機械系統(tǒng)可靠性分析方法 3

機械(jīxiè)系統(tǒng)可靠性分析方法東北大學機械工程與自動化學院現(xiàn)代(xiàndài)設(shè)計與分析研究所何雪浤聯(lián)系方式-mail:xhhe@精品資料有關(guān)機械(jīxiè)系統(tǒng)可靠性的一些問題系統(tǒng)可靠性建模問題系統(tǒng)可靠性預(yù)計問題系統(tǒng)可靠性分配問題系統(tǒng)失效分析問題系統(tǒng)故障樹建立與分析問題可靠性綜合管理問題機械系統(tǒng)可靠性理論(lǐlùn)和應(yīng)用中的問題精品資料機械(jīxiè)系統(tǒng)可靠性分析方法1.機械系統(tǒng)可靠性模型(móxíng)的建立2.系統(tǒng)的可靠性分析方法3.系統(tǒng)的可靠性分配方法4.機械系統(tǒng)的失效分析5.其他精品資料1.1系統(tǒng)的定義及分類系統(tǒng)：為了完成某一特定功能，由若干個彼此有聯(lián)系的而且又能相互協(xié)調(diào)工作的單元所組成的綜合體。系統(tǒng)按修復(fù)與否分兩類。不可(bùkě)修復(fù)系統(tǒng)：指系統(tǒng)或其組成單元一旦發(fā)生失效，不再修復(fù)，系統(tǒng)處于報廢狀態(tài)?？尚迯?fù)系統(tǒng)：通過維修而恢復(fù)其功能的系統(tǒng)。1.機械系統(tǒng)可靠性模型(móxíng)的建立精品資料1.2系統(tǒng)可靠性功能(gōngnéng)邏輯框圖系統(tǒng)的各種特性可以采用多種模型來加以描述。原理圖功能(gōngnéng)流程圖可靠性模型：描述了系統(tǒng)及其組成單元之間的故障邏輯關(guān)系。精品資料收音機原理圖精品資料收音機可靠性框圖(kuàngtú)精品資料系統(tǒng)的原理圖、功能框圖和功能流程圖是建立系統(tǒng)可靠性模型的基礎(chǔ)。建立系統(tǒng)邏輯框圖時絕不能從結(jié)構(gòu)(jiégòu)上判定系統(tǒng)類型，而應(yīng)從功能上研究系統(tǒng)類型。即：同一系統(tǒng)，根據(jù)不同的功能，建立不同的模型。雙開關(guān)(kāiguān)系統(tǒng)原理圖及可靠性框圖(b)功能：導(dǎo)電(c)功能：斷開精品資料兩個串聯(lián)閥系統(tǒng)不同功能(gōngnéng)下的可靠性模型(a)流通(liútōng)(b)截流精品資料可靠性模型可分為兩類基本可靠性模型：用以估計產(chǎn)品及其組成單元可能發(fā)生的故障引起的維修及保障要求的可靠性模型。是一個全串聯(lián)模型。任務(wù)可靠性模型：用以估計產(chǎn)品在執(zhí)行(zhíxíng)任務(wù)過程中完成規(guī)定功能的概率，描述完成任務(wù)過程中產(chǎn)品各單元的預(yù)定作用并度量工作有效性的一種可靠性模型。在建立(jiànlì)可靠性模型時，應(yīng)根據(jù)建模目的不同，正確地區(qū)分基本可靠性模型與任務(wù)可靠性模型。精品資料F/A-18基本(jīběn)可靠性框圖精品資料F/A-18任務(wù)(rènwu)可靠性框圖精品資料1.3機械(jīxiè)系統(tǒng)可靠性模型分類

精品資料2.系統(tǒng)(xìtǒng)的可靠性分析方法2.1串聯(lián)系統(tǒng)2.2并聯(lián)系統(tǒng)2.3混聯(lián)系統(tǒng)2.4表決(biǎojué)系統(tǒng)2.5旁聯(lián)系統(tǒng)2.6復(fù)雜系統(tǒng)精品資料2.1串聯(lián)(chuànlián)系統(tǒng)特征：只有組成系統(tǒng)的n個相互獨立單元都正常工作時，系統(tǒng)才正常工作。其中任一功能失效，則系統(tǒng)功能失效。如錨鏈就是這樣的組合形式，如果其中一個(yīɡè)環(huán)節(jié)斷裂，整個鏈條就失效。精品資料2.1串聯(lián)(chuànlián)系統(tǒng)假定串聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)中各單元是獨立的，則該系統(tǒng)(xìtǒng)可靠度是所有單元的可靠度的連乘積。

在串聯(lián)系統(tǒng)中，單元數(shù)越多，系統(tǒng)可靠度越低。

精品資料2.1串聯(lián)(chuànlián)系統(tǒng)分析：假定各單元壽命均服從指數(shù)分布，幾個(jǐɡè)單元失效都屬于偶然失效，令單元失效率為λi（常數(shù)），單元可靠度為則系統(tǒng)可靠度為：上式表明串聯(lián)系統(tǒng)的壽命也服從指數(shù)分布，即系統(tǒng)失效率也為常數(shù)，且精品資料2.1串聯(lián)(chuànlián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)的平均壽命為若則精品資料例1計算由兩個單元(dānyuán)組成的串聯(lián)系統(tǒng)可靠度、失效率和平均壽命。已知兩個單元(dānyuán)的失效率分別為1=0.00005(1/h)，2=0.00001(1/h)，工作時間t=1000h。精品資料2.2并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)特征：只要(zhǐyào)其中任一個單元正常工作，系統(tǒng)就能正常工作，只有n個單元全部失效時，系統(tǒng)才失效。精品資料2.2并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)是所有單元都失效時系統(tǒng)才失效的系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)故障率是所有單元故障率的連乘積。

