可靠度分配
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汽车可靠性技术
第十一讲
主讲教师：杨志发
学时：32
汽车可靠度分配
2
内容提纲
一、系统可靠性模型 二、可靠性预测 三、汽车可靠性分配的目的 四、简单系统可靠度分配 五、复杂系统可靠度分配
3
4
1） 概述
1.1 概述及定义
一个机械系统常由许多子系统组成，而每个子系统 又可能由若干单元（如零、部件）组成。在设计过程中， 系统设计得满足功能要求，还使其能有效地执行功能。 因而就须对系统进行可靠性设计。系统的可靠性设计有 三个方面的含义其一是可靠性预测，其二是可靠性分配， 其三是可靠性实验。
18
4）关系示意图
调研
2.1 可靠性预测与分配关系
可靠性目标
系统可靠性指标
比较
系统可靠性预计
分配到分系统 分配到设备
更改
分系统可靠性预计 设备可靠性预计 器件可靠性预计
技术条件
设计
可靠性预测与分配的关系
19
2.2 预测的概念及目的
1）预测的概念
（1）定义
依据事物的发展历史，并考虑各种因素及其内在规 律来估计事物的状态和趋势。
串并联
并串联
11
假设当各单元相同，可靠度为R(t) N为系统中子系统数，n为每个子系统 的元素个数：
串并联贮备的数学模型计算过程：
先计算每个子系统可靠度：
Rz (t) Rn (t)
将子系统简化为一个新的单元，其 可 靠 度 为 Rz(t), 从 而 原 系 统 简 化 为 一个由N个新单元组成的并联系统， 如图所示
15
1.2 分类
5） 备用冗余系统
定义：一般地说，在产品或系统的构成中，把同功能 单元或部件重复配置以作备用。当其中一个单元或部件 失效时，用备用的来替代（自动或手动切换）以继续维 持其功能。这种系统称为备用冗余系统或称等待系统， 又称旁联系统，也有称为并联非贮备系统的。这种系统 的一个明显特点是有一些并联单元，但它们在同一时刻 并不是全部投入运行的。
先计算每个子系统可靠度：
n
Fz (t) Fi (t) [1 R(t)]n
将子系统简i1化为一个新的单元，其 可靠R度z (t)为 1Rz(Ft)z,(从t) 而1原[1系 R统(t)简]n 化为
一如将可图子个靠所系由度示统N为个简R新z化(t单)为,从元一而组个原成新系的的统并单简联元化系，统为其， 一个由N个新单元组成的串联系统， 如图所示
（在产品设计阶段到产品投入使用前，对其可靠性 水平进行评估的过程。）
（2）流程
从过去的和现在已知的情况出发，利用一定的方法 和技术去探讨或模拟未知的、未出现的中间过程，并推 断出结果。
（3）发展状况：
在经济领域、决策方面得到充分应用和发展，产生 巨大经济效益；
在科学技术界发展迟缓（技术领域规律性强，容易 得到确定性结果；对预测方法和技术不了解）。
X
D
ⅰⅱⅲⅳ
1.2 分类
8
1.2 分类
2） 串联系统
定义：若系统是由若干个单元（零、部件）或 子系统组成的，而其中的任何一个单元的可靠度都 具有相互独立性，即各个单元的失效（发生故障） 是互不相关的。那么，当任一个单元失效时，都会 导致整个系统失效，则称这种系统为串联系统或串 联模型。如图所示。
数学模型：
20
汽车可靠性技术
第十三讲
6） 复杂系统
定义：非串、并联系统和桥式网络系统都属于复杂 系统。
16
17
2.1 可靠性预测与分配关系
1）预测流程
零件 分系统
2）分配流程
系统 分系统
系统，自下而上。 零件，自上而下。
3）关系
预测是分配的基础，一般总是先进行可靠性预测， 后进行可靠性分配。在分配过程中，若发现了薄弱环节， 应改进设计或调换零件，随后又重新预测，重新分配。 两者结合，构成一个自下而上，又自上而下的反复过程， 直到主要要求与客观现实统一为止。
n
Rs (t) Ri (t)
式中 Rs (t)——系统的可靠i度1 ；
Ri (t)——第i个单元的可靠度。
9
1.2 分类
3） 并联系统
定义：在由若干个单元组成的系统中，只要有 一个单元仍在发挥其功能，产品或系统就能维持其 功能；或者说，只有当所有单元都失效时系统才失 效就称此系统为并联系统或并联模型。并联系统又 称并联贮备系统。
