第10章可靠性設(shè)計(jì)與分析“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社10可靠性設(shè)計(jì)與分析2《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社10.1可靠性介紹10.2可靠性設(shè)計(jì)方法10.3可靠性分析方法

“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目310.1.1可靠性的概念10.1.2可靠性的設(shè)計(jì)分析流程10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹

“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1可靠性介紹《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社4“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.1可靠性的概念2.故障及其分類

(1)災(zāi)難故障、嚴(yán)重故障和一般故障

(2)早期故障和耗損故障

(3)偶然故障和漸變故障

(4)獨(dú)立故障和從屬故障《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

故障是產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)。其分類方式為：

1.可靠性定義產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。5“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.1可靠性的概念3.可靠性要求

(1)定性要求：通過非量化的形式提出可靠性要求，以便通過設(shè)計(jì)、分析工作，保證產(chǎn)品的可靠性?？煞譃榱鶄€(gè)方面：

1)簡單性的定性要求

2)冗余的定性要求

3)降額的定性要求

4)采用成熟技術(shù)的定性要求

5)環(huán)境適應(yīng)性的定性要求

6)人機(jī)工程的定性要求《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社6“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.1可靠性的概念4.可靠性要求(2)定量要求：確定產(chǎn)品的可靠性參數(shù)、指標(biāo)以及驗(yàn)證時(shí)機(jī)和驗(yàn)證方法，以便在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)驗(yàn)證、使用過程中用量化方法評價(jià)或驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性水平。《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

(3)可靠性工作項(xiàng)目要求：是指在產(chǎn)品研制過程中要求采取的可靠性設(shè)計(jì)措施或可靠性分析工作，以保證和提高產(chǎn)品可靠性。7“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.2可靠性的設(shè)計(jì)分析流程

不同研制階段的可靠性設(shè)計(jì)分析流程是由一組彼此交互的可靠性設(shè)計(jì)分析任務(wù)所構(gòu)成的。最基本的任務(wù)可以分為三類:①提出可靠性要求；②可靠性設(shè)計(jì)與分析；③驗(yàn)證可靠性設(shè)計(jì)的效果?！顿|(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社概念流程8“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹1.可靠性建模《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(1)可靠性框圖可靠性框圖說明子系統(tǒng)故障對系統(tǒng)性能的影響，是一種邏輯框分析，這種分析要求把復(fù)雜的系統(tǒng)分成一些子系統(tǒng)或原件。

a)雙重開關(guān)b)雙重開關(guān)串聯(lián)框圖c)雙重開關(guān)并聯(lián)框圖系統(tǒng)的可靠性建模包括可靠性框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型。9“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹1.可靠性建?！顿|(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

(2)串聯(lián)模型組成系統(tǒng)的所有單元中的任一單元的失效或出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效或出現(xiàn)故障的系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖串聯(lián)模型的可靠度計(jì)算公式：依據(jù)乘法法則有：10“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹1.可靠性建模《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(3)并聯(lián)模型組成系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)或單元都失效或出現(xiàn)故障時(shí)才會(huì)失效或出現(xiàn)故障的系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)。并聯(lián)模型的可靠度計(jì)算公式：并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖11“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹1.可靠性建模《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(4)串—并聯(lián)混合模型把若干個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)重復(fù)地加以串聯(lián)或并聯(lián)，得到更復(fù)雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型，稱為串—并聯(lián)混合系統(tǒng)。串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖12“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹1.可靠性建模《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(5)復(fù)雜系統(tǒng)模型對于復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度計(jì)算，常常采用狀態(tài)枚舉法(或稱為真值表法)、全概率公式法(或稱為分解法)、路徑枚舉法等。復(fù)雜系統(tǒng)模型13“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹2.可靠性預(yù)計(jì)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

可靠性預(yù)計(jì)的目的和用途主要有:

1)評價(jià)是否能夠達(dá)到要求的可靠性指標(biāo)。

2)在方案階段，通過可靠性預(yù)計(jì)，比較不同方案的可靠性水平，為最優(yōu)方案的選擇及方案優(yōu)化提供依據(jù)。

3)在設(shè)計(jì)中，通過可靠性預(yù)計(jì)，發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)可靠性的主要因素，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取設(shè)計(jì)措施，提高系統(tǒng)可靠性。

4)為可靠性增長試驗(yàn)、驗(yàn)證及費(fèi)用核算等提供依據(jù)。

5)為可靠性分配奠定基礎(chǔ)。

14“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹2.可靠性預(yù)計(jì)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

可靠性預(yù)計(jì)與分配關(guān)系工作流程15“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.1.3可靠性相關(guān)技術(shù)介紹2.可靠性預(yù)計(jì)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(1)單元可靠性預(yù)計(jì)單元可靠性預(yù)計(jì)包括相似產(chǎn)品法和預(yù)計(jì)評分法。相似產(chǎn)品的預(yù)計(jì)程序?yàn)椋?/p>

