可靠性基本概念与参数体系(精)

可靠性概述可靠性基本知识简介1 可靠性设计主要符号表2 可靠性基本概念3 可靠性特征量(可靠性指标)：可靠度可靠寿命和中位寿命累积失效概率平均寿命失效率和失效率曲线失效率..λ的概略值4 可靠性特征量间的关系5 各类产品常用的可靠性指标6 可靠性技术7 维修性特征量维修度、修复率、平均修复时间维修性和可靠性特征量对应关系系统可靠性1 不可修复系统的可靠性表决系统可靠性冷储备系统可靠性串联系统可靠性并联系统可靠性混联系统可靠性2 可靠性预计设计初期的概略预计法数学模型法上下限法3 蒙特卡洛模拟法蒙特卡洛模拟法的概念及其求解步骤蒙特卡洛模拟法应用举例4 应力-强度干涉模型5 可靠性分配可靠性分配的原则6 可靠性分配的方法等分配法再分配法比例分配法综合评分分配法动态规划分配法7 故障树分析概念故障树分析中常用符号故障树的建立步骤机械结构可靠性设计1 机械结构可靠性设计与传统安全系数法机械设计的关系2 机械可靠性设计方法3 机械故障模式（1）故障模式的基本概念及其分类（2）零件常见的故障模式（3）典型零件的故障模式齿轮类轴类弹簧紧固件（4）故障模式实例损坏型失调型松脱型退化型堵塞与渗漏型综合型4 机械故障的预防（1）可靠性设计准则通用设计准则机械结构设计准则机构设计准则（2）可靠性设计检查表及其示例5 机械故障原因分析的通用程序现场调查分析并确定故障原因和故障机理分析结论6 机械故障原因分析方法机械故障原因分析示例金相检验实验应力分析力学性能测试故障件断口的微观检验无损检测化学成分分析断裂力学分析故障部件的宏观检验可靠性试验和数据分析1 可靠性试验根据试验场所分类、根据试验截止情况分类、根据试验中失效后是否用新事件替换后续试验分类2 可靠性数据分析中常用的概率分布二项分布泊松分布超几何分布正态分布(高斯分布)均匀分布X2分布指数分布威布尔分布Γ分布(伽马分布)瑞利分布F分布β分布对数正态分布t分布（学生分布）最大Ⅰ型极值分布（贡贝尔分布）最小Ⅰ型极值分布（贡贝尔分布）参考文献: 1 徐灏等.机械设计手册.机械工业出版社,20002 李良巧、顾唯明.机械可靠性设计与分析.国防工业出版社,19983 周广涛.计算机辅助可靠性工程.宇航出版社,1990系统可靠性1.1-表决系统可靠性表决系统可靠性：表决系统是组成系统的n个单元中，不失效的单元不少于k（k介于1和n 之间），系统就不会失效的系统，又称为k/n系统。

可靠性的基本概念知识一、可靠性产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。

可靠性的概率度量称为可靠度。

这里的产品指的是新版ISO)9000中定义的硬件和流程性材料等有形产品以及软件等无形产品。

它可以大到一个系统或设备，也可以小至一个零件。

产品终止规定功能就称为失效，也称为故障。

产品按从发生失效后是否可以通过维修恢复到规定功能状态，可分为可修复产品和不可修复产品。

如汽车属于可修复产品，日光灯管属不可修复产品。

习惯上，终止规定功能，对可修复产品称为故障，对不可修复产品称为失效。

可靠性定义中的“三个规定”是理解可靠性概念的核心。

“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。

产品的可靠性和它所处的条件关系极为密切，同一产品在不同条件下工作表现出不同的可靠性水平。

一辆汽车在水泥路面上行驶和在砂石路上行驶同样里程，显然后者故障会多于前者，也就是说使用环境条件越恶劣，产品可靠性越低。

“规定时间”和产品可靠性关系也极为密切。

可靠性定义中的时间是广义的，除时间外，还可以是里程、次数等。

同一辆汽车行驶1万公里时发生故障的可能性肯定比行驶1千公里时发生故障的可能性大。

也就是说，工作时间越长，可靠性越低，产品的可靠性和时间的关系呈递减函数关系。

“规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。

衡量一个产品可靠性水平时一定要给出故障(失效)判据，比如电视机图像的清晰度低于多少线就判为故障要明确定义，否则会引起争议。

因此，在规定产品可靠性指标要求时一定要对规定条件、规定时间和规定功能给予详细具体的说明。

如果这些规定不明确，仅给出产品可靠度要求是无法验证的。

产品的可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。

固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，也是产品的开发者可以控制的。

而使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性的影响因素之外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。

