機械可靠性設(shè)計課件

1、機械可靠性設(shè)計2022/7/27機械可靠性設(shè)計本課程主要的教學(xué)內(nèi)容第一章 可靠性概論第二章 可靠性理論中常用的幾種概率分布第三章 分布參數(shù)的估計與分布函數(shù)的假設(shè)檢驗第四章 機械可靠性設(shè)計原理與可靠度計算第五章 機械靜強度與可靠性設(shè)計第六章 系統(tǒng)可靠性設(shè)計第七章 機械零部件的可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計使用教材機械可靠性設(shè)計劉惟信 清華大學(xué)出版社機械可靠性設(shè)計考核方式考試*80%+平時*20%機械可靠性設(shè)計第一章 可靠性概論1-1 可靠性概述1-2 可靠性尺度1-3 可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的異同機械可靠性設(shè)計1-1 可靠性概述一、可靠性的研究意義二、可靠性定義機械可靠性設(shè)計一、可靠性研究意義1、意義：

2、 1)提高產(chǎn)品可靠性,可以防止故障和事故的發(fā)生,尤其是避免災(zāi)難性的事故發(fā)生.86年1月28日,美航天飛機”挑戰(zhàn)者號”由于1個密封圈失效,起飛76S后爆炸,其中7名宇航員喪生,造成12億美元的經(jīng)濟(jì)損失;92年我國發(fā)射”澳星號”時由于一個小小零件的故障,發(fā)射失敗,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響. 2) 提高產(chǎn)品的可靠性,能使產(chǎn)品總的費用降低.提高產(chǎn)品的可靠性,首先要增加費用,如選用好的元器件,研制部分冗余功能的電路及進(jìn)行可靠性設(shè)計、分析、實驗，這些都需要經(jīng)費。 機械可靠性設(shè)計然而，產(chǎn)品可靠性的提高使得維修費及停機檢查損失費大大減小，使總費用降低。3）提高產(chǎn)品的可靠性，可以減少停機時間，提高產(chǎn)品可用

3、率，一臺設(shè)備可頂幾臺用，可以發(fā)揮幾倍的效益。美國GE公司經(jīng)過分析認(rèn)為，對于發(fā)電、冶金、礦山、運輸?shù)冗B續(xù)作業(yè)的設(shè)備，即使可靠性提高1%，成本提高10%也是合算的。 4）對于公司來講，提高產(chǎn)品的可靠性，可以改善公司信譽，增強競爭力，擴(kuò)大市場份額，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。機械可靠性設(shè)計2、幾個基本概念1）可靠性預(yù)測：是一種預(yù)報方法，在設(shè)計階段即從所得的失效率數(shù)據(jù)預(yù)報零部件和系統(tǒng)實際可能達(dá)到的可靠度，預(yù)報這些零件、部件和系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。 可以找出提高整個設(shè)備的可靠度的有效途徑。2）系統(tǒng)可靠性分配：將系統(tǒng)規(guī)定的容許失效概率合理的分配給該系統(tǒng)的零、部件。機械可靠性設(shè)計3、機械

4、可靠性設(shè)計的特點1）將載荷、材料性能和強度及零、部件的尺寸都視為屬于某種概率分布的統(tǒng)計量。2）采用了可靠度或其他可靠性指標(biāo)，來確保結(jié)構(gòu)的可靠性，而傳統(tǒng)機械設(shè)計是用安全系數(shù)來保證結(jié)構(gòu)的可靠性。3）對結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，得出的安全系數(shù)比傳統(tǒng)的安全系數(shù)更符合實際。機械可靠性設(shè)計二、 可靠性的定義1、定義 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力2、注意的問題1）對象 可以是零件，也可以是系統(tǒng)2）使用條件 包括運輸條件、環(huán)境條件、使用方法等3）規(guī)定時間機械可靠性設(shè)計可靠度是一個有時間性的定義。可以是區(qū)間（0，t），也可以是行使里程、規(guī)定周期、次數(shù)等等4）規(guī)定功能 正常工作而不失效5

