可靠性設(shè)計課件

1、第五章 機(jī)械可靠性設(shè)計主講人：張春燕安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械可靠性設(shè)計概述機(jī)械可靠性設(shè)計概述p 機(jī)械零件可靠性設(shè)計機(jī)械零件可靠性設(shè)計p 機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)測p 機(jī)械系統(tǒng)可靠性分配機(jī)械系統(tǒng)可靠性分配p 機(jī)械系統(tǒng)可靠性軟件機(jī)械系統(tǒng)可靠性軟件學(xué)習(xí)提綱：學(xué)習(xí)提綱：參考書：圖書館四樓有相關(guān)可靠性設(shè)計圖書、自編校本教材。參考書：圖書館四樓有相關(guān)可靠性設(shè)計圖書、自編校本教材。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作平時成績：考勤平時成

2、績：考勤+作業(yè)（思考題、課堂練習(xí)）作業(yè)（思考題、課堂練習(xí)）+創(chuàng)新創(chuàng)新（課堂上講解出一道習(xí)題（作業(yè)本中的）、自己提（課堂上講解出一道習(xí)題（作業(yè)本中的）、自己提出一個問題寫在作業(yè)本中）出一個問題寫在作業(yè)本中）考核方式：考核方式：大作業(yè)：大作業(yè)：復(fù)印后手寫復(fù)印后手寫。平時成績平時成績+大作業(yè)。大作業(yè)。教材思考題：教材思考題：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作5-1：什么是機(jī)械產(chǎn)品的可靠性？研究可靠性有何意義？：什么是機(jī)械產(chǎn)品的可靠性？研究可靠性有何意義？5-2：機(jī)械可靠性設(shè)計有哪些特點(diǎn)？：機(jī)械可靠性設(shè)計有哪些特點(diǎn)？5-3：什么是可靠度？如何計算可靠度？：

3、什么是可靠度？如何計算可靠度？5-4：什么是失效概率？如何計算？失效概率和可靠度：什么是失效概率？如何計算？失效概率和可靠度 有何關(guān)系？有何關(guān)系？5-5：可靠性分布有哪幾種常用分布函數(shù)？試寫出它們：可靠性分布有哪幾種常用分布函數(shù)？試寫出它們 的表達(dá)式。的表達(dá)式。5-6：可靠性設(shè)計與常規(guī)靜強(qiáng)度設(shè)計有何不同？可靠性：可靠性設(shè)計與常規(guī)靜強(qiáng)度設(shè)計有何不同？可靠性 設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)是什么？設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)是什么？5-7：為什么按靜強(qiáng)度設(shè)計法分析為安全零件，而按可：為什么按靜強(qiáng)度設(shè)計法分析為安全零件，而按可 靠性分析后會出現(xiàn)不安全的狀況？試舉例說明。靠性分析后會出現(xiàn)不安全的狀況？試舉例說明。教材思考題：教材思考題

4、：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作5-8：已知零件受應(yīng)力：已知零件受應(yīng)力g(s)作用，零件強(qiáng)度為作用，零件強(qiáng)度為f(r)，如何，如何 計算該零件的強(qiáng)度安全可靠度？計算該零件的強(qiáng)度安全可靠度？5-9：零件的應(yīng)力和強(qiáng)度均服從正態(tài)分布時，試用強(qiáng)度：零件的應(yīng)力和強(qiáng)度均服從正態(tài)分布時，試用強(qiáng)度 差推導(dǎo)該零件的可靠度表達(dá)式。差推導(dǎo)該零件的可靠度表達(dá)式。5-10：某機(jī)械零件的應(yīng)力為服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量，：某機(jī)械零件的應(yīng)力為服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量， 其均值為其均值為196MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為，標(biāo)準(zhǔn)差為29.4MPa，該零件的，該零件的 強(qiáng)度也服從正態(tài)分布，其均值為

5、強(qiáng)度也服從正態(tài)分布，其均值為392MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏，標(biāo)準(zhǔn)偏 差為差為39.2MPa，求該零件的可靠度。，求該零件的可靠度。5-11：為什么要研究機(jī)械疲勞強(qiáng)度？影響機(jī)械零件疲勞：為什么要研究機(jī)械疲勞強(qiáng)度？影響機(jī)械零件疲勞 的主要因素有哪些？的主要因素有哪些？教材思考題：教材思考題：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作5-12：某機(jī)械零件承受的應(yīng)力：某機(jī)械零件承受的應(yīng)力XlN(20,32)N.mm2 ，強(qiáng)度，強(qiáng)度 XsN(40,42)N.mm2 。求該零件的失效概率。求該零件的失效概率。5-13：已知零件的剪切強(qiáng)度：已知零件的剪切強(qiáng)度ssN(186,22N

6、(186,222)MPa)MPa，而其承，而其承 受的剪切應(yīng)力呈指數(shù)分布，受的剪切應(yīng)力呈指數(shù)分布，=1/=1/=127MPa=127MPa。 求該零件的可靠度。求該零件的可靠度。5-145-14：圓截面扭桿受轉(zhuǎn)矩：圓截面扭桿受轉(zhuǎn)矩T=(1000T=(1000120)N.cm120)N.cm，鋼材抗扭，鋼材抗扭 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度s s=(32048)MPa，若要求其可靠度，若要求其可靠度R 0.99, 0.99,試設(shè)計所需要的截面尺寸。試設(shè)計所需要的截面尺寸。5-155-15：已知某組樣本壽命為指數(shù)分布，且其平均壽命約：已知某組樣本壽命為指數(shù)分布，且其平均壽命約 為為2000h2000h，計劃在

7、，計劃在1000h1000h試驗中能觀察到試驗中能觀察到6 6個失效試個失效試 樣，試問應(yīng)投入的樣本數(shù)。樣，試問應(yīng)投入的樣本數(shù)。教材思考題：教材思考題：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作5-16：某設(shè)備裝有：某設(shè)備裝有52個相同元件，在試驗中工作個相同元件，在試驗中工作80h有有 3個失效，試求該種元件在此試驗條件下的平均個失效，試求該種元件在此試驗條件下的平均 壽命估計值。壽命估計值。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 引題引題-討論討論1、這個人可靠嗎？此處可靠是指什么？、這個人可靠嗎？此處可靠是

