《机械可靠性工程》绪论-课件.ppt
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1、机械可靠性工程机械可靠性工程1ppt课件1绪论绪论1.1研究可靠性的重要意义研究可靠性的重要意义1.2机械可靠性学科发展历史回顾机械可靠性学科发展历史回顾1.3可靠性学科研究的范畴可靠性学科研究的范畴1.4可靠性定义及其特征量可靠性定义及其特征量1.5可靠性中常用的概率分布可靠性中常用的概率分布习题习题2ppt课件1.1 研究可靠性的重要意义研究可靠性的重要意义v 现代质量观念与现代系统设计思想现代质量观念与现代系统设计思想提出提出的新的要求;的新的要求;v 科技发展的必然要求;科技发展的必然要求;v 经济性的要求。(维修性)经济性的要求。(维修性)3ppt课件现代质量观念与设计思想现代质量观
2、念与设计思想可以用性能指标来描述的特性可以用性能指标来描述的特性描述系统保持规定性能指标的能力描述系统保持规定性能指标的能力 系统的寿命周期费用,指在系统的寿命周期费用,指在系统的整个寿命期内,为获系统的整个寿命期内,为获取并维持系统的运营所花费取并维持系统的运营所花费的总费用的总费用 系统的按期交付,它也影响系统的系统的按期交付,它也影响系统的寿命周期费用寿命周期费用 反映了系统满足用户需求、符合市反映了系统满足用户需求、符合市场需要的能力场需要的能力 专门特性专门特性4ppt课件5ppt课件1.2 机械可靠性学科发展历史回顾机械可靠性学科发展历史回顾v各国发展史介绍各国发展史介绍 德国:火
3、箭专家德国:火箭专家RLusser首次定量地表达首次定量地表达了产品的可靠性。了产品的可靠性。50年代初期年代初期 美国:始于第二次世界大战美国:始于第二次世界大战 日本:日本:1956年由美国引进可靠性技术年由美国引进可靠性技术 英、法、苏、英、法、苏、v国际电子技术委员会国际电子技术委员会(1EC)于于1965年设立年设立了可靠性技术委员会,了可靠性技术委员会,1977年又改名为年又改名为可靠性与可维修性技术委员会。可靠性与可维修性技术委员会。v中国:中国:80年代起年代起6ppt课件可靠性发展的三个阶段可靠性发展的三个阶段v初期发展阶段初期发展阶段早期的可靠性研究,重点放在故障占大半早期
4、的可靠性研究,重点放在故障占大半的电子管方面。多用于军工产品。的电子管方面。多用于军工产品。1939年,英国航空委员会年,英国航空委员会适航性统计学注释适航性统计学注释,首次提出飞机故障率首次提出飞机故障率0.00001次次/h,相当于一,相当于一小时内飞机的可靠度小时内飞机的可靠度Rs=0.99999,这是,这是最早的飞最早的飞机安全性和可靠性定量指标机安全性和可靠性定量指标。二战末期,德火箭专家二战末期,德火箭专家R卢瑟(卢瑟(Lussen)把)把火箭诱导装置作为串联系统,求得其可靠火箭诱导装置作为串联系统,求得其可靠度为度为75%75%,这是,这是首次定量计算复杂系统的可靠度首次定量计算
5、复杂系统的可靠度问题问题。1942年,美国麻省理工学院,真空管的可靠性问年,美国麻省理工学院,真空管的可靠性问题研究。题研究。7ppt课件可靠性发展的三个阶段可靠性发展的三个阶段v可靠性工程技术发展形成阶段可靠性工程技术发展形成阶段 5060年代,年代,大体上确定了可靠性研究的理论基大体上确定了可靠性研究的理论基础及研究方向。础及研究方向。可靠性研究工作从电子产品扩展到机械产品,从可靠性研究工作从电子产品扩展到机械产品,从军工产品扩展到民用产品。军工产品扩展到民用产品。1952年,美国军事工业部门和有关部门成立年,美国军事工业部门和有关部门成立AGREE(Advisory Group on R
6、eliability of Electronic Equipment,国防部电子设备可靠性顾问团),研究,国防部电子设备可靠性顾问团),研究电子产品的设计、制造、试验、储备、运输及使用。电子产品的设计、制造、试验、储备、运输及使用。至至60年代后期,美国约年代后期,美国约40%的大学设置了可靠性工程的大学设置了可靠性工程课程。课程。日本,日本,1958年成立可靠性研究委员会。年成立可靠性研究委员会。1971年起每年年起每年召开一次可靠性与维修性学术会议。召开一次可靠性与维修性学术会议。前苏联,前苏联,1950年起,开始研究机器可靠性问题。年起,开始研究机器可靠性问题。8ppt课件可靠性发展的三
