《机械可靠性设计》PPT课件.ppt

4.1 关 于 机 械 可 靠 性 设 计 的 几 个 问 题 4.2 可 靠 性 的 概 念 和 指 标 第 四 章 机 械 可 靠 性 设 计 4.3 可 靠 性 设 计 方 法 举 例 4.4 系 统 的 可 靠 性 设 计4.5 可 靠 性 设 计 方 法 举 例 4.6 系 统 的 可 靠 性 设 计 4.1 关 于 机 械 可 靠 性 设 计 的 几 个 问 题v 后 来 就 做 出 一 种 推 断 ： 关 于 真 空 管 的 制 造 技 术 ， 有 超 出 以往 制 造 技 术 和 检 查 能 力 以 外 的 某 种 特 性 ， 当 它 被 掌 握 和 发 现以 后 ， 是 可 以 防 止 故 障 的 。 这 种 特 性 就 是 “ 可 靠 性 ” 。一 、 为 什 么 要 研 究 可 靠 性 的 问 题 v 可 靠 性 设 计 是 第 二 次 世 界 大 战 时 由 一 只 真 空 管 引 起 的 。v当 时 美 国 在 远 东 军 事 基 地 有 60 的 军 用 飞 机 电 子 装 置 处 于故 障 状 态 ， 检 查 结 果 是 由 于 真 空 管 发 生 了 故 障 。 但 出 故 障 的真 空 管 却 是 完 全 符 合 出 厂 指 标 的 ， 虽 然 多 次 检 查 仍 找 不 出 原因 。v 后 来 在 设 计 、 制 造 和 检 查 中 考 虑 了 可 靠 性 ， 结 果 大 大 减 少 了 故 障 。 这 样 ， “ 可 靠 性 ” 设 计 的 问 题 就 提 出 来 了 。 可 靠 性 问 题 的 提 出 ： 可 靠 性 问 题 日 益 受 到 重 视 的 原 因 ：1） 由 于 市 场 竞 争 激 烈 ， 产 品 更 新 快 ， 许 多 新 元 件 、 新 材 料 、 新工 艺 等 未 及 成 熟 试 验 就 被 采 用 ， 因 而 造 成 故 障 。 2） 随 着 产 品 或 系 统 日 益 向 大 容 量 、 高 性 能 参 数 发 展 ， 尤 其 是 机电 一 体 化 技 术 的 发 展 ， 使 整 机 或 系 统 变 得 复 杂 ， 零 、 部 件 的 数量 大 增 ， 致 使 其 发 生 故 障 的 机 会 增 多 ， 往 往 由 于 一 个 小 零 件 、小 装 置 的 失 效 而 酿 成 大 事 故 。 3） 为 了 维 护 用 户 的 利 益 ， 在 一 些 工 业 国 家 中 实 行 产 品 责 任 索 赔办 法 。 4） 产 品 或 系 统 可 靠 性 的 提 高 可 使 用 户 获 得 较 大 的 经 济 效 益 和 社 会效 益 。 建 国 以 来 ， 我 国 机 电 产 品 发 展 迅 速 ， 取 得 了 很 大 成 绩 。 但 与 国 外 相 比 ， 我 国 机 电 产 品 的 可 靠 性 普 遍 较 低 。二 、 我 国 机 电 产 品 可 靠 性 现 状 可 靠 性 问 题 加 剧 了 我 国 机 电 产 品 出 口 出 不 去 ， 进 口 挡 不 住 的 局 面 。 传 统 的 机 械 零 件 设 计 方 法 是 以 计 算 安 全 系 数 为 主 要 内 容 的 。 安 全 系 数 法 对 问 题 的 提 法 是 ： 零 件 的 安 全 系 数 （ 等 于 零 件 的 强度 除 以 零 件 的 应 力 ； 即 n=F/S)是 多 大 ?机 械 可 靠 性 设 计 方 法 认 为 ： 零 件 的 应 力 、 强 度 以 及 其 他 的 设 计参 数 ， 如 载 荷 、 几 何 尺 寸 和 物 理 量 等 都 是 多 值 的 ， 即 呈 分 布 状 态 。