工學(xué)第4章-機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

第4章系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)2/5/20251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(duì)獨(dú)立的機(jī)體。（相對(duì)）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)離合器變速箱傳動(dòng)軸車身轉(zhuǎn)向等發(fā)動(dòng)機(jī)零件部件零件組件單元單元2/5/20252江西農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)：由若干個(gè)機(jī)械零部件組成并相互有機(jī)地組合起來，為完成某一特定功能的綜合體。機(jī)械系統(tǒng)可靠性決定因素：1）機(jī)械零部件本身的可靠度。組成系統(tǒng)的各個(gè)零部件完成所需功能的能力。2）機(jī)械零部件組合成系統(tǒng)的組合方式。組成系統(tǒng)各個(gè)零件之間的聯(lián)系方式。目的：使機(jī)械系統(tǒng)在滿足規(guī)定的可靠性指標(biāo)、完成預(yù)定功能的前提下，使系統(tǒng)性能，指標(biāo)，成本，壽命等達(dá)到最優(yōu)結(jié)果?；蛘?，在性能、指標(biāo)、成本和壽命的約束下，設(shè)計(jì)出高可靠性的機(jī)械系統(tǒng)。串聯(lián)方式并聯(lián)方式混聯(lián)方式2/5/20253江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法：1）已知零部件或各單元可靠性數(shù)據(jù)，計(jì)算系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。2）給定系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，分配各單元可靠性。根據(jù)各單元可靠度計(jì)算系統(tǒng)可靠度，是否滿足系統(tǒng)可靠性指標(biāo)；若不滿足，將指標(biāo)重新分配后再計(jì)算。可靠性預(yù)測(cè)可靠性設(shè)計(jì)2/5/20254江西農(nóng)業(yè)大學(xué)為預(yù)計(jì)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(shí)間和概率。基本可靠性模型：全串型（用以估計(jì)產(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(jì)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2/5/20255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)2/5/20256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，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(gè)正常工作系統(tǒng)就正常工作。ABAB2/5/20257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

一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，完成不同的功能對(duì)應(yīng)一個(gè)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(shí)，按每個(gè)工作階段建立可靠性模型且作出預(yù)估。2/5/20258江西農(nóng)業(yè)大學(xué)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。2/5/20259江西農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)可靠性分析的基本問題：機(jī)械系統(tǒng)可靠性的預(yù)計(jì)問題：機(jī)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(shí)，如何得到系統(tǒng)的可靠度問題。在已知對(duì)系統(tǒng)可靠性要求（即可靠度指標(biāo)）時(shí)，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(duì)應(yīng)的逆問題。2/5/202510江西農(nóng)業(yè)大學(xué)

系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)是在方案設(shè)計(jì)階段為了估計(jì)產(chǎn)品在給定的工作條件下的可靠性而進(jìn)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(cè)給系統(tǒng)將具有的可靠度。是一個(gè)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(yàn)本設(shè)計(jì)是否能滿足給定的可靠性指標(biāo)，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的可靠度。

2）協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)及性能指標(biāo)，以求得合理地提高產(chǎn)品的可靠性；

3）比較不同的設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)及可靠度，以選擇最佳設(shè)計(jì)方案。

4）發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施提高可靠度。內(nèi)容：

單元可靠性預(yù)計(jì)和系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)2系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)2/5/202511江西農(nóng)業(yè)大學(xué)程序?qū)Ρ活A(yù)計(jì)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(jì)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(jì)算系統(tǒng)失效率的基本數(shù)值定出用以對(duì)系統(tǒng)失效率的基本數(shù)值進(jìn)行修正的修正系數(shù)計(jì)算系統(tǒng)的失效率計(jì)算系統(tǒng)的可靠度2/5/202512江西農(nóng)業(yè)大學(xué)單元可靠性預(yù)計(jì)確定單元的基本失效率λG

在一定的環(huán)境條件（實(shí)驗(yàn)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(chǎng)使用中的失效率。

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)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(jì)算。2/5/202513江西農(nóng)業(yè)大學(xué)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效的系統(tǒng)?；蛘撸褐挥挟?dāng)所有單元都正常工作時(shí)，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(gè)系統(tǒng)正常工作的事件。當(dāng)所有分系統(tǒng)都正常工作時(shí)，系統(tǒng)才正常工作。S1S2Sn2/5/202514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(dú)立分系統(tǒng)的可靠度乘積。2/5/202515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，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(shí)間為2/5/202516江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例1某帶式輸送機(jī)輸送帶共有54個(gè)接頭，已知各接頭的強(qiáng)度服從指數(shù)分布，其失效率如表所列，試計(jì)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)2/5/202517江西農(nóng)業(yè)大學(xué)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)正常工作的系統(tǒng)?；蛘撸褐挥挟?dāng)所有單元都失效時(shí)，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(gè)系統(tǒng)失效的事件。當(dāng)所有分系統(tǒng)都失效時(shí)，系統(tǒng)才發(fā)生故障。S1S2Sn2/5/202518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(dú)立分系統(tǒng)的可靠度，分系統(tǒng)越多，系統(tǒng)可靠度越高。2/5/202519江西農(nóng)業(yè)大學(xué)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(jì)算）S1S2S32/5/202520江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：如圖行星齒輪機(jī)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(jī)構(gòu)的可靠度RS。設(shè)任一齒輪的失效是獨(dú)立事件。2/5/202521江西農(nóng)業(yè)大學(xué)表決系統(tǒng)（工作貯備系統(tǒng)）

