可靠性設(shè)計(jì)概述、機(jī)械強(qiáng)度可靠性、疲勞強(qiáng)度可靠性.ppt

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1、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)一、可靠性設(shè)計(jì)概述和基本理論１、可靠性概念可靠性指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力２、可靠性相關(guān)學(xué)科１）可靠性物理－產(chǎn)品失效原因和機(jī)理２）可靠性數(shù)學(xué)－可靠性計(jì)算分析方法３）可靠性工程－可靠性分析、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、使用與維護(hù)３、產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵１）性能可靠－產(chǎn)品性能不會(huì)超出設(shè)計(jì)所規(guī)定的范圍２）結(jié)構(gòu)可靠－產(chǎn)品在設(shè)計(jì)所規(guī)定的載荷范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)斷裂破損３）使用可靠－產(chǎn)品可穩(wěn)定按設(shè)計(jì)所規(guī)定的方法和操作步驟實(shí)現(xiàn)自身功能４）壽命可靠－產(chǎn)品可在設(shè)計(jì)所規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行并按時(shí)報(bào)廢４、可靠性的作用和價(jià)值可靠性是產(chǎn)品質(zhì)

2、量的一項(xiàng)重要指標(biāo)重要關(guān)鍵產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題突出，如航空航天產(chǎn)品；量大面廣的產(chǎn)品，可靠性與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，如洗衣機(jī)等；高可靠性產(chǎn)品，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量功能有效性可靠性維修性固有可靠性使用可靠性環(huán)境適應(yīng)性性能可靠結(jié)構(gòu)可靠１）可靠性預(yù)測(cè)－根據(jù)產(chǎn)品失效數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)產(chǎn)品在對(duì)應(yīng)所規(guī)定條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率．２）可靠性分配－如何依據(jù)產(chǎn)品的可靠性需求和指標(biāo)，安排其內(nèi)部零部件的可靠性，保證產(chǎn)品可靠性達(dá)標(biāo)．５、可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容６、可靠性設(shè)計(jì)的必要性1）產(chǎn)品復(fù)雜密集程度日益提高對(duì)產(chǎn)品本身安全性提出更高要求2）產(chǎn)品責(zé)任法使企業(yè)必須考慮產(chǎn)

3、品故障所造成的損失，以及由此而引起的法律責(zé)任3）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)全球化，必須重視產(chǎn)品的可靠性。4）產(chǎn)品維護(hù)保養(yǎng)成本隨人工費(fèi)用日益提高。７、可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)基本概念和指標(biāo)１）可靠度２）失效率（故障率）３）失效模式４）平均壽命（平均失效時(shí)間）５）有效壽命６）維修度７）有效度８）重要度１）、可靠度R(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率可靠度記為：R(ｔ)；R(ｔ)=P{Ｔ>ｔ}其中：T為產(chǎn)品壽命；ｔ為規(guī)定的時(shí)間{Ｔ>ｔ}有下列三個(gè)含義：?產(chǎn)品在時(shí)間ｔ內(nèi)完成規(guī)定的功能?產(chǎn)品在時(shí)間ｔ內(nèi)無(wú)故障?產(chǎn)品的壽命Ｔ大于ｔ若N個(gè)零件在同樣

4、條件下工作，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有Nf個(gè)失效，剩下Nt個(gè)仍繼續(xù)工作，則可靠度R(t)為：失效概率Q(t)為：顯然：２）失效率λ(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。n(t):N件產(chǎn)品t時(shí)刻的失效數(shù)n(t+△t):N件產(chǎn)品t＋△t時(shí)刻的失效數(shù)N:產(chǎn)品總數(shù)失效率簡(jiǎn)化定義：產(chǎn)品在t時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)失效數(shù)與仍可工作產(chǎn)品數(shù)的比值其中，f(t)稱故障概率密度函數(shù)，是產(chǎn)品失效概率的時(shí)間導(dǎo)數(shù).失效率計(jì)算公式故障概率密度函數(shù)與可靠度的關(guān)系因Q（t）=1-R（t）所以由３）產(chǎn)品失效模式產(chǎn)品失效率曲線—浴盆