8、指什么？2、這個產(chǎn)品是否好用？比如手機(jī)，有不同款式、這個產(chǎn)品是否好用？比如手機(jī)，有不同款式、生產(chǎn)廠家的手機(jī)，我們?yōu)楹螘煌娜绥娗橛谀成a(chǎn)廠家的手機(jī)，我們?yōu)楹螘煌娜绥娗橛谀骋豢?？此處能用多久一款？此處能用多?是否好用是指什么？是否好用是指什么？安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械可靠性設(shè)計概述機(jī)械可靠性設(shè)計概述 機(jī)械可靠性定義機(jī)械可靠性定義 機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵 機(jī)械可靠性的作用和價值機(jī)械可靠性的作用和價值 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容 機(jī)械可靠性設(shè)計的必要性機(jī)械可靠性設(shè)計的必要性 機(jī)械可靠性設(shè)計相關(guān)基本

9、概念和指標(biāo)機(jī)械可靠性設(shè)計相關(guān)基本概念和指標(biāo) 機(jī)械可靠性設(shè)計的發(fā)展史、意義及發(fā)展趨勢機(jī)械可靠性設(shè)計的發(fā)展史、意義及發(fā)展趨勢安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性定義機(jī)械可靠性定義 機(jī)械可靠性是指機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定條件下和機(jī)械可靠性是指機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 可靠性的基本思想任何參數(shù)均為多值的，且呈一可靠性的基本思想任何參數(shù)均為多值的，且呈一定分布。安全系數(shù)大的設(shè)備或產(chǎn)品不一定是百分之百定分布。安全系數(shù)大的設(shè)備或產(chǎn)品不一定是百分之百的安全。的安全。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安

10、徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵）性能可靠）性能可靠機(jī)械產(chǎn)品性能不會超出設(shè)計所機(jī)械產(chǎn)品性能不會超出設(shè)計所 規(guī)定的范圍規(guī)定的范圍）結(jié)構(gòu)可靠）結(jié)構(gòu)可靠產(chǎn)品在設(shè)計所規(guī)定的載荷范圍產(chǎn)品在設(shè)計所規(guī)定的載荷范圍 內(nèi)不會出現(xiàn)斷裂破損內(nèi)不會出現(xiàn)斷裂破損）使用可靠）使用可靠產(chǎn)品可穩(wěn)定按設(shè)計所規(guī)定的方產(chǎn)品可穩(wěn)定按設(shè)計所規(guī)定的方 法和操作步驟實現(xiàn)自身功能法和操作步驟實現(xiàn)自身功能）壽命可靠）壽命可靠產(chǎn)品可在設(shè)計所規(guī)定的時間周產(chǎn)品可在設(shè)計所規(guī)定的時間周 期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行并按時報廢期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行并按時報廢安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕

11、制作 機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵思考題思考題1：壽命可靠是機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵之一，：壽命可靠是機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵之一，那么是不是說機(jī)械產(chǎn)品的壽命越長，該機(jī)械產(chǎn)品的可那么是不是說機(jī)械產(chǎn)品的壽命越長，該機(jī)械產(chǎn)品的可靠性就越高呢？為什么？靠性就越高呢？為什么？思考題思考題2：可靠性設(shè)計和產(chǎn)品保質(zhì)期是等同的嗎？為：可靠性設(shè)計和產(chǎn)品保質(zhì)期是等同的嗎？為什么？什么？思考題思考題3：產(chǎn)品保質(zhì)期和保修期有什么區(qū)別和聯(lián)系？：產(chǎn)品保質(zhì)期和保修期有什么區(qū)別和聯(lián)系？安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性的作用和價值機(jī)械可靠性的作用和價值機(jī)械可靠性

12、是機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標(biāo)機(jī)械可靠性是機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標(biāo)1）重要關(guān)鍵產(chǎn)品的可靠性問題突出，如航空航天）重要關(guān)鍵產(chǎn)品的可靠性問題突出，如航空航天 產(chǎn)品；產(chǎn)品；2）量大面廣的產(chǎn)品，可靠性與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，）量大面廣的產(chǎn)品，可靠性與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)， 如洗衣機(jī)等；如洗衣機(jī)等；3）高可靠性產(chǎn)品，市場競爭力強(qiáng)。）高可靠性產(chǎn)品，市場競爭力強(qiáng)。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容）可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測根據(jù)產(chǎn)品失效數(shù)據(jù)分析預(yù)測產(chǎn)根據(jù)產(chǎn)品失效數(shù)據(jù)分析預(yù)測產(chǎn) 品在對應(yīng)所規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)品在對應(yīng)所規(guī)定條件下、規(guī)

13、定時間內(nèi)完成規(guī) 定功能的概率。定功能的概率。）可靠性分配可靠性分配如何依據(jù)產(chǎn)品的可靠性需求和如何依據(jù)產(chǎn)品的可靠性需求和 指標(biāo)，安排其內(nèi)部零部件的可靠性，保證產(chǎn)指標(biāo)，安排其內(nèi)部零部件的可靠性，保證產(chǎn) 品可靠性達(dá)標(biāo)。品可靠性達(dá)標(biāo)。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性設(shè)計的必要性機(jī)械可靠性設(shè)計的必要性1）產(chǎn)品復(fù)雜密集程度日益提高對產(chǎn)品本身安全）產(chǎn)品復(fù)雜密集程度日益提高對產(chǎn)品本身安全 性提出更高要求。性提出更高要求。2）產(chǎn)品責(zé)任法使企業(yè)必須考慮產(chǎn)品故障所造成）產(chǎn)品責(zé)任法使企業(yè)必須考慮產(chǎn)品故障所造成 的損失，以及由此而引起的法律責(zé)任。的損失，以及由