n
数学模型： Fs (t) Fi (t)
i 1
式中 Fs(t)—— Fi(t)——第i个单元的不可靠度。
10
1.2 分类
4） 混联系统
定义：混联系统是由一些串联的子系统和一些并 联的子系统组合而成的。它可分为：串、并联系统（ 先串联后并联的系统）和并、串联系统（先并联再串 联的系统）。相应的模型如图所示。
N
Fcb(t) Fi (t) [1 Rn (t)]N i 1
Rcb(t) 1[1 Rn (t)]N
1.2 分类
汽车可靠性技术
第十二讲
主讲教师：杨志发
学时：32
假设当各单元相同，可靠度为R(t) N为系统中子系统数，n为每个子系统 的元素个数：
并串并联联贮贮备备的的数数学学模模型型计计算算过过程程：：
6
1） 概述
1.2 分类
非储备 串联
可靠性模型
工作储备
多数表决
并联
混联
简单
n中取r
混合
可靠性模型分类
非工作储备 旁联
模型主要分为串联系统、并联系统、混联系 统，此外还有备用冗余系统、复杂系统。
7
可靠性逻辑框图按级展开
系统级 分系统级 4
abcde
Ⅵ
ⅢⅣ
ⅠⅡ
Ⅶ
Ⅴ
Ⅷ
X
D
LCR
5
1.1 概述及定义
2） 定义
为了计算系统的可靠度，不管是可靠性预测还是 可靠性分配，首先都需要有系统的可靠性模型。可靠 性模型指的是系统可靠性逻辑框图(也称可靠性方框图) 及其数学模型。原理图表示系统中各部分之间的物理 关系。而可靠性逻辑图则表示系统中各部分之间的功 能关系，即用简明扼要的直观方法表现能使系统完成 任务的各种串—并—旁联方框的组合。
Rbc (t) {1[1 R(t)]n}N
1.2 分类
Rs(t) 并串联n=2,N=2
1.2 分类
串并联n=2,N=2
单个元件
t
串、并联系统由串联部分子系统及并联部分子系统组 成。计算时应首先将系统中的纯并联部分或纯串联部分视 为子系统进行计算，将其简化为新的单元，简化后原系统 也得以简化，可以按纯串联或纯并联系统加以计算。
第十一讲
主讲教师：杨志发
学时：32
汽车可靠度分配
2
内容提纲
一、系统可靠性模型 二、可靠性预测 三、汽车可靠性分配的目的 四、简单系统可靠度分配 五、复杂系统可靠度分配
3
4
1） 概述
1.1 概述及定义
一个机械系统常由许多子系统组成，而每个子系统 又可能由若干单元（如零、部件）组成。在设计过程中， 系统设计得满足功能要求，还使其能有效地执行功能。 因而就须对系统进行可靠性设计。系统的可靠性设计有 三个方面的含义其一是可靠性预测，其二是可靠性分配， 其三是可靠性实验。
18
4）关系示意图
调研
2.1 可靠性预测与分配关系
可靠性目标
系统可靠性指标
比较
系统可靠性预计
分配到分系统 分配到设备
更改
分系统可靠性预计 设备可靠性预计 器件可靠性预计
技术条件
设计
可靠性预测与分配的关系
19
2.2 预测的概念及目的
1）预测的概念
（1）定义
依据事物的发展历史，并考虑各种因素及其内在规 律来估计事物的状态和趋势。
串并联
并串联
11
假设当各单元相同，可靠度为R(t) N为系统中子系统数，n为每个子系统 的元素个数：
串并联贮备的数学模型计算过程：
先计算每个子系统可靠度：
Rz (t) Rn (t)
将子系统简化为一个新的单元，其 可 靠 度 为 Rz(t), 从 而 原 系 统 简 化 为 一个由N个新单元组成的并联系统， 如图所示
15
1.2 分类
5） 备用冗余系统
定义：一般地说，在产品或系统的构成中，把同功能 单元或部件重复配置以作备用。当其中一个单元或部件 失效时，用备用的来替代（自动或手动切换）以继续维 持其功能。这种系统称为备用冗余系统或称等待系统， 又称旁联系统，也有称为并联非贮备系统的。这种系统 的一个明显特点是有一些并联单元，但它们在同一时刻 并不是全部投入运行的。
先计算每个子系统可靠度：
n
Fz (t) Fi (t) [1 R(t)]n
将子系统简i1化为一个新的单元，其 可靠R度z (t)为 1Rz(Ft)z,(从t) 而1原[1系 R统(t)简]n 化为
