第4章機械系統(tǒng)可靠性設(shè)計課件

第4章系統(tǒng)可靠性設(shè)計9/13/20231江西農(nóng)業(yè)大學(xué)第4章系統(tǒng)可靠性設(shè)計8/1/20231江西農(nóng)業(yè)大學(xué)1概述系統(tǒng)：某些彼此相互協(xié)調(diào)工作的零部件、子系統(tǒng)組成，以完成某一特定功能的綜合體。

單元：組成系統(tǒng)相對獨立的機體。（相對）汽車發(fā)動機離合器變速箱傳動軸車身轉(zhuǎn)向等發(fā)動機零件部件零件組件單元單元9/13/20232江西農(nóng)業(yè)大學(xué)1概述系統(tǒng)：某些彼此相互協(xié)調(diào)工作的零部件、子系統(tǒng)組成，以完機械系統(tǒng)：由若干個機械零部件組成并相互有機地組合起來，為完成某一特定功能的綜合體。機械系統(tǒng)可靠性決定因素：1）機械零部件本身的可靠度。組成系統(tǒng)的各個零部件完成所需功能的能力。2）機械零部件組合成系統(tǒng)的組合方式。組成系統(tǒng)各個零件之間的聯(lián)系方式。目的：使機械系統(tǒng)在滿足規(guī)定的可靠性指標、完成預(yù)定功能的前提下，使系統(tǒng)性能，指標，成本，壽命等達到最優(yōu)結(jié)果?；蛘撸谛阅?、指標、成本和壽命的約束下，設(shè)計出高可靠性的機械系統(tǒng)。串聯(lián)方式并聯(lián)方式混聯(lián)方式9/13/20233江西農(nóng)業(yè)大學(xué)機械系統(tǒng)：由若干個機械零部件組成并相互有機地組合起來，為完成系統(tǒng)可靠性設(shè)計方法：1）已知零部件或各單元可靠性數(shù)據(jù)，計算系統(tǒng)可靠性指標。2）給定系統(tǒng)可靠性指標，分配各單元可靠性。根據(jù)各單元可靠度計算系統(tǒng)可靠度，是否滿足系統(tǒng)可靠性指標；若不滿足，將指標重新分配后再計算?？煽啃灶A(yù)測可靠性設(shè)計9/13/20234江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)可靠性設(shè)計方法：根據(jù)各單元可靠度計算系統(tǒng)可靠度，是否滿足為預(yù)計或估算產(chǎn)品的可靠性所建立的可靠性框圖和數(shù)學(xué)模型。

基本可靠性模型任務(wù)可靠性模型基本可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下無故障的持續(xù)工作時間和概率?；究煽啃阅Ｐ停喝停ㄓ靡怨烙嫯a(chǎn)品及組成元件引起的維修及保障要求）任務(wù)可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)范圍內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。任務(wù)可靠性模型：并聯(lián)型（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)品各單元的預(yù)定作用。）可靠性模型9/13/20235江西農(nóng)業(yè)大學(xué)為預(yù)計或估算產(chǎn)品的可靠性所建立的可靠性框圖和數(shù)學(xué)模型?？煽啃韵到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和可靠性框圖結(jié)構(gòu)框圖表示組成系統(tǒng)的部件之間的物理關(guān)系和工作關(guān)系。

可靠性框圖描述系統(tǒng)的功能和組成系統(tǒng)的部件之間的可靠性功能關(guān)系。

表示了系統(tǒng)為完成功能的各單元之間的邏輯關(guān)系。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和功能可靠性數(shù)學(xué)模型各零部件可靠性特征量系統(tǒng)可靠性特征量依據(jù)9/13/20236江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和可靠性框圖結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和功能可靠性AB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可靠性框圖1若要求系統(tǒng)能可靠的流通，A，B必須都正常工作系統(tǒng)才能正常工作。2若要求系統(tǒng)能可靠的截流，A，B任何一個正常工作系統(tǒng)就正常工作。ABAB9/13/20237江西農(nóng)業(yè)大學(xué)AB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可靠性框圖1若要求系統(tǒng)能可靠的流通，A，系統(tǒng)可靠性模型建立的步驟確定系統(tǒng)所要的功能