14、此而引起的法律責(zé)任。3）市場競爭全球化，必須重視產(chǎn)品的可靠性。）市場競爭全球化，必須重視產(chǎn)品的可靠性。4）產(chǎn)品維護(hù)保養(yǎng)成本隨人工費(fèi)用日益提高。）產(chǎn)品維護(hù)保養(yǎng)成本隨人工費(fèi)用日益提高。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性設(shè)計相關(guān)基本概念和指標(biāo)機(jī)械可靠性設(shè)計相關(guān)基本概念和指標(biāo)）可靠度）可靠度）失效率（故障率）失效率（故障率）失效模式）失效模式）平均壽命（平均失效時間）平均壽命（平均失效時間）有效壽命）有效壽命）維修度）維修度）有效度）有效度）重要度）重要度安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）可靠度）

15、可靠度可靠度可靠度R(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。功能的概率。可靠度記為：可靠度記為：R()；R()=P其中：其中：T為產(chǎn)品壽命；為規(guī)定的時間為產(chǎn)品壽命；為規(guī)定的時間有下列三個含義：有下列三個含義： 產(chǎn)品在時間內(nèi)完成規(guī)定的功能產(chǎn)品在時間內(nèi)完成規(guī)定的功能 產(chǎn)品在時間內(nèi)無故障產(chǎn)品在時間內(nèi)無故障 產(chǎn)品的壽命大于產(chǎn)品的壽命大于安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）可靠度）可靠度 若若N個零件在同樣條件下工作，在規(guī)定時間內(nèi)有個零件在同樣條件下工作，在規(guī)定時間內(nèi)有Nf個失個失效，剩下效，剩下Nt

16、個仍繼續(xù)工作，則個仍繼續(xù)工作，則 可靠度可靠度R(t)為：為：NNfNNfNNNttR 1)(失效概率失效概率Q(t)為：為：)(1)(tRNNftQ 顯然：顯然：1)()( tQtR安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效率（故障率）失效率（故障率）失效率失效率(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。其中，其中，N:產(chǎn)品總數(shù)；產(chǎn)品總數(shù)；n(t): N件產(chǎn)品件產(chǎn)品t時刻的失效數(shù)；時刻的失效數(shù)；n(t+t): N件產(chǎn)品件產(chǎn)

17、品tt時刻的失效數(shù)。時刻的失效數(shù)。失效率簡化定義：產(chǎn)品在失效率簡化定義：產(chǎn)品在t時刻后單位時間內(nèi)失效數(shù)與仍可時刻后單位時間內(nèi)失效數(shù)與仍可工作產(chǎn)品數(shù)的比值工作產(chǎn)品數(shù)的比值安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效率（故障率）失效率（故障率）失效率計算公式：失效率計算公式：)()()(tRtft 其中，其中，f(t)稱故障概率密度函數(shù)，是產(chǎn)品失效概率的時稱故障概率密度函數(shù)，是產(chǎn)品失效概率的時間導(dǎo)數(shù)。間導(dǎo)數(shù)。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效率（故障率）失效率（故障率）故障概率密度函數(shù)與可靠度的關(guān)系：故障

18、概率密度函數(shù)與可靠度的關(guān)系：由由)()()(tQtddtf ttftQ0)()(因因Q（t）=1-R（t）所以所以 ttftR)()(）失效率（故障率）失效率（故障率）思考題：失效率（故障率）和前面講的失效概率思考題：失效率（故障率）和前面講的失效概率是同一個概念嗎？如果不是請說明理由。是同一個概念嗎？如果不是請說明理由。作業(yè)：設(shè)有100個某種器件，工作5年失效4件，工作六年失效7件，求t=5年的失效率和失效概率。 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效率（故障率）失效率（故障率）安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程

19、學(xué)院張春燕制作）失效模式）失效模式產(chǎn)品失效率曲線產(chǎn)品失效率曲線 浴盆曲線浴盆曲線安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效模式）失效模式（1）早期失效）早期失效原因：設(shè)計制造、貯存運(yùn)輸及調(diào)試、跑合、起動不當(dāng)?shù)仍颍涸O(shè)計制造、貯存運(yùn)輸及調(diào)試、跑合、起動不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的產(chǎn)品缺陷。特點(diǎn)：失效率遞減迅速下降。導(dǎo)致的產(chǎn)品缺陷。特點(diǎn)：失效率遞減迅速下降。（2）偶然失效）偶然失效原因：由非預(yù)期的過載、誤操作、意外天災(zāi)等偶然因素原因：由非預(yù)期的過載、誤操作、意外天災(zāi)等偶然因素造成。特點(diǎn)：失效率穩(wěn)定，恒定。造成。特點(diǎn)：失效率穩(wěn)定，恒定。 (3) 功能失效（耗損失效）功能失

20、效（耗損失效）原因：產(chǎn)品疲勞老化磨損腐蝕等引起。特點(diǎn)：失效率遞增。原因：產(chǎn)品疲勞老化磨損腐蝕等引起。特點(diǎn)：失效率遞增。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效模式）失效模式不同失效模式下失效率的概率分布：不同失效模式下失效率的概率分布：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效模式）失效模式早期失效模式的可靠度和失效概率：產(chǎn)品在試運(yùn)行階段失早期失效模式的可靠度和失效概率：產(chǎn)品在試運(yùn)行階段失效率呈韋布爾分布效率呈韋布爾分布失效概率：失效概率： )(1)(tetQ 可靠度：可靠度： )()(1)(tetQtR

21、 失效率：失效率：1)()(/)()( tbtRtft:形狀參數(shù)；形狀參數(shù)； :尺度參數(shù)尺度參數(shù) 產(chǎn)品因材料疲勞和強(qiáng)度破壞所導(dǎo)致的失效基于韋布爾產(chǎn)品因材料疲勞和強(qiáng)度破壞所導(dǎo)致的失效基于韋布爾分布可以準(zhǔn)確描述。分布可以準(zhǔn)確描述。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效模式）失效模式偶然失效模式的可靠度和失效概率：產(chǎn)品在穩(wěn)定運(yùn)行階段失偶然失效模式的可靠度和失效概率：產(chǎn)品在穩(wěn)定運(yùn)行階段失效率呈指數(shù)分布效率呈指數(shù)分布。失效率失效率(t)為常數(shù)為常數(shù): (t)= 可靠度可靠度tetR )(失效概率失效概率tetRtQ 1)(1)(失效概率密度函數(shù)：失效概率密