并聯(lián)系統(tǒng)可靠度大于單元可靠度最大的值。

精品資料2.2并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)n=2時的并聯(lián)系統(tǒng)，假設(shè)其單元(dānyuán)壽命分布均是失效率為常數(shù)的指數(shù)分布，則：精品資料2.2并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)當n個相同(xiānɡtónɡ)系統(tǒng)并聯(lián)時，其可靠性特征量為：精品資料2.2并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)2個相同系統(tǒng)(xìtǒng)并聯(lián)時精品資料例2已知條件和數(shù)據(jù)同例1，即已知兩個單元的失效率分別為1=0.00005(1/h)，2=0.00001(1/h)，工作時間t=1000h。求2個單元并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)的可靠度、平均壽命及失效率。精品資料2.3混聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)特征：由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成(zǔchénɡ)的系統(tǒng)。精品資料2.3混聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)對于一般混聯(lián)系統(tǒng)，可用串聯(lián)和并聯(lián)原理，將混聯(lián)系統(tǒng)中的串聯(lián)和并聯(lián)部分簡化成等效單元—子系統(tǒng)（圖中（b）和（c））。利用串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)可靠性特征(tèzhēng)量求出子系統(tǒng)的可靠性特征(tèzhēng)量。把每一個子系統(tǒng)作為一個等效單元，得到一個與混聯(lián)系統(tǒng)等效的串聯(lián)或并聯(lián)系統(tǒng)，即可求得全系統(tǒng)的可靠性特征(tèzhēng)量?；炻?lián)系統(tǒng)可靠度計算步驟與方法精品資料2.3混聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)例：求圖示系統(tǒng)(xìtǒng)的可靠度精品資料兩個(liǎnɡɡè)典型的混聯(lián)系統(tǒng)串—并聯(lián)(bìnglián)系統(tǒng)并—串聯(lián)系統(tǒng)注意：R相同時！精品資料例3若在m=n=5的串－并聯(lián)系統(tǒng)與并－串聯(lián)系統(tǒng)中，單元可靠度均為R=0.75，試分別(fēnbié)求出這兩個系統(tǒng)的可靠度。結(jié)論：在單元數(shù)目(shùmù)及單元可靠度相同的情況下，串－并聯(lián)系統(tǒng)可靠度高于并－串聯(lián)系統(tǒng)可靠度。串—并聯(lián)系統(tǒng)并—串聯(lián)系統(tǒng)精品資料混聯(lián)系統(tǒng)分析中要注意的問題確保各單元或子系統(tǒng)的相互獨立性簡化(jiǎnhuà)系統(tǒng)的可靠性框圖精品資料2.4表決(biǎojué)系統(tǒng)特征：組成系統(tǒng)的n個單元中，至少k個單元正常工作，系統(tǒng)才能正常工作；大于（n-k）個單元失效，系統(tǒng)就失效。這樣(zhèyàng)的系統(tǒng)稱為k/n表決系統(tǒng)。精品資料2/3表決(biǎojué)系統(tǒng)精品資料如果(rúguǒ)各單元壽命服從指數(shù)分布，則精品資料若各單元(dānyuán)的失效率均為λ時，則精品資料單元(dānyuán)可靠度相等時的k/n表決系統(tǒng)k=1時，即為n個相同單元的并聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)；k=n時，即為n個相同單元的串聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)。精品資料例4某3/6表決系統(tǒng)，各單元(dānyuán)壽命均服從指數(shù)分布，失效率均為=4×10-5(1/h)，若工作時間t=7200h，求系統(tǒng)的可靠度及平均壽命。