第一二節(jié)單元系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)（優(yōu)選）第一二節(jié)單元系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)目前二頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)總論1、基本概念 系統(tǒng)：由某些相互協(xié)調(diào)工作的零部件、子系統(tǒng)組成的，為了完成某一個(gè)特定的功能的綜合體。單元：組成系統(tǒng)并相互獨(dú)立的零部件發(fā)動(dòng)機(jī)離合器變速器傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸車身制動(dòng)目前三頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)驅(qū)動(dòng)軸主減速箱差速器驅(qū)動(dòng)車輪橋殼建立一個(gè)思想：系統(tǒng)＝子系統(tǒng)1＋子系統(tǒng)2＋等等子系統(tǒng)＝？系統(tǒng)不可修復(fù)可修復(fù)目前四頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)設(shè)計(jì)目的滿足規(guī)定可靠性指標(biāo)，完成預(yù)定的前提系統(tǒng)的技術(shù)、重量、制造等取得協(xié)調(diào)達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果目前五頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)與分配單元1單元2單元3單元4系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)：從單元可靠性數(shù)據(jù)集合系統(tǒng)系統(tǒng)可靠性分配目前六頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)第一、二節(jié)要求目的：掌握系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)掌握的要點(diǎn)：（1）明確系統(tǒng)圖（結(jié)構(gòu)圖）和可靠性框圖（功能圖)關(guān)系；能夠描繪一個(gè)比較復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性框圖；(2)根據(jù)可靠性數(shù)學(xué)模型計(jì)算系統(tǒng)可靠性有關(guān)指標(biāo)（3）能夠根據(jù)實(shí)際要求，設(shè)計(jì)出一個(gè)提高系統(tǒng)可靠性的方案；目前七頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)第一節(jié)單元失效率

（可靠度）的預(yù)測(cè)基本(固有）失效率：在規(guī)范化條件下測(cè)定的失效率－固有可靠性指標(biāo)（使用）特點(diǎn)：已知，查表或者給出修正公式零部件零部件螺釘、螺栓0.0005-0.012O型密封圈0.002-0.006拉簧、壓簧0.5-7橡膠0.002-0.10目前八頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)半導(dǎo)體元件基本失效模型可靠性設(shè)計(jì)原則是考慮在一定工作條件下，系統(tǒng)的可靠運(yùn)行元件工作失效率環(huán)境質(zhì)量應(yīng)用電壓額定能力等等？怎樣求目前九頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)修正環(huán)境系數(shù)，質(zhì)量系數(shù)，應(yīng)用系數(shù)，電壓應(yīng)力系數(shù)、結(jié)構(gòu)系數(shù)、溫度系數(shù)、電容系數(shù)等等。概括一個(gè)公式上述工作開展可以確定出系統(tǒng)中每個(gè)單元的失效率目前十頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)例1：硅晶體管，使用功率是額定的0.7，工作環(huán)境溫度為40度，額定溫度為25度，最高容許溫度為175度，外加電源是額定的60％，試計(jì)算工作失效率。解：依據(jù)有關(guān)公式得出目前十一頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)第二節(jié)系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)一、目的審查系統(tǒng)（設(shè)備）是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書中提出的可靠性指標(biāo)，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的可靠度值；協(xié)調(diào)指標(biāo)，比較預(yù)測(cè)值和規(guī)定值，進(jìn)一步研究預(yù)測(cè)可靠度的分配方案；發(fā)現(xiàn)影響可靠性主要因素，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取措施；為技術(shù)人員和管理人員提供可靠度資料，保障設(shè)備正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的定量估計(jì)產(chǎn)品可靠性的方法目前十二頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)

