正常使用时能够保持期望的性能和效果的能力。
在实际的生产和使用中，可靠性是非常重要的，一旦可靠性没有得到保证，就会带来重大的经济损失和安全风险。
因此，可靠性分析和可靠性设计是非常重要的。
本文将展开讨论这两个方面的相关内容，希望能够对大家有所启发。
一、可靠性分析1.1 可靠性指标可靠性指标一般包括故障率、失效率、可用性等。
其中，故障率指的是单位时间内发生故障次数的频率，失效率是指已经运行的设备在接下来一段时间内发生故障的可能性，而可用性指的是设备在规定时间内工作正常的百分比。
这些指标的计算可以帮助我们了解一个系统的可靠性情况，根据结果指导是否需要进行维修或替换。
1.2 可靠性分析方法可靠性分析方法一般分为定性分析和定量分析。
其中，定性分析主要是使用经验分析和专家经验的方法来分析故障原因和可能性，其优点在于实施简单、投入少，但是一般只适用于简单的情况。
定量分析则是使用数学模型来进行可靠性计算，以便更精确地分析和预测设备或系统的可靠性。
定量分析方法包括故障树分析、失效模式及影响分析、可靠性块图法等。
这些方法都有特定的适用范围和优缺点，需要根据具体的情况选择适当的方法。
1.3 可靠性分析应用可靠性分析的应用范围非常广泛。
例如，在飞机、火车、汽车等交通工具的设计中，可靠性分析可以保证其安全性和可靠性。
在医疗设备的设计中，可靠性分析可以确保其能够安全可靠地为病人服务。
在核电站、石油化工等高危行业的实践中，可靠性分析可以保证设备或系统的安全性和可靠性，避免发生意外。
二、可靠性设计2.1 可靠性设计理念可靠性设计是指在产品或系统设计过程中考虑到可靠性因素，通过一系列的设计方法和技术来确保其可靠性。
可靠性设计理念包括“不出错设计”、“设计容错能力”、“设计多元备选”等。
不出错设计是指从源头上预防问题的发生，通过加强设计前的验证和测试等方式，杜绝设计缺陷。
可靠性设计方法
可靠性设计保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的一种机械设计方法。
包括对产品的可靠性进行预计、分配、技术设计、评定等工作。
所谓可靠性，则是指产品在规定的时间内和给定的条件下，完成规定功能的能力。
它不但直接反映产品各组成部件的质量，而且还影响到整个产品质量性能的优劣。
可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。
可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率3种。
1概述reliability desig n⑴在产品设计过程中，为消除产品的潜在缺陷和薄弱环节，防止故障发生，以确保满足规定的固有可靠性要求所采取的技术活动。
可靠性设计是可靠性工程的重要组成部分，是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节，是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。
在产品研制过程中，常用的可靠性设计原则和方法有：元器件选择和控制、热设计、简化设计、降额设计、冗余和容错设计、环境防护设计、健壮设计和人为因素设计等。
除了元器件选择和控制、热设计主要用于电子产品的可靠性设计外，其余的设计原则及方法均适用于电子产品和机械产品的可靠性设计。
系统的可靠性设计是指在遵循系统工程规范的基础上，在系统设计过程中，采用一些专门技术，将可靠性"设计"到系统中，以满足系统可靠性的要求。
它是根据需要和可能，在事先就考虑产品可靠性诸因素基础上的一种设计方法。
系统可靠性设计技术是指那些适用于系统设计阶段，以保证和提高系统可靠性为目的的设计技术和措施。
它是提高系统可靠性的行之有效的方法。
2重要性可靠性设计是系统总体工程设计的重要组成部分，是为了保证系统的可靠性而进行的一系列分析与设计技术。
它是通过系统的电路设计与结构设计来实现的“产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的”，但实践证明, 产品的可靠性首先是设计出来的。
可靠性设计的优劣对产品的固有可靠性产生重大的影响。
产品设计一旦完成，并按设计预定的要求制造出来后，其固有可靠性就确定了。
可靠性设计
可靠性设计（Reliability Design）设计是人类改造自然的一种基本活动，也是一种复杂的创造思维过程。
所谓的设计技术，也就是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段。