一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)，完成不同的功能對應(yīng)一個不同的可靠性模型。確定系統(tǒng)的故障判據(jù)

故障判據(jù)：影響系統(tǒng)完成規(guī)定功能的故障或失效。不同功能就有不同的故障判據(jù)以及影響功能的性能參數(shù)或界限。確定系統(tǒng)的工作環(huán)境條件

工作環(huán)境不同使用環(huán)境不同1）同一系統(tǒng)用于多種工作環(huán)境條件下，系統(tǒng)的可靠性框圖不變，僅用不同的環(huán)境因子修正失效率。2）系統(tǒng)為了完成其規(guī)定的功能，經(jīng)歷階段不同的環(huán)境條件時，按每個工作階段建立可靠性模型且作出預(yù)估。9/13/20238江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)可靠性模型建立的步驟確定系統(tǒng)所要的功能8/1/20238建立系統(tǒng)可靠性框圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能失效判據(jù)工作環(huán)境建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型可靠性框圖所有參與完成系統(tǒng)功能的子系統(tǒng)或單元都要考慮建立系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的可靠性邏輯關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。9/13/20239江西農(nóng)業(yè)大學(xué)建立系統(tǒng)可靠性框圖可靠性框圖所有參與完成系統(tǒng)功能的子系統(tǒng)或單機械系統(tǒng)可靠性分析的基本問題：機械系統(tǒng)可靠性的預(yù)計問題：機械系統(tǒng)可靠性的分配問題：在已知系統(tǒng)中各零件的可靠度時，如何得到系統(tǒng)的可靠度問題。在已知對系統(tǒng)可靠性要求（即可靠度指標）時，如何安排系統(tǒng)中各零件的可靠度問題。這兩類問題是系統(tǒng)可靠性分析相互對應(yīng)的逆問題。9/13/202310江西農(nóng)業(yè)大學(xué)機械系統(tǒng)可靠性分析的基本問題：機械系統(tǒng)可靠性的預(yù)計問題

系統(tǒng)可靠性預(yù)計是在方案設(shè)計階段為了估計產(chǎn)品在給定的工作條件下的可靠性而進行的工作。根據(jù)系統(tǒng)、部件、零件的功能、工作環(huán)境及其有關(guān)資料，推測給系統(tǒng)將具有的可靠度。是一個由局部到整體、由小到大、由下到上的過程，是一種綜合的過程。目的：1）檢驗本設(shè)計是否能滿足給定的可靠性指標，預(yù)測產(chǎn)品的可靠度。2）協(xié)調(diào)設(shè)計參數(shù)及性能指標，以求得合理地提高產(chǎn)品的可靠性；3）比較不同的設(shè)計方案的特點及可靠度，以選擇最佳設(shè)計方案。4）發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)，提出改進措施提高可靠度。內(nèi)容：

單元可靠性預(yù)計和系統(tǒng)可靠性預(yù)計2系統(tǒng)可靠性預(yù)計9/13/202311江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)可靠性預(yù)計是在方案設(shè)計階段為了估計產(chǎn)品在給定的工程序?qū)Ρ活A(yù)計的系統(tǒng)做出明確定義確定分系統(tǒng)找出影響系統(tǒng)可靠度的主要零件確定各分系統(tǒng)中所用的零部件的失效率計算分系統(tǒng)的失效率定出用以修整各分系統(tǒng)失效率基本數(shù)值的修正系數(shù)。計算系統(tǒng)失效率的基本數(shù)值定出用以對系統(tǒng)失效率的基本數(shù)值進行修正的修正系數(shù)計算系統(tǒng)的失效率計算系統(tǒng)的可靠度9/13/202312江西農(nóng)業(yè)大學(xué)程序?qū)Ρ活A(yù)計的系統(tǒng)做出明確定義8/1/202312江西農(nóng)業(yè)大單元可靠性預(yù)計確定單元的基本失效率λG