可靠性参数及指标1 基本概念(1) 可靠性参数可靠性参数是描述系统（产品）可靠性的量。

它直接与装备战备完好、任务成功、维修人力和保障资源需求等目标有关。

根据应用场合的不同，又可分为使用可靠性或合同可靠性参数两类。

前者是反映装备使用需求的参数，一般不直接用于合同；如确有需要且参数的所有限定条件均明确，也可用于合同，而合同参数则是在合同或研制任务书中用以表述订购方对装备可靠性要求的，并且是承制方在研制与生产过程中能够控制的参数。

(2) 可靠性指标可靠性指标是对可靠性参数要求的量值。

如“MTBF≥1000h”即为可靠性指标。

与使用、合同可靠性参数相对应，则有使用、合同可靠性指标。

前者是在实际使用保障条件下达到的指标；而后者是按合同规定的理想使用保障条件下达到的要求。

所以，一般情况下同一装备的使用可靠性指标低于同名的合同指标。

国军标GJB1909《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求》中，将指标分为最低要求和希望达到的要求，即：使用指标的最低要求值称为“门限值”，希望达到的值称为“目标值”；合同指标的最低要求值称“最低可接受值”，希望达到的值称“规定值”。

某装甲车辆可靠性参数与指标举例见表2-2。

表2-2 某装甲车辆可靠性参数与指标举例使用指标 合同指标参数名称目标值 门限值 规定值 最低可接受值 任务可靠度 0.66 0.61 － －致命性故障间任务里程 1200km 1000km 1500km 1250km平均故障间隔里程 250km 200km 300km 250km2 常用可靠性参数除前面介绍的)(tR，)(tλ可作为可靠性参数外，还有以下一些常用的可靠性参数。

应当根据装备的类型、使用要求、验证方法等选择。

(1) 平均寿命θ(meanlife)①定义。

产品寿命的平均值或数学期望称为该产品的平均寿命，记为θ。

设产品的故障密度函数为)(tf，则该产品的平均寿命，即寿命T(随机变量)的数学期望为∫∞= =0d)()(ttfTEθ对可修产品平均寿命又称平均故障间隔时间，可记为MTBF(Mean Time BetweenFailure)。

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。

第五章可靠性基础知识第五章可靠性基础知识【考试趋势】单选3-4题，多选4-5题，综合分析1题。

考查方式以理解题和计算题为主。

总分值25-35分。

总分170分。

【大纲考点】基本脉络：可靠性概念——测量——模型——分析——试验——管理。

一、可靠性的基本概念及常用度量1．掌握可靠性、维修性与故障(失效)的概念与定义（重点）2．熟悉保障性、可用性与可信性的概念（难点）3．掌握可靠性的主要度量参数（难点）4．熟悉浴盆曲线（重点）5．了解产品质量与可靠性的关系二、基本的可靠性维修性设计与分析技术1．了解可靠性设计的基本内容和主要方法2．熟悉可靠性模型及串并联模型的计算（重点）3．熟悉可靠性预计和可靠性分配（难点）4．熟悉故障模式影响及危害性分析（重点）（难点）5．了解故障树分析（重点）6．熟悉维修性设计与分析的基本方法；三、可靠性试验三、可靠性试验1.掌握环境应力筛选（重点）2.了解可靠增长试验和加速寿命试验（重点）3.手续可靠性测定试验（难点）4.了解可靠性鉴定试验四、可信性管理1．掌握可信性管理基本原则与可信性管理方法（难点）2．了解故障报告分析及纠正措施系统（重点）3．了解可信性评审作用和方法第一节可靠性的基本概念及常用度量【考点解读】第一节可靠性的基本概念及常用度量学习目标要求：1、掌握可靠性、维修性与故障的概念与定义2、熟悉保障性、可用性及可信性的概念3、掌握可靠性的主要度量参数4、了解浴盆曲线5、了解产品质量与可靠性关系基本脉络是：可靠性——不可靠（故障）——可靠度——可靠度函数——常用指标——模型——地位意义（与质量的关系）典型考题典型考题：单选题22、下述设计方法中不属于可靠性设计的方法是（）。

a、使用合格的部件b、使用连续设计c、故障模式影响分析d、降额设计23、产品使用寿命与（）有关。

a、早期故障率b、规定故障率c、耗损故障率d、产品保修率一、故障（失效）及其分类一、故障（失效）及其分类1、故障定义：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称为故障。

