機械系統(tǒng)可靠性方法3

1、機械系統(tǒng)可靠性分析方法機械系統(tǒng)可靠性分析方法東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院現(xiàn)代設(shè)計與分析研究所現(xiàn)代設(shè)計與分析研究所何雪浤何雪浤聯(lián)系方式：聯(lián)系方式-mail: 有關(guān)機械系統(tǒng)可靠性的一些問題有關(guān)機械系統(tǒng)可靠性的一些問題l系統(tǒng)可靠性建模問題系統(tǒng)可靠性建模問題l系統(tǒng)可靠性預(yù)計問題系統(tǒng)可靠性預(yù)計問題l系統(tǒng)可靠性分配問題系統(tǒng)可靠性分配問題l系統(tǒng)失效分析問題系統(tǒng)失效分析問題l系統(tǒng)故障樹建立與分析問題系統(tǒng)故障樹建立與分析問題l可靠性綜合管理問題可靠性綜合管理問題l機械系統(tǒng)可靠性理論和應(yīng)用中的問題機械系統(tǒng)可靠性理論和應(yīng)用中的問題機械系統(tǒng)可靠性分析方法機械系統(tǒng)

2、可靠性分析方法l1. 機械系統(tǒng)可靠性模型的建立機械系統(tǒng)可靠性模型的建立l2. 系統(tǒng)的可靠性分析方法系統(tǒng)的可靠性分析方法l3. 系統(tǒng)的可靠性分配方法系統(tǒng)的可靠性分配方法l4. 機械系統(tǒng)的失效分析機械系統(tǒng)的失效分析l5. 其他其他l1.1 系統(tǒng)的定義及分類系統(tǒng)的定義及分類系統(tǒng)系統(tǒng)：為了：為了完成某一特定功能完成某一特定功能，由若干個彼此有聯(lián)系的而且，由若干個彼此有聯(lián)系的而且又能相互協(xié)調(diào)工作的又能相互協(xié)調(diào)工作的單元所組成的所組成的綜合體。 系統(tǒng)按系統(tǒng)按修復(fù)與否修復(fù)與否分兩類。分兩類。 l不可修復(fù)系統(tǒng)不可修復(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)，：指系統(tǒng)或其組成單元一旦發(fā)生失效，不再修復(fù)，系

3、統(tǒng)處于報廢狀態(tài)。系統(tǒng)處于報廢狀態(tài)。l可修復(fù)系統(tǒng)可修復(fù)系統(tǒng)：通過維修而恢復(fù)其功能的系統(tǒng)。：通過維修而恢復(fù)其功能的系統(tǒng)。1. 機械系統(tǒng)可靠性模型的建立機械系統(tǒng)可靠性模型的建立1.2 系統(tǒng)可靠性功能邏輯框圖系統(tǒng)可靠性功能邏輯框圖l系統(tǒng)的各種特性可以采用多種模型來加系統(tǒng)的各種特性可以采用多種模型來加以描述。以描述。 l原理圖原理圖l功能流程圖功能流程圖l可靠性模型可靠性模型：描述了系統(tǒng)及其組成單元之間的：描述了系統(tǒng)及其組成單元之間的故障邏輯關(guān)系故障邏輯關(guān)系。 收音機原理圖收音機原理圖收音機可靠性框圖收音機可靠性框圖l系統(tǒng)的原理圖、功能框圖和功能流程圖是建立系統(tǒng)可系統(tǒng)的原理圖、功能框圖和功能流程圖是建立

4、系統(tǒng)可靠性模型的基礎(chǔ)。靠性模型的基礎(chǔ)。l建立系統(tǒng)邏輯框圖時絕不能從結(jié)構(gòu)上判定系統(tǒng)類型，建立系統(tǒng)邏輯框圖時絕不能從結(jié)構(gòu)上判定系統(tǒng)類型，而應(yīng)從功能上研究系統(tǒng)類型。即：而應(yīng)從功能上研究系統(tǒng)類型。即：同一系統(tǒng)，根據(jù)不同一系統(tǒng)，根據(jù)不同的功能，建立不同的模型。同的功能，建立不同的模型。 雙開關(guān)系統(tǒng)原理雙開關(guān)系統(tǒng)原理圖及可靠性框圖圖及可靠性框圖(b) 功能：導(dǎo)電功能：導(dǎo)電(c) 功能：斷開功能：斷開兩個串聯(lián)閥系統(tǒng)不同功能下的可靠性模型兩個串聯(lián)閥系統(tǒng)不同功能下的可靠性模型 (a) 流通流通(b) 截流截流l可靠性模型可分為兩類可靠性模型可分為兩類基本可靠性模型基本可靠性模型：用以估計產(chǎn)品及其組成單元可：用以

5、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。型。是一個全串聯(lián)模型。 任務(wù)可靠性模型任務(wù)可靠性模型：用以估計產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)過程：用以估計產(chǎn)品在執(zhí)行任務(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)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?？啃阅Ｐ汀?在建立可靠性模型時，應(yīng)根據(jù)建模目的不同，正在建立可靠性模型時，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。確地區(qū)分基本可靠性模型與任務(wù)可靠性模型。 F/A-

6、18基本可靠性框圖基本可靠性框圖 F/A-18任務(wù)可靠性框圖任務(wù)可靠性框圖 1.3 機械機械系統(tǒng)可靠性模型分類系統(tǒng)可靠性模型分類2. 系統(tǒng)的可靠性分析方法系統(tǒng)的可靠性分析方法l2.1 串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)l2.2 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)l2.3 混聯(lián)系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)l2.4 表決系統(tǒng)表決系統(tǒng)l2.5 旁聯(lián)系統(tǒng)旁聯(lián)系統(tǒng)l2.6 復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)2.1 串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)l特征特征：只有組成系統(tǒng)的只有組成系統(tǒng)的n個相互獨立單元都正常工個相互獨立單元都正常工作時，系統(tǒng)才正常工作作時，系統(tǒng)才正常工作。其中任一功能失效，則其中任一功能失效，則系統(tǒng)功能失效系統(tǒng)功能失效。如錨鏈就是這樣的組合形式，如如錨鏈就是這樣的組合形式