在一定的環(huán)境條件（實驗條件、使用條件等）下得到，也到從資料中查得。

如表4－5確定單元的應(yīng)用失效率λ

根據(jù)使用條件確定應(yīng)用失效率，即單元在現(xiàn)場使用中的失效率。

1）根據(jù)現(xiàn)場實測的失效率數(shù)據(jù)。2）選取相應(yīng)的修正系數(shù)KF值，并根據(jù)公式計算。9/13/202313江西農(nóng)業(yè)大學(xué)單元可靠性預(yù)計確定單元的基本失效率λG8/1/202313江系統(tǒng)可靠性預(yù)計串聯(lián)系統(tǒng)

組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的失效都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效的系統(tǒng)?；蛘撸褐挥挟斔袉卧颊９ぷ鲿r，系統(tǒng)才能正常工作的系統(tǒng)。設(shè)U表示系統(tǒng)正常工作的事件，Ui表示第i個系統(tǒng)正常工作的事件。當所有分系統(tǒng)都正常工作時，系統(tǒng)才正常工作。S1S2Sn9/13/202314江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)可靠性預(yù)計串聯(lián)系統(tǒng)S1S2Sn8/1/202314江西農(nóng)設(shè)系統(tǒng)可靠度為RS，則有串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于各獨立分系統(tǒng)的可靠度乘積。9/13/202315江西農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)系統(tǒng)可靠度為RS，則有串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于各獨立分系統(tǒng)的可若各單元的壽命分布為指數(shù)分布，即其中，為系統(tǒng)失效率，即各分系統(tǒng)失效率之和。系統(tǒng)的平均無故障工作時間為9/13/202316江西農(nóng)業(yè)大學(xué)若各單元的壽命分布為指數(shù)分布，即其中，例1某帶式輸送機輸送帶共有54個接頭，已知各接頭的強度服從指數(shù)分布，其失效率如表所列，試計算該輸送帶的平均壽命和工作到1000h的可靠度。接頭數(shù)358101216λ×10-4/h-10.20.150.380.310.180.1解：輸送帶接頭為串連系統(tǒng)9/13/202317江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例1某帶式輸送機輸送帶共有54個接頭，已知各接頭的強度并聯(lián)系統(tǒng)

組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的正常工作都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)正常工作的系統(tǒng)。或者：只有當所有單元都失效時，系統(tǒng)才失效的系統(tǒng)。

設(shè)F表示系統(tǒng)發(fā)生故障的事件，F(xiàn)i表示第i個系統(tǒng)失效的事件。當所有分系統(tǒng)都失效時，系統(tǒng)才發(fā)生故障。S1S2Sn9/13/202318江西農(nóng)業(yè)大學(xué)并聯(lián)系統(tǒng)S1S2Sn8/1/202318江西農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)分系統(tǒng)可靠度為Ri，系統(tǒng)可靠度為RS，則有可見，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度大于各獨立分系統(tǒng)的可靠度，分系統(tǒng)越多，系統(tǒng)可靠度越高。9/13/202319江西農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)分系統(tǒng)可靠度為Ri，系統(tǒng)可靠度為RS，則有可見，并聯(lián)系統(tǒng)的混聯(lián)系統(tǒng)

把若干串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)重復(fù)地再加以串連或并聯(lián)，得到更復(fù)雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型。

設(shè)S1、S2、S3的可靠度分別為R1、R2、R3，則系統(tǒng)可靠度為（串聯(lián)并聯(lián)等效計算）S1S2S39/13/202320江西農(nóng)業(yè)大學(xué)混聯(lián)系統(tǒng)S1S2S38/1/202320江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：如圖行星齒輪機構(gòu)簡圖。如果太陽輪a，行星輪g及齒圈b的可靠度分別為Ra＝0.995，Rg1=Rg2=Rg3=Rg=0.999和Rb=0.990，求行星齒輪機構(gòu)的可靠度RS。設(shè)任一齒輪的失效是獨立事件。9/13/202321江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：如圖行星齒輪機構(gòu)簡圖。如果太陽輪a，行星輪g及齒圈b的可表決系統(tǒng)（工作貯備系統(tǒng)）