22、度函數(shù)：tetRtRttf )()()()(產(chǎn)品因偶然因素所導(dǎo)致的失效可基于指數(shù)分布準(zhǔn)確描述。產(chǎn)品因偶然因素所導(dǎo)致的失效可基于指數(shù)分布準(zhǔn)確描述。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）失效模式）失效模式功能失效模式的可靠度和失效概率：產(chǎn)品在功能失效階段功能失效模式的可靠度和失效概率：產(chǎn)品在功能失效階段失效率呈正態(tài)分布。失效率呈正態(tài)分布。失效概率：失效概率：dtetQtt2)(2121)( 可靠度：可靠度：dtetQtRtt2)(2121)(1)( 失效率：失效率：dteetRtftttt 2)(212)(21/)(/ )()( 產(chǎn)品因老化所導(dǎo)致的失效可

23、基于正態(tài)分布加以描述。產(chǎn)品因老化所導(dǎo)致的失效可基于正態(tài)分布加以描述。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）平均壽命（平均失效時間）平均壽命（平均失效時間）產(chǎn)品失效的平均時間間隔；即產(chǎn)品平均無故障工作時間。產(chǎn)品失效的平均時間間隔；即產(chǎn)品平均無故障工作時間。 0)( dttRMTBF正態(tài)分布：正態(tài)分布：dtdteMTBFt2)(210021 指數(shù)分布：指數(shù)分布： /1 MTBF韋布爾分布：韋布爾分布：咖咖嗎嗎函函數(shù)數(shù)(1)(1)某微型計算機(jī)的某微型計算機(jī)的MTBF=10000MTBF=10000小時，是否意味著小時，是否意味著該計算機(jī)每工作該計算機(jī)每工作

24、1000010000小時才出一次故障？小時才出一次故障？(2)(2)有一計算機(jī)系統(tǒng)的有一計算機(jī)系統(tǒng)的MTBFMTBF為為2000h2000h，試求失效（故，試求失效（故障）率和可靠性。障）率和可靠性。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作思考題：思考題：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）有效壽命）有效壽命產(chǎn)品有效壽命產(chǎn)品有效壽命t0,t1 產(chǎn)品偶然失效期失效都是因誤操作等偶然因素造成，產(chǎn)品偶然失效期失效都是因誤操作等偶然因素造成，故該階段產(chǎn)品可有效工作，這段時間稱為產(chǎn)品的有效壽命故該階段產(chǎn)品可有效工作，這

25、段時間稱為產(chǎn)品的有效壽命安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作）維修度）維修度）有效度）有效度 產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)按照規(guī)定程序方法維修，保持或產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)按照規(guī)定程序方法維修，保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率 , 它成指數(shù)分布。它成指數(shù)分布。 可靠度、維修度的綜合。在考慮維修和可修復(fù)基礎(chǔ)可靠度、維修度的綜合。在考慮維修和可修復(fù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)品在某時刻具有和維持其功能的概率。上的產(chǎn)品在某時刻具有和維持其功能的概率。）重要度）重要度概念：產(chǎn)品某單元失效引起產(chǎn)品故障的次數(shù)與各單元概念：產(chǎn)品某單元失效引起產(chǎn)品故障的次數(shù)與各單元失

26、效總次數(shù)的比值。失效總次數(shù)的比值。作用：產(chǎn)品因某單元失效出現(xiàn)故障的概率；產(chǎn)品某單作用：產(chǎn)品因某單元失效出現(xiàn)故障的概率；產(chǎn)品某單元對產(chǎn)品可靠性的影響度。元對產(chǎn)品可靠性的影響度。 我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些產(chǎn)品，比如出租汽車規(guī)定十我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些產(chǎn)品，比如出租汽車規(guī)定十年必須報廢，可是實際上這輛車依然可以維修后繼年必須報廢，可是實際上這輛車依然可以維修后繼續(xù)使用一段時間，請你用本次學(xué)習(xí)的內(nèi)容分析其原續(xù)使用一段時間，請你用本次學(xué)習(xí)的內(nèi)容分析其原因或說明你的理由。因或說明你的理由。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作思考題：思考題：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕

27、制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作可靠性設(shè)計的隨機(jī)變量可靠性設(shè)計的隨機(jī)變量1）載荷）載荷：產(chǎn)品所承受載荷不是固定不變的，而是依某種：產(chǎn)品所承受載荷不是固定不變的，而是依某種 規(guī)律變化的隨機(jī)變量。規(guī)律變化的隨機(jī)變量。2）幾何尺寸）幾何尺寸。3）材料機(jī)械性能）材料機(jī)械性能：如強(qiáng)度等多數(shù)呈正態(tài)分布，有的呈對：如強(qiáng)度等多數(shù)呈正態(tài)分布，有的呈對 數(shù)正態(tài)分布或韋布爾分布。數(shù)正態(tài)分布或韋布爾分布。4）工況變化）工況變化：環(huán)境與工作條件的變化。：環(huán)境與工作條件的變化。5）其他不確定因素）其他不確定因素：如設(shè)計方法的改變，假設(shè)的變更，：如設(shè)計方法的改變，假設(shè)的變更， 用戶需求變更。用戶需求變更。安徽科

28、技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作隨機(jī)變量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的來源隨機(jī)變量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的來源1）真實情況的實測、觀察。）真實情況的實測、觀察。 特點(diǎn)：真實，但耗費(fèi)人、財、物力。特點(diǎn)：真實，但耗費(fèi)人、財、物力。2）真實情況的模擬測試。）真實情況的模擬測試。 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)真實性稍差，經(jīng)濟(jì)性則比第一種好，但仍特點(diǎn)：數(shù)據(jù)真實性稍差，經(jīng)濟(jì)性則比第一種好，但仍然耗費(fèi)很大。然耗費(fèi)很大。 3）對樣件的專門試驗。）對樣件的專門試驗。 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不能完全反映真實情況需要修正。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不能完全反映真實情況需要修正。）參考手冊等相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)。）參考手冊等相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車