二、可靠性預(yù)測(cè)的類型（1）按可靠性設(shè)計(jì)時(shí)期劃分設(shè)計(jì)初期缺乏數(shù)據(jù)，不能進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)中期改進(jìn)初期方案計(jì)劃等設(shè)計(jì)終期信息量大，可進(jìn)行精確預(yù)測(cè)三、可靠性預(yù)測(cè)的局限性外推性（環(huán)境、硬件一致性）隨機(jī)性目前十三頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)3、可靠性特征量的確定1、繪制產(chǎn)品系統(tǒng)框圖2、繪制可靠性框圖4、建立可靠性數(shù)學(xué)模型5、單元可靠性預(yù)測(cè)6、系統(tǒng)（產(chǎn)品）預(yù)測(cè)四、設(shè)計(jì)的過程目前十四頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)1、系統(tǒng)圖的繪制意義：表示一個(gè)系統(tǒng)中各部件之間以及各部件與系統(tǒng)之間的物理關(guān)系和工作關(guān)系圖，也表示該產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)目的所有工作方式的流程（積累經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)）；要求：必須知道系統(tǒng)的物理意義，知道其工作原理，產(chǎn)品的特性，規(guī)定的范圍、環(huán)境條件。例電工中的L-C電路系統(tǒng)圖目前十五頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)表示物理意義是產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)電流。L和C完好，實(shí)現(xiàn)振蕩電流的產(chǎn)生；如輸送管道再例如通風(fēng)除塵工程流程圖完成一個(gè)礦井送風(fēng)任務(wù)目前十六頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)2、可靠性框圖的繪制（功能邏輯圖）意義：可靠性框圖是由一些框圖組成，一個(gè)方框表示一個(gè)部件，每個(gè)部件對(duì)系統(tǒng)都有某些功能；要求：區(qū)分物理關(guān)系和功能兩個(gè)不同概念；可靠性關(guān)心的是功能關(guān)系，以物理關(guān)系為基礎(chǔ)。例題L-C電路的可靠性框圖LLLLLC目前十七頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)例題通風(fēng)除塵系統(tǒng)的可靠性框圖討論！目前十八頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)R2R3R4R5R1目前十九頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)例齒輪與軸【例1電容電路（形式并聯(lián)）】系統(tǒng)和功能不盡相同的？目前二十頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)例2液壓?jiǎn)蜗蜷y總結(jié)：功能圖（邏輯）不僅反映單元之間關(guān)系，還為計(jì)算系統(tǒng)的可靠度提供數(shù)學(xué)模型，供系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型法用目前二十一頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)1、如圖為一地下隧道正常作業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)圖，F(xiàn)1為風(fēng)機(jī)，R1,R2,R3,R4,R5,R6為作業(yè)巷道。試畫出保證風(fēng)流穩(wěn)定流動(dòng)的系統(tǒng)可靠性框圖。例：2、一熱水管路如圖所示，1為逆止閥，2為球型閥門，試畫出可靠性框圖。目前二十二頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)4、典型不可修復(fù)數(shù)學(xué)模型的可靠性預(yù)測(cè)起因：系統(tǒng)的復(fù)雜，形成了元器件的可靠性框圖的串、并聯(lián)形式，將這些框圖按其功能關(guān)系形成的模擬實(shí)際情況的數(shù)學(xué)形式稱產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型。組成系統(tǒng)的所有部件（單元）中任一部件（單元）失效就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效，這樣的系統(tǒng)稱串聯(lián)系統(tǒng)。反過來講，所有部件（單元）中所有部件（單元）正常，系統(tǒng)才能正常工作?？煽啃钥驁D如下1）串聯(lián)系統(tǒng)目前二十三頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)……【假設(shè)條件】設(shè)這n個(gè)部件的工作是相互獨(dú)立的，第I個(gè)部件的壽命為Ti，可靠度為Ri(t)＝P{Ti>t}，I=1,2,…,n.若在t=0時(shí)所有部件同時(shí)開始工作。則系統(tǒng)的壽命T為系統(tǒng)可靠度目前二十四頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)假設(shè)已知失效率，如第I部件失效率為目前二十五頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)系統(tǒng)失效率從上式說明，一個(gè)獨(dú)立部件組成的串聯(lián)系統(tǒng)的失效率等于所有部件的失效率之和。目前二十六頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)【特例】假如各部件的失效均服從指數(shù)分布，第I個(gè)部件的失效密度函數(shù)為系統(tǒng)平均壽命第I個(gè)部件的失效率代入串聯(lián)系統(tǒng)可靠度函數(shù)中目前二十七頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)串聯(lián)系統(tǒng)失效率系統(tǒng)平均壽命有串就有并目前二十八頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)定義：是由n個(gè)部件并聯(lián)而成，當(dāng)這n個(gè)部件都失效時(shí)，系統(tǒng)才失效。故并聯(lián)系統(tǒng)的壽命等于其中最后失效部件的壽命，因而并聯(lián)系統(tǒng)也稱最大壽命系統(tǒng)。可靠性框圖如下LLLLLLLL推導(dǎo)特征量：設(shè)這n個(gè)部件的工作是相互獨(dú)立的，第I個(gè)部件的壽命為Ti，可靠度為Ri(t)=P(Ti>t),I=1,2,…,n。若在t＝0時(shí)所有部件同時(shí)工作，則系統(tǒng)的壽命T為2）并聯(lián)系統(tǒng)目前二十九頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)系統(tǒng)可靠度由失效累積概率（不可靠度）定義若各部件壽命服從指數(shù)分布，第I個(gè)部件的失效率上式說明并聯(lián)系統(tǒng)已不再是指數(shù)分布目前三十頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)系統(tǒng)的平均壽命，已是一個(gè)復(fù)雜的表達(dá)式，因而失效率也比較復(fù)雜，當(dāng)n=2時(shí)說明組成并聯(lián)系統(tǒng)的各部件壽命雖服從指數(shù)分布，系統(tǒng)的失效率不再是常數(shù)當(dāng)n個(gè)部件的失效率相等，第I個(gè)可靠度目前三十一頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)系統(tǒng)可靠度失效率系統(tǒng)平均壽命單元失效率目前三十二頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)2）并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)特性：工作儲(chǔ)備系統(tǒng)，并聯(lián)的部件（單元）越多，系統(tǒng)得可靠度越高，但體積、重量和成本增加結(jié)論（總結(jié)）