組成系統(tǒng)的n個單元中，不失效的單元個數(shù)不少于k，系統(tǒng)就不會失效的系統(tǒng)。有2/3表決系統(tǒng)、(n-1)/n表決系統(tǒng)、(n-r)/n表決系統(tǒng)等。1、2/3表決系統(tǒng)S1S2S3一個三單元并聯(lián)只需要兩個正常工作的系統(tǒng)。9/13/202322江西農(nóng)業(yè)大學(xué)表決系統(tǒng)（工作貯備系統(tǒng)）S1S2S3一個三單元并聯(lián)只需要兩個S1SnS22、(n-1)/n表決系統(tǒng)

一個n單元并聯(lián)只允許一個單元失效的系統(tǒng)。S1SnS23、(n-r)/n表決系統(tǒng)

一個n單元并聯(lián)只允許r個單元失效的系統(tǒng)。9/13/202323江西農(nóng)業(yè)大學(xué)S1SnS22、(n-1)/n表決系統(tǒng)S1SnS23、(n-幾種常見可靠性邏輯框圖9/13/202324江西農(nóng)業(yè)大學(xué)幾種常見可靠性邏輯框圖8/1/202324江西農(nóng)業(yè)大學(xué)任意可靠性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠度計算方法真值表法（狀態(tài)枚舉法）

原理：將系統(tǒng)中各單元的“失效”和“工作”的所有可能搭配的情況一一列出來進行計算。例：如圖，系統(tǒng)有5個單元，求系統(tǒng)可靠度。解：系統(tǒng)有5個單元，每個單元對應(yīng)兩個狀態(tài)，則系統(tǒng)總共有25=32種狀態(tài)。每個單元失效狀態(tài)用”0”表示，工作狀態(tài)用“1”來表示。并設(shè)RA=0.8,RB=0.7,RC=0.8,RD=0.7,RE=0.9。ABCDE000000000100010001000100010000ABCDE00011001100110011000101001001010001010010010101010ABCDE11100110101100110011101101010100111010110111001101ABCDE111101110111011101110111111111R11=0.03136R2=0.00336R3=0.0134R4=0.00784R5=0.03024R6=0.03024R7=0.0134R8=0.03024R9=0.00784R10=0.03024R12=0.12096R13=0.07056R14=0.12096R15=0.07056R16=0.28224R1=0.003369/13/202325江西農(nóng)業(yè)大學(xué)任意可靠性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠度計算方法真值表法（狀態(tài)枚舉法）AB全概率公式法（分解法）原理：選出系統(tǒng)中的主要單元，然后把這個單元分成正常工作與故障兩種狀態(tài)，再用全概率公式計算系統(tǒng)的可靠度。若被選出的單元為x，其可靠度為Rx，失效率為Fx=1-Rx。則系統(tǒng)可靠度表示單元x可靠的條件下，系統(tǒng)能正常工作的概率；表示在單元x不可靠的條件下，系統(tǒng)能正常工作的概率。關(guān)鍵在于如何巧妙的選擇單元x9/13/202326江西農(nóng)業(yè)大學(xué)全概率公式法（分解法）原理：選出系統(tǒng)中的主要單元，然后把這個選擇E為主要單元x，那么有當E正常工作和失效時，系統(tǒng)的可靠性框圖可化簡為9/13/202327江西農(nóng)業(yè)大學(xué)選擇E為主要單元x，那么有注意：1）x單元要選擇適當，必須是系統(tǒng)中最主要的并且是與其他單元聯(lián)系最多的單元。2）對于很復(fù)雜的混聯(lián)系統(tǒng)這個方法不方便。