7、，如果其中一個環(huán)節(jié)斷裂，整個鏈條就失效。果其中一個環(huán)節(jié)斷裂，整個鏈條就失效。2.1 串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)l 假定串聯(lián)系統(tǒng)中各單元是獨立的，則該假定串聯(lián)系統(tǒng)中各單元是獨立的，則該系統(tǒng)可靠度是系統(tǒng)可靠度是所有單元的可靠度的連乘積所有單元的可靠度的連乘積 。nisRRRRR.21 在串聯(lián)系統(tǒng)中，單元數(shù)越多，系統(tǒng)可靠度越低。在串聯(lián)系統(tǒng)中，單元數(shù)越多，系統(tǒng)可靠度越低。 2.1 串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)l分析：假定各分析：假定各單元壽命單元壽命均服從指數(shù)分布，幾個均服從指數(shù)分布，幾個單元失效都屬于偶然失效，令單元失效率為單元失效都屬于偶然失效，令單元失效率為 i（常數(shù)），單元可靠度為（常數(shù)），單元可靠度為 l則系統(tǒng)可

8、靠度為：則系統(tǒng)可靠度為：l上式表明上式表明串聯(lián)系統(tǒng)的壽命串聯(lián)系統(tǒng)的壽命也服從指數(shù)分布，即也服從指數(shù)分布，即系統(tǒng)失效率也為常數(shù)，且系統(tǒng)失效率也為常數(shù)，且 tiietR ttnitssniiieeetR11niis12.1 串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)l串聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命為串聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命為 ss1若若 1.21n則則 ns tnnsetRtRnns1例例1l計算由兩個單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)可靠度、失效計算由兩個單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)可靠度、失效率和平均壽命。已知兩個單元的失效率分別為率和平均壽命。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，工作時間t=100

9、0h。 00006. 000001. 000005. 021s94176. 0)(100000006. 0eetRtss1666700006. 0/1/1ss2.2 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)l特征特征：只要其中任一個單元只要其中任一個單元正常工作，系統(tǒng)就能正常工正常工作，系統(tǒng)就能正常工作作，只有只有n n個單元全部失效時，個單元全部失效時，系統(tǒng)才失效系統(tǒng)才失效。 2.2 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)l 并聯(lián)系統(tǒng)是所有單元都失效時系統(tǒng)才失效的系統(tǒng)，因此并聯(lián)系統(tǒng)是所有單元都失效時系統(tǒng)才失效的系統(tǒng)，因此該該系統(tǒng)故障率是所有單元故障率的連乘積系統(tǒng)故障率是所有單元故障率的連乘積。 )1).(1).(1)(1 (121nis

10、RRRRR 并聯(lián)系統(tǒng)可靠度大于單元可靠度最大的值。并聯(lián)系統(tǒng)可靠度大于單元可靠度最大的值。 tFtFniis1 niiniisstRtFtFtR1111112.2 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)ln=2時的并聯(lián)系統(tǒng)，假設(shè)其單元壽命分布均是時的并聯(lián)系統(tǒng)，假設(shè)其單元壽命分布均是失效率為常數(shù)的指數(shù)分布，則：失效率為常數(shù)的指數(shù)分布，則： tRtRtRtReeetRttts2121)(21212121111s ttttttseeeeeet2121212121212.2 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)l當(dāng)當(dāng)n個相同系統(tǒng)并聯(lián)時，其可靠性特征量為：個相同系統(tǒng)并聯(lián)時，其可靠性特征量為： ntnsetRtR1111nns1.21111.211

11、 ntnttssseeentRtRt11112.2 并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)l2個相同系統(tǒng)并聯(lián)時個相同系統(tǒng)并聯(lián)時 tRtRtRs222323211s tttttseeeeet21211122例例2l已知條件和數(shù)據(jù)同例已知條件和數(shù)據(jù)同例1，即，即已知兩個單元的失已知兩個單元的失效率分別為效率分別為 1=0.00005(1/h)， 2=0.00001(1/h)，工作時間工作時間t=1000h。求求2個單元并聯(lián)系統(tǒng)的可靠個單元并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度、平均壽命及失效率。度、平均壽命及失效率。 2.3 混聯(lián)系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)l特征：由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng)特征：由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng) 。2.3混聯(lián)系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)l對于一

12、般混聯(lián)系統(tǒng)，可用串聯(lián)和并聯(lián)原理，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)中將混聯(lián)系統(tǒng)中的串聯(lián)和并聯(lián)部分簡化成的串聯(lián)和并聯(lián)部分簡化成等效單元等效單元子系統(tǒng)子系統(tǒng)（圖中（圖中（b b）和（和（c c）。）。l利用串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)可靠性特征量利用串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)可靠性特征量求出子系統(tǒng)的可靠性特求出子系統(tǒng)的可靠性特征量。征量。l把每一個子系統(tǒng)作為一個把每一個子系統(tǒng)作為一個等效單元等效單元，得到一個與混聯(lián)系統(tǒng)，得到一個與混聯(lián)系統(tǒng)等效的串聯(lián)或并聯(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)的可靠性特征量。，即可求得全系統(tǒng)的可靠性特征量。 混聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算步驟與方法混聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算步驟與方法2.3混聯(lián)系

13、統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)l 例：求圖示系統(tǒng)的可靠度例：求圖示系統(tǒng)的可靠度 tRtRtRtRs3211 tRtRtRs542 tRtRtRtRtRtRtRsssssss2121213111 tRtRtRs764111 tRtRtRtRsss843l 兩個典型的混聯(lián)系統(tǒng)兩個典型的混聯(lián)系統(tǒng)串串并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)并并串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)nmsRR11mnsRR11例例3l若在若在m=n=5的串并聯(lián)系統(tǒng)與并串聯(lián)系統(tǒng)中，單元可的串并聯(lián)系統(tǒng)與并串聯(lián)系統(tǒng)中，單元可靠度均為靠度均為R=0.75，試分別求出這兩個系統(tǒng)的可靠度。，試分別求出這兩個系統(tǒng)的可靠度。n結(jié)論：結(jié)論：在單元數(shù)目及單元可靠度相同的情況下，串并聯(lián)在單元數(shù)目及單元可靠

14、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。系統(tǒng)可靠度高于并串聯(lián)系統(tǒng)可靠度。 99513. 075. 01111551nmstRtR 74192. 075. 01111552mnstRtRl混聯(lián)系統(tǒng)分析中要注意的問題混聯(lián)系統(tǒng)分析中要注意的問題確保各單元或子系統(tǒng)的相互獨立性確保各單元或子系統(tǒng)的相互獨立性簡化系統(tǒng)的可靠性框圖簡化系統(tǒng)的可靠性框圖1221121098272345621sssRRRRRRRRR2.4 表決系統(tǒng)表決系統(tǒng)l特征特征：組成系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的n個單元中個單元中，至少至少k個個單元正常工作單元正常工作，系統(tǒng)才能正系統(tǒng)才能正常工作常工作；大于（大于（n-k）個單元失效）個單