⑴并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率低于各單元的失效概率；⑵并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度高于各單元的可靠度；⑶并聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命高于各單元的平均壽命，這說明，通過并聯(lián)可以提高系統(tǒng)可靠度；⑷并聯(lián)系統(tǒng)的各單元服從指數(shù)壽命分布，該系統(tǒng)不再服從指數(shù)壽命分布。目前三十三頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)3）串并聯(lián)系統(tǒng)串并聯(lián)兩種：先串后并；先并后串例1、一個(gè)并串聯(lián)系統(tǒng)如圖所示，已知RA=RB=RC=

RD=

RE=0.9求系統(tǒng)得的可靠度RLLLLLLLLLLLLBACDEF解：先求串聯(lián)系統(tǒng)可靠度整個(gè)系統(tǒng)可靠度R為兩個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)的并聯(lián)，并聯(lián)R并即為系統(tǒng)R先串后并（整機(jī)）（串－并）目前三十四頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)并聯(lián)兩個(gè)通路n=2則系統(tǒng)可靠度R先并后串（并－串）（分機(jī)冗余）例2、用上述六個(gè)單元組成串并聯(lián)系統(tǒng)，求系統(tǒng)可靠度RLLLLLLLLLLABCDELLF目前三十五頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)解：先求并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度再由串聯(lián)公式則系統(tǒng)可靠度R目前三十六頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)例如：對(duì)2元件時(shí)，R0=0.99，列出了這兩種系統(tǒng)及n個(gè)單元串聯(lián)的可靠度值?？偨Y(jié)：可以證明，只要系統(tǒng)中單元的可靠度不為1，并-串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度高于串-并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度。有興趣的讀者可以自行證明