精品資料2.5旁聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)特征：其中一個單元(dānyuán)工作，其余單元(dānyuán)處于非工作狀態(tài)的貯備，當工作單元(dānyuán)發(fā)生故障時，通過轉(zhuǎn)換裝置使貯備的單元(dānyuán)逐個地去替換，直到所有單元(dānyuán)都發(fā)生故障時，系統(tǒng)即失效。精品資料貯備系統(tǒng)應(yīng)該有監(jiān)測裝置及轉(zhuǎn)換裝置。監(jiān)測裝置的作用是當工作單元一旦失效時，監(jiān)測裝置及時(jíshí)發(fā)現(xiàn)這一故障并發(fā)出信號，使轉(zhuǎn)換裝置及時(jíshí)工作。轉(zhuǎn)換裝置的作用就是及時(jíshí)使貯備單元逐個地去頂替失效單元，保證系統(tǒng)正常工作。旁聯(lián)系統(tǒng)實例飛機的正常放起落架和應(yīng)急放起落架系統(tǒng)；車輛的正常剎車與應(yīng)急剎車；備用輪胎；人工操縱與自動操縱等各種情況均為旁聯(lián)系統(tǒng)。精品資料旁聯(lián)系統(tǒng)的最低組成工作單元、貯備單元、監(jiān)測裝置(zhuāngzhì)、轉(zhuǎn)換裝置(zhuāngzhì)旁聯(lián)系統(tǒng)中貯備單元常有兩種情況貯備單元在貯備期間失效率為零；貯備單元在貯備期間也可能失效。精品資料2.5.1貯備(zhùbèi)單元完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)貯備單元完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)，還存在監(jiān)測裝置及轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置可靠與不完全可靠的兩種情況。為了分析簡便，略去監(jiān)測裝置不可靠的影響。轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置對系統(tǒng)的影響將分別進行討論?？紤]幾種可能的情況轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置完全可靠轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置不完全可靠轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置失效率恒定，可靠度為指數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置可靠度為一個定值精品資料（1）轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)裝置完全可靠當系統(tǒng)由n個單元組成，設(shè)系統(tǒng)n個單元的壽命分別為隨機變量T1，T2，T3，…，Tn，且兩兩相互獨立。則系統(tǒng)的壽命為隨機變量Ts＝T1+T2+…+Tn，系統(tǒng)可靠(kěkào)度為系統(tǒng)的平均壽命為精品資料假定：系統(tǒng)由兩個單元組成，單元的壽命都服從指數(shù)分布，失效率分別為λ1，λ2。則：系統(tǒng)的壽命為單元壽命之和，即隨機變量Ts＝T1+T2若單元壽命分布的分布密度函數(shù)分別為f1(t)及f2(t)，系統(tǒng)壽命分布的分布密度函數(shù)fs(t)，則利用卷積公式及拉普拉斯變換可求系統(tǒng)的可靠(kěkào)度Rs(t)和平均壽命分別為：精品資料精品資料若則精品資料當系統(tǒng)(xìtǒng)由n個單元組成，單元的壽命均為指數(shù)分布，其失效率為λi，i=1，2，…，n，且兩兩相互獨立時，可利用數(shù)學歸納法證明系統(tǒng)(xìtǒng)可靠度和系統(tǒng)(xìtǒng)平均壽命分別為：精品資料當失效率時精品資料例5試比較均由兩個相同(xiānɡtónɡ)的單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)、旁聯(lián)系統(tǒng)（轉(zhuǎn)換裝置完全可靠及貯備單元完全可靠）的可靠度。假定單元壽命服從指數(shù)分布，失效率為λ，單元可靠度一般講，當認為轉(zhuǎn)換裝置可靠度為1時，旁聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)的可靠度大于并聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)的可靠度。這是因為旁聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)中貯備單元在頂替前不參加工作的緣故。