第一章可靠性概论01 [修复的]

可靠性概论（一）一，可靠性工程与管理的重要意义与发展历史实践教育我们，可靠性，是产品质量的重要指标，必须给予高度重视。

它的定义是：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

也就是说，它是用时间尺度来描述的质量，是一个产品到了用户手里，随着时间的推移，能否稳定保持原有功能的问题。

可靠性高，意味着寿命长。

故障少、维修费用低；可靠性低，意味着寿命短、故障多、维修费用高；可靠性差，轻则影响工作，重则造成起火爆炸、机毁人亡等灾难性事故。

对于许多产品，我们不能只关心它的技术性能，而且要关心它的可靠性。

在某些情况下，用户宁可适当降低性能方面的指标，而要求有较高的可靠性。

可靠性概念的产生，可以追溯到1939年。

当时美国航空委员会提出飞机事故率的概念和要求，这是最早的可靠性指标。

1944年，纳粹德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭还没有起飞就在起飞台上爆炸。

经过研究，人们提出了火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积的结论，这是最早的系统可靠性概念。

第二次世界大战中，美国由于飞行事故损失飞机21000架，比被击落的还要多1. 5倍。

1949年美国海军电子设备有70％失效，每一个使用中的电子管，要有9个新电子管作为备件。

1955年美国国防预算30％用于维修和使用，以后又增加到70％，成为不堪忍受的负担。

正是在这种背景下，美国在可靠性工程与管理的理论与应用方面投入了大量的人力物力，1950年，成立了国防部电子设备可靠性工作组，以后改组为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE）。

这个组织进行了深入的调查研究，提出了著名的AGREE报告棗美国可靠性工作的指导纲领。

以后又相继成立了元器件可靠性管理委员会。

失效数据中心（FARADA）、政府与工业界数据交换网(GIDEP ）等组织，研究元器件失效规律，定期发布可靠性数据，为研制与管理决策提供依据。

经过长期研究，制订了一系列通用军用标准，有力地指导了可靠性工程与管理实践。

§1-3 常用失效分布即使不知道具体的分布函数，但如果已知失效分布的类型，也可以通过对分布的参数估计求得某些可靠性特征量的估计值。

如已知产品的失效分布函数，则可求出可靠度函数、失效率函数和寿命特征量。

是指其失效概率密度函数或累积失效概率函数，它与可靠性特征量有关密切的关系。

产品的失效分布因此，在可靠性理论中，研究产品的失效分布类型是一个十分重要的问题。

一、指数分布在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数的情况。

指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。

5指数分布的失效概率密度函数f（t）的图形如图1—10所示。

62.累积失效概率函数F （t ）累积失效概率函数F （t ）的图形如图1—11所示。

（1—18）)0(1 )()( 0≥−===−−∞−∫∫t e dt e dtt f t F ttt tλλλ3.可靠度函数R （t ）（1—19）()1()tR t F t eλ−=−=(0)t ≥可靠度函数R （t ）的图形如图1-12所示。

λ4.失效率函数()tλ＝λ=常数(1 -20)()t失效率函数的图形如图1－13所示。

二、威布尔分布它能全面地描述浴盆失效率曲线的各个阶段。

当威布尔分布中的参数不同时，它可以蜕化为指数分布、瑞利分布和正态分布。

威布尔分布在可靠性理论中是适用范围较广的一种分布。

大量实践说明，凡是因为某一局部失效或故障所引起的全局机能停止运行的元件、器件、设备、系统等的寿命服从威布尔分布；特别在研究金属材料的疲劳寿命，如疲劳失效、轴承失效都服从威布尔分布，简记：。

),,(~δηm W T15()f t 的图形如图1—14所示。

)()( 1,1)a (141t f m 的形状不同时图==−δη)( )( 1,2)b (141t f m 的位置不同时图δη==−16)( )( 0,2)c (141t f m 的尺度不同时图ηδ==−()f t 的图形如图1—14所示。

第七章可靠性与维修性理论概述第一节可靠性概念一个机械系统、一台机械设备，不管其原理如何先进，功能如何全面，精度如何高级，若故障频繁、可靠程度很差，不能在规定时间内可靠地工作，那么它的使用价值就低，经济效果就差。