組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中，不失效的單元個(gè)數(shù)不少于k，系統(tǒng)就不會(huì)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(gè)三單元并聯(lián)只需要兩個(gè)正常工作的系統(tǒng)。2/5/202522江西農(nóng)業(yè)大學(xué)S1SnS22、(n-1)/n表決系統(tǒng)

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

一個(gè)n單元并聯(lián)只允許r個(gè)單元失效的系統(tǒng)。2/5/202523江西農(nóng)業(yè)大學(xué)幾種常見可靠性邏輯框圖2/5/202524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(jì)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(jìn)行計(jì)算。例：如圖，系統(tǒng)有5個(gè)單元，求系統(tǒng)可靠度。解：系統(tǒng)有5個(gè)單元，每個(gè)單元對(duì)應(yīng)兩個(gè)狀態(tài)，則系統(tǒng)總共有25=32種狀態(tài)。每個(gè)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=0.003362/5/202525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(gè)單元分成正常工作與故障兩種狀態(tài)，再用全概率公式計(jì)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x2/5/202526江西農(nóng)業(yè)大學(xué)選擇E為主要單元x，那么有當(dāng)E正常工作和失效時(shí)，系統(tǒng)的可靠性框圖可化簡為2/5/202527江西農(nóng)業(yè)大學(xué)注意：1）x單元要選擇適當(dāng)，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(duì)于很復(fù)雜的混聯(lián)系統(tǒng)這個(gè)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(jì)算困難。2/5/202528江西農(nóng)業(yè)大學(xué)界限法（邊值法）（上、下限法）基本思想：對(duì)于一個(gè)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(jì)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(dāng)達(dá)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(gè)單一的可靠度預(yù)計(jì)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(shí)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(jì)出來的可靠度比實(shí)際的要低。2/5/202529江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上限值的計(jì)算當(dāng)系統(tǒng)中的并聯(lián)子系統(tǒng)的可靠性很高時(shí)，可以認(rèn)為這些并聯(lián)部分或冗余部分的可靠度接近于1，此時(shí)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(shí)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。2/5/202530江西農(nóng)業(yè)大學(xué)第二步：考慮串聯(lián)單元正常，有一對(duì)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(duì)并聯(lián)單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的單元數(shù)。2/5/202531江西農(nóng)業(yè)大學(xué)下限值的計(jì)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(shí)際上在系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)中如果僅有一個(gè)單元失效，系統(tǒng)仍能正常工作。甚至允許有兩個(gè)、三個(gè)或更多的單元失效而不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，于是，系統(tǒng)的可靠度下限值可逐步計(jì)算。2/5/202532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(gè)單元失效時(shí)系統(tǒng)的概率。P2——考慮系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)中有2個(gè)單元失效時(shí)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(gè)并聯(lián)單元同時(shí)失效系統(tǒng)能正常工作的單元對(duì)的數(shù)目2/5/202533江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上、下限值的綜合計(jì)算上、下限可靠度的預(yù)計(jì)值求出后，可綜合出系統(tǒng)可靠度RS注意：1）m，角標(biāo)值，上、下限的角標(biāo)必須相同。上限只考慮一個(gè)失效的情況，則下限也必須考慮沒有元件失效和有一個(gè)元件失效的情況；若上限考慮兩個(gè)元件同時(shí)發(fā)生失效的情況，則下限也必須考慮兩個(gè)元件同時(shí)發(fā)生失效的情況。依此類推。2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，當(dāng)1-RUm=RUm-RLm時(shí)，可計(jì)算系統(tǒng)可靠度。2/5/202534江西農(nóng)業(yè)大學(xué)可靠性預(yù)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)應(yīng)盡早地進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)在產(chǎn)品研制的各個(gè)階段，可靠性預(yù)計(jì)應(yīng)反復(fù)迭代進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果的相對(duì)意義比絕對(duì)值更為重要可靠性預(yù)計(jì)值應(yīng)大于成熟期的規(guī)定值2/5/202535江西農(nóng)業(yè)大學(xué)定義

把系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)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(jì)數(shù)據(jù)。

