機械可靠性設計第一章 緒論

第第頁機械可靠性設計第一章緒論主要介紹牢靠性設計的基本概念及特征量定義式。

機械牢靠性設計

主要介紹牢靠性設計的基本概念及特征量定義式。

第一章緒論學習目的:學習目的:掌控牢靠性的定義和特征量；了解牢靠性設計的內(nèi)容、掌控牢靠性的定義和特征量；了解牢靠性設計的內(nèi)容、特點與方法等。

第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)

牢靠性的討論歷史牢靠性討論的重要性及其意義牢靠性的定義和特征量(本章重點)(本章重點)機械牢靠性設計的內(nèi)容、特點與方法

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牢靠性的定義定義和特征量第三節(jié)牢靠性的定義和特征量

(一)定義牢靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間規(guī)定的時間內(nèi)，牢靠性：產(chǎn)品規(guī)定的條件規(guī)定的時間完成規(guī)定功能技能。規(guī)定功能的技能規(guī)定功能技能

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產(chǎn)品：產(chǎn)品：作為單獨討論和分別試驗對象的任何元件、零件、部件、設備與機組等，有時甚至包括人。

規(guī)定的條件：規(guī)定的條件：指運用條件、維護條件、環(huán)境條件與操作技術等，如溫度、壓力、濕度等等。這些條件需要在使這些條件需要在使用說明書中加以規(guī)定，用說明書中加以規(guī)定，這是判斷產(chǎn)品發(fā)生故障時有關責任的關鍵。責任的關鍵。

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規(guī)定的時間：規(guī)定的時間：牢靠度是隨時間而降低的，產(chǎn)品只能在一定的時間內(nèi)才能達到目標牢靠度。因此，對時間的規(guī)定肯定要明確。這里說的“時間”是泛指，除了日歷時間，這里說的“時間”是泛指，除了日歷時間，這里說的還包括與時間成正比的次數(shù)與距離等。還包括與時間成正比的次數(shù)與距離等。規(guī)定的功能：規(guī)定的功能：需要要明確規(guī)定產(chǎn)品的功能。產(chǎn)品失效或發(fā)生故障與否要依據(jù)實際狀況來定。技能：技能：具有統(tǒng)計學意義，需要用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的方法來處理。

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牢靠性的定義和特征量第三節(jié)牢靠性的定義和特征量牢靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間牢靠性：(二)特征量內(nèi)，完成規(guī)定功能的技能技能。技能1.牢靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時1.牢靠度：牢靠度間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率概率。概率牢靠度一般用R表示，因是時間的函數(shù)，故也記為R(t),稱為牢靠度函數(shù)。

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牢靠度的數(shù)學表達假如用隨機變量T表示產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效或故障的時間(即為產(chǎn)品的壽命),概率密度函數(shù)為f(t),那么該產(chǎn)品在某已指定時刻時刻t的牢靠度時刻為：

R(t)=P(Tt)=

+∞

∫f(t)dtt

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R(t)=P(Tt)=

+∞

∫f(t)dtt

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牢靠度R(t)的觀測值牢靠度R(t)的觀測值R(t)

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牢靠度R(t)的觀測值牢靠度R(t)的觀測值R(t)

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任務牢靠度規(guī)定的時間起點不為零(t1不等于0)的牢靠度，如已經(jīng)工作t1時間后再繼續(xù)工作t2時間的牢靠度，稱為任務牢靠度。由條件概率可知：

R(t1+t2)R(t1+t2t1)=P(Tt1+t2Tt1)=R(t1)任務牢靠度的觀測值為：

Ns(t1+t2)R(t1+t2t1)=Ns(t1)^

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2.失效概率：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間.失效概率：內(nèi)未完成規(guī)定功能(即發(fā)生失效)的概率，也稱為不牢靠度。一般記為F或F(t)。依據(jù)概率互補定理有：t

F(t)=1R(t)=P(T≤t)=

∞

∫f(t)dt

失效概率的觀測值表示為：

F(t)=1R(t)

^

^

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3.失效率：工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該.失效率：時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。失效率一般記為λ(t),為時間的函數(shù)。

1λ(t)=limP(t≤T≤t+tTt)t→0t失效率反映的是t時刻產(chǎn)品失效的速率，也叫做瞬時失效率。

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失效率的觀測值是在某時刻后單位時間內(nèi)失失效率的觀測值效的產(chǎn)品數(shù)與工作到該時刻尚未失效的產(chǎn)品數(shù)之比，即：

λ(t)=

^

Nf(t)Ns(t)t

平均失效率：在某一規(guī)定時間內(nèi)失效率的平均平均失效率值。例如，在(t1,t2)內(nèi)失效率的平均值為：1λ(t)=∫λ(t)dtt2t1t1^t2

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4.平均壽命：即壽命的平均值，對于不可修復產(chǎn).平均壽命：品指失效前的平均時間，對于可修復產(chǎn)品那么指平均無故障工作時間。假設以T表示無故障時間，那么平均壽命為：t=E(T)=∫tf(t)dt0∞

對于完全樣本，即全部試驗樣品都觀測到發(fā)生失效或故障時，平均壽命的觀測值即為它們的算術平均值：1nt=∑tini=1^

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5.牢靠壽命：是指定的牢靠度所對應的時間，一.牢靠壽命：般記為t(R)。一般狀況下，牢靠度隨工作時間t的增加而下降。給定不同的R,那么有不同的t(R),即：

t(R)=R1(R)式中，R-1(R)為R的反函數(shù)，即由R(t)=R來反求t。

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6.中位壽命：為當指定R=0.5,即R(t)=F(t)=0.5時的.中位壽命：~

壽命，一般表示為t,t0.5或t(0.5)。

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7.失效率曲線：失效率曲線(浴盆曲線)反映產(chǎn).失效率曲線：品總體總體整個壽命期失效的狀況。主要由三段曲線總體組成，對應于產(chǎn)品的三個不同失效時期：早期失早期失效期、偶然失效期與耗損失效期。效期、偶然失效期與耗損失效期。

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(1)早期失效期特點：特點：產(chǎn)品在開始運用時，失效率很高，但隨著產(chǎn)品工作時間的增加，失效率漸漸降低，失效率屬于遞減型——DFR(decreasingfailurerate)主要緣由：主要是由于設計、原料和制造過程中的缺陷造主要緣由：成的。縮短措施：縮短措施：產(chǎn)品應在投入運行前進行試運行，以便及早發(fā)現(xiàn)、修正和摒除缺陷；或通過試驗進行篩選，剔除不合格產(chǎn)品，以便改善其技術狀況。

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(2)偶然失效期(隨機失效期)偶然失效期(隨機失效期)

特點：這一

時期的特點是失效率較低，且較穩(wěn)定，可以近特點：似看作常數(shù)，失效率屬于恒定型——CFR(constantfailurerate)。這一時期是產(chǎn)品的良好運用階段，人們總是盼望延長這一時期，即盼望在容許的費用內(nèi)延長運用壽命。

主要緣由：主要緣由：由多種而又不太嚴峻的偶然因素引起的，通常是產(chǎn)品設計余度不夠，造成產(chǎn)品隨機失效。

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