三 、 为 什 么 会 出 现 可 靠 性 的 问 题 撇 开 管 理 方 面 的 因 素 不 谈 ， 仅 就 技 术 理 论 方 面 而 言 ： 在 计 算 安 全 系 数 时 ， 零 件 材 料 的 强 度 F和 零 件 所 承 受 的 应 力S都 是 取 单 值 的 。 假 设 强 度 分布 和 应 力 分布 都 是 正 态分 布 。 零 件 是 否 安 全 ， 不 仅 取 决 于 平 均 安 全 系 数 的 大 小 ， 还 取 决 于 强 度 分 布 和 应 力 分 布 的 离 散 程 度 。 对 于 同 样 大 小 的 强 度 平 均 值 F和 应 力 平 均 值 s， 如 果 应 力 和 强 度 两 个 分 布 的 尾 部 不 发 生 重 叠 ， 则 零 件 不 致 于 破 坏 。 传 统 的 按 安 全 系 数 方 法 进 行 机 械 零 件 的 设 计 是 不 合 理 的 。 但 是 ， 在 零 件 工 作 过 程 中 ， 随 着 时 间 的 推 移 和 环 境 等 因 素 的 变化 以 及 材 料 强 度 的 老 化 等 原 因 ， 将 可 能 导 致 应 力 分 布 和 强 度 分布 的 尾 部 发 生 干 涉 。 即 有 可 能 出 现 应 力 大 于 强 度 的 工 作 条 件 ，此 时 零 件 将 发 生 失 效 。 四 、 机 械 可 靠 性 设 计 的 内 容可 靠 性 学 科 的 内 容 包 括 ：1) 可 靠 性 理 论 基 础 如 可 靠 性 数 学 ， 可 靠 性 物 理2)可 靠 性 应 用 技 术 如 失 效 分 析 ， 零 件 、 机 器 和 系 统 的 可 靠 性设 计 和 预 测 ， 可 靠 性 评 价 和 验 证 ， 可 靠 性 规 范 等 。 可 靠 性 设 计 的 内 容 ： 可 靠 性 预 测 、 可 靠 性 分 配 。可 靠 性 预 测 是 从 所 得 的 失 效 数 据 预 报 一 个 零 、 部 件 或 系 统实 际 可 能 达 到 的 可 靠 度 ， 预 报 这 些 零 、 部 件 或 系 统在 规 定 的 条 件 下 和 在 规 定 的 时 间 内 ， 完 成 规 定 功 能的 概 率 。 4.2 可 靠 性 的 概 念 和 指 标 可 靠 性 ： 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 尺 度 1)可 靠 度 (Reliability)；2)失 效 率 或 故 障 率 (FailureRate)；3)平 均 寿 命 (MeanLife)；4)有 效 寿 命 (UsefulLife)；5)维 修 度 (Maintainability)；6)有 效 度 (Availability)；7)重 要 度 (Importance)。 有 了 尺 度 ， 则 在 设计 和 生 产 时 就 可 用数 学 方 法 来 计 算 和预 测 ， 也 可 以 用 试验 方 法 来 评 定 产 品或 系 统 的 可 靠 性 。 一 、 可 靠 度 和 失 效 率 可 靠 度 : 零 、 部 件 在 规 定 的 寿 命 期 限 内 ， 在 规 定 的 使 用 条件 下 ， 无 故 障 地 进 行 工 作 的 概 率 。 