15、元失效，系統(tǒng)就失效系統(tǒng)就失效。這樣的系統(tǒng)稱為。這樣的系統(tǒng)稱為k/n表決系統(tǒng)表決系統(tǒng)。 l 2/3表決系統(tǒng)表決系統(tǒng))(2)(3)(32tRtRtRs)()()(2)()()()()()()(321321321tRtRtRtRtRtRtRtRtRtRsl如果各單元壽命服從指數(shù)分布，則如果各單元壽命服從指數(shù)分布，則 ttttseeeetR)()()()(3211332212)(32113322102111)(dttRssl若各單元的失效率均為若各單元的失效率均為時，則時，則 tteetRtRtR323223)(2)(3)(653223sl 單元可靠度相等時的單元可靠度相等時的k/n表決系統(tǒng)表決系統(tǒng)q

16、 k=1時時，即為，即為n個相同單元的并聯(lián)系統(tǒng)；個相同單元的并聯(lián)系統(tǒng)；q k=n時時，即為，即為n個相同單元的串聯(lián)系統(tǒng)。個相同單元的串聯(lián)系統(tǒng)。 例例4l某某3/6表決系統(tǒng)，各單元壽命均服從指數(shù)分布，失效率表決系統(tǒng)，各單元壽命均服從指數(shù)分布，失效率均為均為 =410-5 (1/h )，若工作時間，若工作時間t=7200h，求系統(tǒng)的，求系統(tǒng)的可靠度及平均壽命?？煽慷燃捌骄鶋勖?。 75. 0)7200()(720000004. 0eeRtRth23750605710416151413111115633inisii2.5 旁聯(lián)系統(tǒng)旁聯(lián)系統(tǒng)l特征特征：其中：其中一個單元工作一個單元工作，其余單元處于非工

17、其余單元處于非工作狀態(tài)的貯備作狀態(tài)的貯備，當(dāng)，當(dāng)工作單元工作單元發(fā)生故障時，通過發(fā)生故障時，通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換裝置使使貯備的單元貯備的單元逐個地去替換，直到所逐個地去替換，直到所有單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)即失效。有單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)即失效。 l貯備系統(tǒng)應(yīng)該有監(jiān)測裝置及轉(zhuǎn)換裝置。貯備系統(tǒng)應(yīng)該有監(jiān)測裝置及轉(zhuǎn)換裝置。監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置的作用是當(dāng)工作單元一旦失效時，監(jiān)測的作用是當(dāng)工作單元一旦失效時，監(jiān)測裝置及時發(fā)現(xiàn)這一故障并發(fā)出信號，使轉(zhuǎn)換裝置裝置及時發(fā)現(xiàn)這一故障并發(fā)出信號，使轉(zhuǎn)換裝置及時工作。及時工作。轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換裝置的作用就是及時使貯備單元逐個地去頂?shù)淖饔镁褪羌皶r使貯備單元逐個地去頂替失效單元，保證

18、系統(tǒng)正常工作。替失效單元，保證系統(tǒng)正常工作。l旁聯(lián)系統(tǒng)旁聯(lián)系統(tǒng)實例實例飛機的正常放起落架和應(yīng)急放起落架系統(tǒng)；車輛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)。自動操縱等各種情況均為旁聯(lián)系統(tǒng)。 l旁聯(lián)系統(tǒng)的旁聯(lián)系統(tǒng)的最低組成最低組成工作單元、貯備單元、監(jiān)測裝置、轉(zhuǎn)換裝置工作單元、貯備單元、監(jiān)測裝置、轉(zhuǎn)換裝置l旁聯(lián)系統(tǒng)中旁聯(lián)系統(tǒng)中貯備單元常有兩種情況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失效率為零；貯備單元在貯備期間也可能失效。貯備單元在貯備期間也可能失效。

19、2.5.1 貯備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) l貯備單元完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)，還存在監(jiān)測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)換裝置可靠與不完全可靠的兩種情裝置及轉(zhuǎn)換裝置可靠與不完全可靠的兩種情況。況。為了分析簡便，略去監(jiān)測裝置不可靠的為了分析簡便，略去監(jiān)測裝置不可靠的影響。影響。轉(zhuǎn)換裝置對系統(tǒng)的影響將分別進行討轉(zhuǎn)換裝置對系統(tǒng)的影響將分別進行討論。論。l考慮考慮幾種可能的情況幾種可能的情況轉(zhuǎn)換裝置完全可靠轉(zhuǎn)換裝置完全可靠轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠l轉(zhuǎn)換裝置失效率恒定，可靠度為指數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換裝置失效率恒定，可靠度為指數(shù)函數(shù)l轉(zhuǎn)換裝置可靠度為一個定值轉(zhuǎn)換裝置可靠度

20、為一個定值（1）轉(zhuǎn)換裝置完全可靠）轉(zhuǎn)換裝置完全可靠 當(dāng)系統(tǒng)由當(dāng)系統(tǒng)由n個單元組成，設(shè)系統(tǒng)個單元組成，設(shè)系統(tǒng)n個單元的壽命分個單元的壽命分別為隨機變量別為隨機變量T1，T2，T3，Tn，且兩兩相互獨，且兩兩相互獨立。則系統(tǒng)的壽命為隨機變量立。則系統(tǒng)的壽命為隨機變量TsT1+T2+Tn，系統(tǒng)可靠度為系統(tǒng)可靠度為系統(tǒng)的平均壽命為系統(tǒng)的平均壽命為 ).()()(21tTTTPtTPtRnssniins121.l假定：假定：系統(tǒng)由兩個單元組成，單元的壽命都服從指數(shù)系統(tǒng)由兩個單元組成，單元的壽命都服從指數(shù)分布，失效率分別為分布，失效率分別為1，2。l則：則：系統(tǒng)的壽命為單元壽命之和，即隨機變量系統(tǒng)的壽命為

21、單元壽命之和，即隨機變量 TsT1+T2 l若單元壽命分布的分布密度函數(shù)分別為若單元壽命分布的分布密度函數(shù)分別為f1(t)及及f2(t)，系，系統(tǒng)壽命分布的分布密度函數(shù)統(tǒng)壽命分布的分布密度函數(shù)fs(t)，則利用卷積公式及，則利用卷積公式及拉普拉斯變換可求拉普拉斯變換可求系統(tǒng)的可靠度系統(tǒng)的可靠度Rs(t)和和平均壽命平均壽命分別分別為：為： ttttstsseedteedttftR21212111221221)()(210211122011)(21dteedttRttssl若若l則則21ttttssetdttedttftR1)()(22s當(dāng)系統(tǒng)由當(dāng)系統(tǒng)由n個單元組成，單元的壽命均為指數(shù)分布，個單