从设计规划、制造安装、使用维护到修理报废，可靠性始终是系统和机械设备的灵魂。

其中设计制造决定固有可靠性，而使用维护保持使用可靠性。

可靠性是评价系统和机械设备好坏的主要指标之一。

它是研究系统和机械设备的质量指标随时间变化的一门科学。

随着科学技术的发展，机械设备的功能由单一转向多能，结构日趋复杂；采用新材料、新工艺、新技术后使不可靠的因素增多，可靠性水平降低；新机械设备又要考虑更恶劣的使用条件，增加了保证其使用可靠性的难度；一旦发生故障带来的危害往往很严重，维修费用很高。

基于以上原因，必须对可靠性进行深入研究。

一、定义可靠性是指系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定功能的能力。

由于可靠性不能用仪表测定，所以衡量可靠性必须进行研究、试验和分析，从而做出正确的估计和评定。

二、评定可靠性应注意的问题（一）可靠性与规定条件分不开所谓规定条件是指机械设备在使用时的环境条件、使用条件、维护保养条件等。

例如：载荷、速度、温度、冲击、振动、润滑、环境、湿度、气压、风沙、含尘量、连续或间断工作等。

同样的机械设备在各种使用条件下，其可靠性是不相同的。

通常条件愈恶劣，可靠性愈低。

（二）可靠性与规定时间密切相关所谓规定时间是指机械设备工作的期限，用时间或相应的指标表示。

例如，滚动轴承用小时或百万转，车辆用公里。

规定时间根据实际情况可以是长期的，如若干年；也可以是短暂的，如若干小时。

通常工作时间愈长，可靠性降低。

（三）可靠性与规定功能有关所谓规定功能是指机械设备应具有的主要技术指标。

例如：承载能力、工作寿命、工作精度、机械特性、运动特性、经济指标等。

第二节可靠性理论在维修中的应用一、提高系统和零部件的可靠性在串联系统中，串联的单元愈多，可靠性愈差；反之，愈简单的机械愈可靠。

可靠性概论（一）1. 可靠性概述1 .1可靠性基本概念1 . 1. 1可靠性工程学的诞生产品可靠性是什么？简单地说产品可靠性就是产品不易丧失工作能力的性质。

研究产品可靠性的工程学科称为可靠性工程学。

产品的可靠性本应随产品复杂性的增加而早受重视，但事实上直到第二次世界大战后，它对现代科学技术发起来势凶猛的挑战，才迫使人们耗费大量的财力和物力来研究它，解决它，从而对科学技术的发展起到了巨大的促进作用。

与此同时，一门独立的边缘科学可靠性工程学诞生了。

形成可靠性工程学这一学科的原因归纳起来有如下四个方面：1. 产品的性能优异化和结构复杂化之间的矛盾导致可靠性问题日益突出；2. 产品使用场所的广泛性与严酷性从而对产品的可靠性提出了更高的要求；3. 产品可靠程度与国家及社会安全之间的关系日益密切；4. 可靠性工程学的内部因素有力的推动了可靠性工程学的发展。

1 . 1 . 2可靠性基本概念产品可靠性的定义：产品可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力。

“产品”，在过程控制系统行业中，可以是一台整机，如差压变送器，可以是一个装置甚至一个系统，如控制柜、DCS系统，也可以是一台部件以至一个元器件，如放大器，电阻。

总之，可大可小，视所研究问题的范围而定。

随着可靠性工程学的发展，人、语言、方法、程序的软件也可作为产品。

“规定的条件”有着广泛的内容，一般分为：1. 环境条件环境条件是指能影响产品性能的环境特性。

单一环境参数可分为四类：气候环境：主要包括温度、湿度、大气压力、气压变化、周围介质的相对移动、降水、辐射等；生物和化学环境：包括生物作用物质、化学作用物质、机械作用微粒；机械环境：包括冲击在内的非稳态振动、稳态振动、自由跌落、碰撞、摇摆和倾斜、稳态力；电和电磁环境：包括电场、磁场、传输导线的干扰。

2. 动力条件动力条件是指能影响产品性能的动力特性。

一般分为：电源，主要参数为电源电压和频率、电流等；流体源（包括气源和液体源），主要参数为压力、流量等。

工程机械可靠性1981年4月12日首次发射，是美国第一架正式服役航天飞机；2003年2月1日，返航时解体。

哥伦比亚号机舱长18米，能装运36吨重的货物，外形象一架大型三角翼飞机，机尾装有三个主发动机，和一个巨大的推进剂外贮箱，里面装着几百吨重的液氧、液氢燃料。

它附在机身腹部，供给航天飞机燃料进入太空轨道；外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭。

整个组合装置重约2000吨。

飞行时间7至30天，航天飞机可重复使用100次。

航天飞机集火箭，卫星和飞机的技术特点于一身像火箭：垂直发射进入空间轨道像卫星：在太空轨道飞行像飞机：大气层滑翔着陆是一种新型的多功能航天飞行器。

据宇航局的官员介绍，一架航天飞机可以反复使用75到100次，在美宇航局42年的载人飞行史上，航天飞机在返航时还未出现过事故。

原定2001年升空技术故障和航天飞机调配等原因发射日期一直被推迟到2003年1月16号“哥伦比亚”号此次飞行总共搭载了6个国家的学生设计的实验项目，其中包括中国学生设计的“蚕在太空吐丝结茧”实验。

