第四章可靠性設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品提出了質(zhì)量可靠要求。因此，逐漸在很多場(chǎng)合下，提出了耐久性、壽命、穩(wěn)定性、安全性、維修性等概念來(lái)進(jìn)一步描述產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。很顯然，對(duì)于技術(shù)性能合格的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，還有一個(gè)保持產(chǎn)品技術(shù)性能而不至于失效的問(wèn)題，這就是產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題。可見，可靠性也是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)?？煽啃詥?wèn)題的嚴(yán)重性是在第二次世界大戰(zhàn)反映出來(lái)的，從而引起有關(guān)國(guó)家的軍事工業(yè)生產(chǎn)和科研部門的重視，并作為重大科研問(wèn)題研究。4.1為什么研究可靠性一、可靠性的提出1、產(chǎn)品更新快，采用新技術(shù)等未成熟的實(shí)驗(yàn)即被采用。2、整機(jī)或系統(tǒng)復(fù)雜、零部件數(shù)量增多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)增多。3、工業(yè)化國(guó)家實(shí)行產(chǎn)品責(zé)任索賠辦法，迫使生產(chǎn)廠家注重可靠性。4、產(chǎn)品或系統(tǒng)可靠性的提高可使用戶獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?？煽啃缘陌l(fā)展

可靠性的研究開始于20世紀(jì)60年代美國(guó)的航天計(jì)劃，起源于軍用電子設(shè)備。機(jī)械和電子故障是NASA主要關(guān)心的問(wèn)題，其中機(jī)械故障引起的事故多，損失大。如：1963年同步通訊衛(wèi)星SYMCOMⅠ，高壓容器斷裂，引起衛(wèi)星空中墜毀；1964年人造衛(wèi)星Ⅲ號(hào)因機(jī)械故障而損壞1965年始，NASA開始三項(xiàng)機(jī)械可靠性工作用過(guò)載試驗(yàn)方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證用隨機(jī)動(dòng)載荷驗(yàn)證結(jié)構(gòu)和零件的可靠性在關(guān)鍵機(jī)械零件中采用概率設(shè)計(jì)方法，將可靠度設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件中從20世紀(jì)70年代起，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家全面開展可靠性工程實(shí)踐和應(yīng)用，可靠性技術(shù)變得越來(lái)越重要從航空、航天、尖端武器和電子等行業(yè)，逐步推廣應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)：核能、機(jī)械、電氣、冶金、化工、鐵道、船舶、電站、建筑、水利、通訊、醫(yī)藥等從宇宙飛船到日用產(chǎn)品全面普及汽車、洗衣機(jī)、冰箱、復(fù)印機(jī)等NASA將可靠性工程技術(shù)列為登月成功的三大技術(shù)成就之一美國(guó)六七十年代就將可靠性技術(shù)引入汽車、發(fā)電設(shè)備、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品。80年代，美國(guó)羅姆航空研究中心專門作了一次非電子設(shè)備可靠性應(yīng)用情況的調(diào)查分析。美國(guó)國(guó)防部可靠性分析中心（RAC）收集和出版了大量的非電子零部件的可靠性數(shù)據(jù)手冊(cè)。以美國(guó)亞利桑那大學(xué)D.Kececioglu教授為首的可靠性專家開展機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)理論的研究，積極推行概率設(shè)計(jì)法，提出開展機(jī)械概率設(shè)計(jì)的十五個(gè)步驟。日本以民用產(chǎn)品為主，大力推進(jìn)機(jī)械可靠性的應(yīng)用研究,1958年，日本成立了“可靠性研究委員會(huì)”，1973年成立“電子元件可靠性中心”日本科技聯(lián)盟的一個(gè)機(jī)械工業(yè)可靠性分會(huì)將故障模式影響（FMEA）等技術(shù)成功地引入機(jī)械工業(yè)的企業(yè)中。日本企業(yè)界普遍認(rèn)為：機(jī)械產(chǎn)品是通過(guò)長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)的累積，發(fā)現(xiàn)故障，經(jīng)過(guò)不斷設(shè)計(jì)改進(jìn)獲得的可靠性。