除了被選擇的單元外，剩下的系統(tǒng)仍然是復(fù)雜多樣，計算困難。9/13/202328江西農(nóng)業(yè)大學(xué)注意：8/1/202328江西農(nóng)業(yè)大學(xué)界限法（邊值法）（上、下限法）基本思想：對于一個不能用前述數(shù)學(xué)模型法求解的復(fù)雜系統(tǒng)，（1）先簡單地看成是某些單元的串聯(lián)系統(tǒng)，求該串聯(lián)的可靠度預(yù)計值的上限值和下限值，（2）然后再逐步考慮系統(tǒng)的復(fù)雜情況，并逐次求出可靠度愈來愈精確的上限值和下限值，（3）當達到一定精度要求后，再將上限值和下限值作數(shù)學(xué)處理，合成一個單一的可靠度預(yù)計值，滿足精度要求?；驹恚荷舷拗礡u：1減去系統(tǒng)的失效概率R=1-F，略去了某些失效概率，得出的可靠度比實際的高。下限值RL：系統(tǒng)的成功概率相加，略去了某些成功的概率，預(yù)計出來的可靠度比實際的要低。9/13/202329江西農(nóng)業(yè)大學(xué)界限法（邊值法）（上、下限法）基本思想：基本原理：8/1上限值的計算當系統(tǒng)中的并聯(lián)子系統(tǒng)的可靠性很高時，可以認為這些并聯(lián)部分或冗余部分的可靠度接近于1，此時只考慮系統(tǒng)中的串聯(lián)單元。第一步F1為只考慮串聯(lián)單元失效時的失效概率，忽略了并聯(lián)單元的失效概率。ABCDFE例：m為串聯(lián)單元的數(shù)目。9/13/202330江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上限值的計算當系統(tǒng)中的并聯(lián)子系統(tǒng)的可靠性很高時，可以認為這些第二步：考慮串聯(lián)單元正常，有一對并聯(lián)單元發(fā)生失效的情況。ABCDFEm——串聯(lián)單元的數(shù)目。x——一對并聯(lián)單元同時失效引起系統(tǒng)失效的單元數(shù)。9/13/202331江西農(nóng)業(yè)大學(xué)第二步：考慮串聯(lián)單元正常，有一對并聯(lián)單元發(fā)生失效的情況。AB下限值的計算不管系統(tǒng)元件是串聯(lián)還是并聯(lián)，把所有元件都看成是串聯(lián)，求總系統(tǒng)的可靠度。ABCDFE第一步m為所有單元的數(shù)目。第二步：實際上在系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)中如果僅有一個單元失效，系統(tǒng)仍能正常工作。甚至允許有兩個、三個或更多的單元失效而不影響整個系統(tǒng)的正常工作，于是，系統(tǒng)的可靠度下限值可逐步計算。9/13/202332江西農(nóng)業(yè)大學(xué)下限值的計算不管系統(tǒng)元件是串聯(lián)還是并聯(lián)，把所有元件都看成是串P1——考慮系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)中有1個單元失效時系統(tǒng)的概率。P2——考慮系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)中有2個單元失效時系統(tǒng)的概率。n——所有單元的數(shù)目。k1——系統(tǒng)中并聯(lián)單元數(shù)目n——所有單元的數(shù)目。k2——系統(tǒng)中兩個并聯(lián)單元同時失效系統(tǒng)能正常工作的單元對的數(shù)目9/13/202333江西農(nóng)業(yè)大學(xué)P1——考慮系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)中有1個單元失效時系統(tǒng)的概率。n上、下限值的綜合計算上、下限可靠度的預(yù)計值求出后，可綜合出系統(tǒng)可靠度RS注意：1）m，角標值，上、下限的角標必須相同。上限只考慮一個失效的情況，則下限也必須考慮沒有元件失效和有一個元件失效的情況；若上限考慮兩個元件同時發(fā)生失效的情況，則下限也必須考慮兩個元件同時發(fā)生失效的情況。依此類推。2）根據(jù)經(jīng)驗公式，當1-RUm=RUm-RLm時，可計算系統(tǒng)可靠度。9/13/202334江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上、下限值的綜合計算上、下限可靠度的預(yù)計值求出后，可綜合出系可靠性預(yù)計時注意事項應(yīng)盡早地進行可靠性預(yù)計在產(chǎn)品研制的各個階段，可靠性預(yù)計應(yīng)反復(fù)迭代進行可靠性預(yù)計結(jié)果的相對意義比絕對值更為重要可靠性預(yù)計值應(yīng)大于成熟期的規(guī)定值9/13/202335江西農(nóng)業(yè)大學(xué)可靠性預(yù)計時注意事項應(yīng)盡早地進行可靠性預(yù)計8/1/20233定義