对 总 数 为 N个 零 件 进 行 试 验 ， 经 过 t时 间 后 ， 有 NQ(t)件 失 效 ，NR(t)件 仍 正 常 工 作 ， 那 么 该 类 零 件 的 可 靠 度 R(t)定 义 为 ： 零 件 失 效 的 概 率 或 零 件 的 故 障 概 率 Q(t)定 义 为 ： 在 规 定 的 使 用 条 件 下 ， 可 靠 度 是 时 间 的 函 数 ， 用 R(t)表 示 。 常 用 故 障 频数 直 方 图 来反 映 某 类 零件 发 生 故 障的 概 率 。横 坐 标 取 为 某 类 零 件 的 寿 命 间 隔 ；纵 坐 标 表 示 某 类 零 件 在 各 寿 命 间 隔 内 发 生 故 障 的个 数 （ 或 频 次 ） 。 故 障 概 率 密 度 函 数 f(t) 二 、 三 种 失 效 率 失 效 模 式 产 品 的 失 效 (或 故 障 )有 其 规 律 。 大 量 的 研 究 表 明 ， 机 电 产 品 零 件 的 典 型 失 效 率 曲 线 ， 明 显 可划 分 为 三 个 区 域 ： 早 期 失 效 区 域 、 正 常 工 作 区 域 和 功 能 失 效 区 域 。 1） 早 期 失 效 区 域 的 失 效 率 较高 ， 故 障 率 由 较 高 的 值 迅 速 下降 。 一 般 属 于 试 车 的 跑 合 期 。 2） 正 常 工 作 区 域 出 现 的 失 效具 有 随 机 性 ， 故 障 率 变 化 不 太大 ， 有 的 微 微 下 降 或 上 升 。 可以 称 为 使 用 寿 命 期 或 偶 然 故 障期 。 在 此 区 域 内 ， 故 障 率 较 低 。 3） 功 能 失 效 区 域 的 失 效 率 迅 速 上 升 。 一 般 情 况 下 ， 零 件 表 现 为耗 损 、 疲 劳 或 老 化 所 致 的 失 效 。 失 效 率 曲 线 的 三 个 区 域 反 映 了 零 件 的 三 种 故障 模 式 ， 它 们 均 具 有 一 定 的 概 率 分 布 特 性 。 在 机 械 可 靠 性 研 究 中 常 用 的 几 种 概 率 分 布指 数 分 布 的 均 值 1 指 数 分 布 当 失 效 率 为 常 数 ， 即 (t)= 时 ， 可 靠 度 失 效 概 率 密 度 函 数大 量 实 际 工 作 表 明 ： 处 于 稳 定 工 作 状 态 的 机 械 、 电 子 或 机 电系 统 的 故 障 率 基 本 上 是 常 数 。正 常 使 用 期 内 由 于 偶 然 原 因 而 发 生 的 失 效 就 常 用 指 数 分 布 来 描 述 。 方 差 2 正 态 分 布 产 品 的 性 能 参 数 ， 如 零 件 的 应 力 和 强 度 等 多 数 是 正 态 分 布部 件 的 寿 命 也 多 是 正 态 分 布正 态 分 布 的 概 率 密 度 函 数 3 韦 布 尔 分 布 零 件 的 疲 劳 寿 命 和 强 度 等 都 可 以 用 韦 布 尔 分 布 来 描 述 。 正 态 分 布 、 指 数 分 布 等 都 是 它 的 特 例 。 韦 布 尔 分 布 的 失 效 率 密 度 函 数 ： 位 置 参 数 仅 影 响 曲 线 起 点 的 位 置 ， 对 曲 线 的 形 状 没 有 影 响 。取 =0， 上 式 变 成 两 参 数 韦 布 尔 分 布 失 效 概 率 密 度 函 数 。 b: 形 状 参 数 ， : 尺 度 参 数 ， : 位 置 参 数 三 参 数 韦 布 尔分 布 失 效 概 率密 度 函 数 三 、 平 均 寿 命 平 均 寿 命 又 称 平 均 失 效 时 间 (MTBF)， 它 是 失 效 的 平 均 间 隔 时间 ， 即 平 均 无 故 障 工 作 时 间 。 