日本一方面采用成功的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)采用可靠性的概率設(shè)計(jì)方法的結(jié)果以及與實(shí)物試驗(yàn)進(jìn)行比較，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，收集和積累機(jī)械可靠性數(shù)據(jù)根據(jù)日本統(tǒng)計(jì)資料介紹，在1971～1981年的10年中，電子產(chǎn)品可靠性水平顯著提高，工程機(jī)械產(chǎn)品平均無(wú)故障時(shí)間提高了3倍。前蘇聯(lián)對(duì)機(jī)械可靠性的研究十分重視，50年代后期，前蘇聯(lián)開始可靠性研究在其二十年科技規(guī)劃中，將提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性和壽命作為重點(diǎn)任務(wù)之一。發(fā)布了一系可靠性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)主要以機(jī)械產(chǎn)品為對(duì)象，適于機(jī)械制造和儀器儀表制造行業(yè)的產(chǎn)品。在各類機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，還規(guī)定了可靠性指標(biāo)或相應(yīng)的試驗(yàn)方案。蘇聯(lián)還充分利用豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，研究并提出典型機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)可經(jīng)驗(yàn)公式，專門出版《機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè)》。蘇聯(lián)還十分重視工藝可靠性和制造過(guò)程的嚴(yán)格控制管理，認(rèn)為這是保證機(jī)械產(chǎn)品可靠性的重要手段。80年代以來(lái)機(jī)械可靠性研究在我國(guó)開始受到重視，我國(guó)有關(guān)可靠性問(wèn)題的研究。但是可靠性技術(shù)在一般工業(yè)和企業(yè)中的應(yīng)用還不廣泛，與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家還存在較大的差距。從1986年起，機(jī)械部已經(jīng)發(fā)布了六批限期考核機(jī)電產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的清單，前后共有879種產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行可靠性指標(biāo)的考核1990年11月和1995年10月，機(jī)械工業(yè)部舉行了兩次新聞發(fā)布會(huì)，先后介紹了236和159種帶有可靠性指標(biāo)的機(jī)電產(chǎn)品1992年3月國(guó)防部科工委委托軍用標(biāo)準(zhǔn)化中心在北京召開了“非電產(chǎn)品可靠性工作交流研討會(huì)”2005年國(guó)家機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)改版，增加機(jī)械可靠性內(nèi)容階段階段成果第一階段(1943—1958)，又稱為鉛筆一紙階段研究認(rèn)為，產(chǎn)品故障的發(fā)生及其原因是隨機(jī)事件，隨機(jī)性是事物的內(nèi)在性質(zhì)，具有不可避免性。第二階段(1958—1968年)重新確定了故障原因隨機(jī)性及其不可避免性的概念；對(duì)一些偶然故障找到了自身的解釋；確定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝與故障間的關(guān)系；產(chǎn)品的可靠性信息更加完整，對(duì)故障本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入。第三階段(1968年以后)形成了可靠性試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理方法；頒布了有關(guān)可靠性標(biāo)準(zhǔn)；建立了預(yù)防維修體系和可靠性管理機(jī)構(gòu)；并使可靠性的教育更加普及。可靠性發(fā)展歷史可靠性學(xué)科，就目前所涉及的內(nèi)容來(lái)講，大致有以下幾個(gè)方面：

1）可靠性工程：指導(dǎo)工程實(shí)際的可靠性活動(dòng)的一門學(xué)科。

2）可靠性物理：從機(jī)理的角度去研究產(chǎn)品造成不可靠的原因。

3）可靠性數(shù)學(xué)：作為可靠性活動(dòng)的基礎(chǔ)。

4）可靠性教育與管理：研究如何推行可靠性活動(dòng)的一門學(xué)科。5）可靠性基礎(chǔ)理論：包括可靠性數(shù)學(xué)和失效學(xué)兩個(gè)研究領(lǐng)域。概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是可靠性研究的理論基礎(chǔ)。6）可靠性應(yīng)用技術(shù)：包括可靠性設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)，可靠性評(píng)價(jià)與驗(yàn)證，可靠性標(biāo)準(zhǔn)等。