把系統(tǒng)的可靠性指標按一定的原則合理地分配給分系統(tǒng)和零部件的方法。目的將系統(tǒng)可靠性的定量要求分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次。通過分配使整體和部分的可靠性定量要求協(xié)調(diào)一致。注意

1）先要掌握系統(tǒng)和零部件的可靠性預(yù)計數(shù)據(jù)。2）其次必須考慮當前的技術(shù)水平，要按現(xiàn)有的技術(shù)水平在費用、生產(chǎn)、功能、研制時間等的限制條件下，考慮所所能達到的可靠性水平，單純地提高分系統(tǒng)或元器件的可靠度是不現(xiàn)實的。系統(tǒng)可靠性分配9/13/202336江西農(nóng)業(yè)大學(xué)定義系統(tǒng)可靠性分配8/1/202336江西農(nóng)業(yè)大學(xué)分配原則（根據(jù)原則加以修正）1）對于改進潛力大的分系統(tǒng)或部件，分配的指標可以高一些。2）由于系統(tǒng)中關(guān)鍵件發(fā)生故障將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的功能受到嚴重影響，因此關(guān)鍵件的可靠性指標應(yīng)分配得高一些。3）在惡劣環(huán)境條件下工作的分系統(tǒng)或部件，可靠性指標要分配得低一些。4）新研制的產(chǎn)品，采用新工藝、新材料的產(chǎn)品，可靠性指標也應(yīng)分配的低一些。5）易于維修的分系統(tǒng)或部件，可靠性指標可以分配的低一些。6）復(fù)雜的分系統(tǒng)或部件，可靠性指標可以分配的低一些。預(yù)計是分配的基礎(chǔ)。先進行可靠性預(yù)計，再進行可靠性分配。9/13/202337江西農(nóng)業(yè)大學(xué)分配原則（根據(jù)原則加以修正）8/1/202337江西農(nóng)業(yè)大學(xué)方法1）比例組合法4）最少工作量法（再分配法）2）評分分配法5）AGREE分配法3）等分配法1）比例組合法一個新設(shè)計的系統(tǒng)與老系統(tǒng)十分相似，即組成系統(tǒng)的各分系統(tǒng)類型相同，該新系統(tǒng)提出了新的可靠性要求。該設(shè)計具有繼承性，根據(jù)新的設(shè)計要求在原來老產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行改進。9/13/202338江西農(nóng)業(yè)大學(xué)方法1）比例組合法一個新設(shè)計的系統(tǒng)與老系統(tǒng)十分相似，即組成系如果有老系統(tǒng)中各分系統(tǒng)故障占系統(tǒng)故障數(shù)百分比Ki的數(shù)據(jù)，且新、老系統(tǒng)十分相似，則比例組合法的出發(fā)點：考慮到原有系統(tǒng)基本上反映了一定時間內(nèi)產(chǎn)品能實現(xiàn)任務(wù)的可靠性，如果在技術(shù)方面沒有什么重大的突破，那么按照現(xiàn)實水平把新的可靠性指標按原有能力成比例地進行調(diào)整是合理的。適用于新、老系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，且有老系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)或單元數(shù)據(jù)。9/13/202339江西農(nóng)業(yè)大學(xué)如果有老系統(tǒng)中各分系統(tǒng)故障占系統(tǒng)故障數(shù)百分比Ki的數(shù)據(jù)，且新例：某一液壓系統(tǒng)，其故障率，各分系統(tǒng)故障率如表?，F(xiàn)設(shè)計一個新的液壓系統(tǒng)，其組成與老的系統(tǒng)相似，只是液壓泵和濾油器仍沿用老產(chǎn)品。要求新液壓系統(tǒng)故障率為，試將指標分配給各分系統(tǒng)。