29、輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性技術(shù)的發(fā)展、意義及發(fā)展趨勢機(jī)械可靠性技術(shù)的發(fā)展、意義及發(fā)展趨勢 機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義 機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展趨勢機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展趨勢安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史美國：美國：1952年美國成立了年美國成立了“電子設(shè)備可靠性咨詢委員會電子設(shè)備可靠性咨詢委員會”；1957年美國發(fā)布了年美國發(fā)布了“軍用電子設(shè)備的可靠性軍用電子設(shè)備的可靠性”報告；報告；1965年美國宇航局（年美國宇航局（

30、NASA）開展了機(jī)械可靠性研究。）開展了機(jī)械可靠性研究。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史日本：日本：1956年從美國引進(jìn)可靠性技術(shù)。年從美國引進(jìn)可靠性技術(shù)。1958年成立了年成立了”可靠性研究委員會可靠性研究委員會”。1971年召開了第一屆可靠性學(xué)術(shù)討論會。年召開了第一屆可靠性學(xué)術(shù)討論會。英國：英國：1962年出版了年出版了“可靠性與微電子學(xué)可靠性與微電子學(xué)”雜志。雜志。法國：法國：1963年出版了年出版了“可靠性可靠性”雜志。雜志。蘇聯(lián)：蘇聯(lián)：20世紀(jì)世紀(jì)50年代開展可靠性研究，年代開展可靠性研究，19

31、61年發(fā)射第一年發(fā)射第一艘載人宇宙飛船時提出可靠度要求為艘載人宇宙飛船時提出可靠度要求為0.999的定量要求。的定量要求。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展史中國：中國：20世紀(jì)世紀(jì)70年代從國外引進(jìn)可靠性標(biāo)準(zhǔn)資料年代從國外引進(jìn)可靠性標(biāo)準(zhǔn)資料1976年頒布了第一個可靠性標(biāo)準(zhǔn)年頒布了第一個可靠性標(biāo)準(zhǔn)“可靠性名詞術(shù)可靠性名詞術(shù)語語”SJ1044-76；1979年頒布了第一個可靠性國家標(biāo)準(zhǔn)年頒布了第一個可靠性國家標(biāo)準(zhǔn)“電子元器電子元器件失效率試驗方法件失效率試驗方法”GB1977-79；70年代后期：開展軍用產(chǎn)品可

32、靠性研究工作；年代后期：開展軍用產(chǎn)品可靠性研究工作；80年代：可靠性研究工作廣泛開展；年代：可靠性研究工作廣泛開展；90年代：開展機(jī)械可靠性設(shè)計工作。年代：開展機(jī)械可靠性設(shè)計工作。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義 可靠性工程起源于軍事領(lǐng)域，推廣應(yīng)用于各個可靠性工程起源于軍事領(lǐng)域，推廣應(yīng)用于各個工業(yè)企業(yè)部門，給企業(yè)和社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，工業(yè)企業(yè)部門，給企業(yè)和社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，使人們更加認(rèn)識到提高產(chǎn)品可靠性的重要性。使人們更加認(rèn)識到提高產(chǎn)品可靠性的重要性。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院

33、機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義1）產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)；）產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)；中國兩彈一星成功的經(jīng)驗中國兩彈一星成功的經(jīng)驗可靠性；可靠性；二戰(zhàn)中美軍空軍飛機(jī)由于技術(shù)故障造成的事故高于被二戰(zhàn)中美軍空軍飛機(jī)由于技術(shù)故障造成的事故高于被擊落的損失；擊落的損失；1979年年3月月28日美國三漓島核電站發(fā)生放射性物質(zhì)泄日美國三漓島核電站發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏；漏；1984年年12月美國聯(lián)合碳化物公司（印度）農(nóng)藥廠毒氣月美國聯(lián)合碳化物公司（印度）農(nóng)藥廠毒氣泄漏事故；泄漏事故；1986年年4月蘇聯(lián)切爾諾貝里核電站發(fā)生爆炸；月蘇聯(lián)切

34、爾諾貝里核電站發(fā)生爆炸；安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義1）產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)；）產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)；安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義1）產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)；）產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)；安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜化要求有很高的可靠性；

35、）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜化要求有很高的可靠性；美國：美國：F-105戰(zhàn)斗機(jī)，投資戰(zhàn)斗機(jī)，投資2500萬美元，可靠度從萬美元，可靠度從0.7263提高到提高到0.8986，每年節(jié)省維修費(fèi)用，每年節(jié)省維修費(fèi)用5400萬美元。萬美元。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義3）產(chǎn)品更新速度的加快，使用場所的廣泛性、嚴(yán)酷性）產(chǎn)品更新速度的加快，使用場所的廣泛性、嚴(yán)酷性 要求有很高的可靠性；要求有很高的可靠性； 1986年年1月月28日美國航天飛機(jī)日美國航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者挑戰(zhàn)者”號在發(fā)射號在發(fā)射后進(jìn)入軌道前，因助推火箭燃料箱密封裝置在低溫下失

36、后進(jìn)入軌道前，因助推火箭燃料箱密封裝置在低溫下失效，使燃料溢出發(fā)生爆炸效，使燃料溢出發(fā)生爆炸7人死亡，人死亡，12億美元損失。億美元損失。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義4）產(chǎn)品競爭的焦點(diǎn)是可靠性；）產(chǎn)品競爭的焦點(diǎn)是可靠性；日本：將可靠性作為企業(yè)的主要奮斗目標(biāo)日本：將可靠性作為企業(yè)的主要奮斗目標(biāo)美國：認(rèn)為世界產(chǎn)品競爭的焦點(diǎn)是可靠性美國：認(rèn)為世界產(chǎn)品競爭的焦點(diǎn)是可靠性蘇聯(lián)：將可靠性納入蘇聯(lián)：將可靠性納入25年發(fā)展規(guī)劃年發(fā)展規(guī)劃某越野車可靠性對比試驗：某越野車可靠性對比試驗：9臺國產(chǎn)車，臺國產(chǎn)車，3臺奔馳車臺奔馳車無