精品資料2.5.1貯備(zhùbèi)單元完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)（2）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠以兩個單元組成(zǔchénɡ)的旁聯(lián)系統(tǒng)為例，說明轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)可靠度問題。（a）轉(zhuǎn)換裝置可靠度時若轉(zhuǎn)換裝置的失效率為λ0，單元的失效率為λ1，λ2，而且兩兩相互獨立，設(shè)兩個單元壽命為隨機變量T1及T2，相應(yīng)的系統(tǒng)壽命為精品資料系統(tǒng)的可靠度和平均壽命(pínɡjūnshòumìnɡ)分別為精品資料當兩個(liǎnɡɡè)單元失效率均相同，系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分別為精品資料2.5.1貯備單元(dānyuán)完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)（2）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠（b）轉(zhuǎn)換裝置使用前失效率為0，使用時的可靠度為常數(shù)R0時設(shè)：組成系統(tǒng)的兩個單元失效率仍然(réngrán)為λ1，λ2，轉(zhuǎn)換裝置在使用中失效時，不可靠度F0＝1-R0，系統(tǒng)壽命為T1，轉(zhuǎn)換裝置使用不失效時，可靠度為R0，系統(tǒng)壽命為T1+T2，則系統(tǒng)的可靠度及平均壽命分別為精品資料當兩個(liǎnɡɡè)單元失效率均相同，系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分別為精品資料例6由兩個相同單元組成的旁聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)，單元壽命服從指數(shù)分布，且1=2=0.0001/h，0=0.000025/h，求在t=2000h情況下的Rs(t)及θs。精品資料考慮貯備單元在貯備期為恒定失效率h仍然考慮幾種可能(kěnéng)的情況轉(zhuǎn)換裝置完全可靠轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠轉(zhuǎn)換裝置失效率恒定轉(zhuǎn)換裝置可靠度為一個定值2.5.2貯備單元(dānyuán)不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)精品資料2.5.2貯備單元不完全(wánquán)可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)（1）轉(zhuǎn)換裝置完全可靠(kěkào)的情況當兩個單元失效率相同精品資料2.5.2貯備單元不完全可靠(kěkào)的旁聯(lián)系統(tǒng)（2）轉(zhuǎn)換裝置不完全(wánquán)可靠的情況a）轉(zhuǎn)換裝置可靠度時精品資料2.5.2貯備(zhùbèi)單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)（2）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠的情況(qíngkuàng)（b）轉(zhuǎn)換裝置的可靠度為常數(shù)R0精品資料例7數(shù)據(jù)同例5-6，只是單元2在貯備期中的失效率為h=0.00001/h，求系統(tǒng)的可靠度及平均(píngjūn)工作時間。精品資料2.6復(fù)雜(fùzá)系統(tǒng)如圖所示的像電橋一樣的系統(tǒng)，不能簡化為串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)等上述典型的數(shù)學模型而加以計算，只能用分析其“正常”與“失效”的各種狀態(tài)的布爾真值表法來計算其可靠度，故此法又稱為狀態(tài)窮舉法。它是一種比較(bǐjiào)直觀的、用于復(fù)雜系統(tǒng)可靠度計算的方法。精品資料橋式系統(tǒng)(xìtǒng)設(shè)系統(tǒng)由n個單元組成，且各單元均有“正常”（用“1”表示）與“失效”（用“0”表示）兩種狀態(tài)(zhuàngtài)，這樣，該系統(tǒng)的狀態(tài)(zhuàngtài)就有2n種。對這2n種狀態(tài)(zhuàngtài)作逐一分析，即可得出該系統(tǒng)可正常工作的狀態(tài)(zhuàngtài)有哪幾種，并可分別計算其正常工作的概率。然后，將該系統(tǒng)所有正常工作的概率相加，即可得到該系統(tǒng)的可靠度。這一過程可借助于布爾真值表進行。精品資料布爾真值表精品資料例8由1、2、3、4和D等子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)可靠性框圖如圖所示，各子系統(tǒng)的可靠度分別(fēnbié)用R1、R2、R3、R4和RD表示。試寫出系統(tǒng)可靠度的表達式。