22、元組成，單元的壽命均為指數(shù)分布，其失效率為其失效率為i，i=1，2，n，且兩兩相互獨立，且兩兩相互獨立時，可利用數(shù)學(xué)歸納法證明系統(tǒng)可靠度和系統(tǒng)平均時，可利用數(shù)學(xué)歸納法證明系統(tǒng)可靠度和系統(tǒng)平均壽命分別為：壽命分別為： nknkiitkiisketR11)(niiniis111l當(dāng)失效率當(dāng)失效率 時時n.211012!1.! 21)(nktktnsektenttttRnniis1例例5l試比較均由兩個相同的單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)、試比較均由兩個相同的單元組成的串聯(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。假定單元壽命服備單元完全可靠

23、）的可靠度。假定單元壽命服從指數(shù)分布，失效率為從指數(shù)分布，失效率為，單元可靠度，單元可靠度 9 . 0)( tetR一般講，當(dāng)認(rèn)為轉(zhuǎn)換裝置可靠度為一般講，當(dāng)認(rèn)為轉(zhuǎn)換裝置可靠度為1 1時，時，旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠度大于并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度。旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠度大于并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度。這是因為旁聯(lián)系統(tǒng)中貯備單元在頂替前不這是因為旁聯(lián)系統(tǒng)中貯備單元在頂替前不參加工作的緣故。參加工作的緣故。 2.5.1 貯備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)（2）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠以以兩個單元組成的旁聯(lián)系統(tǒng)兩個單元組成的旁聯(lián)系統(tǒng)為例，說明轉(zhuǎn)換裝置不為例，說明轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)可靠度問題。完

24、全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)可靠度問題。（a）轉(zhuǎn)換裝置可靠度）轉(zhuǎn)換裝置可靠度 時時l若轉(zhuǎn)換裝置的失效率為若轉(zhuǎn)換裝置的失效率為0，單元的失效率為，單元的失效率為1，2，而且，而且兩兩相互獨立，設(shè)兩個單元壽命為隨機變量兩兩相互獨立，設(shè)兩個單元壽命為隨機變量T1及及T2，相應(yīng)，相應(yīng)的系統(tǒng)壽命為的系統(tǒng)壽命為 tetR0)(01021101TTTTTTTTsl系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分別為系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分別為 1021101)(dttRsstttsseeeTTtTTPTTtTPtTPtR102121011021101,)(l當(dāng)兩個單元失效率均相同，系統(tǒng)的可靠度和當(dāng)兩個單元失效率均相同，系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分

25、別為平均壽命分別為 tttseeetR00)(011s2.5.1 貯備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)（2）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠（b）轉(zhuǎn)換裝置使用前失效率為）轉(zhuǎn)換裝置使用前失效率為0，使用時的可靠度為，使用時的可靠度為常數(shù)常數(shù)R0時時l設(shè)：組成系統(tǒng)的兩個單元失效率仍然為設(shè)：組成系統(tǒng)的兩個單元失效率仍然為1，2，轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置在使用中失效時，不可靠度在使用中失效時，不可靠度F01-R0，系統(tǒng)壽命為，系統(tǒng)壽命為T1，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換裝置使用不失效時，可靠度為換裝置使用不失效時，可靠度為R0，系統(tǒng)壽命為，系統(tǒng)壽命為T1+T2，則系統(tǒng)的可靠度及平均壽命分別為則系統(tǒng)的可靠度

26、及平均壽命分別為 )(1)(121210102101tttseeReRtTTPRtTPtR2011Rsl當(dāng)兩個單元失效率均相同，系統(tǒng)的可靠度和平當(dāng)兩個單元失效率均相同，系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分別為均壽命分別為 )1 ()(0tRetRts)1 (10Rs例例6l由兩個相同單元組成的旁聯(lián)系統(tǒng)，由兩個相同單元組成的旁聯(lián)系統(tǒng)，單元壽命服從指數(shù)分布，且單元壽命服從指數(shù)分布，且 1= 2=0.0001/h， 0=0.000025/h，求，求在在t=2000h情況下的情況下的Rs(t)及及s。 97845. 01000025. 00001. 01)2000(2000000025. 020000001. 0

27、eeRsh180000001. 0000025. 010001. 01110sl考慮貯備單元在考慮貯備單元在貯備期為恒定失效率貯備期為恒定失效率 hl仍然考慮仍然考慮幾種可能的情況幾種可能的情況轉(zhuǎn)換裝置完全可靠轉(zhuǎn)換裝置完全可靠轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠l轉(zhuǎn)換裝置失效率恒定轉(zhuǎn)換裝置失效率恒定l轉(zhuǎn)換裝置可靠度為一個定值轉(zhuǎn)換裝置可靠度為一個定值2.5.2 貯備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)貯備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)2.5.2 貯備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)貯備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)（1）轉(zhuǎn)換裝置完全可靠的情況）轉(zhuǎn)換裝置完全可靠的情況 tthtsheeetR)(211121)(hs112111t

28、thtsheeetR)()(hs11當(dāng)兩個單元當(dāng)兩個單元失效率相同失效率相同2.5.2 貯備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)貯備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）轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠的情況a）轉(zhuǎn)換裝置可靠度）轉(zhuǎn)換裝置可靠度 時時tthtsheeetR)(21011021)()(110211hstetR0)(02.5.2 貯備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)貯備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轉(zhuǎn)換裝置不完全可靠的情況（b）轉(zhuǎn)換裝置的可靠度為常數(shù)）轉(zhuǎn)換裝置的可靠度為常數(shù)R0 tthtsheeRetR)(2110121)()(112101hsR例例7l數(shù)據(jù)同例數(shù)據(jù)同例5-6

29、，只是單元，只是單元2在貯備期中的失效在貯備期中的失效率為率為 h=0.00001/h，求系統(tǒng)的可靠度及平均，求系統(tǒng)的可靠度及平均工作時間。工作時間。 2.6 復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)l如圖所示的像電橋一樣的系統(tǒng)，不能簡化為串聯(lián)、并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(xué)模型而加以計算，只能聯(lián)或串并聯(lián)等上述典型的數(shù)學(xué)模型而加以計算，只能用分析其用分析其“正常正?！迸c與“失效失效”的各種狀態(tài)的的各種狀態(tài)的布爾真值布爾真值表法表法來計算其可靠度，故此法又稱為來計算其可靠度，故此法又稱為狀態(tài)窮舉法狀態(tài)窮舉法。它。它是一種比較直觀的、是一種比較直觀的、用于復(fù)雜系統(tǒng)可靠度計算用于