7、个阶段可靠性发展的三个阶段v可靠性发展的国际化时代可靠性发展的国际化时代 从数理基础发展到从数理基础发展到失效机理失效机理的研究;的研究;形成了形成了可可靠性试验方法及数据处理方法靠性试验方法及数据处理方法;重视重视机械系统机械系统的研究;的研究;重视重视维修性维修性研究;研究;建立了建立了可靠性管理可靠性管理机构机构;颁布了一系列颁布了一系列可靠性标准可靠性标准;9ppt课件1.3 可靠性学科研究的范畴可靠性学科研究的范畴1.可靠性数学:可靠性数学:可靠性研究的最重要的基础理论之一。它可靠性研究的最重要的基础理论之一。它主要是研究与解决各种可靠性问题的主要是研究与解决各种可靠性问题的数学方数
8、学方法法和和数学模型数学模型,研究可靠性的,研究可靠性的定量规律定量规律。它。它属于应用数学范畴,涉及概率论、数理统计、属于应用数学范畴,涉及概率论、数理统计、随机过程、运筹学及拓朴学等数学分支。它随机过程、运筹学及拓朴学等数学分支。它应用于可靠性的数据收集、数据分析、系统应用于可靠性的数据收集、数据分析、系统设计及寿命试验等方面设计及寿命试验等方面。10ppt课件1.3 可靠性学科研究的范畴可靠性学科研究的范畴2.可靠性物理:可靠性物理:可靠性物理又称可靠性物理又称失效物理失效物理,是研究,是研究失效的失效的物理原因物理原因与与数学物理模型数学物理模型、检测方法检测方法与与纠正纠正措施措施的
9、一门可靠性理论。它使可靠性工程从的一门可靠性理论。它使可靠性工程从数理统计方法发展到以理化分析为基础的失数理统计方法发展到以理化分析为基础的失效分析方法。它是效分析方法。它是从本质上、从机理方面探从本质上、从机理方面探究产品的不可靠因素究产品的不可靠因素,从而为研究、生产高,从而为研究、生产高可靠性产品提供科学的依据。可靠性产品提供科学的依据。11ppt课件1.3 可靠性学科研究的范畴可靠性学科研究的范畴3.可靠性工程:可靠性工程:可靠性工程是对产品可靠性工程是对产品(零、部件,元、器件,零、部件,元、器件,设备或系统设备或系统)的失效及其发生的概率进行统计、的失效及其发生的概率进行统计、分析
10、,分析,对产品进行可靠性设计、可靠性预计、对产品进行可靠性设计、可靠性预计、可靠性试验、可靠性评估、可靠性检验、可可靠性试验、可靠性评估、可靠性检验、可靠性控制、可靠性维修及失效分析靠性控制、可靠性维修及失效分析的一门包的一门包含了许多工程技术的含了许多工程技术的边缘性工程学科边缘性工程学科。可靠性工程包括了对零、部件和系统等产品可靠性工程包括了对零、部件和系统等产品的可靠性数据的收集与分析、可靠性设计、的可靠性数据的收集与分析、可靠性设计、预测、试验、管理、控制和评价预测、试验、管理、控制和评价。12ppt课件1.4 可靠性定义及其特征量可靠性定义及其特征量1.4.1 可靠性的定义可靠性的定
11、义1.4.2 失效(故障)及其分类失效(故障)及其分类1.4.3 可靠性的特征量可靠性的特征量13ppt课件1.4.1 可靠性的定义可靠性的定义v 产品产品在在规定的条件规定的条件下和下和规定的时间规定的时间内完成内完成规定功能规定功能的的能力能力 产品产品:零件、部件、设备、系统、:零件、部件、设备、系统、规定条件规定条件:使用、环境、操作、维护、:使用、环境、操作、维护、规定时间规定时间:工作期限:工作期限 规定功能规定功能:功能指标、失效定义:功能指标、失效定义 能力能力:水平,用概率表示:水平,用概率表示14ppt课件几种不同的可靠性概念几种不同的可靠性概念v 工作可靠性:产品运行时的
12、可靠性工作可靠性:产品运行时的可靠性 固有可靠性:在生产过程中已经确立了的可固有可靠性:在生产过程中已经确立了的可靠性靠性 使用可靠性:与产品的使用条件密切相关使用可靠性:与产品的使用条件密切相关v 维修性:产品易于维修的性能维修性:产品易于维修的性能v 狭义可靠性:狭义可靠性:产品产品在在规定的条件规定的条件下和下和规规定的时间定的时间内完成内完成规定功能规定功能的的能力能力 v 广义可靠性:广义可靠性:产品产品在其在其寿命期内寿命期内完成完成规规定功能定功能的的能力能力。包括狭义可靠性和维修。包括狭义可靠性和维修性性15ppt课件1.4.2 失效(故障)及其分类失效(故障)及其分类1.故障
13、故障:产品或产品的一部分不能或将不:产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态能完成预定功能的事件或状态。对于不可对于不可 修产品(如电子元器件),也可修产品(如电子元器件),也可以称为以称为失效失效。故障的表现形式,称为故障的表现形式,称为故障模式故障模式。引起故障的物理、化学变化等内在原因,称引起故障的物理、化学变化等内在原因,称为为故障机理故障机理。16ppt课件1.4.2 失效(故障)及其分类失效(故障)及其分类2.故障的分类故障的分类按其按其故障的规律故障的规律分:分:偶然故障偶然故障是由于偶然因素引起的故障,只能通过是由于偶然因素引起的故障,只能通过概率统计方法来预测。