2）其次必須考慮當(dāng)前的技術(shù)水平，要按現(xiàn)有的技術(shù)水平在費(fèi)用、生產(chǎn)、功能、研制時(shí)間等的限制條件下，考慮所所能達(dá)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(shí)的。系統(tǒng)可靠性分配2/5/202536江西農(nóng)業(yè)大學(xué)分配原則（根據(jù)原則加以修正）1）對(duì)于改進(jìn)潛力大的分系統(tǒng)或部件，分配的指標(biāo)可以高一些。2）由于系統(tǒng)中關(guān)鍵件發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的功能受到嚴(yán)重影響，因此關(guān)鍵件的可靠性指標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)可以分配的低一些。預(yù)計(jì)是分配的基礎(chǔ)。先進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，再進(jìn)行可靠性分配。2/5/202537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(píng)分分配法5）AGREE分配法3）等分配法1）比例組合法一個(gè)新設(shè)計(jì)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(jì)具有繼承性，根據(jù)新的設(shè)計(jì)要求在原來老產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。2/5/202538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、老系統(tǒng)十分相似，則比例組合法的出發(fā)點(diǎn)：考慮到原有系統(tǒng)基本上反映了一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品能實(shí)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(shí)水平把新的可靠性指標(biāo)按原有能力成比例地進(jìn)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(jì)數(shù)據(jù)或單元數(shù)據(jù)。2/5/202539江西農(nóng)業(yè)大學(xué)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(jì)一個(gè)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(biāo)分配給各分系統(tǒng)。序號(hào)分系統(tǒng)名稱1油箱42油泵703電動(dòng)機(jī)404止回閥305安全閥256油濾87啟動(dòng)器60解：序號(hào)分系統(tǒng)名稱1油箱3.022油泵703電動(dòng)機(jī)30.24止回閥22.655安全閥18.8756油濾87啟動(dòng)器45.32/5/202540江西農(nóng)業(yè)大學(xué)2）評(píng)分分配法特點(diǎn)：根據(jù)人們的經(jīng)驗(yàn)按照四種因素進(jìn)行評(píng)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?jǐn)?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(píng)1分，最復(fù)雜的評(píng)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(píng)10分，水平最高的評(píng)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(yán)酷環(huán)境條件評(píng)10分，最好條件評(píng)1分。4）功能要求：分系統(tǒng)功能要求和任務(wù)時(shí)間。功能多、任務(wù)時(shí)間長的評(píng)10分，單一功能短時(shí)間工作評(píng)1分。2/5/202541江西農(nóng)業(yè)大學(xué)假設(shè)系統(tǒng)給定的可靠性指標(biāo)為失效率，則分配給每個(gè)分系統(tǒng)的失效率為——為第i個(gè)分系統(tǒng)的評(píng)分系數(shù)。2/5/202542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(shí)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。ABCDFE2/5/202543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。假設(shè)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)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(jì)值的大小，由低到高依次進(jìn)行排列并編號(hào)。當(dāng)可靠度指標(biāo)時(shí)，令，則2/5/202544江西農(nóng)業(yè)大學(xué)注意：1）該方法是以低可靠度的分系統(tǒng)具有較高改進(jìn)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(jìn)可能性：可立即改進(jìn)的單元改進(jìn)可能性比較小的單元不改進(jìn)的單元2/5/202545江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：設(shè)串聯(lián)系統(tǒng)4個(gè)單元的可靠度預(yù)測(cè)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(jì)規(guī)定串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度RS=0.9560，試進(jìn)行可靠度再分配。解：系統(tǒng)可靠度為不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此需要提高單元的可靠度，并進(jìn)行可靠度再分配。當(dāng)k=1時(shí)，當(dāng)k=2時(shí)，2/5/202546江西農(nóng)業(yè)大學(xué)5）AGREE分配法該方法考慮了系統(tǒng)各單元或各子系統(tǒng)的復(fù)雜度、重要度、工作時(shí)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(gè)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。2/5/202547江西農(nóng)業(yè)大學(xué)例：一個(gè)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(shí)間為10h，重要度E3=0.90，單元4的工作時(shí)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。2/5/202548江西農(nóng)業(yè)大學(xué)可靠性設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)零件構(gòu)成的部件或系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)：以分析結(jié)構(gòu)失效的物理原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)。目標(biāo)：是保證每一結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期間內(nèi)，將完成規(guī)定功能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)控制在可以接受的范圍之內(nèi)。解決：1）根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定結(jié)構(gòu)的可靠度或可靠指標(biāo)；

2）根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的結(jié)構(gòu)可靠性目標(biāo)值確定能夠?qū)崿F(xiàn)該目標(biāo)值的各構(gòu)件參數(shù)。已知機(jī)械系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)，如何使系統(tǒng)性能，指標(biāo)，成本，壽命等達(dá)到最優(yōu)結(jié)果，這是可靠性設(shè)計(jì)問題。2/5/202549江西農(nóng)業(yè)大學(xué)冗余設(shè)計(jì)為提高系統(tǒng)功能而附加一個(gè)或一套以上的零件、部件和設(shè)備，達(dá)到使其中之一發(fā)生失效但整個(gè)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(jì)方法稱為冗余設(shè)計(jì)?？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(gè)系統(tǒng)由3個(gè)相同單元構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)，設(shè)每個(gè)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(fèi)用加大。2/5/202550江西農(nóng)業(yè)大學(xué)如何配置冗余單元？1）采用更好的零部件和采用簡化設(shè)計(jì)、降額設(shè)計(jì)都無法滿足系統(tǒng)的可靠性要求時(shí)；2