寿 命 t的 均 值 当 然 就 是 平 均 失 效 时 间 MTBF， 4.3 可 靠 性 设 计 方 法 举 例 利 用 正 态 分 布 函 数 表 进 行 零 件 可 靠 度 的 计 算 方 法 ： 根 据 可 靠 性 系 数 和 R(t)的 相 应 数 值 表 直 接 算 出 可 靠 性 R(t)的 值 。 可 靠 度 计 算 ， 且 服 从 正 态 分 布 ： 强 度 和 应 力 的 差 值 大 于 零 的 概 率 4.4 系 统 的 可 靠 性 设 计系 统 的 可 靠 性 设 计 有 两 个 方 面 的 含 义 ： 可 靠 性 预 测 、 可 靠 性 分 配 。 系 统 的 可 靠 性 预 测 ： 按 系 统 的 组 成 形 式 ， 根 据 已 知 单 元 和 子 系 统 的 可 靠 度 来 计 算 系 统 的 可 靠 度 。 系 统 的 可 靠 性 分 配 ： 将 已 知 的 系 统 可 靠 性 指 标 合 理 地 分 配 到 各 子 系 统 和 单 元 上 去 ， 从 而 求 出 各 单 元 应 具 有 的 可 靠 度 。 系 统 常 由 许 多 子 系 统 组 成 ， 而 每 个 子 系 统 又 可 能由 若 干 单 元 (如 零 、 部 件 )组 成 。 一 、 系 统 模 型 1 串 联 系 统 系 统 由 若 干 个 单 元 或 子 系 统 组 成 ， 当 任 一 个 单 元 失 效 时 ， 都会 导 致 产 品 或 整 个 系 统 失 效 ， 则 称 这 种 系 统 为 串 联 系 统 。 在 由 若 干 个 单 元 组 成 的 系 统 中 ， 只 要 有 一 个 单 元 仍 在 发 挥 其功 能 ， 产 品 或 系 统 就 能 维 持 其 功 能 ； 或 者 说 ， 只 有 当 所 有 单元 都 失 效 时 系 统 才 失 效 ， 这 样 的 系 统 称 为 并 联 系 统 。 2 并 联 系 统 3 混 联 系 统 混 联 系 统 是 由 一 些 串 联 的 子 系 统 和 并 联 的 子 系 统 组 合 而 成 的 。 可 分 为 ： 串 并 联 系 统 (先 串 联 后 并 联 的 系 统 )并 串 联 系 统 (先 并 联 再 串 联 的 系 统 )混 联 系 统 的 模 型 4 备 用 冗 余 系 统 在 产 品 或 系 统 中 ， 将 同 功 能 单 元 或 部 件 重 复 配 置 以 作 备 用 ； 当其 中 一 个 单 元 或 部 件 失 效 时 ， 用 备 用 的 来 替 代 以 继 续 维 持 其 功能 ， 这 种 系 统 称 为 备 用 冗 余 系 统 。特 点 ： 有 一 些 并 联 单 元 ， 但 它 们 在 同 一 时 刻 不 全 部 投 入 运 行 。 备 用 冗 余 系 统 的 模 型 5 复 杂 系 统 6 表 决 系 统组 成 系 统 的 n个 单 元 中 ， 只 要 有 K个 单 元 不 失 效 ， 系 统 就 不会 失 效 ， 这 样 的 系 统 称 为 n中 取 K系 统 。 例 ： 有 4台 发 动 机 的 飞 机 ， 设 计 要 求 至 少 有 2台 发 动 机 正 常工 作 飞 机 才 能 安 全 飞 行 ， 这 种 发 动 机 系 统 就 是 表 决 系 统 ， 它 是 一 个 2 4系 统 。 二 、 系 统 的 可 靠 性 预 测 根 据 系 统 的 可 靠 性 模 型 ， 由 单 元 的 可 靠 度 通 过 计 算 预 测 出系 统 的 可 靠 度 。 