1)確定相似產(chǎn)品

2)分析相似因素對可靠性的影響

3)產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)

評分預(yù)計(jì)法評分原則如下：

1)復(fù)雜程度

2)技術(shù)水平

3)工作時(shí)間

4)環(huán)境條件

(2)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)16

“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.2可靠性設(shè)計(jì)方法《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社10.2.1可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則10.2.2主要設(shè)計(jì)方法17“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.2.1可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.概述《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的主要作用與特點(diǎn)如下：

(1)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是進(jìn)行可靠性定性設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；

(2)貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以提高產(chǎn)品的固有可靠性；

(3)貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)同步的有效方法；

(4)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是研制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與升華。18“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.2.1可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2.可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的制定《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則文件基本內(nèi)容包括:

(1)概述

(2)目的

(3)適用范圍

(4)依靠

(5)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3.可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的制定程序19“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.2.2主要設(shè)計(jì)方法1.簡化設(shè)計(jì)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社 (1)概述

(2)簡化設(shè)計(jì)的基本原則與主要技術(shù)(3)簡化設(shè)計(jì)的基本步驟

1)在設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行功能分析，確定所有的元器件、零部件對于完成設(shè)計(jì)功能的要求都是必需的，去除不必需的部分。

2)在選型階段，盡量使用集成部件，以減少系統(tǒng)中部件的數(shù)目，并盡量保證剩余部件不會(huì)承受更高的應(yīng)力。20“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.2.2主要設(shè)計(jì)方法2.容錯(cuò)設(shè)計(jì)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(2)容錯(cuò)技術(shù)包含的內(nèi)容

(1)概述21“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.2.2主要設(shè)計(jì)方法2.容錯(cuò)設(shè)計(jì)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(3)容錯(cuò)設(shè)計(jì)的主要方法(4)容錯(cuò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法

(5)決策過程(6)容錯(cuò)設(shè)計(jì)的基本步驟22

“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.3可靠性分析方法《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社10.3.1故障模式影響及分析法10.3.2故障模式、故障影響及危害性分析(FMECA)10.3.3主要分析方法介紹23“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.3.1故障模式影響及分析(FMEA)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)文件，弄清所有零部件、接口的工作參數(shù)及其功能，從各方面全面確定產(chǎn)品的定義，并按重要度遞減的原則分別考慮產(chǎn)品的每一種工作模式；

(2)針對每一種工作模式分別畫出系統(tǒng)的功能原理圖和可靠性框圖

(3)確定分析的范圍，列出每一個(gè)部件、零件與接口明顯和潛在的故障模式、發(fā)生的原因與影響；

(4)按可能的最壞結(jié)果評定每一種故障模式的危害性級別；1.FMEA實(shí)施步驟：24“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.3.1故障模式影響及分析(FMEA)1.FMEA實(shí)施步驟：《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

(5)研究檢測每一種故障模式的方法；

(6)針對各種故障模式，找出故障原因，提出可能的補(bǔ)救措施或預(yù)防措施；

(7)提出修改設(shè)計(jì)或采取其它措施的建議，同時(shí)指出設(shè)計(jì)更改或其它措施對各方面的影響；

(8)寫出分析報(bào)告，總結(jié)設(shè)計(jì)上無法改正的問題，并說明預(yù)防故障或控制故障危險(xiǎn)性的必要措施。25“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.3.1故障模式影響及分析(FMEA)2.FMEA的用途：《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

(1)在建立系統(tǒng)可靠性模型時(shí)要與FMEA相結(jié)合；

(2)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比選中，F(xiàn)MEA是評定設(shè)計(jì)方案的一種手段；

(3)在設(shè)計(jì)評審、質(zhì)量復(fù)查和事故預(yù)測等活動(dòng)中，F(xiàn)MEA是依據(jù)和證明，也是評審和復(fù)查的對象。26“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.3.2故障模式、故障影響及危害性分析(FMECA)1.故障的危害性級別《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

I類——災(zāi)難性故障：它是一種會(huì)造成操作人員死亡或使系統(tǒng)毀壞的故障；Ⅱ類——致命性故障：是一種導(dǎo)致人員嚴(yán)重受傷、器材或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，從而任務(wù)失敗的故障；Ⅲ類——嚴(yán)重故障：將使人員輕度受傷、器材及系統(tǒng)輕度損壞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不工作；Ⅳ類——輕度故障：其嚴(yán)重程度不足以造成人員受傷、器材或系統(tǒng)損壞，但這些損壞會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃性維修。27“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目10.3.2故障模式、故障影響及危害性分析(FMECA)2.FMECA的定性分析《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社