序號分系統(tǒng)名稱1油箱42油泵703電動機404止回閥305安全閥256油濾87啟動器60解：序號分系統(tǒng)名稱1油箱3.022油泵703電動機30.24止回閥22.655安全閥18.8756油濾87啟動器45.39/13/202340江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：某一液壓系統(tǒng)，其故障率2）評分分配法特點：根據(jù)人們的經(jīng)驗按照四種因素進行評分：復(fù)雜度、技術(shù)發(fā)展水平，環(huán)境條件和重要度，每種因素的分數(shù)在1和10之間。1）復(fù)雜度：組成分系統(tǒng)的零部件數(shù)量及組裝的難易程度。最簡單的評1分，最復(fù)雜的評10分。2）技術(shù)發(fā)展水平：分系統(tǒng)目前的技術(shù)水平和成熟程度。水平最低的評10分，水平最高的評1分。3）環(huán)境條件：分系統(tǒng)所處的環(huán)境條件。極其惡劣嚴酷環(huán)境條件評10分，最好條件評1分。4）功能要求：分系統(tǒng)功能要求和任務(wù)時間。功能多、任務(wù)時間長的評10分，單一功能短時間工作評1分。9/13/202341江西農(nóng)業(yè)大學(xué)2）評分分配法特點：根據(jù)人們的經(jīng)驗按照四種因素進行評分：復(fù)雜假設(shè)系統(tǒng)給定的可靠性指標為失效率，則分配給每個分系統(tǒng)的失效率為——為第i個分系統(tǒng)的評分系數(shù)。9/13/202342江西農(nóng)業(yè)大學(xué)假設(shè)系統(tǒng)給定的可靠性指標為失效率，則分配給3）等分配法缺少確定的系統(tǒng)信息時串聯(lián)系統(tǒng)：并聯(lián)系統(tǒng)：混聯(lián)系統(tǒng)：等效串聯(lián)系統(tǒng)和等效單元。ABCDFE9/13/202343江西農(nóng)業(yè)大學(xué)3）等分配法缺少確定的系統(tǒng)信息時串聯(lián)系統(tǒng)：ABCDFE8/14）再分配法基本思路：可靠度越低的分系統(tǒng)，其可靠度越容易提高。假設(shè)系統(tǒng)可靠性預(yù)計值為RS，各串聯(lián)系統(tǒng)可靠度值為Ri。根據(jù)分系統(tǒng)可靠度預(yù)計值的大小，由低到高依次進行排列并編號。當可靠度指標時，令，則9/13/202344江西農(nóng)業(yè)大學(xué)4）再分配法基本思路：可靠度越低的分系統(tǒng)，其可靠度越容易提高注意：1）該方法是以低可靠度的分系統(tǒng)具有較高改進潛力為基礎(chǔ)的。2）有的分系統(tǒng)雖然可靠度低，但因技術(shù)水平低提高可靠度困難，就把該系統(tǒng)歸納到高可靠度系列。3）改進可能性：可立即改進的單元改進可能性比較小的單元不改進的單元9/13/202345江西農(nóng)業(yè)大學(xué)注意：8/1/202345江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：設(shè)串聯(lián)系統(tǒng)4個單元的可靠度預(yù)測值由小到大的排列為R1=0.8507，R2=0.9570，R3=0.9856，R4=0.9998，若設(shè)計規(guī)定串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度RS=0.9560，試進行可靠度再分配。解：系統(tǒng)可靠度為不能滿足設(shè)計要求，因此需要提高單元的可靠度，并進行可靠度再分配。當k=1時，當k=2時，9/13/202346江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：設(shè)串聯(lián)系統(tǒng)4個單元的可靠度預(yù)測值由小到大的排列為R1=05）AGREE分配法該方法考慮了系統(tǒng)各單元或各子系統(tǒng)的復(fù)雜度、重要度、工作時間以及它們與系統(tǒng)之間的失效關(guān)系。