它的核心内容包括三个方面：1.计划，构思的形成；2.视觉传达方式；3.计划通过传达后的具体应用。
而因为影响计划和构思因数的不同，因此有传统设计和现代设计的区分。
两者最根本的区别在与现代设计与工业化大生产和现代文明密切联系，这是传统设计所不具有的。
因此现代设计是工业化大批量生产技术条件下的必然之物。
因此，可以说现代技术技术是在传统设计方法基础上继承和发展起来的，是一门多专业和多学科交叉，其综合性很强的基础技术科学。
一、可靠性设计概述可靠性设计的定义：定义1：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。
定义2：为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。
可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。
设计水平是保证产品可靠性的基础。
可靠性设计是产品的一个重要的性能特征，产品质量的主要指标之一，是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。
可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现所要求的产品可靠性水平。
可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。
可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。
可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测，即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性，预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。
在产品设计的初期阶段，及时完成可靠性预测工作，可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系，找出提高产品可靠性的有效途径。
现代质量工程-3可靠性设计(63)讲
1
2
…
…
…
n
独立串联系统的可靠度等于各单元可靠度的乘积，系统的失效率 等于各单元失效率之和。串联系统的单元越多，系统购可靠性就 越低
23
五、面向质量的设计—可靠性设计
mnm
并串联系统的可靠性高于任一子系统的可靠性，其原因 是使用了功能冗余单元。
26
五、面向质量的设计—可靠性设计
典型系统可靠性模型
表决系统。在组成系统的n个单元中，如果至少有k个单元 失效，则系统失效，这样的系统称为表决系统或k/n系统。 当k=1时，得到串联模型：而当k=n时，得到并联模型。
1
2 k/n(G)
. . . n
27
五、面向质量的设计—可靠性设计
L
L
C
阀1 流入
1
2
阀2 流出
2 1
28
五、面向质量的设计—可靠性设计
系统可靠性预计
系统可靠性预计是为了估计产品在给定工作条件下的可靠 性而进行的工作，它运用以往的工程经验、故障数据、当 前的技术水平，尤其是以元器件、零部件的失效率为依据 ，预报产品（零部件、子系统或系统）实际可能达到的可 靠度。这是一个由局部到整体、由小到大、由下到上的过 程，是一个综合的过程。
系统的失效规律
偶然失效期是产品的正常工作时期，此时产品的失效是随 机的，失效率基本是一常数。这一阶段的失效是不能预测 的，事前更换元件也是无效的。
5
五、面向质量的设计—可靠性设计
系统的失效规律
耗损失效期。耗损失效是由于系统老化、疲劳、耗损所造 成的失效，出现在系统工作的后期，表现为失效率迅速上 升，直至报废。改善损耗失效的方法在于不断提高零部件 的使用寿命，或及时更换即将失效的零部件，从而延长产 品的使用寿命。
六种常见的可靠性设计方法
常见可靠性设计方法（电子设备）1、热设计通过各种热设计方法使元器件、零部件、设备等在低于规定的环境中工作，以提高可靠性。
设计早期就应制定产品热设计的具体要求。
温度对电子产品可靠性影响极大，尤其对半导体器件最为敏感，半导体器件几乎所有参数都与温度有关。
热传递的三种方式：传导散热、对流换热、辐射换热。
2、缓冲减振设计电子设备装载在诸如飞机、舰船、装甲车等平台上，在它整个寿命周期内，经历各种机械环境。
虽然家用电器在使用过程中没有经受什么机械环境，但在产品出厂后经过运输、搬运过程，仍然承受机械环境。
机械环境对电子设备影响是比较严重的。