1）可靠性理論應(yīng)用到產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)方面，有可靠性評(píng)估與可靠性預(yù)測(cè)。

2）可靠性理論應(yīng)用到產(chǎn)品、零件的設(shè)計(jì)上，有概率工程設(shè)計(jì)或可靠性設(shè)計(jì)。

3）將可靠性設(shè)計(jì)與優(yōu)化理論結(jié)合起來(lái)，綜合各方面的因素，考慮設(shè)計(jì)的最佳效果，有可靠性分配與可靠性優(yōu)化。4）考慮設(shè)備的維修因素之后的可靠性問(wèn)題，有系統(tǒng)的可維護(hù)性與可利用性的估計(jì)。5）作為以上各分支的基礎(chǔ)，有可靠性試驗(yàn)及其數(shù)據(jù)處理?？煽啃怨こ趟膬?nèi)容1）方案論證階段：確定可靠性指標(biāo)，對(duì)可靠性和成本進(jìn)行估算。2）審批階段：對(duì)可靠度及其增長(zhǎng)初步評(píng)估、驗(yàn)證試驗(yàn)要求、評(píng)價(jià)和選擇試制廠家。3）設(shè)計(jì)研制階段：主要進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)、分配和故障模式及綜合影響分析，進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4）生產(chǎn)及試驗(yàn)階段：按規(guī)范進(jìn)行壽命試驗(yàn)、故障分析及反饋、驗(yàn)收試驗(yàn)等。5）使用階段：收集現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)，為改型提供依據(jù)可靠性工程的一般步驟

產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品的一組固有特性滿足顧客和其他相關(guān)要求的能力。產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品性能隨時(shí)間的保持能力，換言之，要長(zhǎng)時(shí)間地保持性能不出故障或出了故障能很快維修是產(chǎn)品很重要的質(zhì)量特性。產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，是產(chǎn)品技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性的基本保證，并決定著產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。工程機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量包括：技術(shù)性能、可靠性、工藝性、人機(jī)工程學(xué)特性、外觀質(zhì)量等特性?？煽啃耘c產(chǎn)品質(zhì)量

二、可靠性出現(xiàn)的原因傳統(tǒng)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)是以計(jì)算安全系數(shù)為主要內(nèi)容的，即零件的安全系數(shù)（n）＝零件的強(qiáng)度（F）/零件的應(yīng)力（S），且強(qiáng)度及壓力均為單值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但事實(shí)并非如此。雖然有較高的安全系數(shù)，但由于材料強(qiáng)度與應(yīng)力分布并非單值的，因此，當(dāng)處于某種情況時(shí)，應(yīng)力S>材料強(qiáng)度F，這樣零件就可能發(fā)生失效。傳統(tǒng)的安全系數(shù)設(shè)計(jì)法的局限性：若應(yīng)力和強(qiáng)度分布的標(biāo)準(zhǔn)差σS和σF保持不變，而以相同的比例K改變兩個(gè)分布的平均值μS和μF，當(dāng)K>1時(shí)，μS和μF右移，此時(shí)安全系數(shù)n＝μS/μF雖然沒變，但是可靠性卻提高了。當(dāng)K<1時(shí)，情況正好相反。若保持應(yīng)力和強(qiáng)度均值μS和μF不變，而各自的標(biāo)準(zhǔn)差σS和σF發(fā)生變化，也會(huì)發(fā)生故障概率的變化。原分布曲線，失效概率較大。

