可靠性与维修性作业

1. 作出典型失效率曲线，并解释其意义。

答：如图1所示：

图1典型失效率曲线

早期失效期：占时间较短，失效率较高，很快下降。它是由于产品设计不当，工艺缺陷，材料缺陷，误用不合格零件，检验失误等原因引起的。

偶然失效期：这一时期的失效率最低，比较稳定，近于常数。这一时期的失效原因是由于应力逐渐积累超过了承受的能力或存在试车、老化等手段不能剔除的缺陷，其特点是正常工作时期较长，偶然出现失效。在失效率低于规定值的时期称为产品的有效寿命，希望这一时期越长越好。

耗损失效期：这一时期的特点是失效率逐渐上升。造成这一时期失效的原因是经过长时间的工作，设备的一些零件已经老化，或疲劳，磨损过度等。如果系统可以维修，就应当进行预防维修或事后维修，把即将失效或已经失效的零部件换掉，使系统失效率仍处于规定值以下，继续处于稳定工作状态，使系统的实际寿命可以得到延长。

2. 武器系统研制如何执行可靠性管理？

答：可靠性管理是指为确定和满足产品可靠性要求而必须进行的一系列计划、组织、协调、监督与控制等工作。

（1）计划

型号武器装备可靠性工作计划的主要内容：

①制定与型号武器计划相协调的实施各个工作项目的起止时间表；

②规定实施各个工作项目的输入条件、范围和深度，结束工作项目的形式和标志；

③说明可靠性信息的产生、收集、传递、处理、储存和使用的程序；

④按系统层次将实施工作项目的责任分配给相应的部门和机构；

⑤确定可靠性工作机构与其他机构之间的关系和各自的职责。

（2）组织

在武器装备研制过程中，应建立以型号武器行政总指挥为首的，各级工程管理、技术部人员组成的可靠性管理的组织机构。规定行政总指挥、总设计师、主管副总设计师、各专业副总设计师主任设计师和各专业设计师等各类人员的责任以及与科研计划、质量管理和技术培训等部门的关系；逐级落实可靠性管理和技术责任制。

（3）协调

为了达到可靠性管理的目标，管理，领导者应采用现有的资源、程序、方针、准则，通过组织和计划，协调各职能部门及各类人员的工作。

（4）监督与控制

对各项可靠性指标的完成情况进行检查，并将检查结果与预定要求进行比较，若偏差较大，则应采取控制措施。

3. 系统可靠性框图与系统可靠性原理图有何区别与联系？

答：可靠性框图是对于复杂产品的一个或多个以上的功能模式，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图，它反映的是部件功能和系统功能的逻辑关系，框图中每一方框代表在评定系统可靠性时必须考虑的并具有与方框相关联的可靠性值单元或功能。所有连接方框的线没有可靠性值。所有方框就失效概率来说相互独立。

产品工作原理图是表示产品各单元之间的功能关系的框图。

在工程实践中，常用功能系统图或框图来描述系统及其单元之间的功能关系，但应注意到系统可靠性框图虽然和它的功能框图有密切联系，但也有较大区别。

4. 如何理解留有余量的（可靠性）分配原则？

答：可靠性分配的方法，都按照一定的原则进行的，但实际上不论哪一种方法，都不可能完全反映产品的实际情况。由于装备品种不同，工程上的问题也各式各样，因此在做具体可靠性分配时既可以按某一原则先计算出各级可靠性指标，然后根据具体情况做一定程度的修正，也可以在分配可靠性时，留有一定的可靠性

指标余量，作为机动使用。进行可靠性分配时，应依据如下原则：（1）对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标，因为产品越复杂，其强盛单元就越多，要达到高可靠性就越困难，并且要花费较多的时间和费用。

（2）对于重要度高的产品的可靠性指标应分配得高一些，因为关键件一旦故障，将使整个系统的功能受到影响，影响人身安全及重要任务的完成。

（3）对于在恶劣环境下工作的分系统或部件，可靠性指标要分配得低一些，因为恶劣环境会增加产品的故障率。

（4）对于新研制的、技术不太成熟的新工艺、新材料的产品，可靠性指标也应分配得低一些，因为高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。

（5）易于维修的分系统或部件可靠性指标可以分配得低一些，因为一旦出现问题，易于维修和更换。

5. 如何给定故障判据？

答：要判定一个产品是否故障，必须首先确定故障判据——故障判定标准。正确制定故障判据是很重要的，因为他是故障分析及可靠性研究的前提之一。产品不同，工况不同，故障判据也不一样。比如齿轮点蚀，对精密仪器或机床主轴箱中齿轮，出现点蚀即判为故障；对通用机械，特别是重型机械，只是点蚀达到一定程度时才判为故障。因此，要针对具体机械中齿轮点蚀制订出故障判据。一般地讲，需要根据不同产品、不同工况，为保证产品具有使用功能情况下，按产品主要性能指标制定故障判据。

6. 结构可靠性设计的难点是什么？

答：结构可靠性，是指在规定时间和条件下，工程结构具有的满足预期的安全性、适用性和耐久性等功能的能力。在机械结构设计中进行应力分析和采用安全系数，实际上都是为了保证可靠性，这种实践已经有很长的历史了。传统的机械设计方法考虑了安全系数，但是没有做可靠性分析。按照传统的安全系数法设计出来的产品往往过重。有时取了大的安全系数，结构还会损坏；有时安全系数不大，结构并不损坏。这是因为传统设计方法没有考虑到应力和强度都是随机变量，且都有一个概率分布。机械结构系统的传统安全系数设计法存在以下问题：取值有很大的主观性；把安全系数取成定值，忽略了环境和结构本身的变化；没有和可

靠性联系起来，没有从本质上用概率统计方法去处理。所以往往所取安全系数偏大，使产品过重，浪费材料。这就是机械结构可靠性设计的难点。

7. 如何充分利用研制过程中的试验数据？

答：通过对可靠性试验得到的可靠性数据进行统计分析和失效（故障）分析，评估产品的可靠性，找出可靠性的薄弱环节，推荐改进建议，以便提高产品的可靠性。

对于设计者，利用可靠性试验得到的可靠性数据可为其提供系统或设备设计的可靠性，从而为改进设计找出存在的问题；

对于制造者，利用可靠性数据可以验证产品的性能，挑出次品，确定使用界限，或保证批量产品的可靠性合格率；

对于使用者，利用可靠性数据可以保证批量进货的可靠性水平；

对于管理部门，利用可靠性数据可以认证产品可靠性等级或确定产品的可靠性标准和规范。

总之，利用可靠性试验得到的可靠性数据，采用适当的方法进行统计处理，求得产品在预期工作条件下的可靠性特征值，从而对产品的可靠性进行评估、考核、鉴定，判断产品的设计及工艺是否能保证达到产品或系统的可靠性要求，并为提高可靠性提供依据。

8. 如何控制制造过程中的可靠性？

答：在生产过程中应定期测算工序能力指数PK C ，对工序状态进行诊断和调节。当 2.0PK C ≥时，工序能力为特优，可以考虑一些降低成本的措施；当

1.67

2.0PK C ≤<时，工序能力为优秀，应当继续保持；当1.33 1.67PK C ≤<时，工序能力为良好，状态稳定，但应尽力提升为优秀；当1.0 1.33PK C ≤<时，工序能力为一般，制程因素稍有改变即有产生次品的风险，应利用各种资源和方法将其提升为良好；当0.67 1.0PK C ≤<时，工序能力为差，制程不良较多，必须提升工序能力；当0.67PK C <时应停止生产，寻找原因，重新设计制程。一般应控制工序能力指数 1.33PK C ≥。