数理统计CH8-机械可靠性设计.ppt
山西农业大学,现代设计方法 第十章,1,第8章机械可靠性设计Machine Reliability Design,山西农业大学,现代设计方法 第十章,2,可靠性概念可靠性基本理论机械强度可靠性设计疲劳强度可靠性设计机械系统可靠性设计,第8章 机械可靠性设计,本章内容,山西农业大学,现代设计方法 第十章,3,8.1可靠性概念Reliability Meaning,第8章 机械可靠性设计,山西农业大学,现代设计方法 第十章,4,可靠性(Reliability)定义 产品在1规定条件下和2规定时间内完成3规定功能的能力（经典定义）中国1982年,GB3187-82 美国1966年,MIL-STD-721B任务可靠性 GB450-88,MIL-STD-785B 产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力基本可靠性 GB450-88,MIL-STD-785B 产品在规定条件下无故障的持续时间或概率。,8.1 可靠性概念,(1)可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,5,可靠度（Reliability）产品在1规定条件下和2规定时间内完成3规定功能的概率。可靠度是时间的函数，记为R(t)，称可靠度函数。用概率论解释，R(t)是寿命随机变量T大于某指定寿命观测t的概率。,(2)可靠度,8.1 可靠性概念,山西农业大学,现代设计方法 第十章,6,不可靠度(Non-Reliability)亦称失效概率。指产品在1规定条件下和2规定时间内不能完成3规定功能的概率。不可靠度也是时间的函数，记为Q(t)，称作失效(故障)概率函数或不可靠度函数。用概率论解释，Q(t)是寿命随机变量T的分布函数。,(3)不可靠度,8.1 可靠性概念,山西农业大学,现代设计方法 第十章,7,8.2可靠性理论Reliability Theory,第8章 机械可靠性设计,山西农业大学,现代设计方法 第十章,8,8.2 可靠性理论,(1)产品寿命的频数分布,产品寿命T,山西农业大学,现代设计方法 第十章,9,(2)产品寿命的概率分布,失效分布函数失效概率密度,8.2 可靠性理论,山西农业大学,现代设计方法 第十章,10,失效率(Failure Rate)工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。,(3)失效率,N产品总数NQ失效产品数,8.2 可靠性理论,山西农业大学,现代设计方法 第十章,11,100件产品，工作5年失效4件工作6年失效7件，求失效率,(3)失效率,8.2 可靠性理论,山西农业大学,现代设计方法 第十章,12,(3)失效率,产品的三种失效摸式,8.2 可靠性理论,山西农业大学,现代设计方法 第十章,13,(4)失效分布,若产品失效率等于常数，则产品失效服从指数分布,8.2 可靠性理论,山西农业大学,现代设计方法 第十章,14,(4)失效分布,8.2 可靠性理论,零件应力和强度等参数多是正态分布部件和机器寿命多是正态分布,山西农业大学,现代设计方法 第十章,15,(4)失效分布,8.2 可靠性理论,产品失效服从正态分布时的失效率：,零件应力和强度等参数多是正态分布部件和机器寿命多是正态分布,山西农业大学,现代设计方法 第十章,16,MTBF-Mean Time Between Failures,(5)平均寿命和平均失效时间,8.2 可靠性理论,山西农业大学,现代设计方法 第十章,17,8.3机械强度可靠性Reliability on Mechanical Strength,第8章 机械可靠性设计,山西农业大学,现代设计方法 第十章,18,8.3 机械强度可靠性,(1)强度可靠性设计流程,山西农业大学,现代设计方法 第十章,19,干涉模型,工作应力总是小于材料强度则产品可靠度实际上等于1，绝对安全,(2)零件应力强度状态,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,20,干涉模型,工作应力总是大于材料强度则产品可靠度实际上等于0，绝对不可靠,(2)零件应力强度状态,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,21,干涉模型,工作应力时而大于材料强度则产品可靠度介于0和1之间,(2)零件应力强度状态,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,22,(3)零件应力强度的动态变化,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,23,(4)零件可靠度计算,应力和强度均为正态分布时的可靠度：,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,24,(4)零件可靠度计算,8.3 机械强度可靠性,应力和强度均为正态分布时的可靠度：,山西农业大学,现代设计方法 第十章,25,(4)零件可靠度计算,8.3 机械强度可靠性,零件可靠度计算示例：,山西农业大学,现代设计方法 第十章,26,(4)零件可靠度计算,零件强度标准差为22.5MPa时的可靠度,材料强度改善前,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,27,(4)零件可靠度计算,零件强度标准差为14.0MPa时的可靠度,材料强度改善后,8.3 机械强度可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,28,8.4机械系统可靠性Reliability on Mechanical System,第8章 机械可靠性设计,山西农业大学,现代设计方法 第十章,29,8.4 机械系统可靠性,(1)系统的组成和结构,山西农业大学,现代设计方法 第十章,30,系统可靠性不仅取决于组成系统的单元可靠性，而且也取决于单元的组合方式。