一如将可图子个靠所系由度示统N为个简R新z化(t单)为,从元一而组个原成新系的的统并单简联元化系，统为其， 一个由N个新单元组成的串联系统， 如图所示
（在产品设计阶段到产品投入使用前，对其可靠性 水平进行评估的过程。）
（2）流程
从过去的和现在已知的情况出发，利用一定的方法 和技术去探讨或模拟未知的、未出现的中间过程，并推 断出结果。
（3）发展状况：
在经济领域、决策方面得到充分应用和发展，产生 巨大经济效益；
在科学技术界发展迟缓（技术领域规律性强，容易 得到确定性结果；对预测方法和技术不了解）。
X
D
ⅰⅱⅲⅳ
1.2 分类
8
1.2 分类
2） 串联系统
定义：若系统是由若干个单元（零、部件）或 子系统组成的，而其中的任何一个单元的可靠度都 具有相互独立性，即各个单元的失效（发生故障） 是互不相关的。那么，当任一个单元失效时，都会 导致整个系统失效，则称这种系统为串联系统或串 联模型。如图所示。
数学模型：
20
汽车可靠性技术
第十三讲
6） 复杂系统
定义：非串、并联系统和桥式网络系统都属于复杂 系统。
16
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2.1 可靠性预测与分配关系
1）预测流程
零件 分系统
2）分配流程
系统 分系统
系统，自下而上。 零件，自上而下。
3）关系
预测是分配的基础，一般总是先进行可靠性预测， 后进行可靠性分配。在分配过程中，若发现了薄弱环节， 应改进设计或调换零件，随后又重新预测，重新分配。 两者结合，构成一个自下而上，又自上而下的反复过程， 直到主要要求与客观现实统一为止。
n
Rs (t) Ri (t)
式中 Rs (t)——系统的可靠i度1 ；
Ri (t)——第i个单元的可靠度。
9
1.2 分类
3） 并联系统
定义：在由若干个单元组成的系统中，只要有 一个单元仍在发挥其功能，产品或系统就能维持其 功能；或者说，只有当所有单元都失效时系统才失 效就称此系统为并联系统或并联模型。并联系统又 称并联贮备系统。
n
数学模型： Fs (t) Fi (t)
i 1
式中 Fs(t)—— Fi(t)——第i个单元的不可靠度。
10
1.2 分类
4） 混联系统
定义：混联系统是由一些串联的子系统和一些并 联的子系统组合而成的。它可分为：串、并联系统（ 先串联后并联的系统）和并、串联系统（先并联再串 联的系统）。相应的模型如图所示。
N
Fcb(t) Fi (t) [1 Rn (t)]N i 1
Rcb(t) 1[1 Rn (t)]N
1.2 分类
汽车可靠性技术
第十二讲
主讲教师：杨志发
学时：32
假设当各单元相同，可靠度为R(t) N为系统中子系统数，n为每个子系统 的元素个数：
并串并联联贮贮备备的的数数学学模模型型计计算算过过程程：：
6
1） 概述
1.2 分类
非储备 串联
可靠性模型
工作储备
多数表决
并联
混联
简单
n中取r
混合
可靠性模型分类
非工作储备 旁联
模型主要分为串联系统、并联系统、混联系 统，此外还有备用冗余系统、复杂系统。
7
可靠性逻辑框图按级展开
系统级 分系统级 4
abcde
Ⅵ
ⅢⅣ
ⅠⅡ
Ⅶ
Ⅴ
Ⅷ
X
D
LCR
5
1.1 概述及定义
2） 定义
为了计算系统的可靠度，不管是可靠性预测还是 可靠性分配，首先都需要有系统的可靠性模型。可靠 性模型指的是系统可靠性逻辑框图(也称可靠性方框图) 及其数学模型。原理图表示系统中各部分之间的物理 关系。而可靠性逻辑图则表示系统中各部分之间的功 能关系，即用简明扼要的直观方法表现能使系统完成 任务的各种串—并—旁联方框的组合。
Rbc (t) {1[1 R(t)]n}N
1.2 分类
Rs(t) 并串联n=2,N=2
1.2 分类
串并联n=2,N=2
单个元件
t
串、并联系统由串联部分子系统及并联部分子系统组 成。计算时应首先将系统中的纯并联部分或纯串联部分视 为子系统进行计算，将其简化为新的单元，简化后原系统 也得以简化，可以按纯串联或纯并联系统加以计算。