5、曲線（2）偶然失效原因：由非預(yù)期的過(guò)載、誤操作、意外天災(zāi)等偶然因素造成。特點(diǎn)：失效率穩(wěn)定，恒定（1）早期失效原因：設(shè)計(jì)制造、貯存運(yùn)輸及調(diào)試、跑合、起動(dòng)不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的產(chǎn)品缺陷特點(diǎn)：失效率遞減迅速下降(3)功能失效（耗損失效）原因：產(chǎn)品疲勞老化磨損腐蝕等引起特點(diǎn)：失效率遞增不同失效模式下失效率的概率分布早期失效模式的可靠度和失效概率產(chǎn)品因材料疲勞和強(qiáng)度破壞所導(dǎo)致的失效基于韋布爾分布可以準(zhǔn)確描述失效率：可靠度：失效概率：β:形狀參數(shù)θ:尺度參數(shù)產(chǎn)品在試運(yùn)行階段失效率呈韋布爾分布偶然失效模式的可靠度和失效概率失效率λ(t)為常數(shù):λ(t

6、)=λ失效概率密度函數(shù)可靠度失效概率產(chǎn)品因偶然因素所導(dǎo)致的失效可基于指數(shù)分布準(zhǔn)確描述產(chǎn)品在穩(wěn)定運(yùn)行階段失效率呈指數(shù)分布功能失效模式的可靠度和失效概率失效率：可靠度：失效概率：產(chǎn)品因老化所導(dǎo)致的失效可基于正態(tài)分布加以描述產(chǎn)品在功能失效階段失效率呈正態(tài)分布４）、平均壽命（MTBF）產(chǎn)品失效的平均時(shí)間間隔；即產(chǎn)品平均無(wú)故障工作時(shí)間。正態(tài)分布：指數(shù)分布：韋布爾分布：咖嗎函數(shù)５）有效壽命產(chǎn)品有效壽命＝［t0,t1］產(chǎn)品偶然失效期失效都是因誤操作等偶然因素造成，故該階段產(chǎn)品可有效工作，這段時(shí)間稱為產(chǎn)品的有效壽命６）維修度－產(chǎn)品可修復(fù)概率產(chǎn)

7、品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照規(guī)定程序方法維修，保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率,它成指數(shù)分布７）有效度－可靠度、維修度的綜合在考慮維修和可修復(fù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)品在某時(shí)刻具有和維持其功能的概率８）重要度概念：產(chǎn)品某單元失效引起產(chǎn)品故障的次數(shù)與各單元失效總次數(shù)的比值．作用：產(chǎn)品因某單元失效出現(xiàn)故障的概率產(chǎn)品某單元對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響度可靠性設(shè)計(jì)的隨機(jī)變量1）載荷：產(chǎn)品所承受載荷不是固定不變的，而是依某種規(guī)律變化的隨機(jī)變量。2）幾何尺寸3）材料機(jī)械性能：如強(qiáng)度等多數(shù)呈正態(tài)分布，有的呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布或韋布爾分布。4）工況變化：環(huán)境與工作條件的變化5）

8、其他不確定因素：如設(shè)計(jì)方法的改變，假設(shè)的變更，用戶需求變更隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的來(lái)源1）真實(shí)情況的實(shí)測(cè)、觀察特點(diǎn)：真實(shí)，但耗費(fèi)人、財(cái)、物力2）真實(shí)情況的模擬測(cè)試特點(diǎn)：數(shù)據(jù)真實(shí)性稍差，經(jīng)濟(jì)性則比第一種好，但仍然耗費(fèi)很大。3）對(duì)樣件的專門試驗(yàn)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不能完全反映真實(shí)情況需要修正。４