σS和σF均變大。

σS和σF均變小，

σS變大，σF變小。

σS變小，σF變大。若μS、μF、σS和σF均發(fā)生變化，失效概率變化更大?？煽啃栽O(shè)計(jì)方法舉例例1：設(shè)某零件的可靠度服從正態(tài)分布，并已知其平均壽命μt＝5000小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差σ＝400小時(shí)，試求該零件工作4000小時(shí)后的可靠度。本問(wèn)題即為求解t>4000小時(shí)的概率。即：解：1、計(jì)算聯(lián)結(jié)系數(shù)Z。2、兩種求解方法：計(jì)算法與查表法。計(jì)算法查表法當(dāng)聯(lián)結(jié)系數(shù)Z為負(fù)數(shù)時(shí)，查表獲得的數(shù)值為可靠度R(t)＝99.38％。當(dāng)μ和σ均服從正態(tài)分布時(shí)，則差值大于零的概率可以用下面參數(shù)關(guān)系式計(jì)算：上式為聯(lián)結(jié)方程的另一種表達(dá)形式，這里可稱為機(jī)械零件的可靠度方程。例2：設(shè)已知某零件的強(qiáng)度μF＝250MPa，標(biāo)準(zhǔn)差σF＝16MPa，又知道零件所受得應(yīng)力μS＝210MPa，標(biāo)準(zhǔn)差σS＝20MPa，且均符合正態(tài)分布，試求零件的可靠度R。解：1、由于該零件的強(qiáng)度與所受應(yīng)力數(shù)值均符合正態(tài)分布。根據(jù)聯(lián)結(jié)方程（機(jī)械零件的可靠度方程）：2、查表可得該零件的失效概率Q：Q＝0.06＝6％，R＝1-Q＝94％，由此可以看出，雖然零件強(qiáng)度大于其受到的應(yīng)力，但是，在實(shí)際情況下，仍然有6％的失效概率。這也是傳統(tǒng)單值設(shè)計(jì)方法不足之處?？煽啃园▋刹糠謨?nèi)容：可靠性理論基礎(chǔ)和可靠性實(shí)用技術(shù)?？煽啃栽O(shè)計(jì)是可靠性學(xué)科的重要分支，它的重要內(nèi)容之一是可靠性預(yù)測(cè)，其次是可靠性分配?？煽啃灶A(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè)是一種預(yù)測(cè)方法，即從所得的失效數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)一個(gè)零部件或系統(tǒng)實(shí)際可能達(dá)到的可靠度，預(yù)報(bào)這些零件或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。三、可靠性預(yù)測(cè)4.2可靠性1、可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?！耙?guī)定條件”包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。產(chǎn)品的可靠性和它所處的條件關(guān)系極為密切，同一產(chǎn)品在不同條件下工作表現(xiàn)出不同的可靠性水平。（例如:汽車不同路行駛）“規(guī)定的時(shí)間”這個(gè)時(shí)間是廣義的，除時(shí)間外，還可以是里程、次數(shù)等。產(chǎn)品的可靠性和時(shí)間的關(guān)系呈遞減函數(shù)關(guān)系?！耙?guī)定的功能”指的是產(chǎn)品規(guī)格書中給出的正常工作的性能指標(biāo)。2、產(chǎn)品可靠性分類：1．固有可靠性----產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造中賦予的，是一種固有特性，也是產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制的。

2.使用可靠性----產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中表現(xiàn)出的一種性能的保持能力的特性，它除了考慮固有可靠性的影響因素之外，還要考慮產(chǎn)品安裝、操作使用和維修保障等方面因素的影響。3．基本可靠性—--產(chǎn)品在規(guī)定條件下無(wú)故障的持續(xù)時(shí)間或概率，它反映產(chǎn)品對(duì)維修人力的要求。因此在評(píng)定產(chǎn)品基本可靠性時(shí)應(yīng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的所有壽命單位和所有故障，而不局限于發(fā)生在任務(wù)期間的故障，也不局限于是否危及任務(wù)成功的故障。4.任務(wù)可靠性—產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。提高任務(wù)可靠性可采用冗余或代替工作模式，不過(guò)這將增加產(chǎn)品的復(fù)雜性，從而降低基本可靠性，因此設(shè)計(jì)時(shí)要在兩者之間進(jìn)行權(quán)衡。2、產(chǎn)品可靠性分類：3可靠性與維修性的常用度量1．產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度，一般用R（t）表示。若產(chǎn)品的總數(shù)為N0，工作到t時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)為r（t），則產(chǎn)品在t時(shí)刻的可靠度的觀測(cè)值為：2．工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障（失效）的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障（失效）的概率，稱之為產(chǎn)品的故障（失效）率，也稱瞬時(shí)故障（失效）率。故障率一般用λ(t)表示：t時(shí)刻后,Δt時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)在t時(shí)刻沒有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)所取時(shí)間間隔