精品資料例8解以單元D為中樞單元對系統(tǒng)進行分解。當單元D處于正常工作狀態(tài)(zhuàngtài)時，原系統(tǒng)成為如下圖所示的分系統(tǒng)S1:當中樞單元D失效時，原系統(tǒng)成為如下圖所示的分系統(tǒng)S2：因此，原系統(tǒng)的可靠度為：精品資料3系統(tǒng)(xìtǒng)的可靠性分配3.1概述3.2等同(děngtóng)分配法3.3按相對比例因子的分配法3.4AGREE分配法3.5花費最小的分配法精品資料3.1概述(ɡàishù)3.1.1系統(tǒng)的可靠性分配在規(guī)定(guīdìng)條件下合理確定系統(tǒng)中各單元的可靠度3.1.2系統(tǒng)可靠性分配的目的合理地確定系統(tǒng)中每個單元的可靠度指標，以便在單元設(shè)計、制造、試驗、驗收時切實地加以保證。反過來又將促進設(shè)計、制造、試驗、驗收方法和技術(shù)的改進和提高。精品資料3.1概述(ɡàishù)3.1.2系統(tǒng)可靠性分配的目的通過可靠性分配，幫助設(shè)計者了解零件、單元(子系統(tǒng))、系統(tǒng)(整體)間的可靠度相互關(guān)系，做到心中有數(shù)，減少盲目性，明確設(shè)計的基本問題。通過可靠性分配，使設(shè)計者更加全面地權(quán)衡(quánhéng)系統(tǒng)的性能、功能、重量、費用及有效性等與時間的關(guān)系，以期獲得更為合理地系統(tǒng)設(shè)計，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。通過分配，使系統(tǒng)所獲得的可靠度值比分配前更加切合實際，可節(jié)省制造的時間及費用。精品資料3.1概述(ɡàishù)3.1.3系統(tǒng)可靠性分配的原則技術(shù)水平。對技術(shù)成熟的單元，能夠保證(bǎozhèng)實現(xiàn)較高的可靠性，或預(yù)期投入使用時可靠性可有把握地增長到較高水平，則可分配給較高的可靠度。復(fù)雜程度。對較簡單的單元，組成該單元的零部件數(shù)量少，組裝容易保證(bǎozhèng)質(zhì)量或故障后易于修復(fù)，則可分配給較高的可靠度。重要程度。對重要的單元，該單元失效將產(chǎn)生嚴重的后果，或該單元失效常會導(dǎo)致全系統(tǒng)失效，則應(yīng)分配給較高的可靠度。任務(wù)情況。對整個任務(wù)時間內(nèi)均需連續(xù)工作及工作條件嚴酷，難以保證(bǎozhèng)很高可靠性的單元，則應(yīng)分配給較低的可靠度。精品資料3.1概述(ɡàishù)3.1.4系統(tǒng)可靠性分配時應(yīng)考慮的因素市場上同類產(chǎn)品的可靠性指標產(chǎn)品的年利用率：故障率、維修度工廠現(xiàn)有(xiànyǒu)的制造條件用戶和市場需求精品資料3.2等同(děngtóng)分配法對系統(tǒng)中所有單元分配(fēnpèi)相等的可靠度串聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)先將串并聯(lián)系統(tǒng)化簡為等效串聯(lián)系統(tǒng)和等效單元，再給同級等效單元分配以相同的可靠度。精品資料例：請按等同分配法分配圖示混聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)各單元的可靠度精品資料3.3按相對(xiāngduì)比例因子的分配法對系統(tǒng)中每個單元(dānyuán)所分配的故障率（或失效概率）與預(yù)測的故障率（或失效概率）（該單元(dānyuán)現(xiàn)有可靠性水平）成正比——用于系統(tǒng)可靠性指標的再分配精品資料3.3按相對比例(bǐlì)因子的分配法方法1—相對失效率法：如果已知系統(tǒng)的故障率為λs，而設(shè)計要求系統(tǒng)達到的故障率為[λs]，若出現(xiàn)λs>[λs]，則在可靠性指標再分配時，可將各元件容許的失效率按比例(bǐlì)縮小，即該方法適用于失效率為常數(shù)的串聯(lián)系統(tǒng)精品資料例9一個串聯(lián)系統(tǒng)由3個單元組成，各單元的預(yù)計失效率分別為要求系統(tǒng)容許失效率為[s]=0.001。試問應(yīng)給各單元分配(fēnpèi)的失效率各為何值?（1）確定(quèdìng)系統(tǒng)失效率的預(yù)計值是否滿足要求（2）重新分配各單元失效率精品資料3.3按相對比例因子(yīnzǐ)的分配法方法2—相對失效概率法：如果已知系統(tǒng)的失效概率為Fs，而設(shè)計要求系統(tǒng)達到的失效概率為[Fs]，若出現(xiàn)Fs>[Fs]，則在可靠性指標再分配時，可將各單元容許(róngxǔ)的失效概率按比例縮小，即精品資料3.3按相對比例(bǐlì)因子的分配法對于串聯(lián)(chuànlián)系統(tǒng)非串聯(lián)系統(tǒng)：見實例精品資料例10圖示系統(tǒng)由3個單元組成，已知它們的預(yù)計失效(shīxiào)概率分別為F1=0.04，F(xiàn)2=0.06，F(xiàn)3=0.12，如果系統(tǒng)的容許失效(shīxiào)概率為[Fs]=0.005，試計算該系統(tǒng)中各單元所容許的失效(shīxiào)概率值。