《质量管理与可靠性 第2版 教学课件 ppt 作者 苏秦 第10章 可靠性设计与分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《质量管理与可靠性 第2版 教学课件 ppt 作者 苏秦 第10章 可靠性设计与分析（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,第10章 可靠性设计与分析,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1 可靠性介绍,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.1 可靠性定义,我国国家标准可靠性基本名词术语及定义GB3187-82规定的可靠性定义为：“产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。” 可靠性的四大要素： （1）可靠性对象。 （2）规定的条件。 （3）规定的时间。 （4）规定的功能。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.1 可靠性定义,故障是产品不能执行
2、规定功能的状态。通常指功能故障。但因预防性维修或其他计划性活动或缺乏外部资源造成不能执行规定功能的情况除外。 故障的集中分类方式： 灾难故障、严重故障和一般故障 早期故障和耗损故障 偶然故障和渐变故障 独立故障和从属故障,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.1 可靠性定义,可靠性要求 定性要求 通过非量化的形式提出可靠性要求，以便通过设计、分析工作，保证产品的可靠性。可分为六个方面： 简单性的定性要求 冗余的定性要求 降额的定性要求 采用成熟技术的定性要求 环境适应性的定性要求 人机工程的定性要求,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社
3、,10.1.1 可靠性定义,定量要求 确定产品的可靠性参数、指标以及验证时机和验证方法，以便在设计、生产、试验验证、使用过程中用量化方法评价或验证产品的可靠性水平。 可靠性参数要反映战备完好性，任务成功性，维修人力费用及保障资源费用等四个方面的要求。 分为基本可靠性要求和任务可靠性要求。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.1 可靠性定义,在产品研制各阶段可靠性各参数值之间的时序关系说明如下： 在论证阶段，由使用方根据产品的使用需求和可能，经过论证提出产品的“目标值”，并依据此确定“门限值”(一般是针对使用参数的)。 在方案阶段，由使用方与承制方协调，确定最
4、终的“目标值”和“门限值”，并确定研制结束时的门限值“研制结束门限值”，并将其转化为合同参数对应的“规定值”、“最低可接受值”及“研制结束最低可接受值”。 在工程研制阶段，进行可靠性分配确定系统以下各层次产品的设计目标“设计值”(即与产品成熟期的“目标值”对应的“规定值”,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.1 可靠性定义,在设计定型时，经过验证获得“验证值”，用以验证是否达到研制结束时的最低可接受值。 在使用阶段，经过验证获得此阶段的“验证值”，用以验证产品可靠性是否达到使用方要求的“目标值”。,10.1.2 可靠性的设计分析流程,不同研制阶段的可靠性设计
5、分析流程是由一组彼此交互的可靠性设计分析任务所构成的。 最基本的任务可以分为三类: 提出可靠性要求，包括通过分配提出不同层次产品的可靠性设计要求； 可靠性设计与分析，通过可靠性设计分析为产品研制过程提供输人，形成考虑可靠性的产品设计； 验证可靠性设计的效果，验证是否满足产品的可靠性要求。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.2 可靠性的设计分析流程,可靠性设计分析的概念流程,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,建立系统、子系统或设备的可靠性模型，是为了分析定量分配、估算和评价产品的可靠性 系统的可靠
6、性建模包括可靠性框图和可靠性数学模型,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,可靠性框图说明子系统故障对系统性能的影响，是一种逻辑框分析，这种分析要求把复杂的系统分成一些子系统或原件 框图中每一方框代表在评定系统可靠性时必须要考虑的，并具有与方框中相联系的可靠性值的单元或功能。所有连接方框的线没有可靠性值。导线或连接器单独放入一个方框或作为一个单元的一部分。所有方框就故障率或失效率而言是相互独立的。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,串联模型的可靠性框图 组成系统的所有单元中的
7、任一单元的失效或出现故障，都会导致整个系统失效或出现故障的系统称为串联系统,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,串联模型的可靠度计算 根据概率计算的基本规则，可得串联系统中可靠度的表达式为： 依据乘法法则有：,10.1.3 可靠性相关技术介绍,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,并联模型的可靠性框图 组成系统的所有子系统或单元都失效或出现故障时才会失效或出现故障的系统称为并联系统。 并联模型的可靠度计算公式,10.1.3 可靠性相关技术介绍,201
8、9/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,串并联混合模型的可靠性框图 把若干个串联系统或并联系统重复地加以串联或并联，得到更复杂的可靠性结构模型，称为串并联混合系统。 串并联混合模型，是基本串联和并联系统组合，对于其可靠性的计算，可以连续地用串联和并联的基本公式来分析计算。,10.1.3 可靠性相关技术介绍,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,例 某系统由7个单元串并联组成，如图所示，已知这7个单元的可靠度为R1R2R3R4R5R6R70.91，试求该系统的可靠度。 解：首先计算U2和U3、U4和U5组成的串联子系统U23和U45的可靠度分别为,10.1