30、復(fù)雜系統(tǒng)可靠度計算的方法的方法。 橋式系統(tǒng)橋式系統(tǒng)l設(shè)系統(tǒng)由設(shè)系統(tǒng)由n個單元組成，且各單元均有個單元組成，且各單元均有“正常正?！保ㄓ茫ㄓ?“1”表示）與表示）與“失效失效”（用（用“0”表示）兩種狀態(tài)，這表示）兩種狀態(tài)，這樣，該系統(tǒng)的狀態(tài)就有樣，該系統(tǒng)的狀態(tài)就有2n種。種。對這對這2n2n種狀態(tài)作逐一分種狀態(tài)作逐一分析，即可得出該系統(tǒng)可正常工作的狀態(tài)有哪幾種，并析，即可得出該系統(tǒng)可正常工作的狀態(tài)有哪幾種，并可分別計算其正常工作的概率?？煞謩e計算其正常工作的概率。然后，然后，將該系統(tǒng)所有將該系統(tǒng)所有正常工作的概率相加，即可得到該系統(tǒng)的可靠度。正常工作的概率相加，即可得到該系統(tǒng)的可靠度。l這一過

31、程可借助于布爾真值表進行。這一過程可借助于布爾真值表進行。 布爾真值表布爾真值表例例8l由由1、2、3、4和和D等子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)可靠性等子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)可靠性框圖如圖所示，各子系統(tǒng)的可靠度分別用框圖如圖所示，各子系統(tǒng)的可靠度分別用R1、R2、R3、R4和和RD表示。試寫出系統(tǒng)可靠度的表示。試寫出系統(tǒng)可靠度的表達(dá)式。表達(dá)式。例例8解解l以單元以單元D為中樞單元對系統(tǒng)進行分解。當(dāng)單元為中樞單元對系統(tǒng)進行分解。當(dāng)單元D處于處于正常工作狀態(tài)時，原系統(tǒng)成為如下圖所示的分系統(tǒng)正常工作狀態(tài)時，原系統(tǒng)成為如下圖所示的分系統(tǒng)S1:l當(dāng)中樞單元當(dāng)中樞單元D失效時，原系統(tǒng)成為如下圖所示的分系失效時，原系統(tǒng)成為如下

32、圖所示的分系統(tǒng)統(tǒng)S2：l因此，原系統(tǒng)的可靠度為：因此，原系統(tǒng)的可靠度為：211SDSDsRRRRR3 系統(tǒng)的可靠性分配系統(tǒng)的可靠性分配l3.1 概述概述l3.2 等同分配法等同分配法l3.3 按相對比例因子的分配法按相對比例因子的分配法l3.4 AGREE分配法分配法l3.5 花費最小的分配法花費最小的分配法3.1概述概述3.1.1 系統(tǒng)的可靠性分配系統(tǒng)的可靠性分配在規(guī)定條件下在規(guī)定條件下合理確定合理確定系統(tǒng)中系統(tǒng)中各單元各單元的可靠度的可靠度3.1.2 系統(tǒng)可靠性分配的目的系統(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(biāo)，以合理地確定系統(tǒng)中每個單元的可靠度指標(biāo)，以便在便在單元設(shè)計單元

33、設(shè)計、制造、試驗、驗收時切實地加、制造、試驗、驗收時切實地加以保證。反過來又將以保證。反過來又將促進設(shè)計、制造、試驗、促進設(shè)計、制造、試驗、驗收方法和技術(shù)的改進和提高驗收方法和技術(shù)的改進和提高。3.1概述概述3.1.2 系統(tǒng)可靠性分配的目的系統(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、單元通過可靠性分配，幫助設(shè)計者了解零件、單元( (子系統(tǒng)子系統(tǒng)) )、系統(tǒng)、系統(tǒng)( (整整體體) )間的可靠度相互關(guān)系，做到心中有數(shù)，間的可靠度相互關(guān)系，做到心中有數(shù)，減少盲目性減少盲目性，明確設(shè)計明確設(shè)計的基本問題的基本問題。 通過可靠性分配，使設(shè)計者更加通過可靠性分配，使設(shè)計者更加全面地權(quán)衡系統(tǒng)的性

34、能、功能、全面地權(quán)衡系統(tǒng)的性能、功能、重量、費用及有效性等與時間的關(guān)系重量、費用及有效性等與時間的關(guān)系，以期獲得，以期獲得更為合理更為合理地系統(tǒng)地系統(tǒng)設(shè)計，提高產(chǎn)品的設(shè)計，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量設(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切合實際，可，可節(jié)省制造的時間及費用節(jié)省制造的時間及費用。 3.1概述概述3.1.3 系統(tǒng)可靠性分配的原則系統(tǒng)可靠性分配的原則技術(shù)水平技術(shù)水平。對技術(shù)成熟的單元，能夠保證實現(xiàn)較高的可靠性，對技術(shù)成熟的單元，能夠保證實現(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，則可分或預(yù)期投入使用時

35、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。配給較高的可靠度。 復(fù)雜程度復(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，組裝容易保證質(zhì)量或故障后易于修復(fù)，則可分配給較高的可靠度。裝容易保證質(zhì)量或故障后易于修復(fù)，則可分配給較高的可靠度。 重要程度重要程度。對重要的單元，該單元失效將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，或?qū)χ匾膯卧搯卧a(chǎn)生嚴(yán)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。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(yán)酷，對整個任務(wù)時間內(nèi)均需連續(xù)工

36、作及工作條件嚴(yán)酷，難以保證很高可靠性的單元，則應(yīng)分配給較低的可靠度。難以保證很高可靠性的單元，則應(yīng)分配給較低的可靠度。 3.1概述概述3.1.4 系統(tǒng)可靠性分配時應(yīng)考慮的因素系統(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(biāo)市場上同類產(chǎn)品的可靠性指標(biāo) 產(chǎn)品的年利用率：故障率、維修度產(chǎn)品的年利用率：故障率、維修度 工廠現(xiàn)有的制造條件工廠現(xiàn)有的制造條件 用戶和市場需求用戶和市場需求3.2 等同分配法等同分配法l對系統(tǒng)中所有單元分配相等的可靠度對系統(tǒng)中所有單元分配相等的可靠度l串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)l并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)nsiRR1)(nsiRR1)1 (1l混聯(lián)系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)先將串并聯(lián)系統(tǒng)先將串并聯(lián)系統(tǒng)