3．平均失效（故障）前時(shí)間（MTTF）MTTF=當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，

MTTF=4．平均故障間隔時(shí)間（MTBF）MeanTimeBetweenFail可修復(fù)產(chǎn)品，MTBF==完全修復(fù)的產(chǎn)品，MTBF=MTTF=

5．產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時(shí)，仍能滿足規(guī)定質(zhì)量要求的時(shí)間長(zhǎng)度稱為貯存壽命。產(chǎn)品出廠后，不工作，在規(guī)定的條件下貯存，產(chǎn)品也有一個(gè)非工作狀態(tài)的偶然故障率，非工作的偶然故障率一般比工作故障率小得多，但貯存產(chǎn)品的可靠性也是在不斷下降的。因此，貯存壽命是產(chǎn)品貯存可靠性的一種度量。6．平均修復(fù)時(shí)間:在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品在規(guī)定任一規(guī)定的維修級(jí)別上，修復(fù)性維修總時(shí)間與在該級(jí)別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)之比。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是排除故障所需實(shí)際直接維修時(shí)間的平均值，（這里不包括維修保障的延誤時(shí)間，例如等待備件等）。其觀測(cè)值是修復(fù)時(shí)間t的總和與修復(fù)次數(shù)之比。4浴盆曲線大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化曲線形似浴盆（圖4-1）,故將故障率曲線稱為浴盆曲線。產(chǎn)品故障機(jī)理雖然不同,但產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化大致可以分為三個(gè)階段:早期故障期,偶然故障期,耗損故障期。早期故障期偶然故障期耗損故障期使用壽命維修后故障率下降規(guī)定的故障率λ（t）t圖4-1產(chǎn)品典型的故障率曲線§4.3、系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)常常由許多子系統(tǒng)組成，而每個(gè)子系統(tǒng)又可能由若干個(gè)單元（零、部件）組成，因此，單元的功能及實(shí)現(xiàn)其功能的概率都直接影響系統(tǒng)的可靠度。系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面：系統(tǒng)可靠性的預(yù)測(cè)和可靠性的分配。系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)：按系統(tǒng)的組成形式，根據(jù)已知單元和子系統(tǒng)的可靠度計(jì)算求得。單元→子系統(tǒng)→系統(tǒng)，是一種合成方法。

系統(tǒng)可靠性分配：將已知系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)合理分配到各個(gè)單元和子系統(tǒng)上去。系統(tǒng)→子系統(tǒng)→單元，是一種分解方法。

系統(tǒng)模型及可靠度求解：1、串聯(lián)系統(tǒng)：系統(tǒng)由相互獨(dú)立可靠性的單元組成，當(dāng)任一單元失效后，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品或整個(gè)系統(tǒng)失效。

串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算－概率乘法定律：RS(t)是系統(tǒng)的可靠度，Ri(t)是單元i的可靠度若在串聯(lián)系統(tǒng)中，各單元的可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，則系統(tǒng)的失效率等于各組成單元失效率之和，即：則整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為：例1：某電子產(chǎn)品有8個(gè)部件串聯(lián)組成，可靠度服從指數(shù)分布，失效率λs(t)分別如表所示。預(yù)測(cè)該產(chǎn)品1000h及10h的可靠度。