外部燃料箱表面脱落的一块泡沫材料击中航天飞机左翼前缘的名为“增强碳碳”（即增强碳-碳隔热板）的材料。

当航天飞机返回时，经过大气层，产生剧烈摩擦使温度高达摄氏1400度的空气在冲入左机翼后融化了内部结构，致使机翼和机体融化，导致了悲剧的发生。

可靠性技术的发展与应用1964年人造卫星III号因机械故障而损坏Apollo计划被称为可靠性的充分体现美国于1961开始计划研制Apollo-11号宇宙飞船，它有720万个零件，重要零件可靠性为99.9999999％。

1969年7月登月成功。

Apollo计划的种种技术，至今仍为世界上的各种产品所应用。

其中，可靠性技术是主要技术之一。

在使用过程中得到检验和逐渐丧失。

做好的，需全行业通力协作、长期工作；目前，可靠性理论不尽成熟，基础差、需发展。

机械产品的实验周期长、耗资大、实验结果的可参考性差； 机械系统的逻辑关系不清晰，串、并联关系容易混淆。

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING题目学生姓名专业班级学号系（部）指导教师年月摘要可靠性工程是表征产品（系统·元件·器件等）无故障工作能力的指标，是产品的重要内在属性之一，是衡量产品质量的重要指标之一。

可靠性是一门与产品故障作斗争的新兴学科，它涉及的范围广泛，是一门综合了系统工程、管理工程、价值工程、人机工程、电子计算机技术、产品测试技术以及概率、统计、运筹、物理等多种学科成果的应用科学。

可靠性工程起源于军事领域，经过半个多世纪的迅速发展，现在已成为涉及面非常广的综合性学科。

虽然可靠性研究和很多学科一样起源于军工企业，但随着科技发展，用户对民用产品的要求也越来越高，不仅要求价格便宜，功能齐全，而且要求产品安全可靠，经久耐用。

因此产品借助可靠性预计技术来标明产品可靠性指标，将有利于增强自身竞争力，也能让用户放心购买。

所以可靠性研究对于现代企业来说有着弥足重要的作用，可以说可靠性已经扩展到我们生活和生产的方方面面。

本文试图就可靠性进行一个比较全面概括的描述，使人能够对可靠性有一个比较基本的认识。

关键词：可靠性FMEA 故障树概率论风险分析AbstractReliability Engineering is an indicator of the abili ty to work to characterize the product ( System • Components • devices, etc. ) without failure, is one of the important intrinsic properties of the product, is an important indicator of product quality. Reliability is a fault with the product to combat emerging discipline , it involves a wide range , is a comprehensive systems engineering , project management , value engineering , ergonomics , computer technology , product testing techniques and probability , statistics, multidisciplinary applied science achievement logistics, physics , etc. . Reliability Engineering originated in the military field , after half a century of rapid development , has now become involved in a very wide comprehensive discipline . Although the reliability of the study and , like many disciplines originated in military enterprises , but with technological development , user requirements for consumer products are increasingly high demand not only cheap, functional, and requires the product safe, reliable, durable. With technology so the product is expected to indicate the reliability of product reliability indicators will help enhance their competitiveness , but also allows users to rest assured purchase. Therefore, the reliability of research for modern enterprise has an important role Surrounded can say reliability has been extended to all aspects of our lives and production . This article will attempt to summarize the reliability of a more comprehensive description of the reliability of people can have a more fundamental understanding.Key：Reliability FMEA Fault Tree Analysis Risk Probability Theory目录前言 (3)第一节可靠性的历史 (3)第二节定义与基本概念 (4)第三节可靠性模型与分析 (5)第四节FMEA FCA FTA (7)第五节可靠性设计 (8)第六节可靠性试验 (9)第七节总结 (10)参考文献 (11)前言随着科学技术的进步和产品质量意识的提高，可靠性工程在质量控制中的地位逐渐被企业认同。