37、化簡化簡為等效串聯(lián)系統(tǒng)和等為等效串聯(lián)系統(tǒng)和等效單元效單元，再，再給給同級等效單元同級等效單元分配以分配以相同的相同的可靠度可靠度。 例：例：請按等同分配法分請按等同分配法分配圖示混聯(lián)系統(tǒng)各單元配圖示混聯(lián)系統(tǒng)各單元的可靠度的可靠度212341ssRRR21234342)1 (1ssRRR213443sRRR3.3 按相對比例因子的分配法按相對比例因子的分配法l對系統(tǒng)中每個單元所對系統(tǒng)中每個單元所分配的故障率分配的故障率（或失效概（或失效概率）與率）與預(yù)測的故障率預(yù)測的故障率（或失效概率）（該單元（或失效概率）（該單元現(xiàn)有可靠性水平）成正比現(xiàn)有可靠性水平）成正比用于系統(tǒng)可靠性用于系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的再

38、分配指標(biāo)的再分配3.3 按相對比例因子的分配法按相對比例因子的分配法l方法方法1 相對失效率法相對失效率法：如果已知系統(tǒng)的故障率為：如果已知系統(tǒng)的故障率為s，而設(shè)計要求系統(tǒng)達(dá)到的故障率為，而設(shè)計要求系統(tǒng)達(dá)到的故障率為s，若出現(xiàn)，若出現(xiàn)ss，則在可靠性指標(biāo)再分配時，可將各元件，則在可靠性指標(biāo)再分配時，可將各元件容許的失效率按比例縮小，即容許的失效率按比例縮小，即 issi該方法適用于失效率為常數(shù)的串聯(lián)系統(tǒng)該方法適用于失效率為常數(shù)的串聯(lián)系統(tǒng)niis1iniisi1例例9一個串聯(lián)系統(tǒng)由一個串聯(lián)系統(tǒng)由3 3個單元組成，各單元的預(yù)計失效率個單元組成，各單元的預(yù)計失效率分別為分別為 要求系統(tǒng)容許失效率為要

39、求系統(tǒng)容許失效率為 s s=0.001=0.001。試問應(yīng)給各單。試問應(yīng)給各單元分配的失效率各為何值元分配的失效率各為何值? ? -11h005. 0-12h003. 0-13h002. 0（1）確定系統(tǒng)失效率的預(yù)計值是否滿足要求）確定系統(tǒng)失效率的預(yù)計值是否滿足要求1 -31h01. 0002. 0003. 0005. 0iis（2）重新分配各單元失效率）重新分配各單元失效率1 -1ss1h0005.0005.001.0001.03.3 按相對比例因子的分配法按相對比例因子的分配法方法方法2相對失效概率法相對失效概率法：如果已知系統(tǒng)的失效：如果已知系統(tǒng)的失效概率為概率為Fs，而設(shè)計要求系統(tǒng)達(dá)到

40、的失效概率為，而設(shè)計要求系統(tǒng)達(dá)到的失效概率為Fs，若出現(xiàn)，若出現(xiàn)FsFs，則在可靠性指標(biāo)再分配，則在可靠性指標(biāo)再分配時，可將各單元容許的失效概率按比例縮小，即時，可將各單元容許的失效概率按比例縮小，即 issiFFFF issi3.3 按相對比例因子的分配法按相對比例因子的分配法l對于串聯(lián)系統(tǒng)對于串聯(lián)系統(tǒng) iniisiFFFF1iniisi1非串聯(lián)系統(tǒng)：見實例非串聯(lián)系統(tǒng)：見實例例例10圖示系統(tǒng)由圖示系統(tǒng)由3個單元組成，已知它們的預(yù)計失效個單元組成，已知它們的預(yù)計失效概率分別為概率分別為 F1=0.04，F(xiàn)2=0.06，F(xiàn)3=0.12，如果，如果系統(tǒng)的容許失效概率為系統(tǒng)的容許失效概率為Fs=0.

41、005，試計算該系，試計算該系統(tǒng)中各單元所容許的失效概率值。統(tǒng)中各單元所容許的失效概率值。 例例10（1）確定系統(tǒng)失效概率的預(yù)計值是否滿足要求）確定系統(tǒng)失效概率的預(yù)計值是否滿足要求ssFFFFFFF012. 0111321312例例10 333121233121231212. 010. 0005. 0FFFFFFFFFFFFs，即（2）重新分配各單元失效概率）重新分配各單元失效概率 122111FFFFF122122FFFFF3.4 AGREE分配法分配法l考慮了系統(tǒng)的各單元或各子系統(tǒng)的復(fù)雜度、重考慮了系統(tǒng)的各單元或各子系統(tǒng)的復(fù)雜度、重要度、要度、工作時間工作時間以及它們與系統(tǒng)之間的失效關(guān)以及

42、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)。串聯(lián)系統(tǒng)。3.4 AGREE分配法分配法n復(fù)雜度：單元中所含的重要零、組件復(fù)雜度：單元中所含的重要零、組件(其失效會引起單元其失效會引起單元失效失效)的數(shù)目的數(shù)目Ni，i1，2，n，與系統(tǒng)中重要零、組，與系統(tǒng)中重要零、組件的總數(shù)件的總數(shù)N之比之比 niNNNNniiii, 2 , 113.4 AGREE分配法分配法失效的次數(shù)單元效的次數(shù)個單元失效引起系統(tǒng)失第iiEin重要度：重要度：因該單元的失效而引起系

43、統(tǒng)失效的概率。因該單元的失效而引起系統(tǒng)失效的概率。 3.4 AGREE分配法分配法 nitNEtNttENNiisisiiii, 2 , 11niEtRtRiNNsiii, 2 , 1)(11)(考慮復(fù)雜度考慮復(fù)雜度考慮重要度考慮重要度考慮工作時間考慮工作時間例例11一個一個4 4單元的串聯(lián)系統(tǒng)，要求在連續(xù)工作單元的串聯(lián)系統(tǒng)，要求在連續(xù)工作48 h48 h期間期間內(nèi)系統(tǒng)的可靠度內(nèi)系統(tǒng)的可靠度R Rs s(t)(t)0.960.96。而單元。而單元1 1，單元，單元2 2的的重要度重要度E E1 1E E2 21 1；單元；單元3 3工作時間為工作時間為l0hl0h，重要度，重要度E E3 30

44、.900.90；單元；單元4 4的工作時間為的工作時間為12h12h，重要度，重要度E E4 4=0.85=0.85。已知它們的零件、組件數(shù)分別為已知它們的零件、組件數(shù)分別為1010，2020，4040，5050。問應(yīng)怎樣分配它們的可靠度問應(yīng)怎樣分配它們的可靠度? ? 99660. 0196. 011)48(20101R99322. 0196. 011)48(20202R98498. 090. 096. 011)10(20403R98016. 085. 096. 011)12(20504R3.5 花費最小的分配法花費最小的分配法l若串聯(lián)系統(tǒng)若串聯(lián)系統(tǒng)n個單元的預(yù)計可靠度個單元的預(yù)計可靠度(現(xiàn)在