精品資料例10（1）確定系統(tǒng)(xìtǒng)失效概率的預(yù)計值是否滿足要求精品資料例10（2）重新分配各單元(dānyuán)失效概率(b)(a)精品資料3.4AGREE分配(fēnpèi)法考慮(kǎolǜ)了系統(tǒng)的各單元或各子系統(tǒng)的復(fù)雜度、重要度、工作時間以及它們與系統(tǒng)之間的失效關(guān)系，故又稱為按單元的復(fù)雜度及重要度的分配法。適用于各單元工作期間的失效率為常數(shù)的串聯(lián)系統(tǒng)。精品資料3.4AGREE分配(fēnpèi)法復(fù)雜度：單元(dānyuán)中所含的重要零、組件(其失效會引起單元(dānyuán)失效)的數(shù)目Ni，i＝1，2，…，n，與系統(tǒng)中重要零、組件的總數(shù)N之比精品資料3.4AGREE分配(fēnpèi)法重要(zhòngyào)度：因該單元的失效而引起系統(tǒng)失效的概率。精品資料3.4AGREE分配(fēnpèi)法考慮(kǎolǜ)復(fù)雜度考慮重要度考慮工作時間精品資料例11一個(yīɡè)4單元的串聯(lián)系統(tǒng)，要求在連續(xù)工作48h期間內(nèi)系統(tǒng)的可靠度Rs(t)＝0.96。而單元1，單元2的重要度E1＝E2＝1；單元3工作時間為l0h，重要度E3＝0.90；單元4的工作時間為12h，重要度E4=0.85。已知它們的零件、組件數(shù)分別為10，20，40，50。問應(yīng)怎樣分配它們的可靠度?精品資料3.5花費(huāfèi)最小的分配法若串聯(lián)系統(tǒng)(xìtǒng)n個單元的預(yù)計可靠度(現(xiàn)在可靠度水平)按遞增序列排列為Rl，R2，…，Rn，則系統(tǒng)(xìtǒng)的預(yù)計可靠度為如果要求的系統(tǒng)可靠度指標[Rs]>Rs，則系統(tǒng)中至少有一個單元的可靠度必須提高，即單元的分配可靠度[Ri]大于單元的預(yù)計可靠度Ri。為此，必須花費一定的研制開發(fā)費用。顯然應(yīng)從可靠度最低的單元開始提高其可靠度。精品資料3.5花費(huāfèi)最小的分配法以費用函數(shù)相同為例將各單元的可靠度預(yù)計(yùjì)值按由小到大的次序排列，則有尋找m，使精品資料例12汽車(qìchē)驅(qū)動橋雙級主減速器第一級螺旋錐齒輪主從動齒輪的預(yù)計可靠度為RA＝0.85，RB＝0.85；第二級斜齒圓柱齒輪的預(yù)計可靠度為RC＝0.96，RD＝0.97，若它們的費用函數(shù)相同，要求齒輪系統(tǒng)的可靠度指標為[Rs]＝0.80。試用花費最小的原則對4個齒輪作可靠度分配。精品資料4.機械系統(tǒng)的失效(shīxiào)分析4.1失效(shīxiào)與失效(shīxiào)分析中的一些基本概念4.2失效(shīxiào)模式影響分析（FMEA）4.3失效(shīxiào)模式、影響及致命度分析（FMECA）4.4故障樹分析法（FTA）精品資料4.1失效與失效分析(fēnxī)中的一些基本概念1.失效（故障）產(chǎn)品(chǎnpǐn)喪失規(guī)定功能（失效、故障）產(chǎn)品(chǎnpǐn)在規(guī)定條件下，不能完成其規(guī)定的功能；產(chǎn)品(chǎnpǐn)在規(guī)定條件下，一個或幾個性能參數(shù)不能保持在規(guī)定的界限（上、下限值）之內(nèi)；產(chǎn)品(chǎnpǐn)在規(guī)定的應(yīng)力范圍內(nèi)工作時，導(dǎo)致系統(tǒng)不能完成其功能的機械零件、結(jié)構(gòu)件或元器件的失效（破裂、斷裂、卡死等損壞狀態(tài)）；由于環(huán)境應(yīng)力變化，導(dǎo)致產(chǎn)品(chǎnpǐn)功能失效；即使產(chǎn)品(chǎnpǐn)在規(guī)定條件下具有完成規(guī)定功能的能力，但因操作者的失誤而造成產(chǎn)品(chǎnpǐn)功能失效。SJ2166—82精品資料4.1失效(shīxiào)與失效(shīxiào)分析中的一些基本概念2.失效的分類有多種分類方法，按產(chǎn)品具體情況進行。3.失效等級的劃分在進行失效定性與定量分析時，要區(qū)分故障的危害程度，以便進行可靠性評價和失效模式及影響分析。依具體設(shè)備、具體使用場合而定。原則：考慮人員、設(shè)備和經(jīng)濟損失。4.失效的判據(jù)失效判定標準。根據(jù)(gēnjù)具體情況，由不同產(chǎn)品，不同工況訂出失效判據(jù)。精品資料失效(shīxiào)分類精品資料常見汽車故障(gùzhàng)分類精品資料常見的失效等級(děngjí)劃分精品資料常見的汽車故障等級(děngjí)劃分精品資料美國空軍AIRl27—4號條例對飛行事故等級(děngjí)劃分精品資料4.1失效與失效分析(fēnxī)中的一些基本概念5.失效(shīxiào)模式故障的表現(xiàn)形式，是可靠性研究的基礎(chǔ)。