1 串 联 系 统 的 可 靠 度 计 算 串 联 系 统 的 可 靠 度 为 由 于 0R i(t) l， 则 串 联 系 统 的 可 靠 度 将 因 其 组 成 单 元 数 的 增 加而 降 低 ， 且 其 值 要 比 可 靠 度 最 低 的 那 个 单 元 的 可 靠 度 还 低 。最 好 采 用 等 可 靠 度 单 元 组 成 系 统 ， 并 且 组 成 单 元 越 少 越 好 。 若 串 联 系 统 各 单 元 的 可 靠 度 函 数 服 从 指 数 分 布 ，则 系 统 的 失 效 率 等 于 各 组 成 单 元 失 效 率 之 和 。 系 统 的 平 均 无 故 障 工 作 时 间 2 并 联 系 统 的 可 靠 度 计 算 系 统 的 失 效 概 率 或 故 障 概 率 由 于 1-R i(t)是 个 小 于 l的 数 ， 则 并 联 系 统 的 可 靠 度 总 是 大 于 系 统中 任 一 个 单 元 的 可 靠 度 。组 成 并 联 系 统 的 单 元 越 多 ， 系 统 的 可 靠 度 越 大 。 当 单 元 的 可 靠 度 函 数 为 指 数 分 布 ， 且 每 个 单 元 的 可 靠 度 函数 都 相 等 时 ， 并 联 系 统 的 可 靠 度 为 ： 另 一 种 算 法 ： 3 混 联 系 统 的 可 靠 度 计 算 混 联 系 统 是 串 联 和 并 联 系 统 的 组 合 ， 它 们 的 可 靠 度 计 算可 直 接 参 照 串 联 和 并 联 系 统 的 公 式 进 行 。 也 可 以 采 用 “ 等 效 单 元 ” 的 办 法 进 行 计 算 ： 即 首 先 把 其 中 的串 联 和 并 联 系 统 分 别 进 行 计 算 ， 得 出 “ 等 效 单 元 ” 的 可 靠 度 ，然 后 再 就 等 效 单 元 组 成 的 系 统 进 行 综 合 计 算 ， 从 而 给 出 系 统 的可 靠 度 。 例 4 备 用 冗 余 系 统 的 可 靠 度 计 算 假 定 贮 备 单 元 在 储 备 期 时 间 ， 内 不 发 生 故 障 ， 且 转 换 开关 (自 动 或 手 动 的 )是 完 全 可 靠 的 。 当 各 单 元 的 可 靠 度 函 数 是 指 数 分 布 ， 并 且 系 统 的 可 靠 度 系 统 的 平 均 无 故 障 工 作 时 间 5 表 决 系 统 的 可 靠 度 计 算设 表 决 系 统 中 每 个 单 元 的 可 靠 度 为 R(t)， 则 系 统 的 可 靠 度 为 6 复 杂 系 统 的 可 靠 度 计 算当 系 统 可 以 分 解 为 串 联 、 并 联 和 混 联 系 统 时 ， 复 杂 系 统可 靠 度 的 计 算 就 可 以 按 照 前 面 说 明 的 方 法 进 行 。 不 能 简 单 地 分 解 成 串 联 、 并 联 等 子 系 统 来 进 行 计 算 的 系 统 ，可 以 采 用 分 解 法 、 布 尔 真 值 表 法 、 卡 诺 图 法 进 行 计 算 。 （ 1） 分 解 法首 先 选 出 系 统 中 的 关 键 单 元 以 简 化 系 统 ； 然 后 根 据 这 个 单 元 是 处 于 正 常 的 或 失 效 的 两 种 状 态 ，采 用 全 概 率 公 式 计 算 系 统 的 可 靠 度 。 例 (2)布 尔 真 值 表 法 (状 态 穷 举 列 表 法 )把 系 统 模 型 看 成 一 个 开 关 网 络 ， 每 一 单 元 只 有 工 作 状 态和 失 效 状 态 这 两 种 状 态 。