系统可靠性设计有两个方面的含义，其一是可靠性预测，其二是可靠性分配。,可靠性预测：单元子系统系统可靠性分配：系统子系统单元解决问题步骤：系统原理框图系统可靠性框图系统可靠性模型系统可靠性设计,(2)系统可靠性设计内容,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,31,(3)串联模型,功能并联可靠性并联,(a)原理框图;(b)可靠性框图;(c)可靠性模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,32,(3)串联模型,功能并联可靠性并联,8.4 机械系统可靠性,拖拉机运行的可靠度,山西农业大学,现代设计方法 第十章,33,(3)串联模型,功能并联可靠性并联,8.4 机械系统可靠性,悬挂犁耕机组运行的可靠度,山西农业大学,现代设计方法 第十章,34,(3)串联模型,功能并联可靠性并联,8.4 机械系统可靠性,三角胶带传动的可靠度,山西农业大学,现代设计方法 第十章,35,串联单向阀系统的并联可靠性模型,(4)并联模型,功能串联可靠性串联,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,36,(4)并联模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,37,(5)串并型混联模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,38,(6)并串型混联模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,39,(7)备用冗余模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,40,(8)非并非串的复杂模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,41,(9)表决模型,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,42,串联可靠性系统的可靠度,(10)串联模型可靠度预测,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,43,串联系统可靠度随组成单元数增加而降低，其值低于单元可靠度最小值，故系统由等寿命单元组成较好，且单元越少越好。,(10)串联模型可靠度预测,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,44,并联可靠性系统的可靠度,(11)并联模型可靠度预测,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,45,某飞机由3台发动机驱动，一个飞行班次要用10小时，只要有一台发动机工作飞机就不致坠落。若发动机失效为指数分布，且各个发动机的失效率分别为0.01h、0.02h和0.03h，试预测此飞机的航行可靠度。,(11)并联模型可靠度预测,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,46,(11)并联模型可靠度预测,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,47,(11)并联模型可靠度预测,由计算结果可知，并联系统恰好和串联系统相反，它的可靠度总是大于系统中任一个单元的可靠度。或者说，各单元的可靠度均低于系统的可靠度。另外，并联系统的组成单元越多，系统的可靠度越大。或者说，每个单元的可靠度可以越低。,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,48,(12)混联模型可靠度预测,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,49,(13)串联模型可靠性分配,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,50,某机械产品由功能完全相同的3个部件构成，且一个部件失效系统亦失效。若此机械产品的可靠度设计目标为大于0.98，试计算分配给每个部件的最小可靠度。若产品的失效率设计目标为小于0.0001/h，求各单元的最大失效率。,(13)串联模型可靠性分配,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,51,(13)串联模型可靠性分配,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,52,(14)并联模型可靠性分配,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,53,某机械产品由功能完全相同的3个部件构成，且所有部件失效系统才失效。若此机械产品的可靠度设计目标为大于0.98，试计算分配给每个部件的最小可靠度。,(14)并联模型可靠性分配,8.4 机械系统可靠性,山西农业大学,现代设计方法 第十章,54,课堂小测验,测定x的响应y，得样本(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)试证明下面的总离差平方和分解公式：,第8章 机械可靠性设计,山西农业大学,现代设计方法 第十章,55,结束,第8章 机械可靠性设计,