故障模式的不確定性：與材質(zhì)、設(shè)計、制造、儲存、使用、維修、工作條件、負荷情況等因素有關(guān)。要考慮各個環(huán)節(jié)的影響因素，作為分析信息。故障模式的非單一性：要根據(jù)不同產(chǎn)品和使用條件，確定該產(chǎn)品的故障模式，研究其發(fā)生頻數(shù)及故障模式比率，使故障分析定量化。分析原則：在描述系統(tǒng)的故障模式時，要盡量以零、部件故障模式來表征，只有在難于用零、部件故障模式進行描述或無法確認是某一零、部件發(fā)生故障時，才可以用子系統(tǒng)或系統(tǒng)本身的故障模式進行描述。精品資料6.失效模式的分類損壞型（強度：拉、彎、扭、變形、溫度、摩擦、…）退化型（時間）松脫型（聯(lián)接）失調(diào)型（需調(diào)整部分）堵塞型（通路處）滲漏型（密封）功能型（動作）其他型（潤滑不良、汽車沒油、駕駛室悶熱、缺油、缺水、排冒黑煙，等等(děnɡděnɡ)。）要根據(jù)不同產(chǎn)品及其使用條件，確定該產(chǎn)品的失效模式。4.1失效與失效分析(fēnxī)中的一些基本概念精品資料7.失效機理(jīlǐ)引起故障的物理、化學變化等內(nèi)在原因。研究失效機理(jīlǐ)目的在于從本質(zhì)上研究對策，以減少失效。8.失效分析對發(fā)生失效的產(chǎn)品進行分析內(nèi)容：失效模式、失效機理(jīlǐ)等目的：分析產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，找出其潛在的弱點。4.1失效與失效分析(fēnxī)中的一些基本概念精品資料4.1失效與失效分析(fēnxī)中的一些基本概念9.失效分析的分類按時機分：事前分析、事后分析、事中分析按連續(xù)性分：間歇分析、連續(xù)分析按分析方式分：個別分析、統(tǒng)計分析按產(chǎn)品管理階段分：設(shè)計(shèjì)中的故障分析、制造重的故障分析、使用中的故障分析精品資料4.1失效(shīxiào)與失效(shīxiào)分析中的一些基本概念10.失效分析的一般(yībān)過程掌握原始資料及數(shù)據(jù)。判斷失效模式。研究失效機理。證實分析。提出預(yù)防措施。注意觀察新的失效因子。精品資料11.常用的失效分析方法圖示法直方圖法(túfǎ)、因果圖法(túfǎ)、主次圖法(túfǎ)按故障模式及其影響進行分析的方法FMEA、FEMCA、FTA、ETA綜合分析法FEMCA+FTA、FTA+ETA4.1失效與失效分析(fēnxī)中的一些基本概念精品資料精品資料4.2失效模式影響(yǐngxiǎng)分析（FMEA）1.任務(wù)找出零(元)、部件或系統(tǒng)可能發(fā)生何種故失效模式，鑒別或推斷(tuīduàn)其失效的機理，研究該失效模式對系統(tǒng)可能產(chǎn)生什么影響，以及分析這些影響是否是致命性的(即影響和后果分析)。精品資料4.2失效模式影響(yǐngxiǎng)分析（FMEA）2.分析方法和步驟（1）明確系統(tǒng)的組成，弄清系統(tǒng)、子系統(tǒng)及零、部件的結(jié)構(gòu)、功能，并繪出產(chǎn)品功能及結(jié)構(gòu)層次框圖。（2）畫出系統(tǒng)可靠性功能邏輯框圖，明確各單元間及單元與系統(tǒng)間的功能邏輯關(guān)系，便于進行(jìnxíng)可靠度及失效率計算。（3）按單元列出每個組成零件可能發(fā)生的(明顯的和潛在的)失效模式。（4）分析失效的原因。設(shè)計（結(jié)構(gòu)）、制造、使用（環(huán)境、維護、人為）（5）指出失效的后果。對其他單元、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的影響；人員、環(huán)境、經(jīng)濟…精品資料4.2失效模式影響(yǐngxiǎng)分析（FMEA）（6）統(tǒng)計（估計）失效發(fā)生的頻數(shù)(pínshù)及頻率。（失效模式發(fā)生概率評分準則：1-10）（7）估計失效的嚴重程度。（失效模式嚴酷度評分準則：1-10）（8）估計失效被發(fā)觀的難易性。（失效模式檢測難度評分準則：不易測數(shù)1-10）（9）計算風險順序數(shù)。（6）（7）（8），按風險順序數(shù)由大到小排定失效重要程度的相對次序。（10）提出改進的建議和措施。對于那些潛在的且風險順序數(shù)大的失效模式，應(yīng)提出改進和減少其發(fā)生的建議和措施，這是FMEA方法成功與否的關(guān)鍵。2.分析方法和步驟精品資料4.2失效模式(móshì)影響分析（FMEA）3.FMEA的成果表達列FMEA表FMEA分析所用表格的形式、內(nèi)容應(yīng)隨分析的對象(duìxiàng)不同而有所差異，實施FMEA的人可根據(jù)情況適當增減項目。