第4章 可靠性设计4讲课教案.ppt

第4章 可靠性设计;内容简介;4.1 可靠性的基本概念和数学基础;4.1.1 可靠性的概念及特点;　（３）规定的时间 　时间是表达产品可靠性的基本因素，也是可靠性的重要特征。 　一般情况下，产品“寿命”的重要量值“时间”是常用的可靠性尺度。一般说来，产品的可靠水平是随着使用时间的增长而降低。时间愈长，故障（失效）愈多。 　“规定的时间”可代表广义的计时时间，也可因研究对象的不同而采用诸如次数、周期或距离等相当于寿命的量。 　（４）规定的功能 　它是指表征产品???各项技术指标，如仪器仪表的精度、分辨率、线性度、重复性、量程等。 　不同的产品其功能是不同的，即使同一产品，在不同的条件下其规定功能往往也是不同的。;　　产品的可靠性可分为：固有可靠性、使用可靠性和环境适应性三 　　　　　　　　　　　　个方面。; 可靠性设计的基本内容 ;　目前，进行可靠性设计的基本内容大致有以下几个方面： 　(1) 根据产品的设计要求，确定所采用的可靠性指标及其量值。 　(2) 进行可靠性预测。 　可靠性预测是指：在设计开始时，运用以往的可靠性数据资料计算机械系统可靠性的特征量，并进行详细设计。在不同的阶段，系统的可靠性预测要反复进行多次。 　(3) 对可靠性指标进行合理的分配。 　首先，将系统可靠性指标分配到各子系统，并与个子系统能达到的指标相比较，判断是否需要改进设计。 　然后，再把改进设计后的可靠性指标分配到各子系统。 按照同样的方法，进而把各子系统分配到的可靠性指标分配到各个零件。 　(4) 把规定的可靠度直接设计到零件中去。;　(1) 传统设计方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大的盲目性。 　可靠性设计与之不同，它强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中去，即由设计直接确定固有的可靠度。 　(2) 传统设计方法是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行运算，而可靠性设计则把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。 　(3) 在可靠性设计中，由于应力s和强度c都是随机变量，所以判断一个零件是否安全可靠，就以强度c大于应力s的概率大小来表示，这就是可靠度指标。; (4) 传统设计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，因此，两者间又有着密切的联系。 　 可靠性设计是传统设计的延伸与发展。在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是传统设计的方法上把设计变量视为随机变量，并通过随机变量运算法则进行运算而已。 ;4.1.2 可靠性设计常用指标 ;1. 可靠度R(t) ;可靠度是评价产品可靠性的最重要的定量指标之一。;　　例4-1 某批电子器件有1000个，开始工作至500h内有100个失效，工作至1000h 共有500个失效，试求该批电子器件工作到500h 和1000h 的可靠度。;2. 不可靠度或失效概率F(t);图4-1 R(t)与F(t) 的关系;3. 失效概率密度函数 f(t) ;4. 失效率λ(t);此外，失效率　　还可表示为： ;　　例4-2 有100个零件已工作了6年，工作满5年时共有3个零件失效， 工作满6年时共有6个零件失效。试计算这批零件工作满5年时的失效率。;5. 平均寿命T;;　　平均寿命在可靠性特征量中有两种：;6. 可靠寿命;　　可靠性设计中的设计变量（如应力、材料强度、疲劳寿命、几何尺寸、载荷等）都属于随机变量，要想准确地表示这些参数，必须找出其变化规律，即确定它们的分布函数。;1. 指数分布;　　例3-4 已知某设备的失效率　　　　　　， 求某使用100h，1000h 后的可靠度。;2. 正态分布;　　　 和 是正态分布的两个重要分布参数。 　　由于正态分布的主要参数为均值 和标准差 　(或方差 )，故正态分布记为 ，其图形如图4-4所示。;　　在式(4-30)中，若　　　　　时，则对应的正态分布称为标准正态分布，即　　　　，见图4-5。其概率密度函数和累计分布函数分别用 f(Z)，F(Z)表示，即; ;　　例4-5 有100个某种材料的试件进行抗拉强度试验，今测得试件材料的强度均值　　　　　，标准差　　　 。 求：(1)试件材料的强度均值等于 时的存活率、失效概率和失效试件数； (2)强度落在 区间内的失效概率和失效试件数； (3)失效概率为0.05(存活率为0.95)时材料的强度值。 ;（2）失效概率　;3. 对数正态分布 ;对数正态分布的密度函数和累计分布函数分别为;?; 6. 威布尔分布;上述三个参数对