机械可靠性设计

机械可靠性设计
机械可靠性设计的主要内容
l 1、研究产品的故障物理和故障模型 l 2、确定产品的可靠性指标及其等级 l 3、合理分配产品的可靠性指标值 l 4、以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠
性设计
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机械可靠性设计的方法
l 概率设计法 l 失效树分析法及失效模式、影响及致命度分析法
l 1）0≤R(t) ≤1 l 2）R(t)=P(E)=P(T≥t) l 3）不可靠度记为F,对应的失效概率密度函
数为F(t) l R(t)+F(t)=1
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二、失效率
1、定义：工作到某时刻t时尚未失效的产品，在
该时刻t以后下一个单位时间内发生失效的概率。 设有N个产品，从t=0开始工作，到时刻t时产品的
l 4）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司 信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。
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2、几个基本概念
l 1）可靠性预测：是一种预报方法，在设计阶段即从所得 的失效率数据预报零部件和系统实际可能达到的可靠度， 预报这些零件、部件和系统在规定的条件下和规定的时间 内完成规定功能的概率。
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使用教材
l 《机械可靠性设计》刘惟信 清华大学出版 社
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考核方式
l 考试*80%+平时*20%
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第一章 可靠性概论
l §1-1 可靠性概述 l §1-2 可靠性尺度 l §1-3 可靠性设计与传统设计的异同
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§1-1 可靠性概述
l 一、可靠性的研究意义 l 二、可靠性定义
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3、失效率与可靠度之间的关系
联系到可靠度函数看 失效率的定义：表示 系统、机器、设备等 产品一直到某一时刻t 为止尚未发生故障的 可靠度R(t)在下一个 单位时间内可能发生 故障的条件概率。
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三、平均寿命
1、定义：是产品寿命的平均值，而产品的寿命则是
它的无故障的工作时间。 1）对于不可修复的产品，其寿命是指它的失效前的工
相关的可靠度 l 11、确定零件的可靠度 l 12、确定零件可靠度的置信度 l 13、按上述步骤求出系统中所有关键零、部件的可靠
度 l 14、计算子系统和整个系统的可靠度 l 15、必要时可对某些设计内容进行优化
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第二章 可靠性理论中常用的几种概率分布
l §2-1 离散性随机变量的几种常见的分布 l §2-2连续性随机变量的几种常见的分布 l §2-3抽样分布
失效率为n(t)，而到时刻(t+△t)时产品的失效数为 n(t+△t)，即在[t, t+△t)时间区间有△n(t)=n(t+ △t)-n(t)个产品失效，则定义该产品在时间区间[t, t+△t)内的平均失效率为：
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2、失效率曲线
l 如果对这批零件测得多年的失效数据，则可以绘出观测值 随时间的变化曲线，成为该零件的失效率曲线。
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2020/11/18
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本课程主要的教学内容
l 第一章 可靠性概论 l 第二章 可靠性理论中常用的几种概率分布 l 第三章 分布参数的估计与分布函数的假设
检验 l பைடு நூலகம்四章 机械可靠性设计原理与可靠度计算 l 第五章 机械静强度与可靠性设计 l 第六章 系统可靠性设计 l 第七章 机械零部件的可靠性设计
l 机械可靠性设计与传统机械设计方法不同，它具 有以下的基本特点：
l 1、以应力和强度为随机变量作为出发点 l 2、应用概率和统计方法进行分析、求解 l 3、能定量的回答产品的失效概率和可靠度 l 4、有多种可靠性指标供选择 l 5、强调设计对产品可靠性的主导作用 l 6、必须考虑环境的影响 l 7、必须考虑维修性 l 8、从整体的、系统的观点出发 l 9、承认在设计期间及其以后都需要可靠性的增长
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l 可靠度是一个有时间性的定义。可以是区间（0，t），也 可以是行使里程、规定周期、次数等等
l 4）规定功能 l 正常工作而不失效 l 5）概率
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§1-2 可靠性尺度
l 一、可靠度与不可靠度 l 二、失效率 l 三、平均寿命
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一、可靠度与不可靠度
l 1、定义：产品在规定的条件下和规定的时 间内，完成规定功能的概率，通常以R表示。
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§2-1 离散型随机变量的几种常见分布
一、0-1分布 又称为两点分布
E(X)=p D(X)=p-p2=pq
X=xk
10
P(X=xk)=pk p q
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§2-2连续性随机变量的几种常见的分布
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演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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一、可靠性研究意义
l 1、意义：
l
1)提高产品可靠性,可以防止故障和事故的发生,尤其
是避免灾难性的事故发生.86年1月28日,美航天飞机”挑
战者号”由于1个密封圈失效,起飞76S后爆炸,其中7名宇
航员丧生,造成12亿美元的经济损失;92年我国发射”澳星
号”时由于一个小小零件的故障,发射失败,造成了巨大的
作时间。平均寿命就是指该产品从开始使用到失效前的 工作时间的平均值，或称为失效前平均时间，记为 MTTF
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2)对于可以修复的产品，其寿命是指相邻两次故障间的工 作时间。平均寿命即为平均无故障工作时间或称为平均故 障间隔，记为MTBF
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§1-3 可靠性设计与传统设计之间的异同
2020/11/18
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经济损失和政治影响.
l
2) 提高产品的可靠性,能使产品总的费用降低.提高产
品的可靠性,首先要增加费用,如选用好的元器件,研制部分
冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都
需要经费。
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l 然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大 大减小，使总费用降低。
l 3）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可 用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。美国 GE公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等 连续作业的设备，即使可靠性提高1%，成本提高10%也 是合算的。
l 3）对结构的安全系数进行了统计分析，得出的安全系数 比传统的安全系数更符合实际。
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二、 可靠性的定义
l 1、定义
l 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
l 2、注意的问题
l 1）对象 l 可以是零件，也可以是系统 l 2）使用条件 l 包括运输条件、环境条件、使用方法等 l 3）规定时间
l 可以找出提高整个设备的可靠度的有效途径。
l 2）系统可靠性分配：将系统规定的容许失效概率合理的 分配给该系统的零、部件。
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3、机械可靠性设计的特点
l 1）将载荷、材料性能和强度及零、部件的尺寸都视为属 于某种概率分布的统计量。
l 2）采用了可靠度或其他可靠性指标，来确保结构的可靠 性，而传统机械设计是用安全系数来保证结构的可靠性。
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机械可靠性设计的步骤
l 1、提出设计任务、规定详细指标 l 2、确定有关的设计变量及参数 l 3、失效模式、影响及致命度分析 l 4、确定零件的失效模式是否是互相独立的 l 5、确定失效模式的判据 l 6、得出应力公式 l 7、确定每种失效模式下的应力分布
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l 8、确定强度计算公式 l 9、确定每种失效模式下的强度分布 l 10、确定每种致命失效模式下与应力分布和强度分布