45、可靠度水平現(xiàn)在可靠度水平)按遞增序列排列為按遞增序列排列為Rl，R2，Rn，則系統(tǒng)的預(yù)計可，則系統(tǒng)的預(yù)計可靠度為靠度為 niisRR1l如果要求的系統(tǒng)可靠度指標(biāo)如果要求的系統(tǒng)可靠度指標(biāo)RsRs，則系統(tǒng)中至少有，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)計可靠度大于單元的預(yù)計可靠度Ri。為此，必須花費一定的研制。為此，必須花費一定的研制開發(fā)費用。顯然應(yīng)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從可靠度最低的單元開始提高其可靠度度。 3.5 花費最小的分配法花費最小的分配法l以費用函數(shù)相同為例以費用函數(shù)相同為例l將各

46、單元的可靠度預(yù)計值按由小到大的次序排列，則將各單元的可靠度預(yù)計值按由小到大的次序排列，則有有l(wèi)尋找尋找m m，使，使niiRRRRR.121 nnmmmmmnmiismRRRRRRRRRRR,.,.22111121例例12l汽車驅(qū)動橋雙級主減速器第一級螺旋錐齒輪汽車驅(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)計可靠度為主從動齒輪的預(yù)計可靠度為RA0.85，RB0.85；第二級斜齒圓柱齒輪的預(yù)計可靠度為；第二級斜齒圓柱齒輪的預(yù)計可靠度為RC0.96，RD0.97，若它們的費用函數(shù)相，若它們的費用函數(shù)相同，要求齒輪系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)為同，要求齒輪系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)為Rs0.80。試用花費最小的原則

47、對。試用花費最小的原則對4個齒輪作可靠個齒輪作可靠度分配。度分配。 4. 機械系統(tǒng)的失效分析機械系統(tǒng)的失效分析l4.1 失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念l4.2 失效模式影響分析（失效模式影響分析（FMEA）l4.3 失效模式、影響及致命度分析（失效模式、影響及致命度分析（FMECA）l4.4 故障樹分析法（故障樹分析法（FTA）4.1 失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念1. 失效（故障）失效（故障） 產(chǎn)品喪失規(guī)定功能（失效、故障）產(chǎn)品喪失規(guī)定功能（失效、故障）l 產(chǎn)品在規(guī)定條件下，不能完成其產(chǎn)品在規(guī)定條件下，不能完成其規(guī)定的功能規(guī)定的功能

48、； l 產(chǎn)品在規(guī)定條件下，一個或幾個產(chǎn)品在規(guī)定條件下，一個或幾個性能參數(shù)性能參數(shù)不能保持在規(guī)定的界限不能保持在規(guī)定的界限（上、下限值）之內(nèi)；（上、下限值）之內(nèi)； l 產(chǎn)品在規(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產(chǎn)品在規(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械零件、結(jié)構(gòu)件或元器件的失效零件、結(jié)構(gòu)件或元器件的失效（破裂、斷裂、卡死等損壞狀（破裂、斷裂、卡死等損壞狀態(tài)）；態(tài)）； l 由于環(huán)境由于環(huán)境應(yīng)力變化，導(dǎo)致應(yīng)力變化，導(dǎo)致產(chǎn)品功能失效；產(chǎn)品功能失效； l 即使產(chǎn)品在規(guī)定條件下具有完成規(guī)定功能的能力，但因即使產(chǎn)品在規(guī)定條件下具有完成規(guī)定功能的能力，但因操作者的操作者的失誤失

49、誤而造成產(chǎn)品功能失效。而造成產(chǎn)品功能失效。 SJ2166824.1失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念2. 失效的分類失效的分類有有多種多種分類方法，按產(chǎn)品具體情況進行。分類方法，按產(chǎn)品具體情況進行。3. 失效等級的劃分失效等級的劃分在進行失效定性與定量分析時，要在進行失效定性與定量分析時，要區(qū)分區(qū)分故障的危害程度故障的危害程度，以以便進行可靠性評價和失效模式及影響分析。便進行可靠性評價和失效模式及影響分析。依具體設(shè)備、具依具體設(shè)備、具體使用場合而定。體使用場合而定。 原則：考慮原則：考慮人員人員、設(shè)備設(shè)備和和經(jīng)濟經(jīng)濟損失。損失。4. 失效的判據(jù)失效的判據(jù)失效判定標(biāo)準(zhǔn)失

50、效判定標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)具體情況，由不同產(chǎn)品，不同工況訂出失效判據(jù)。根據(jù)具體情況，由不同產(chǎn)品，不同工況訂出失效判據(jù)。 常見汽車故障分類常見汽車故障分類4.1失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念 5. 失效模式失效模式故障的表現(xiàn)形式故障的表現(xiàn)形式，是可靠性研究的基礎(chǔ)。，是可靠性研究的基礎(chǔ)。 故障模式的故障模式的不確定性不確定性 ：與材質(zhì)、設(shè)計、制造、儲存、使用、：與材質(zhì)、設(shè)計、制造、儲存、使用、維修、工作條件、負(fù)荷情況等因素有關(guān)。要考慮各個環(huán)節(jié)的影維修、工作條件、負(fù)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。響因素，作為分析信息。 故障模式的故障模式的非單一性非單

51、一性：要根據(jù)不同產(chǎn)品和使用條件，確定該產(chǎn)：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。定量化。分析原則分析原則：在描述系統(tǒng)的故障模式時，要：在描述系統(tǒng)的故障模式時，要盡量以零、部件故障盡量以零、部件故障模式來表征模式來表征，只有在難于用零、部件故障模式進行描述或無法，只有在難于用零、部件故障模式進行描述或無法確認(rèn)是某一零、部件發(fā)生故障時，才可以用子系統(tǒng)或系統(tǒng)本身確認(rèn)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。的故障模式進行描述。 6. 失效模式的分類失效模式的分類

52、 損壞型（強度：拉、彎、扭、變形、溫度、摩擦、損壞型（強度：拉、彎、扭、變形、溫度、摩擦、） 退化型（時間）退化型（時間） 松脫型（聯(lián)接）松脫型（聯(lián)接） 失調(diào)型（需調(diào)整部分）失調(diào)型（需調(diào)整部分） 堵塞型（通路處）堵塞型（通路處） 滲漏型（密封）滲漏型（密封） 功能型（動作）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。冒黑煙，等等。 ）l要要根據(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失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念7