單元或子系統(tǒng)的復(fù)雜度為：子系統(tǒng)中所含的重要零部件數(shù)目Ni與系統(tǒng)中重要零部件總數(shù)之比，即第i的個子系統(tǒng)復(fù)雜度為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)子系統(tǒng)的重要度為：該子系統(tǒng)的失效而引起系統(tǒng)失效的概率。9/13/202347江西農(nóng)業(yè)大學(xué)5）AGREE分配法該方法考慮了系統(tǒng)各單元或例：一個四單元的串聯(lián)系統(tǒng)，要求在連續(xù)工作48h內(nèi)系統(tǒng)的可靠度為0.96。而單元1、2的重要性為E1=E2=1；單元3工作時間為10h，重要度E3=0.90，單元4的工作時間為12h，重要度E4=0.85，問應(yīng)怎樣分配它們？已知它們的零件、組件數(shù)分別為10，20，40，50。解：系統(tǒng)的重要零件、組件總數(shù)單元的零件數(shù)越少即結(jié)構(gòu)越簡單，則分配的可靠度就越高；反之，分配給的可靠度就越低。9/13/202348江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：一個四單元的串聯(lián)系統(tǒng)，要求在連續(xù)工作48h內(nèi)系統(tǒng)的可靠度可靠性設(shè)計方法結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計結(jié)構(gòu)可靠性：結(jié)構(gòu)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。結(jié)構(gòu)：能夠承受和傳遞可能發(fā)生的各種載荷作用的工程構(gòu)件。零件、多個零件構(gòu)成的部件或系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計：以分析結(jié)構(gòu)失效的物理原因為出發(fā)點。目標：是保證每一結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用期間內(nèi)，將完成規(guī)定功能出現(xiàn)的風險控制在可以接受的范圍之內(nèi)。解決：1）根據(jù)設(shè)計計算確定結(jié)構(gòu)的可靠度或可靠指標；2）根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)提出的結(jié)構(gòu)可靠性目標值確定能夠?qū)崿F(xiàn)該目標值的各構(gòu)件參數(shù)。已知機械系統(tǒng)可靠性的指標，如何使系統(tǒng)性能，指標，成本，壽命等達到最優(yōu)結(jié)果，這是可靠性設(shè)計問題。9/13/202349江西農(nóng)業(yè)大學(xué)可靠性設(shè)計方法結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計已知機械系統(tǒng)可靠性的指標，如何使冗余設(shè)計為提高系統(tǒng)功能而附加一個或一套以上的零件、部件和設(shè)備，達到使其中之一發(fā)生失效但整個系統(tǒng)并不發(fā)生失效的結(jié)果，這種系統(tǒng)稱為冗余系統(tǒng)，設(shè)計方法稱為冗余設(shè)計?？刹捎孟嗤瑔卧哂?，也可采用不同單元冗余。能提高系統(tǒng)任務(wù)可靠性，但降低了系統(tǒng)基本可靠性。例：一個系統(tǒng)由3個相同單元構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)，設(shè)每個單元可靠性為0.9，則并聯(lián)系統(tǒng)的任務(wù)可靠性為：

R（任務(wù)）=1-(1-0.9)3=0.999而系統(tǒng)基本可靠性按全串聯(lián)模型，為R(基本)=0.93=0.729可見：任務(wù)可靠性提高了，而基本可靠性降低了，意味著維修工作量加大，費用加大。9/13/202350江西農(nóng)業(yè)大學(xué)冗余設(shè)計8/1/202350江西農(nóng)業(yè)大