机械可靠性工程的基本特征.pptxVIP

为了评价产品的可靠性，制定一些评定产品可靠性的数值指标是非常必要的。可靠性的 数值指标就是可靠性的尺度。常用的可靠性尺度有：可靠度、失效率、平均寿命、寿命方差 和寿命标准差、可靠寿命与中位寿命及特征寿命、有效寿命与更换寿命、维修度、平均修理 时间、修复率、有效度和重要度等。有了统一的可靠性尺度或评价产品可靠性的数值指标， 就可在设计产品时用数学方法来计算和预测其可靠性；在产品生产出来后采用试验方法等来 考核和评定其可靠性。 2.1 可靠性基本术语 首先讨论几个经常用到的术语：可修系统、不可修系统、产品失效和产品寿命。 系统可分为可修系统与不可修系统两大类。所谓不可修系统，是指系统或其组成单元一 旦发生失效，不再修复，系统处于报废状态。不可修是指技术上不能够修复，经济上不值得 修复，或者一次性使用没有必要进行修复。可修系统是指系统的组成单元发生故障后，经过 维修能够使系统恢复到正常工作状态。维修的含义是广泛的，可以是更换，也可以是修理 等。总体而言，机械产品很大程度上属于可修系统。 产品丧失规定的功能，对不可修复产品一般称为失效，对可修产品一般称为故障。在英 语中故障和失效用同一个词 “Failure”表示，习惯上，二者没有严格的区分， 一些文献在讨 论不可修复产品的可靠性时也常常使用故障、故障率等概念。 产品在规定条件下、规定时间内不能完成规定的功能，则称为该产品失效。根据此定 义， 一个产品是否处于失效状态，与其各项规定功能有关。例如， 一个产品在某一个标准下 处于失效状态，而在另一个较低的标准下很可能就处于正常工作状态。 产品在工作中常常由于偶然因素而发生失效，对一件产品而言，在哪一时刻失效是无法 事先预知的，因此失效是一个随机事件。但是大量随机事件中包含着一定的规律，偶然事件 中包含着必然性。虽不能确知某一个产品发生失效的时刻，但是可以估计产品在某一时刻发 生失效的概率。 对于一个产品而言，只能是处于工作状态或处于失效状态，二者必居其一，两者为互逆 事件。如果用A 表示产品处??工作状态，用A 表示产品处于失效状态，则该产品的两种状态 关系可以表示为; (2-1) 第一个关系式描述了产品不可能同时既是工作状态又是失效状态的逻辑关系；第二个关 系式则表示了产品处于工作状态或处于失效状态，二者必居其一的逻辑关系。 假设产品发生失效的概率为P(A), 则不发生失效的概率为1-P(A), 即 P(A)=1-P(A) (2-2) 在前面的讨论中我们知道，产品有两类， 一类是不可修产品， 一类是可修产品。对两类 不同的产品，关于寿命有不同的定义。对不可修产品是指发生失效前的工作时间；对可修产 品是指相邻两次故障之间的工作时间，这时也称故障间隔工作时间。任何产品，即使是同类 产品也都有各自不同的寿命，它们寿命的长短只有经过一定的试验或者使用以后方可知道， 所以寿命是一个随机变量， 一般用时间T 来表示。 2.2 可靠度与不可靠度 可靠度 (Reliability) 可定义为“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的 概率,通常以 “R 表示。考虑到它是时间的函数，又可表示为R=R(t), 称为可靠度函 数。R(t) 描述了产品在(0,t) 时间段内保持正常功能的概率。就概率分布而言，它又叫 作可靠度分布函数，并且是累积分布函数。它表示在规定的使用条件下和规定的时间内，无 故障地发挥规定功能而工作的产品占全部工作产品(累积起来)的百分率。因此，可靠度R; 时间/h; 图 2 - 2 轴承可靠性与不可靠性的汇总 2.3 失效概率密度 一个特定的产品，其失效(或故障)时间是随机的。对于一批产品来说，由于生产或 使用过程中各种偶然因素的影响，其失效时间有长有短，遵循一定的规律。根据数理统计原 理，失效时间服从一定的分布，即产品的失效时间是一个随机变量。 设从同一批具有相同性质的产品(称为母体)中随机抽取N 个样品(称为子样),在规 定的条件下进行试验，然后逐个记录其失效时间，直到全部样品失效为止。从这些不规则的 数据(失效时间)中，仅仅可以看出最小值、最大值及多数比较集中的范围。 为了更好地了解这一组数据，可用失效频率直方图来分析其性质。直方图就是把一组数; 据按其大小排列，并分为若干区间(约10个区间为宜),设各区间长度相等，为△t 。再统 计出每一区间内失效数据的个数，此数即表示在第 i个区间内出现的失效频数△n,,从而得 出该区间的失效频率为△n;/N。 失效频率直方图就是以失效时间t 为横坐标，平均失效频率f(t)