5、）概率機械可靠性設(shè)計1-2 可靠性尺度一、可靠度與不可靠度二、失效率三、平均壽命機械可靠性設(shè)計一、可靠度與不可靠度1、定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，通常以R表示。1）0R(t) 12）R(t)=P(E)=P(Tt)3）不可靠度記為F,對應(yīng)的失效概率密度函數(shù)為F(t)R(t)+F(t)=1機械可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計二、失效率1、定義：工作到某時刻t時尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻t以后下一個單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。設(shè)有N個產(chǎn)品，從t=0開始工作，到時刻t時產(chǎn)品的失效率為n(t)，而到時刻(t+t)時產(chǎn)品的失效數(shù)為n(t+t)，即在t, t+t)時間區(qū)間有n(t)=n(

6、t+ t)-n(t)個產(chǎn)品失效，則定義該產(chǎn)品在時間區(qū)間t, t+t)內(nèi)的平均失效率為：機械可靠性設(shè)計2、失效率曲線如果對這批零件測得多年的失效數(shù)據(jù)，則可以繪出觀測值隨時間的變化曲線，成為該零件的失效率曲線。機械可靠性設(shè)計3、失效率與可靠度之間的關(guān)系聯(lián)系到可靠度函數(shù)看失效率的定義：表示系統(tǒng)、機器、設(shè)備等產(chǎn)品一直到某一時刻t為止尚未發(fā)生故障的可靠度R(t)在下一個單位時間內(nèi)可能發(fā)生故障的條件概率。機械可靠性設(shè)計三、平均壽命1、定義：是產(chǎn)品壽命的平均值，而產(chǎn)品的壽命則是它的無故障的工作時間。1）對于不可修復(fù)的產(chǎn)品，其壽命是指它的失效前的工作時間。平均壽命就是指該產(chǎn)品從開始使用到失效前的工作時間的平均

7、值，或稱為失效前平均時間，記為MTTF機械可靠性設(shè)計2)對于可以修復(fù)的產(chǎn)品，其壽命是指相鄰兩次故障間的工作時間。平均壽命即為平均無故障工作時間或稱為平均故障間隔，記為MTBF機械可靠性設(shè)計1-3 可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計之間的異同機械可靠性設(shè)計與傳統(tǒng)機械設(shè)計方法不同，它具有以下的基本特點：1、以應(yīng)力和強度為隨機變量作為出發(fā)點2、應(yīng)用概率和統(tǒng)計方法進(jìn)行分析、求解3、能定量的回答產(chǎn)品的失效概率和可靠度4、有多種可靠性指標(biāo)供選擇5、強調(diào)設(shè)計對產(chǎn)品可靠性的主導(dǎo)作用6、必須考慮環(huán)境的影響7、必須考慮維修性8、從整體的、系統(tǒng)的觀點出發(fā)9、承認(rèn)在設(shè)計期間及其以后都需要可靠性的增長機械可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計的主

8、要內(nèi)容1、研究產(chǎn)品的故障物理和故障模型2、確定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)及其等級3、合理分配產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)值4、以規(guī)定的可靠性指標(biāo)值為依據(jù)對零件進(jìn)行可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計的方法概率設(shè)計法失效樹分析法及失效模式、影響及致命度分析法機械可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計的步驟1、提出設(shè)計任務(wù)、規(guī)定詳細(xì)指標(biāo)2、確定有關(guān)的設(shè)計變量及參數(shù)3、失效模式、影響及致命度分析4、確定零件的失效模式是否是互相獨立的5、確定失效模式的判據(jù)6、得出應(yīng)力公式7、確定每種失效模式下的應(yīng)力分布機械可靠性設(shè)計8、確定強度計算公式9、確定每種失效模式下的強度分布10、確定每種致命失效模式下與應(yīng)力分布和強度分布相關(guān)的可靠度11、確定零件的可靠度12、確定零件可靠度的置信度13、按上述步驟求出系統(tǒng)中所有關(guān)鍵零、部件的可靠度14、計算子系統(tǒng)和整個系統(tǒng)的可靠度15、必要時可對某些設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化機械可靠性設(shè)計第二章 可靠性理論中常用的幾種概率分布2-1 離散性隨機變量的幾種常見的分布2-2連續(xù)性隨機變量的幾種常見的分布2-3抽樣分布機械可靠性設(shè)計2-1 離散型隨機變量