精品資料發(fā)射接收顯示供電通訊話筒線圈天線耳機蜂鳴器電池頭套機匣步話機產(chǎn)品的功能(gōngnéng)層次關(guān)系產(chǎn)品(chǎnpǐn)的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系精品資料故障模式(móshì)發(fā)生概率評分準則精品資料故障模式嚴酷(yánkù)度評分準則精品資料故障模式檢測難度評分(píngfēn)準則精品資料薦用的FMFA表的格式(géshi)精品資料4.3失效模式、影響(yǐngxiǎng)及致命度分析（FMECA）1.致命度：指各失效模式產(chǎn)生后果的嚴重程度，進行致命度分析，可指出哪種零、部件，哪種失效模式需采取的預(yù)防措施或改進設(shè)計。2.FMECA：FMEA的發(fā)展。一般(yībān)FMEA只進行定性分析，而FMECA可以進行定量分析。FMECA的結(jié)果也應(yīng)當作為設(shè)計綜合評審、安全性工程、維修性工程中重要技術(shù)文件。3.FMECA是在FMEA基礎(chǔ)上進行工作。填寫FMECA表進行致命度分析：利用致命度網(wǎng)絡(luò)圖分析或用解析法。精品資料供參考的一種(yīzhǒnɡ)FMECA表的格式失效（故障）效應(yīng)分為局部效應(yīng)及最終效應(yīng)。局部效應(yīng)是指零部件失效模式對該單元(dānyuán)功能的影響后果；最終效應(yīng)是指所研究失效模式對系統(tǒng)功能的影響后果。失效模式概率可以用失效（故障）模式頻率比估計。這可以通過試驗、現(xiàn)場調(diào)查，統(tǒng)計分析或由有經(jīng)驗的人員一起依經(jīng)驗初步估計。第i種零、部件出現(xiàn)第j種失效模式的失效模式概率第i種零、部件出現(xiàn)第j種失效模式的頻數(shù)第i種零、部件全部失效模式發(fā)生的總頻數(shù)精品資料致命(zhìmìng)度網(wǎng)絡(luò)圖O該失效模式(móshì)致命度高，必須采取措施降低致命度。精品資料4.4故障(gùzhàng)樹分析法（FTA）1.故障樹用各種事件的代表符號(fúhào)和描述事件間邏輯因果關(guān)系的邏輯門符號(fúhào)組成的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖。實例2.故障樹分析法以故障樹為工具對系統(tǒng)的失效進行分析的方法。研究系統(tǒng)的故障(或人們不希望發(fā)生的事件)與產(chǎn)生該故障的原因之間的因果關(guān)系。3.故障樹分析法的一般步驟建立故障樹；建立故障樹的數(shù)學模型；進行系統(tǒng)可靠性的定性分析；進行系統(tǒng)可靠性的定量分析。精品資料4.4故障(gùzhàng)樹分析法（FTA）故障事件：所研究(yánjiū)系統(tǒng)的各種故障狀態(tài)或不正常情況成功事件：各種完好狀態(tài)或正常情況頂事件：人們關(guān)心的結(jié)果即系統(tǒng)故障(或不希望發(fā)生的事件)，位于故障樹之頂它是故障樹分析之目標。底事件：位于“樹”底的事件，亦稱為基本事件，是導(dǎo)致事件發(fā)生的基本原因或人們不希望或不需要進一步分析的原因。中間事件：位于頂事件與底事件之間的中間過渡事件稱為，是需要進一步分析其發(fā)生的原因的事件。4.故障樹分析中的事件精品資料4.4故障(gùzhàng)樹分析法（FTA）5.故障樹分析(fēnxī)中的符號（1）事件符號：分為底事件、結(jié)果事件和特殊事件?；臼录涸谔囟ǖ墓收蠘浞治鲋袩o須探明其發(fā)生原因的底事件未探明事件：原則上應(yīng)進一步探明其原因但暫時不必或暫時不能探明其原因的底事件

結(jié)果事件：故障樹分析中由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件。分為頂事件和中間事件開關(guān)事件：在正常條件下必然發(fā)生或必然不發(fā)生的特殊事件

條件事件：描述邏輯門起作用的具體限制的特殊事件

精品資料4.4故障(gùzhàng)樹分析法（FTA）5.故障樹分析(fēnxī)中的符號（2）邏輯門符號：邏輯門描述事件間的邏輯因果關(guān)系，包括與門、或門、非門和特殊門。與門或門非門精品資料特殊門：表示輸出(shūchū)事件的發(fā)生是有一定條件的順序與門：表示僅當輸入事件按規(guī)定的順序發(fā)生(fāshēng)時，輸出事件才發(fā)生(fāshēng)。表決門：表示僅當n個輸入事件中至少有r個事件發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生

異或門：表示僅當單個輸入事件發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生禁門：表示僅當條件事件發(fā)生時，輸入事件的發(fā)生方導(dǎo)致輸出事件發(fā)生精品資料4.4故障(gùzhàng)樹分析法（FTA）5.故障樹分析中的符號（3）轉(zhuǎn)移符號：為了避免畫圖時重復(fù)、轉(zhuǎn)頁和使圖形簡明而設(shè)置的符號。分為(fēnwéi)相同轉(zhuǎn)移符號和相似轉(zhuǎn)移符號。相同轉(zhuǎn)移符號

a—轉(zhuǎn)向符號；b—轉(zhuǎn)此符號

相似轉(zhuǎn)移符號

a—相似轉(zhuǎn)向；b—相