37、故障運(yùn)行里程：國產(chǎn)車：無故障運(yùn)行里程：國產(chǎn)車：380km880km； 進(jìn)口車：進(jìn)口車：28000km?！皩幵笭奚冗M(jìn)性，也要保證可靠性寧愿犧牲先進(jìn)性，也要保證可靠性”安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 可靠性技術(shù)的意義可靠性技術(shù)的意義5）大型產(chǎn)品的可靠性是一個企業(yè)、一個國家科技水平）大型產(chǎn)品的可靠性是一個企業(yè)、一個國家科技水平 的重要標(biāo)志。的重要標(biāo)志。1969年美國阿波羅飛船登月成功，美國宇航局將可年美國阿波羅飛船登月成功，美國宇航局將可靠性工程列為三大技術(shù)成就之一?？啃怨こ塘袨槿蠹夹g(shù)成就之一。三峽工程大壩合攏時，使用的全部車輛為進(jìn)口產(chǎn)品。三峽工

38、程大壩合攏時，使用的全部車輛為進(jìn)口產(chǎn)品。“神州神州5號號” 飛船成功的關(guān)鍵是解決了可靠性問題，其飛船成功的關(guān)鍵是解決了可靠性問題，其可靠性指標(biāo)達(dá)到可靠性指標(biāo)達(dá)到0.97，航天員安全性指標(biāo)達(dá)到，航天員安全性指標(biāo)達(dá)到0.997。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作1）對可靠性定義的再認(rèn)識。）對可靠性定義的再認(rèn)識。2）優(yōu)化可靠性指標(biāo)體系及其驗證。）優(yōu)化可靠性指標(biāo)體系及其驗證。3）加強(qiáng)軟件可靠性設(shè)計。）加強(qiáng)軟件可靠性設(shè)計。4）開拓質(zhì)量與可靠性管理新思路，推行）開拓質(zhì)量與可靠性管理新思路，推行IPPD管理。管理。5）開辟可靠性管理新模式，實施網(wǎng)絡(luò)化管理。）開辟

39、可靠性管理新模式，實施網(wǎng)絡(luò)化管理。 機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展趨勢機(jī)械可靠性技術(shù)發(fā)展趨勢安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作THE END!安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械可靠性設(shè)計概述機(jī)械可靠性設(shè)計概述p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計p 機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)測p 機(jī)械系統(tǒng)可靠性分配機(jī)械系統(tǒng)可靠性分配p 機(jī)械系統(tǒng)可靠性軟件機(jī)械系統(tǒng)可靠性軟件提綱：提綱：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計 機(jī)

40、械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計 機(jī)械零件可靠性設(shè)計的重要性機(jī)械零件可靠性設(shè)計的重要性 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述 可靠性已是衡量機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)，要提高機(jī)電產(chǎn)品的可靠性，首先應(yīng)從設(shè)計上滿足可靠性的要求。機(jī)械零件的設(shè)計有一個發(fā)展過程。開始是采用靜強(qiáng)度設(shè)計，它把載荷簡化成靜止?fàn)顟B(tài)，雖然在分析中應(yīng)用了材料力學(xué)的知識，但與大多數(shù)機(jī)械零件的實際情況不符。因為從實

41、際情況來看，零件的損壞80%左右是屬于疲勞破壞，而且大多數(shù)是由于動載荷引起破壞的。到50年代，在機(jī)械設(shè)計中采用動載系數(shù)或加大安全系數(shù)的辦法來解決靜載荷假設(shè)與實際不符的矛盾，但這種處理往往使設(shè)計的零件尺寸偏大。在采用疲勞強(qiáng)度設(shè)計方法后，使零件的尺寸減小，重量減輕，壽命卻得到提高。p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計 機(jī)械零件可靠性設(shè)計的重要性機(jī)械零件可靠性設(shè)計的重要性 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述按常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計方法設(shè)計的機(jī)械零件仍然會發(fā)生早期損壞，其中一個重要的原因就是在常規(guī)的疲勞強(qiáng)度設(shè)計中都是將載荷、材料的性能指標(biāo)和零件的尺寸數(shù)據(jù)看作是一個確定值，但實際上這些數(shù)

42、據(jù)都不是確定值。即使把這些數(shù)據(jù)看作有離散性，也沒有按統(tǒng)計的辦法去處理，只是用安全系數(shù)來考慮數(shù)據(jù)的離散性。這種憑經(jīng)驗確定的安全系數(shù)，往往偏于保守，因此就促進(jìn)了采用可靠性設(shè)計。它考慮了工作應(yīng)力和零件強(qiáng)度數(shù)據(jù)的分散性，能夠?qū)⒘慵谝?guī)定壽命工作過程中的破壞概率限制在某一給定的很小值以下，使零件的設(shè)計更加合理。一般地說，可靠性設(shè)計可以使零件尺寸減小、可靠性設(shè)計可以使零件尺寸減小、重量減輕、壽命延長重量減輕、壽命延長，這就是人造衛(wèi)星、飛機(jī)等首先應(yīng)用可靠性設(shè)計的原因。 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車

43、輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的相同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的相同點(diǎn) 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計采用確定的許用應(yīng)力法研究、設(shè)計機(jī)械零件和簡單的機(jī)械系統(tǒng)。而機(jī)械可靠性設(shè)計又稱機(jī)械概率設(shè)計，是以非確定性的隨機(jī)方法研究、設(shè)計機(jī)械零件和機(jī)械系統(tǒng)。它們共同的核心內(nèi)容都是針對研究對象的失效和防止或減少失效問題，建立起一整套的設(shè)計計算理論和方法。在機(jī)械設(shè)計中，在機(jī)械設(shè)計中，不論是傳統(tǒng)設(shè)計還是可靠性設(shè)計，判斷一個零件是否安全都是不論是傳統(tǒng)設(shè)計還是可靠性設(shè)計，判斷一個零件是否安全都是將引起失效的一方將引起失效的一方