9、.3 可靠性相关技术介绍,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,然后计算U23和U45再并联的子系统U2345以及U6和U7组成的并联子系统U67的可靠度分别为 整个系统就由单元U1、U2345和U67串联组成，故得整个系统的可靠度为,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,有些复杂系统不是由简单的串联、并联子系统组合而成的，因此就不能用计算串联、并联可靠度的方法来计算系统的可靠度。 对于复杂系统的可靠度计算，常常采用状态枚举法（或称为真值表法）、全概率公式法（或称为分解法）、路径枚举法等。,10.1.3 可靠性相
10、关技术介绍,全概率公式法的原理是首先选出系统中的主要单元，然后把该单元分成正常工作与故障两种状态，再用全概率公式计算系统的可靠度。 路径枚举法是根据系统的可靠性逻辑框图，将所有能使系统正常工作的路径一一列举出来，再利用概率加法定理和乘法定理来计算系统的可靠度。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,状态枚举法的原理是将系统中各个子系统或单元的完好和失效两种状态的所有可能出现的情况一一搭配排列出来，排出来的每一种情况为一种状态，并确定对应的系统状态是失效或是完好状态，然后计算各种状态是失效或完好的概率，最后累加起来就得到系统失效或完好的概
11、率即可靠度。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,可靠性预计是在设计阶段对系统可靠性进行定量的估计，是根据历史的产品可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境等因素估开组成系一统的部件及系统可靠性。 系统的可靠性预计是根据组成系统的元件、部件的可靠性来估计的，是一个自下而上，从局部到整体、由小到大的一种系统综合过程。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,可靠性预计的目的和用途主要有: 1） 评价是否能够达到要求的可靠性指标。 2） 在方案阶段，通过可靠性预计，比较不同方
12、案的可靠性水平，为最优方案的选择及方案优化提供依据。 3） 在设计中，通过可靠性预计，发现影响系统可靠性的主要因素，找出薄弱环节，采取设计措施，提高系统可靠性。 4） 为可靠性增长试验、验证及费用核算等提供依据。 5） 为可靠性分配奠定基础。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,可靠性预计与分配关系工作流程,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,1） 单元可靠性预计 单元可靠性预计包括相似产品法和预计评分法。 相似产品法就是利用与该产品相似的已有成熟产品的可靠性数据来估计该产品
13、的基本可靠性成熟产品的可靠性数据主要来源于现场统计和实验室的试验结果。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,相似产品的预计程序为： 1） 确定相似产品 2） 分析相似因素对可靠性的影响 3） 产品可靠性预计,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,评分预计法通常考虑的因素有复杂程度、技术水平、工作时间和环境条件在工程实际中可以根据产品的特点而增加或减少评分因素。 评分原则如下： 1） 复杂程度 2） 技术水平 3） 工作时间 4） 环境条件,2019/5/23,苏秦主编质量管理与
14、可靠性 机械工业出版社,10.1.3 可靠性相关技术介绍,2） 系统可靠性预计 系统可靠性预计是以组成系统的各个单元的预计值为基础，根据系统可靠性模型，对系统基本可靠性和任务可靠性进行预计。 任务可靠性预计即对系统完成某项规定任务成功概率的估计。在任务期间系统可分为不可修系统和可修系统。因此，任务可靠性预计分为不可修系统任务可靠性预计和可修系统的任务可靠性预计(也称为可信度)。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.2 可靠性介绍,10.2.1 可靠性设计准则,可靠性设计准则是把已有的、相似产品的工程经
15、验总结起来，使其条理化、系统化、科学化，成为设计人员进行可靠性设计所遵循的细则和应满足的要求。 可靠性设计准则的主要作用与特点如下： 可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据 贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可靠性 贯彻可靠性设计准则是实现与产品性能设计同步的有效方法 可靠性设计准则是研制经验的总结与升华,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.2.1 可靠性设计准则,可靠性设计准则文件基本内容包括:概述、目的、适用范围、依据、可靠性设计准则。 1）概述。 2）目的。 3）适用范围。 4）依靠。 5）可靠性设计准则,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠
16、性 机械工业出版社,10.2.1 可靠性设计准则,可靠性设计准则的制定程序,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.2.2 主要设计方法,（1）简化设计 简化设计就是指产品在设计过程中，在满足战术技术要求的前提下尽量简化设计方案，尽量减少零部件、元器件等的规格、品种和数量，并在保证性能要求的前提下达到最简化状态，以便于制造、装配、维修的一种设计措施。,2019/5/23,苏秦主编质量管理与可靠性 机械工业出版社,10.2.2 主要设计方法,简化设计就其简化内容而言可分为两种形式: 零部件结构简化 零部件数目和品种简化 简化设计的基本步骤为： 在设计阶段，进行功能分析，确定所有的元器件、零部件对于完成设计功能的要求都是必需的，需要去除不必需的部分。 在选型阶段，尽量使用集成部件，以减少系统中部件的数目，并尽量保证剩余部件不会承受更高的应力。,2019/5/23