產(chǎn)品代號(hào)12345678失效率（×10-6）1201001451070252018解：1、產(chǎn)品的失效率是各部件失效率的總和。2、產(chǎn)品1000小時(shí)和10小時(shí)的R為：

對(duì)于串聯(lián)系統(tǒng)，雖然提高其組成單元的可靠度或降低他們的失效率可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠度，但是提高單元可靠度必將提高產(chǎn)品的制造成本，因此，對(duì)于該系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其總體可靠度較低，組成單元數(shù)目越多，其可靠性越低。

2、并聯(lián)系統(tǒng)：只有當(dāng)組成單元都失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才失效，因此，可以把同種零部件進(jìn)行并聯(lián)組合，在不提高零件可靠度的條件下，大幅度提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠度。

并聯(lián)系統(tǒng)的失效率計(jì)算：概率乘法定律：QS(t)是系統(tǒng)的失效概率，Qi(t)是單元i的失效概率并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算：若在并聯(lián)系統(tǒng)中，各單元的可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，則整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為：對(duì)于并聯(lián)系統(tǒng)，它的可靠度總是大于系統(tǒng)中任一個(gè)單元的可靠度，或者說(shuō)，各單元的可靠度均低于系統(tǒng)的可靠度，另外，并聯(lián)系統(tǒng)的組成單元越多，系統(tǒng)的可靠度越大，或者說(shuō)，每個(gè)單元的可靠度可以越低。這對(duì)于降低產(chǎn)品成本是非常有幫助的。例2：某飛機(jī)有3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，飛機(jī)就不致墜落，各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的失效率分別為0.01％/小時(shí)，0.02％/小時(shí)，0.03％/小時(shí)，每航行一次飛行10小時(shí)，預(yù)測(cè)此飛機(jī)的可靠度。

解：1、先計(jì)算各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠度。λ1＝0.01％/小時(shí)，則當(dāng)t＝10h時(shí)，同時(shí)其服從指數(shù)分布，則有

2、計(jì)算該飛機(jī)的可靠度。3、混聯(lián)系統(tǒng)：由一些串聯(lián)的子系統(tǒng)和一些并聯(lián)的子系統(tǒng)組合而成的，可以分為兩種：串－并聯(lián)系統(tǒng)（先串聯(lián)后并聯(lián)）；并－串聯(lián)系統(tǒng)（先并聯(lián)后串聯(lián)）。

混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的組合，它們的可靠度計(jì)算可直接參照串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的公式進(jìn)行。

并聯(lián)系統(tǒng)可靠度串聯(lián)系統(tǒng)可靠度4、表決系統(tǒng)：如果組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中，只要有K個(gè)單元不失效，系統(tǒng)就不會(huì)失效，這樣的系統(tǒng)稱為n中取K系統(tǒng)，簡(jiǎn)寫成K/n系統(tǒng)。n中取K系統(tǒng)分為兩類：一類稱為n中取K好系統(tǒng)，此時(shí)要求組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中有K個(gè)以上完好，系統(tǒng)才能正常工作，記為K/n[G]；另一類稱為n中取K壞系統(tǒng)，此時(shí)要求組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中有K個(gè)以上失效，系統(tǒng)就不能正常工作，記為K/n[F]；5、備用冗余系統(tǒng)（儲(chǔ)備系統(tǒng)）：一般來(lái)說(shuō)，在產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)成種，把同種功能單元或部件重復(fù)配置以作備用，當(dāng)其中一個(gè)單元或部件失效時(shí)，用備用的來(lái)代替（或自動(dòng)或手動(dòng)）以繼續(xù)維持其功能。也稱為等待系統(tǒng)，或旁聯(lián)系統(tǒng)，或并聯(lián)非貯備系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是有一些并聯(lián)單元，但他們并非同一時(shí)刻全部運(yùn)行。