44、(如零件中的載荷、應(yīng)力、變形等如零件中的載荷、應(yīng)力、變形等)與抵抗失與抵抗失效能力的一方效能力的一方(如零件的許用載荷、許用應(yīng)力或許用變形等如零件的許用載荷、許用應(yīng)力或許用變形等)加加以對比來判斷。以對比來判斷。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的相同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的相同點(diǎn) 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述引起失效的一方簡稱“應(yīng)力”，用S表示，則:S=f(X1,X2,Xn),(1) 式中：X1Xn影響失效的各項因素，如受力情況、應(yīng)力集中等。抵抗失效能力的

45、一方,簡稱“強(qiáng)度”,用表示,則:=g(Y1,Y2, ,Yn),(2)式中：Y1Yn影響零件強(qiáng)度的各項因素，如材料強(qiáng)度、表面粗糙度、零件尺寸等。這里的“”和“S”都是廣義的。當(dāng)S，表示零件處于安全狀態(tài)；當(dāng)S，表示零件處于失效狀態(tài)；當(dāng)=S，表示零件處于極限狀態(tài)。因此機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計的共同設(shè)計原理可表示為:S=f(X1,X2,Xn)g(Y1,Y2,Yn)。(3)不論是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計或可靠性設(shè)計，都是以式不論是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計或可靠性設(shè)計，都是以式(3)所表示的零所表示的零件或系統(tǒng)各種功能要求的極限狀態(tài)和安全狀態(tài)作為設(shè)計依據(jù)，以保件或系統(tǒng)各種功能要求的極限狀態(tài)和安全狀態(tài)作為設(shè)計依據(jù)，以保證

46、零件在預(yù)期的壽命內(nèi)正常運(yùn)行。證零件在預(yù)期的壽命內(nèi)正常運(yùn)行。 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn) 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述(1)設(shè)計變量處理方法的不同 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計，把設(shè)計變量如應(yīng)力、強(qiáng)度、載荷等看作是確定性的單值變量，其描述狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型，即變量與變量之間的關(guān)系，可通過確定性的函數(shù)進(jìn)行單值變換。而可靠性設(shè)計，把設(shè)計變量如實地當(dāng)作隨機(jī)變量來處理，且都服從一定的概率分布。各設(shè)計變量的概率分布“疊加”后，可求得合成的應(yīng)力失

47、效分布函數(shù)f(S)和合成的強(qiáng)度失效分布函數(shù)g()。 p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn) 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述(1)設(shè)計變量處理方法的不同。 圖1為可靠性設(shè)計時應(yīng)力和強(qiáng)度的影響因素圖解，它表明應(yīng)力和強(qiáng)度的各影響因素為服從一定分布的隨機(jī)變量，各隨機(jī)變量的概率分布“疊加”后可求得合成的應(yīng)力失效分布函數(shù)f(S)和合成的強(qiáng)度分布函數(shù)g()。 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠

48、性設(shè)計概述(1)設(shè)計變量處理方法的不同。 圖2為傳統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)力和強(qiáng)度的影響因素圖解，表明應(yīng)力和強(qiáng)度的各影響因素均為單值變量，所求得的應(yīng)力和強(qiáng)度也是單值的。 機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn) 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn) 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述(2)設(shè)計變量運(yùn)算方法的不同 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計，設(shè)計變量間有確

49、定的函數(shù)關(guān)系，如一受扭軸，橫截面上的最大剪應(yīng)力為max,變量之間的運(yùn)算僅僅是實數(shù)代數(shù)運(yùn)算。max=TWP，(4)式中：T扭矩；WP抗扭截面模量。機(jī)械可靠性設(shè)計則不同，由于各變量均為服從一定概率分布的隨機(jī)變量，于是受扭軸橫截面上的最大剪應(yīng)力為max，各隨機(jī)變量的運(yùn)算均有其各自法則，根本不同于實數(shù)代數(shù)運(yùn)算。max(,)=T(T，T)WP(WP,WP)。(5)式中：，應(yīng)力max的均值和標(biāo)準(zhǔn)差；T，T扭矩T的均值和標(biāo)準(zhǔn)差；WP，WPWP的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的

50、不同點(diǎn)機(jī)械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的不同點(diǎn) 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述(3)設(shè)計準(zhǔn)則含義的不同 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計中，判斷零件是否安全，是以危險截面的最大應(yīng)力max是否小于許用應(yīng)力來決定的，設(shè)計準(zhǔn)則為：max。(6)可靠性設(shè)計中，判斷零件是否安全可靠，是以強(qiáng)度大于應(yīng)力S所發(fā)生的概率來表示，這種概率叫可靠度，用R表示。R=P(S)=-+f(S)+Sg()ddS或R=+-g()f(S)dSd,設(shè)計準(zhǔn)則為：R=P(S)R。(7)式中：R許用可靠度，表示零件在規(guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下實現(xiàn)設(shè)計要求的一種能力，即許用安全概率。 練習(xí)：一個圓棒，已知作用于桿上的拉力為：載荷PN(3000,452

51、)kgf，如圖所示：拉桿的材料為低合金鋼鋼，回火溫度為538C(因此，查材料手冊得：其強(qiáng)度極限b=107.6kgf/mm2，標(biāo)準(zhǔn)差b=kgf/mm2，且符合正態(tài)分布)，制造中半徑符合正態(tài)分布，具有 ，且若要求加工后圓棒拉桿的可靠度R=0.999。求該桿的直徑(d=?) 。安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作可靠性設(shè)計解法：可靠性設(shè)計解法：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電

52、與車輛工程學(xué)院張春燕制作5-1安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作5安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作傳統(tǒng)設(shè)計方法解法：傳統(tǒng)設(shè)計方法解法：安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計結(jié)論結(jié)論

53、 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述 機(jī)械可靠性設(shè)計以隨機(jī)方法分析、研究系統(tǒng)和零件在運(yùn)行狀態(tài)下的隨機(jī)規(guī)律和可靠性，不僅更能揭示事物的本來面目，而且能較全面地提供設(shè)計信息，這是傳統(tǒng)設(shè)計無法做到的。但是由于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與機(jī)械可靠性設(shè)計都是以零件或機(jī)械系統(tǒng)的安全與失效作為其研究的主要內(nèi)容，因此這兩種方法又是密切聯(lián)系的?？梢哉f，機(jī)械可靠性設(shè)計是在傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了可靠性特殊技術(shù)的一種新型設(shè)計，也是處在傳統(tǒng)設(shè)計延長線上的一種新的、可靠的設(shè)計。由于我國的可靠性數(shù)據(jù)還比較缺乏，而它的積累又是一項長期的工作，因此應(yīng)該將傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與可靠性設(shè)計有機(jī)地結(jié)合起來，以提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計水平。