n串聯(lián)串-并聯(lián)并-串聯(lián)40.96060.99840.999680.92270.99400.9992160.85150.97790.9985320.72500.92430.9968640.52560.77490.99361280.27630.47620.9875目前三十七頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)【一種特殊系統(tǒng)圖】LLLLLLLLLLLLBACDEFGH目前三十八頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)A4）冗余系統(tǒng)定義：一般產(chǎn)品大部分是串聯(lián)系統(tǒng)，當(dāng)串聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能滿足產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求時(shí)，可以采用增加一些同樣的部件（單元）將這些同樣部件組成并聯(lián)分系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的可靠性，這種提高可靠性的作法在工程上稱為冗余法。用冗余法組成的系統(tǒng)稱為冗余系統(tǒng)。例如設(shè)裝置由A、B、C三個(gè)相互獨(dú)立元件組成，可靠性框圖如下，各元件的可靠度為RA=0.8,RB=0.95,RC=0.85，試求該裝置的可靠度，采取冗余法如何提高該裝置可靠度達(dá)到單元最低可靠度。BC解：由串聯(lián)系統(tǒng)公式R目前三十九頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)ABCDE采取冗余方法，給部件A并聯(lián)兩個(gè)相同部件D、E（給A？）并聯(lián)系統(tǒng)可靠度裝置的可靠度上述說明，采用冗余法設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性將大大提高對(duì)B、C采取冗余技術(shù)可以嗎？目前四十頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)5）表決系統(tǒng)（K/n(G)定義：如果在由n各互相獨(dú)立的部件組成的系統(tǒng)中，只有m個(gè)（m<n）或m個(gè)以上的部件正常工作時(shí)，系統(tǒng)才正常工作。這樣的系統(tǒng)稱表決系統(tǒng)。特例：串聯(lián)是n/n(G)，并聯(lián)1/n(G)框圖1n2機(jī)械、電氣、自控系統(tǒng)常用2/3(G)目前四十一頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)假設(shè)三個(gè)單元的壽命分別為X1,X2,X3,它們相互獨(dú)立，且每個(gè)單元的可靠度系統(tǒng)正常工作有四種可能情況：?jiǎn)卧?、2正常，單元3失效；單元1、3正常，單元2失效；單元2、3正常，單元1失效；單元1、2、3都正常。則系統(tǒng)的可靠度為

如單元的壽命服從指數(shù)分布，同時(shí)失效率相同

目前四十二頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)則系統(tǒng)可靠度為132平均壽命平均壽命低于單個(gè)元件。其意義在于短時(shí)間內(nèi)可靠性的改善，而不在于平均壽命的提高

目前四十三頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)例：設(shè)每個(gè)部件的可靠度試求t=100小時(shí)的由兩個(gè)部件組成的串聯(lián)系統(tǒng)組可靠度R1，并聯(lián)系統(tǒng)的R2和2/3[G]系統(tǒng)的可靠度R3。解：由串聯(lián)公式由并聯(lián)公式由表決公式目前四十四頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)一個(gè)單元的可靠度高于二單元串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度，但低于二單元并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度；

2/3（G)系統(tǒng)的平均壽命為一單元的平均壽命的5/6倍，顯然低于一個(gè)單元的平均壽命由兩個(gè)部件組成串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度最低，并聯(lián)系統(tǒng)最高，既有不等式R1<R3<R2。這一結(jié)論可以推廣到一般，即對(duì)于n×m個(gè)部件分別組成的串聯(lián)、并聯(lián)和表決系統(tǒng)則有不等式成立5）表決系統(tǒng)（K/n(G)目前四十五頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)6）旁聯(lián)系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可靠度，除了多安裝一些單元外，還可以儲(chǔ)備一些單元，以便當(dāng)工作單元失效時(shí)，能立即通過轉(zhuǎn)換開關(guān)使儲(chǔ)備的單元逐個(gè)地去替換，直到所有單元都發(fā)生故障時(shí)為止，系統(tǒng)才失效，這種系統(tǒng)稱為旁聯(lián)系統(tǒng)

目前四十六頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)6）旁聯(lián)系統(tǒng)旁聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的區(qū)別并聯(lián)系統(tǒng)中每個(gè)單元一開始就同時(shí)處于工作狀態(tài)，而旁聯(lián)系統(tǒng)中僅用一個(gè)單元工作，其余單元處于待機(jī)工作狀態(tài)。旁聯(lián)系統(tǒng)失效兩種情況一是儲(chǔ)備單元在儲(chǔ)備期內(nèi)失效率為零－完全可靠二是儲(chǔ)備單元在儲(chǔ)備期內(nèi)也可能失效－不完全可靠目前四十七頁(yè)\總數(shù)五十三頁(yè)\編于十七點(diǎn)6、系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)方法1）元器件計(jì)數(shù)可靠性