然 后 把 系 统 的 所 有 可 能 状 态 列 举 出 来 组 成 布 尔 真 值 表 。列 表 时 用 “ 0”代 表 单 元 失 效 ， “ 1”代 表 单 元 工 作 ； F代 表 系 统 失 效 ，S代 表 系 统 工 作 。把 系 统 所 有 能 正 常 工 作 的 状 态 的 概 率 相 加 ， 就 是 系 统 能 正 常工 作 的 概 率 ， 即 系 统 的 可 靠 度 。例 (3)卡 诺 图 法 例 三 、 系 统 的 可 靠 性 分 配 可 靠 性 分 配 ： 系 统 的 可 靠 度 目 标 确 定 后 ， 进 一 步 把 它 分 配 给 组 成 系 统 的 零 、 部 件 或 子 系 统 。 1 等 同 分 配 法 分 配 的 方 法全 部 子 系 统 或 各 组 成 单 元 的 可 靠 度 相 等 。 串 联 系 统 并 联 系 统 2 按 可 靠 度 变 化 率 的 分 配 方 法 串 联 系 统 RS(t)对 某 单 元 i的 可 靠 度 Ri(t)的 变 化 率 如 果 要 用 改 变 一 个 单 元 可 靠 度 的 办 法 来 提 高 串 联 系 统 的 可 靠 度 ， 就 应 当 提 高 可 靠 度 最 低 的 那 个 单 元 的 可 靠 度 。 各 组 成 单 元 的 可 靠 度 各 不 相 同 ， 其 中 必 有 一 个 最 小 的 。假 设 第 k 个 单 元 的 可 靠 度 最 小 ， 则 RS(t) 对 Rk(t) 的 变 化 率 最 大 。按 可 靠 度 变 化 率 的 分 配 方 法 ： 按 系 统 可 靠 度 对 单 元 可 靠 度 的 变 化 率 进 行 单 元 可 靠 度 分 配 的 方 法 。 并 联 系 统 RS(t)对 某 单 元 i的 可 靠 度 Ri(t)的 变 化 率 如 果 要 用 改 变 一 个 单 元 可 靠 度 的 办 法 来 提 高 并 联 系 统 的 可靠 度 ， 就 应 当 提 高 可 靠 度 最 大 的 那 个 单 元 的 可 靠 度 。 各 组 成 单 元 的 可 靠 度 各 不 相 同 ， 其 中 必 有 一 个 最 大 的 。假 设 第 k 个 单 元 的 可 靠 度 最 大 ， 则 RS(t) 对 Rk(t) 的 变 化 率 最 大 。 3 按 相 对 失 效 率 比 的 分 配 方 法 按 相 对 失 效 率 比 的 分 配 方 法 ： 按 照 单 元 预 计 的 失 效 率 越 大 ， 分配 给 它 的 失 效 率 也 越 大 的 原 则 进 行 系 统 失 效 率 分 配 的 方 法 。 串 联 系 统 串 联 系 统 各 子 系 统 的 预 计 失 效 率 为 i 取 各 子 系 统 作 失 效 率 分 配 时 的 加 权 系 数 由分 配 给 各 子 系 统 的 失 效 率 为 i(t)= i S(t) 相 应 的 可 靠 度 为Ri(t)= e-i(t) 1)求 加 权 系 数 2)求 系 统 失 效 率 3)求 分 配 给 子 系 统 的 失 效 率 4)求 分 配 给 子 系 统 的 可 靠 度 4 AGREE法 AGREE法 又 称 为 按 重 要 度 的 分 配 方 法 。 考 虑 了 各 单 元 的 复 杂 性 、 重 要 性 及 工 作 时 间 等 的 差 别是 一 种 比 较 适 用 的 可 靠 度 分 配 方 法 。要 求 各 单 元 工 作 期 间 的 失 效 率 为 一 常 数 。 适 用 于 各 单 元 互 相 独 立 的 串 联 系 统 。 