可靠性工程的基本概念与模型可靠性工程是一门应用工程学科，旨在提高产品、系统或服务的可靠性。

通过运用可靠性工程的原则和方法，可以降低故障率、延长使用寿命、提高性能稳定性，从而满足人们对产品可靠性的需求。

本文将介绍可靠性工程的基本概念和常用模型，帮助读者理解和应用可靠性工程。

一、可靠性工程的基本概念1.1 可靠性可靠性是产品或系统在特定环境下连续正常运行的能力。

它可以用概率来表示，通常以失效率来度量，即单位时间内发生失效的概率。

可靠性的增加可以提高产品的性能稳定性，减少故障对用户的影响。

1.2 故障故障是指产品或系统在特定条件下出现的不符合预期的功能、性能或质量的现象。

故障分为软故障和硬故障，软故障通常可以通过重启或软件升级来解决，而硬故障需要更换硬件部件或进行专业修复。

1.3 可靠性评估可靠性评估是可靠性工程的核心内容，旨在对产品或系统的可靠性进行量化分析。

通过搜集故障数据、运用统计学方法，可以计算出可靠性参数，如失效率、平均无故障时间等，从而为产品设计、改进和维护提供依据。

2.1 故障模式与失效分析（FMEA）故障模式与失效分析是一种常用的可靠性分析方法，通过识别产品或系统可能的故障模式和失效原因，评估其潜在风险和影响程度，从而采取相应的改进措施。

FMEA可以在设计阶段发现和解决潜在问题，提高产品的可靠性。

2.2 信赖度增长模型（RGA）信赖度增长模型是一种常用的可靠性增长预测方法，通过收集产品的实际寿命数据，对其进行分析和建模，预测未来产品的信赖度增长趋势。

RGA模型可以帮助制定产品维护策略、预防性维修计划，提高产品的可靠性和维修效率。

2.3 加速寿命试验（ALT）加速寿命试验是一种常用的可靠性验证方法，通过对产品在加速条件下的寿命试验，推断其在正常使用条件下的可靠性性能。

ALT模型可以帮助评估产品的可靠性指标，优化产品设计和制造工艺，提前发现潜在问题。

2.4 保障时间分析（MTA）保障时间分析是一种常用的系统可靠性分析方法，通过识别系统各个组成部件的失效模式和失效率，计算出系统的平均无故障时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）等指标。

机械可靠性设计太原理工大学机械工程学院主讲：刘混举机械可靠性设计第2讲机械可靠性设计的基本方法及其指标体系2.1可靠性基本概念⏹可靠性的概念及基本思想可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

⏹可靠性的基本思想任何参数均为多值的，且呈一定分布。

安全系数大的设备或产品不一定是百分之百的安全。

2.2可靠性定义可靠性的概念可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

产品：指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统，可以是零件、部件，也可以是由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。

规定条件：一般指的是使用条件,环境条件。

包括应力温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件。

规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。

规定功能：道德要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成规定功能。

产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常也称为故障。

可靠性的类型可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性⏹固有可靠性是通过设计、制造赋予产品的可靠性；⏹使用可靠性既受设计、制造的影响，又受使用条件的影响。

一般使用可靠性总低于固有可靠性。

可靠性的类型及影响因素2.3可靠性特征量(可靠性指标)⏹可靠度可靠度是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率，一般记为R。

它是时间的函数，故也记为R（t）,称为可靠度函数。

⏹1）可靠度如果用随机变量T表示产品从开始工作到发生失效或故障的时间，其概率密度为f（t）如右图所示，若用t表示某一指定时刻，则该产品在该时刻的可靠度。

对于不可修复的产品，可靠度的观测值是指直到规定的时间区间终了为止，能完成规定功能的产品数与在该区间开始时投入工作产品数之比，即:2）可靠寿命可靠寿命是给定的可靠度所对应的时间，一般记为t（R）一般可靠度随着工作时间t的增大而下降，对给定的不同R，则有不同的t（R），即t（R）=R-1（R）式中R-1——R的反函数，即由R（t）=R反求t4）平均寿命⏹平均寿命：平均寿命是寿命的平均值，对不可修复产品常用失效前平均时间，一般记为MTTP ，对可修复产品则常用平均无故障工作时间，一般记为MTBF 。