53、. 失效機理失效機理引起故障的物理、化學(xué)變化等引起故障的物理、化學(xué)變化等內(nèi)在原因內(nèi)在原因。研究失效機理研究失效機理目的目的在于從本質(zhì)上研究對策，以減少失效。在于從本質(zhì)上研究對策，以減少失效。 8. 失效分析失效分析 對發(fā)生失效的對發(fā)生失效的產(chǎn)品產(chǎn)品進行分析進行分析 內(nèi)容：失效模式、失效機理等內(nèi)容：失效模式、失效機理等 目的目的：分析產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，找出其潛在的弱點。：分析產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，找出其潛在的弱點。4.1失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念4.1失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念9. 失效分析的分類失效分析的分類按按時機時機分：事前分析、

54、事后分析、事中分析分：事前分析、事后分析、事中分析按按連續(xù)性連續(xù)性分：間歇分析、連續(xù)分析分：間歇分析、連續(xù)分析按按分析方式分析方式分：個別分析、統(tǒng)計分析分：個別分析、統(tǒng)計分析按按產(chǎn)品管理階段產(chǎn)品管理階段分：設(shè)計中的故障分析、制造重的故障分：設(shè)計中的故障分析、制造重的故障分析、使用中的故障分析分析、使用中的故障分析4.1失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念10. 失效分析的一般過程失效分析的一般過程掌握原始資料及數(shù)據(jù)。掌握原始資料及數(shù)據(jù)。 判斷失效模式。判斷失效模式。 研究失效機理。研究失效機理。 證實分析。證實分析。 提出預(yù)防措施。提出預(yù)防措施。 注意觀察新的失效因子。

55、注意觀察新的失效因子。 11. 常用的失效分析方法常用的失效分析方法l 圖示法圖示法 直方圖法、因果圖法、主次圖法直方圖法、因果圖法、主次圖法l 按故障模式及其影響進行分析的方法按故障模式及其影響進行分析的方法 FMEA、FEMCA、FTA、ETAl 綜合分析法綜合分析法 FEMCA+FTA、FTA+ETA4.1失效與失效分析中的一些基本概念失效與失效分析中的一些基本概念4.2 失效模式影響分析（失效模式影響分析（FMEA）1.任務(wù)任務(wù)找出零找出零( (元元) )、部件或系統(tǒng)可能發(fā)生何種故失效、部件或系統(tǒng)可能發(fā)生何種故失效模式模式，鑒別或推斷其失效的鑒別或推斷其失效的機理機理，研究該失效模式對

56、系統(tǒng)，研究該失效模式對系統(tǒng)可能產(chǎn)生什么可能產(chǎn)生什么影響影響，以及分析這些影響是否是致命，以及分析這些影響是否是致命性的性的( (即影響和即影響和后果后果分析分析) )。4.2 失效模式影響分析（失效模式影響分析（FMEA）2. 分析方法和步驟分析方法和步驟（1）明確系統(tǒng)的組成明確系統(tǒng)的組成，弄清系統(tǒng)、子系統(tǒng)及零、部件的結(jié)構(gòu)、功能，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。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，明確各單元間及單元與系統(tǒng)間的功能邏輯關(guān)系，便于進行可靠度及失效率計算。的功能邏

57、輯關(guān)系，便于進行可靠度及失效率計算。 （3）按單元）按單元列出每個組成零件可能發(fā)生的列出每個組成零件可能發(fā)生的(明顯的和潛在的明顯的和潛在的)失效模式失效模式。 （4）分析失效的原因分析失效的原因。 設(shè)計（結(jié)構(gòu)）、制造、使用（環(huán)境、維護、設(shè)計（結(jié)構(gòu)）、制造、使用（環(huán)境、維護、人為）人為）（5）指出失效的后果指出失效的后果。 對其他單元、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的影響；人員、對其他單元、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的影響；人員、環(huán)境、經(jīng)濟環(huán)境、經(jīng)濟4.2 失效模式影響分析（失效模式影響分析（FMEA）（6）統(tǒng)計統(tǒng)計（估計）（估計）失效發(fā)生的頻數(shù)及頻率失效發(fā)生的頻數(shù)及頻率。 （失效模式發(fā)生概率評分（失效模式發(fā)生概率評分準(zhǔn)則：

58、準(zhǔn)則：1-10）（7）估計失效的嚴(yán)重程度估計失效的嚴(yán)重程度。（失效模式嚴(yán)酷度評分準(zhǔn)則：。（失效模式嚴(yán)酷度評分準(zhǔn)則：1-10）（8）估計失效被發(fā)觀的難易性估計失效被發(fā)觀的難易性。 （失效模式檢測難度評分準(zhǔn)則：不易（失效模式檢測難度評分準(zhǔn)則：不易測數(shù)測數(shù)1-10）（9）計算風(fēng)險順序數(shù)計算風(fēng)險順序數(shù)。 （6） （7） （8），按風(fēng)險順序數(shù)由大到小），按風(fēng)險順序數(shù)由大到小排定失效重要程度的相對次序。排定失效重要程度的相對次序。（10）提出改進的建議和措施提出改進的建議和措施 。對于那些潛在的且風(fēng)險順序數(shù)大的失。對于那些潛在的且風(fēng)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，這是效模式，應(yīng)提

59、出改進和減少其發(fā)生的建議和措施，這是FMEA方法成方法成功與否的關(guān)鍵功與否的關(guān)鍵。 2. 分析方法和步驟分析方法和步驟4.2 失效模式影響分析（失效模式影響分析（FMEA）3. FMEA的成果表達(dá)的成果表達(dá) 列列FMEA表表 FMEA分析分析所用表格的形式、內(nèi)容應(yīng)隨分析的對象所用表格的形式、內(nèi)容應(yīng)隨分析的對象不同而有所差異不同而有所差異，實施，實施FMEA的人可根據(jù)情況適當(dāng)?shù)娜丝筛鶕?jù)情況適當(dāng)增減項目。增減項目。 發(fā)射發(fā)射接收接收顯示顯示供電供電通訊通訊話筒話筒線圈線圈天線天線耳機耳機蜂鳴器蜂鳴器電池電池頭套頭套機匣機匣步話機步話機產(chǎn)品的功能層次關(guān)系產(chǎn)品的功能層次關(guān)系產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

60、層次關(guān)系4.3 失效模式、影響及致命度分析（失效模式、影響及致命度分析（FMECA）1. 致命度：致命度：指指各失效模式產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度各失效模式產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度，進行致命度分析，可，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。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。一般的發(fā)展。一般FMEA只進行定性分析，而只進行定性分析，而FMECA可以進行定量分析。可以進行定量分析。FMECA的結(jié)果也應(yīng)當(dāng)作為設(shè)計綜合評審、安全的結(jié)果也應(yīng)當(dāng)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。性工程、維修性工程中重要