1、機械可靠性設(shè)計,一、可靠性設(shè)計概述和基本理論 、可靠性概念 可靠性指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力,、可靠性相關(guān)學科 ）可靠性物理產(chǎn)品失效原因和機理 ）可靠性數(shù)學可靠性計算分析方法 ）可靠性工程可靠性分析、設(shè)計、試驗、使用與維護,、產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵 ）性能可靠產(chǎn)品性能不會超出設(shè)計所規(guī)定的范圍 ）結(jié)構(gòu)可靠產(chǎn)品在設(shè)計所規(guī)定的載荷范圍內(nèi)不會出現(xiàn)斷裂破損 ）使用可靠產(chǎn)品可穩(wěn)定按設(shè)計所規(guī)定的方法和操作步驟實現(xiàn)自身功能 ）壽命可靠產(chǎn)品可在設(shè)計所規(guī)定的時間周期內(nèi)穩(wěn)定運行并按時報廢,、可靠性的作用和價值,可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標,重要關(guān)鍵產(chǎn)品的可靠性問題突出，如航空航天產(chǎn)品；,量大面廣的

2、產(chǎn)品，可靠性與經(jīng)濟性密切相關(guān)，如洗衣機等；,高可靠性產(chǎn)品，市場競爭力強,產(chǎn)品質(zhì)量,功能,有效性,可靠性,維修性,固有可靠性,使用可靠性,環(huán)境適應(yīng)性,性能可靠,結(jié)構(gòu)可靠,）可靠性預(yù)測根據(jù)產(chǎn)品失效數(shù)據(jù)分 析預(yù)測產(chǎn)品在對應(yīng)所規(guī)定條件下、規(guī)定時 間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率 ）可靠性分配如何依據(jù)產(chǎn)品的可靠 性需求和指標，安排其內(nèi)部零部件的可靠 性，保證產(chǎn)品可靠性達標,、可靠性設(shè)計的內(nèi)容,、可靠性設(shè)計的必要性,1）產(chǎn)品復(fù)雜密集程度日益提高對產(chǎn)品本身安全性提出更高要求 2）產(chǎn)品責任法使企業(yè)必須考慮產(chǎn)品故障所造成的損失，以及由此而引起的法律責任 3）市場競爭全球化，必須重視產(chǎn)品的可靠性。 4）產(chǎn)品維護保養(yǎng)成本隨人

3、工費用日益提高。,、可靠性設(shè)計相關(guān)基本概念和指標,）可靠度 ）失效率（故障率） ）失效模式 ）平均壽命（平均失效時間） ）有效壽命 ）維修度 ）有效度 ）重要度,）、可靠度R(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率,可靠度記為：R()；R()=P,其中：T為產(chǎn)品壽命；為規(guī)定的時間,有下列三個含義： 產(chǎn)品在時間內(nèi)完成規(guī)定的功能 產(chǎn)品在時間內(nèi)無故障 產(chǎn)品的壽命大于,若N個零件在同樣條件下工作，在規(guī)定時間內(nèi)有Nf個失效，剩下Nt個仍繼續(xù)工作，則 可靠度R(t)為：,失效概率Q(t)為：,顯然：,）失效率(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的

4、概率。,若定義：,為平均失效率,則,為失效率,其中，f(t)稱故障概率密度函數(shù)，是產(chǎn)品失效概率的時間導(dǎo)數(shù).,如果令.,則：,故障概率密度函數(shù)與可靠度的關(guān)系,因Q（t）=1-R（t） 所以,由,）產(chǎn)品失效模式,（2）偶然失效 原因：由非預(yù)期的過載、誤操作、意外天災(zāi)等偶然因素造成。 特點：失效率穩(wěn)定，恒定,（1）早期失效 原因：設(shè)計制造、貯存運輸及調(diào)試、跑合、起動不當?shù)葘?dǎo)致的產(chǎn)品缺陷 特點：失效率遞減迅速下降,(3) 功能失效（耗損失效） 原因：產(chǎn)品疲勞老化磨損腐蝕等引起 特點：失效率遞增,失效率曲線浴盆曲線,不同失效模式的失效率概率分布,指數(shù)分布的可靠度和失效概率,失效率(t)為常數(shù): (t)=

5、 ,失效概率密度函數(shù),可靠度,失效概率,基于指數(shù)分布可以準確描述由偶然因素所導(dǎo)致的產(chǎn)品失效,正態(tài)分布的可靠度和失效概率,失效率：,可靠度：,失效概率：,基于正態(tài)分布可以描述因老化所導(dǎo)致的產(chǎn)品失效,韋布爾分布的失效概率,基于韋布爾分布可以準確描述產(chǎn)品因材料疲勞和強度破壞所導(dǎo)致的失效,失效率：,可靠度：,失效概率：,:形狀參數(shù),:尺度參數(shù),形狀參數(shù)不同,尺度參數(shù)不同,）、平均壽命（MTBF） 產(chǎn)品失效的平均時間間隔；即產(chǎn)品平均無故障工作時間。,正態(tài)分布：,指數(shù)分布：,韋布爾分布：,）有效壽命,產(chǎn)品在其偶然失效期的失效都是因誤操作等偶然因素而造成，故在該階段是產(chǎn)品可有效工作的時期，這段時間稱為產(chǎn)品的有效壽命,產(chǎn)品有效壽命t0,t1,）維修度修復(fù)概率,產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)按照規(guī)定程序方法維修，保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率 , 它成指數(shù)分布,）有效度 在考慮維修和可修復(fù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)品在某時刻具