5 按 相 对 失 效 率 比 和 重 要 度 的 分 配 方 法 它 适 用 于 串 联 系 统 ， 且 系 统 组 成 单 元 的 故 障 率 服 从 指 数 分 配 的 情 况 。 利 用 失 效 率 比 和 重 要 度 作 为 参 数 ， 进 行 可 靠 度 和 失 效 率 分 配 的 方 法 。6 花 费 最 小 的 分 配 方 法在 实 际 机 械 系 统 中 ， 各 组 成 单 元 的 可 靠 度 大 不 相 同 ， 最好 的 可 靠 度 分 配 方 法 ， 是 按 照 最 优 化 方 法 的 要 求 ， 列 出可 靠 性 分 配 的 成 本 目 标 函 数 和 约 束 条 件 ， 然 后 求 解 。 花费 最 小 的 分 配 方 法 就 是 这 样 的 一 种 分 配 方 法 。 4 6失 效 分 析 方 法 一 、 失 效 模 式 、 影 响 和 严 重 度 分 析 (Failure Mode Effect and Criticality Analysis FMECA)按 照 一 定 的 失 效 模 式 ， 把 一 个 个 单 元 失 效 、 分 系 统 失 效 检 出 ，是 一 种 自 下 而 上 逐 步 寻 查 失 效 的 顺 向 分 析 方 法 ；FMECA是 在 系 统 设 计 过 程 中 ， 通 过 对 系 统 各 组 成 单 元 潜 在 的 各 种 失 效 模 式 及 其 对 系 统 功 能 的 影 响 ， 与 产 生 后 果 的 严 重 程 度 进 行 分 析 ， 提 出 可 能 采 取 的 预 防 改 进 措 施 ， 以 提 高 产 品 可 靠 度 的 一 种 设 计 分 析 方 法 。通 过 各 组 成 单 元 可 能 产 生 的 失 效 模 式 ， 来 推 断 产 品 可 能 发 生 的失 效 模 式 及 其 原 因 。 一 种 定 性 分 析 方 法 。 可 发 现 消 除 产 品 失 效 的 线 索 ， 提 示 改 进 可 靠 度 的 方 向 。不 一 定 非 用 可 靠 度 数 据 ；但 此 法 比 较 费 时 间应 用 范 围 较 广即 使 不 熟 悉 可 靠 度 知 识 ， 也 能 得 出 分 析 结 果 。原 因 ？ 二 、 失 效 树 分 析 (Fault Tree Analysis FTA)FTA是 根 据 产 品 可 能 产 生 的 失 效 ， 去 寻 找 一 切 可 能 导 致 此 失 效 的 原 因 的 一 种 失 效 分 析 方 法 。-把 可 能 发 生 的 失 效 结 构 画 成 树 形 图 ， 沿 着 树 形 图 分 析 ， 探 索 产 品 发 生 失 效 的 原 因 ， 查 明 哪 些 单 元 是 失 效 源 。是 一 种 从 上 而 下 展 开 的 逆 向 分 析 方 法 。-在 基 本 事 件 发 生 的 概 率 已 知 的 条 件 下 ， 可 以 应 用 逻 辑 分 析 法 求 出 顶 事 件 发 生 (即 系 统 失 效 )的 概 率 。是 一 种 定 量 分 析 方 法 。 最 关 键 的 一 步 ： 构 造 出 失 效 树 图在 失 效 树 上 还 有 用 来 表 示 失 效 的 因 果 事 件 的 符 号 。 用 逻 辑 方 法 来 分 析 失 效 发 生 的 原 因 和 过 程 ， 失 效 树 图 中采 用 “ 与 门 ” 、 “ 或 门 ” 等 逻 辑 符 号 ， 并 进 行 相 应 的 逻 辑运 算 。 找 出 系 统 产 生 失 效 和 导 致 系 统 失 效 的 各 因 素 之 间 的逻 辑 关 系 ， 并 用 图 形 把 它 们 表 示 出 来 。