備用冗余系統(tǒng)的可靠度計(jì)算假定貯備單元在儲(chǔ)備期時(shí)間t內(nèi)不發(fā)生故障，且轉(zhuǎn)換開關(guān)（自動(dòng)或手動(dòng)）是完全可靠的，則當(dāng)各單元的可靠度函數(shù)是指數(shù)分布，并且λ1(t)＝λ2(t)＝…＝λn(t)＝λ時(shí)，系統(tǒng)的可靠度為：

5、復(fù)雜系統(tǒng)：非串并聯(lián)系統(tǒng)和橋式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都屬于復(fù)雜系統(tǒng)。4.4故障（失效）分析1故障的定義及分類國(guó)標(biāo)對(duì)故障的定義為：產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)，通常稱為功能故障。與故障相應(yīng)的失效的定義為：產(chǎn)品喪失規(guī)定功能能力的事件。1）按故障原因分：（1）誤用故障：不按規(guī)定條件（2）本質(zhì)故障：元件在規(guī)定條件下是有，因?yàn)樽陨碓蛟斐傻墓收?。?）初次故障：一個(gè)產(chǎn)品的故障不是由另一個(gè)產(chǎn)品的故障而直接或間接引起的故障。（4）誘發(fā)故障：由另一個(gè)元件引起的故障。（5）獨(dú)立故障：不是由另一個(gè)元件引起的故障而引起的故障。（6）早期故障：元件在壽命周期的早期因設(shè)計(jì)、制造、裝配的缺陷引起的故障，其故障率隨壽命單位的增加而降低。（7）偶然故障：由偶然因素引起的故障。（8）耗損故障：因疲勞、磨損、老化等原因引起的故障。其故障率隨壽命單位的增加而增加。2）按故障的急速程度劃分（1）突然故障：通過(guò)事先的測(cè)試或監(jiān)控不能預(yù)測(cè)的故障。（2）漸變故障;通過(guò)事先的測(cè)試或監(jiān)控可以預(yù)測(cè)的故障。3）按故障后果的嚴(yán)重劃分（1）間歇故障；產(chǎn)品在發(fā)生故障后不經(jīng)修復(fù)，而在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能自行恢復(fù)的故障（2）輕度故障：不致引起復(fù)雜元件完成規(guī)定功能能力降低的產(chǎn)品組成單元的故障（3）嚴(yán)重故障：導(dǎo)致元件不能完成規(guī)定任務(wù)的故障，有時(shí)稱致命故障。（4）災(zāi)難故障：導(dǎo)致人員傷亡、系統(tǒng)毀壞、重大財(cái)產(chǎn)損失的故障。4）按功能劃分（1）功能故障：某項(xiàng)目（或含有此項(xiàng)目的設(shè)備）不能滿足規(guī)定的性能指標(biāo)的故障。（2）潛在故障：元件或其組成部分即將不能完成規(guī)定功能的可鑒別狀態(tài)。4.4.2故障（失效）分析1．故障（失效）分析的概念故障（失效）分析是指當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生故障（失效）后，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)、使用和技術(shù)文件等進(jìn)行邏輯系統(tǒng)的研究，即鑒別故障模式，確定故障原因和故障機(jī)理的研究。故障（失效）模式是指相對(duì)于給定的規(guī)定功能，故障元件的表現(xiàn)形式，它一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象，如電路的短路、開路，機(jī)械產(chǎn)品的工件斷裂，過(guò)度損耗等。2.故障（失效）的分析作用故障的分析作用如下：（1）通過(guò)失效分析得到改進(jìn)設(shè)計(jì)、工藝或應(yīng)用理論。（2）通過(guò)了解引起故障的物理現(xiàn)象得到預(yù)測(cè)可靠性模型公式。（3）為可靠性實(shí)驗(yàn)條件提供理論依據(jù)和實(shí)際分析手段。（4）在處理工程中元器件質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，為是否整批采用提供決策依據(jù)。（5）通過(guò)實(shí)施故障分析的糾正措施，可以提高成品率和可靠性。3.故障分析的步驟故障分析步驟可以總結(jié)為以下幾步：（1）確認(rèn)故障現(xiàn)象；（2