14、概率统计方法来预测。渐变故障渐变故障是通过事前的检测或监测可以预测到的是通过事前的检测或监测可以预测到的故障。故障。按其按其后果后果分:分:致命性故障致命性故障是使产品不能完成规定任务或可能导是使产品不能完成规定任务或可能导致人或物重大损失的故障或故障组合。致人或物重大损失的故障或故障组合。非致命性故障非致命性故障的发生不影响任务的完成,但会导的发生不影响任务的完成,但会导致非计划的维修和保障需求。致非计划的维修和保障需求。17ppt课件1.4.2 失效(故障)及其分类失效(故障)及其分类2.故障的分类故障的分类按其按其统计特性统计特性分:分:不是由另一产品故障引起的故障称为不是由另一产品故障
15、引起的故障称为独立故障独立故障 由另一产品故障引起的故障称为由另一产品故障引起的故障称为从属故障从属故障产品的故障可以在有限时间内不经修复而自行恢产品的故障可以在有限时间内不经修复而自行恢复功能,这类故障叫做复功能,这类故障叫做间歇故障间歇故障 18ppt课件1.4.3 可靠性的特征量可靠性的特征量1.可靠度可靠度2.累积失效概率累积失效概率3.平均寿命平均寿命4.可靠寿命和中位寿命可靠寿命和中位寿命5.失效率和失效率曲线失效率和失效率曲线6.可靠性特征量间的关系可靠性特征量间的关系表示产品可靠性水平高低的各种可靠性指标表示产品可靠性水平高低的各种可靠性指标19ppt课件1.4.3 可靠性的特
16、征量(可靠性的特征量(1)1.可靠度可靠度 定义定义:产品在规定的条件下和规定的时间内,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。记为完成规定功能的概率。记为R或或R(t)。称为。称为可靠可靠度函数度函数。就概率分布而言,它又叫可靠度分布。就概率分布而言,它又叫可靠度分布函数,且是累积分布函数。函数,且是累积分布函数。表示在规定的使用条件下和规定的时间内,无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故障地发挥规定功能而工作的产品占全部工作产品产品(累积起来累积起来)的百分率的百分率。特点:特点:0R(t)1 20ppt课件1.4.3 可靠性的特
17、征量可靠性的特征量v 不可修复产品的可靠度观测值不可修复产品的可靠度观测值 直到规定的时间区间为止,能完成规定功能的产品数直到规定的时间区间为止,能完成规定功能的产品数与在该区间开始时投入工作的产品数之比。与在该区间开始时投入工作的产品数之比。开始投入产品数开始投入产品数到到t时刻完成规定功能产品数,即残存数时刻完成规定功能产品数,即残存数到到t时刻未完成规定功能产品数,即失效数时刻未完成规定功能产品数,即失效数例例1-121ppt课件1.4.3 可靠性的特征量可靠性的特征量v 可修复产品的可靠度观测值可修复产品的可靠度观测值 一个或多个产品的无故障工作时间达到或超过规定时一个或多个产品的无故
18、障工作时间达到或超过规定时间的次数与观测时间内无故障工作的总次数之比。间的次数与观测时间内无故障工作的总次数之比。无故障工作时间达到或超过无故障工作时间达到或超过规定时间的次数规定时间的次数观察时间内无故障工作总次数观察时间内无故障工作总次数(最后一次无故障工作的时间不(最后一次无故障工作的时间不超过规定的时间则不予记入)超过规定的时间则不予记入)例例1-222ppt课件1.4.3 可靠性的特征量可靠性的特征量v 任务可靠度任务可靠度从时刻从时刻t1工作到工作到t1+t2时刻的条件可靠度。记为时刻的条件可靠度。记为R(t1+t2t1)。121)()()()()()(121121121tttdt
19、tfdttftRttRtTttTPtttR例例1-323ppt课件1.4.3 可靠性的特征量(可靠性的特征量(2)2.累积失效概率(不可靠度)累积失效概率(不可靠度)产品在规定的条件下和规定的时间内不能完成产品在规定的条件下和规定的时间内不能完成规定功能的概率,记为规定功能的概率,记为F或或F(t),又称,又称不可靠度不可靠度函数函数或或失效概率函数失效概率函数。tdttftTPtRtF124ppt课件例例1-1时间时间t,h10-2020-3030-4040-5050-6060-7070-8080-9090-100100-110失效数失效数 nf(t)12710303110621累积失效数累
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