经验证明，在各种机械环境中，主要威胁来自振动应力。
设备中由于振动而造成的损坏大大超过冲击引起的损坏。
例如在通信或雷达设备中，振动损坏率比冲击损坏率大4倍。
能经受50—70g冲击的元器件，在持续振动的环境中，最大也只能承受2—3g的振动。
其基本方法有两种：一是采用隔离措施，利用减振装置把设备保护起来或把振动源隔离开；二是选用合适的材料和合理的安装技术，使设备正常工作时，足以耐受冲击或振动。
对电子设备的振动与冲击防护设计，归纳起来有以下几种常用方法:1、消除和减弱振源；2、对振源进行隔离；3、去谐；4、去耦；5、阻尼；6、小型化和刚性化。
3、电磁兼容设计---接地设计接地技术是电子通讯设备必须采用的重要技术，众所周知，电磁兼容设计三大措施为：接地、屏敞和滤波。
通过现场和试验统计调查，有80%以上的故障源于接地设计不良，正确的接地不仅是保护设备和人身安全的必要手段，也是电子设备稳定可靠工作的重要条件。
如果接地设计不好，轻则导致设备运行不稳定，如程控数字交换机的呼损增大、光电传输设备的误码率增加、故障率上升，重则导致设备无法正常工作、甚至发生重大事故、使设备毁坏，这方面的例子很多，造成的损失无法估量。
接地设计的基本原理：好的接地系统是抑制电磁干扰的一种技术措施，其电路和设备地线任意两点之间的电压与线路中的任何功能部分相比较，都可以忽略不计；差的接地系统，可以通过地线产生寄生电压和电流偶合进电路，地线或接地平面总有一定的阻抗，该公共阻抗使两两接地点间形成一定的压降，引起接地干扰，使系统的功能受到影响。
现代制造业中的可靠性设计与优化研究
现代制造业中的可靠性设计与优化研究随着社会的不断发展，制造业也逐渐从传统的“制造”转变为“智能制造”，其中可靠性设计与优化研究成为现代制造业的一个重要方面。
可靠性设计与优化是指在设计、生产和运行过程中，通过不断改进和提升产品的性能和质量，以确保产品的稳定可靠性水平和长期持续的运行。
一、制造业中可靠性设计的意义现代制造业中，产品的质量和可靠性是关系到企业能否成功的重要因素之一。
强调可靠性设计的目的是为了在产品的整个生命周期中保持一定程度的稳定性和规范性，尤其是在产品的使用期内。
由于现代产品的复杂性不断增加，因此实现产品的稳定性和可靠性变得越来越重要。
如果一个产品在使用过程中频繁出现故障和需要维修，不仅会给用户和企业带来不便，还会给企业带来经济损失和信用损失。
因此，可靠性设计的重要性不言而喻。
在制造业中，可靠性设计涉及到整个产品的生命周期，包括设计、生产、测试、运输、维修等环节。
其中最重要的是设计和制造环节，因为产品的可靠性和质量在这两个环节中决定。
高质量的产品可以满足用户的需求，增加用户对企业品牌的信任，从而提高用户满意度和企业的市场竞争力。
同时，产品的可靠性和质量也是企业良好形象的体现，也是企业品牌效应的重要组成部分。
二、可靠性设计的原则可靠性设计是在产品设计的早期阶段就开始考虑产品的可靠性问题，并在后续的产品设计和生产过程中，持续地对产品的可靠性进行优化。
在实际过程中，企业需要从以下几个方面考虑可靠性设计问题：1.从用户需求出发在产品设计之前，必须了解用户的真正需求，并根据这些需求设计出符合用户需求的产品。
这样，产品的可靠性、功能和质量能够得到预期的保证。
2.从制造过程出发产品的可靠性和质量建立在制造过程的稳定性和规范性之上。
因此，企业需要优化制造流程和生产环节，以确保产品的质量和可靠性。
3.从材料和部件出发材料和部件是制造产品的基础，其质量和可靠性直接决定了产品的质量和可靠性。
因此，企业需要选择性能优良的材料和部件，同时建立供应链合作伙伴之间的良好合作关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章可靠性设计
现代设计方法毛志伟
第一节
可靠性设计的概念与特点
一、概述
对于可靠性设计存在现象。
二、可靠性设计的发展
展开：
三、可靠性的概念
它包含了五个要素：
C.规定的工作时间：
四、可靠性设计的必要性
2.从定量的角度考虑可靠性设计的必要性
2)安全系数设计中存在的问题
图1 应力—强度分布的平面干涉模型
常规传统设计的安全系数法是不明确的：
结论：
五、可靠性的基本内容
1.可靠性的理论基础
2.可靠性设计的特点
第二节
可靠性设计的常用指标与分布函数
衡量可靠性指标主要有：
一、概率指标/经济指标
1.可靠度与可靠度函数
2.故障率与故障函数ｈ(ｔ)
令Ｎ
上式对时间求导得：
举例：
3.维修度与可用度
可用度数学表达式：
表示方法的区别：
二、寿命指标
2.平均寿命
三、常用的分布函数
1.二项分布。