产 品 （ 或 系 统 ）失 效 事 件 称 为顶 事 件 。 引 起 顶 事 件 发 生 的 原 始 的 或 最 基 本 的 原 因 称 为 初 始 事 件 或 基 本 事 件 不 能 再 分 解 或不 必 再 分 解 有 时 为 了 简 化 失 效 树 ， 可 把 树 中 的 独 立 部 分 用 一 个 模 块 来 代替 ， 称 为 准 基 本 事 件 。 准 基 本 事 件准 基 本 事 件 有 时 也 表 示 一 个 原 因 不 明 或 故 意 不 予 讨 论 下 去 的失 效 事 件 。 （ 1） 用 “ 内 燃 机 不 能 起 动 ” 作 为 失 效 树 的 顶 事 件 （ 2） 自 上 而 下 分 析 ， 画 出 失 效 树 图 。 不 能 起 动 的 直 接 原 因 ？ 燃 料 室 内 无 燃 料 ； 活 塞 在 气 缸 内 形 成 的 压 力 低 于 额 定 值 ； 燃 料 室 内 无 点 火 的 火 花 将 这 3个 失 效 事 件 用 “ 或 门 ” 与 顶 事 件 连 接 ， 形 成 失 效 树 的 第 一 级 。 分 别 对 这 三 个 中 间 失 效 事 件 发 生 的 原 因 进 行 分 析 ， 最 后 形 成 失 效 树 图 。 最 后 ， 得 顶 事 件 发 生 的 故 障 概 率 为 ： （ 3） 定 量 分 析 计 算 （ b） 由 基 本 事 件 的 发 生 概 率 自 下 而 上 地 进 行 逻 辑 计 算 ， 最 后 可 得 顶 事 件 的 发 生 概 率 ， 即 该 产 品 (或 系 统 )的 失 效 概 率 。 （ a） 根 据 经 验 或 统 计 数 据 确 定 各 基 本 事 件 的 发 生 概 率 ， 4.7 维 修 度 和 有 效 度 维 修 ： 对 发 生 故 障 的 产 品 或 系 统 进 行 修 复 ， 使 之 恢 复 完 好状 态 的 过 程 。 有 些 产 品 是 不 可 修 复 或 不 必 修 复 的 由 于 产 品 或 系 统 发 生 故 障 的 原 因 、 部 位 和 系 统 所 处的 环 境 以 及 修 理 工 人 的 水 平 等 的 不 同 ， 所 以 维 修 所需 的 时 间 通 常 是 一 个 随 机 变 量 ， 是 否 可 以 修 好 ， 即修 好 的 概 率 也 是 随 机 变 量 。 维 修 度 ： 对 可 以 修 复 的 产 品 或 系 统 ， 在 规 定 的 条 件 下 ， 按规 定 的 程 序 和 方 法 ， 在 规 定 时 间 内 ， 通 过 维 修 保 持 和 恢 复 到能 完 成 规 定 功 能 状 态 的 概 率 ， 用 函 数 M(t)表 示 。M(t)是 时 间 t的 单 调 递 增 函 数 可 靠 度 则 是 从 正 常 状 态 变 为 不 正 常 状 态 的 概 率 。 维 修 度 是 从 非 正 常 状 态 恢 复 到 正 常 状 态 的 概 率 ，有 效 度 ： 产 品 或 系 统 在 特 定 的 瞬 时 能 维 持 其 功 能 的 概 率 。 概 念 的 区 分 小 结 本 节 要 求 重 点 掌 握 ：1.系 统 的 组 成2.系 统 或 产 品 的 设 计 过 程3.产 品 规 划 、 市 场 需 求 分 析 、 可 行 性 分 析 、 可 行 性 报 告 、 设 计 要 求 拟 定 的 内 容4.功 能 分 析 5.求 系 统 原 理 解 的 功 能 综 合 法 6.技 术 设 计 的 内 容 。