54、思考題：可靠性設(shè)計與常規(guī)靜強(qiáng)度設(shè)計有何不同？可靠思考題：可靠性設(shè)計與常規(guī)靜強(qiáng)度設(shè)計有何不同？可靠 性設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)是什么？性設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)是什么？安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 應(yīng)力應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型強(qiáng)度干涉模型 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計就是要搞清機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計就是要搞清楚載荷楚載荷(應(yīng)力應(yīng)力)及零件強(qiáng)度的分布規(guī)律，及零件強(qiáng)度的分布規(guī)律，合理地

55、建立應(yīng)力與強(qiáng)度之間的數(shù)學(xué)模合理地建立應(yīng)力與強(qiáng)度之間的數(shù)學(xué)模型，嚴(yán)格控制失效概率，以滿足設(shè)計型，嚴(yán)格控制失效概率，以滿足設(shè)計要求。其整個過程可用圖表示。要求。其整個過程可用圖表示。 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 應(yīng)力應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型強(qiáng)度干涉模型 由統(tǒng)計分布函數(shù)的性質(zhì)可知，應(yīng)力強(qiáng)度兩概率密度函數(shù)在一定條件下可能發(fā)生相交的區(qū)域就是零件可能出現(xiàn)失效的區(qū)域，稱之為干涉區(qū)，即使設(shè)計時無干涉現(xiàn)象，但當(dāng)零部件在動載荷的長時間作用下，強(qiáng)度將逐漸衰減，使應(yīng)力、強(qiáng)度發(fā)生干涉，即強(qiáng)度降低，引起應(yīng)力超過強(qiáng)度后造成不安全或不可靠的問

56、題。由干涉圖可以看出：即使在安全系數(shù)大于1的情況下仍然存在有一定的不可靠度；當(dāng)材料強(qiáng)度和工作應(yīng)力的離散程度大，干涉部分加大，不可靠度也增大；當(dāng)材質(zhì)性能好、工作應(yīng)力穩(wěn)定時，使兩分布離散度小，干涉部分相應(yīng)的減小，可靠度增大。所以，為保證產(chǎn)品可靠性，只進(jìn)行安全系數(shù)計算是不夠的，還需要進(jìn)行可靠度計算。 思考題：安全系數(shù)大的產(chǎn)品，可靠性越高嗎？為什么？思考題：安全系數(shù)大的產(chǎn)品，可靠性越高嗎？為什么？安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作p 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計機(jī)械零件的可靠性設(shè)計 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述機(jī)械零件的可靠性設(shè)計概述安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春

57、燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 應(yīng)力應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型強(qiáng)度干涉模型 應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型揭示了概率設(shè)計的本質(zhì)。從干涉模型可以看到，就統(tǒng)計數(shù)學(xué)觀點(diǎn)而言，任一設(shè)計都存在著失效概率，即可靠度小于1。而我們能夠做到的僅僅是將失效概率限制在一個可以接受的限度之內(nèi)，該觀點(diǎn)在常規(guī)設(shè)計的安全系數(shù)法中是不明確的，因為在其設(shè)計中不考慮存在失效的可能性?？煽啃栽O(shè)計這一重要特征，客觀地反映了產(chǎn)品設(shè)計和運(yùn)行的真實情況，同時，還定量地給出產(chǎn)品在使用中的失效概率或可靠度，因而受到重視與發(fā)展。 可靠性設(shè)計基本方法1、基本概念若應(yīng)力s和強(qiáng)度r均為隨機(jī)變量，則z=r-s也為隨機(jī)變量

58、。產(chǎn)品要可靠，需滿足： z=r-s 0即產(chǎn)品可靠度為：R=P( z0)= P(r-s 0)g( f f xsssrrrsdrdsrgsfsrPR)()()(可以導(dǎo)出：rdsdrsfrgrsPR)()()(或兩個公式是等同的 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 應(yīng)力應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型強(qiáng)度干涉模型 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作方法2認(rèn)識應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型很重要，這里應(yīng)特注意應(yīng)力、強(qiáng)度均為廣義的應(yīng)力和強(qiáng)度。廣義應(yīng)力導(dǎo)致失效（故障）的因素，如溫度、電流、載荷等；廣義強(qiáng)度阻止失效（故障）的因素，如極限應(yīng)力、額定電流等；幾點(diǎn)說明：干涉模型是可靠性分析的基本

59、模型，無論什么問題均適用；干涉區(qū)的面積越大，可靠度越低，但不等于失效概率；關(guān)于R的計算公式僅為干涉模型的公式化表示，實際應(yīng)用意義很小。、應(yīng)力、強(qiáng)度均為正態(tài)分布時的可靠度計算),(),(),(zzssrrNsrzNsNr則若22srzsrz其中安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 可靠度計算可靠度計算解析法解析法方法3zzzzzPzPR)0(zzzzzP1zzzzzP22()()rszzrs22( )rsrsR若令則稱為可靠性系數(shù)（或可靠性指數(shù)）兩類可靠性問題：已知，求R=()可靠性估計已知R，求=-1(R)可靠性

60、設(shè)計安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院張春燕制作 機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計 可靠度計算可靠度計算解析法解析法方法4例：一鋼絲繩受到拉伸載荷FN(544.3，113.4)kN，已知鋼絲的承載能力QN(907.2，136)kN，求該鋼絲的可靠度R。22:FQFQ解0494. 24 .1131363 .5542 .90722%982.97)0494. 2(:R因此有若采用另一廠家生產(chǎn)的鋼絲繩，由于管理嚴(yán)格，鋼絲繩的質(zhì)量的一致性較好， Q的均方差降為90.7kN，這時：%39.99)5 . 2(5 . 2R。并未改變，但數(shù)比較上述分析，安全系RQFQ64