西工大可靠性复习总结

1、一章1什么是可靠性工程：可靠性工程是研究如何评论、分析、提高产品可靠性的工程技术。产品的可靠性由设计决定，并由可靠性管理和制作过程来保证。2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。可靠度：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。3 可靠性分为：固有可靠性：指产品早在设计阶段确定的，并在生产过程中的各个阶段得以确定的可靠性，是产品的本身具有的属性，使用可靠性：产品在使用过程中，因受环境条件，维修方式及人为因素的影响所能达到的可靠性。4产品与可靠性的关系：可靠是产品的一种特性和产品质量的重要组成部分，可靠性与维修性相结合构成产品的有效性（广义可靠性），它是衡量可

2、修复产品的质量的一个重要指标，有效性和技术性能构成产品质量。5产品安全性与可靠性关系：安全性与安全性是两个不同的概念，安全性是在设计时为了使产品失效不致引起人身伤亡及设备损耗等严重事故而采取的预防措施。而可靠性是某个时候产品完成规定功能的能力。6度量可靠性的指标：1可靠度、2累积失效概率、失效率、平均寿命、可靠寿命、维修度、有效度。7累积失效概率：所谓的累积失效概率是指产品在规定条件下和规定时间内失效的概率，简称失效概率，又称不可靠度。8失效率：工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内失效的概率。失效率越低可靠度越高，失效率是标志产品可靠性常用的数量特征之一，常用于电子产品，单位是菲特

3、（fit）。9浴盆曲线：一种产品（特别是电子产品），经过大量的使用和实验结果表明，其失效率与时间的关系曲线的特征是两端高、中间低、他的形状似浴盆，故一般称浴盆曲线、，也称寿命特性曲线。10平均寿命：不可修复产品：产品从开始工作到发生失效前的平均工作时间，称为失效前平均工作时间，记为MTTF。可修复产品：平均寿命指一次故障到下一故障的平均工作时间，称为平均无故障工作时间，记为MTBF。把MTTF和MTBF统称为平均寿命。可靠性寿命：使可靠度等于给定值p时所对应的时间（产品寿命），称为可靠寿命，记为t，其中p称为可靠性水平。11可靠工程研究内容：可靠性理论基础，可靠性应用技术和可靠性管理。基本任务

4、：1根据可靠性定义内容，对产品可靠性提出明确的量化要求。2寻找提高可靠性的途径。3在满足可靠性的前提下，尽量降低产品的重量，体积和费用。二章12随机事件：如果试验具有1可以在相同的条件下重复进行；2每个试验的可能结果不止一个，并且能事先预测试验的所有可能结果；3进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现，那么我们称这种试验为随机试验，在随机试验中，对一次试验中可能发生也可能不发生，而在大量重复试验中却具有某种规律的现象，称为随机事件。随机事件运算：事件和、事件积、互不相容事件、对立事件、独立事件。13随机变量的特征：不确定是和随机性。14概率运算的基本法则：自己理解15离散型随机变量：有些随机变

5、量,它全部可能取到的不相同的值是有限个或可列无限多个,这种随机变量称为”离散型随机变量”.其分布指概率分布列。连续行随机变量：若随机变量X的分布函数F(x)可表示成一个非负可积函数f(x)的积分，则称X为连续型随机变量。其分布指分布函数和概率密度函数。16可靠性工程常用分布函数：二项分布、泊松分布、正态分布、对数分布、指数分布、威布尔分布等17：见书三章18系统可靠性设计：就是通过预测、分配、分析、改进等一系列可靠性计算和可靠性工程活动，把定量的可靠性目标值设计到技术文件和图纸中去，形成系统的固有可靠性。19，可靠性指标的确定原则：需要对产品或系统的功能、目的、时间、重量、空间、维修性、人员安

6、全、可行性、先进性、经验性、等因素做全面权衡分析。20可靠性预测：根据系统、部件元件的功能、工作环境及其相关资料。推测该系统具有的可靠度。目的和意义1在设计早期阶段，可以用于定量评判，选择其中可靠性、性能、费用等最佳方案，可论证方案的可行性和确定可靠性指标。2可以发现哪些零部件或子系统是造成系统失效的只要因素，找出薄弱环节之后，便可采取必要的改进措施，一间小整个系统的失效率，提高系统可靠性。3为系统可靠性指标分配提供依据和顺序。4若通过设计证明按一般设计和选用元器件、零部件、能达到可靠性要求，就可省掉许多不必要的关于可靠性方面的研制费用。5用来评估庞大系统，尤其是那些不可能做使用条件下的实验的

7、系统如人造卫星等。21元件可靠性预测方法：1电子元器件应力分析法2应力强度干涉法3机械零件失效概率模型法。22电子元器件分析法：通过元器件应力分析得出与温度及负载系数呈函数关系的基本失效率的数学模型，再考虑各种因素的影响，引进修正系数，称系数，再由系数与基本失效率相乘即得元器件的失效率。其数学表达式（前者表示失效率，后者表示基本失效率。）23逻辑图：在可靠性工程中常用系统图表示系统中各单元的结构装配关系，用逻辑图表示系统各单元间的功能关系。24结构串并联与逻辑串并联关系：两者没有必然关系25串联系统可靠度计算采用概率乘法计算，并联系统计算有热储备系统，表决系统，冷储备系统和混联系统的可靠性计算

8、。串联的越多可靠度越低并联越多可靠度较高。26热储备系统（工作储备系统）是使用多个单元来完成同一任务的组合。在该系统中，所有单元一开始就同时工作，但其中任一个单元都能单独的支持整个系统工作。冷储备（非工作储备系统）系统中只有一个单元工作时，其余单元不工作而处于待命状态，当工作单元出现故障后，处于待命的单元立即转入工作状态，使系统不致中断。计算见书。27混联系统可靠度计算步骤：书37页28表决系统：有的工作储备系统也有要求在n中取r的表决系统，记为r/n(G)系统。表决系统由于要求n个中r个同时正常工作，其可靠度比一般工作储备系统可靠度低。29布尔真值表法原理是将系统中各个单元的正常和故障的所有

9、可能搭配的情况一一排列出来，然后将系统正常和故障状态分开，最后对系统进行可靠度计算。若系统中有n个单元，每个单元有二个状态，则n个单元所构成的系统有个状态，且每个状态都是互斥的。30界限法的基本原理：系统的可靠性预测值将低于系统可靠性的上限，高于系统可靠性的下限。通过对系统可靠性模型的简化，近似，可分别求出系统可靠性的上限值Ru和下限值Rl。然后经过适当综合即可求得系统可靠性的预测值。特点：它不要求逻辑图中的元器件或零部件是独立的。31相似法：一种新产品或一台新设备都是在旧的产品或设备基础上改进发展而来，有一些元器件、零部件是相同或相似的，产品的设备有相似的特点，所以旧的产品或设备的可靠性参数

10、对新产品和设备的设计是十分宝贵的资料，而新产品和新设备的可靠性预测瓦全可以采用相似法进行。用于新产品和设备。32相似设备法原理：根据经验，以旧设备快速预测新设备的可靠性。相似电路法：根据试验或历史资料掌握电路的失效率，那么就可以预测新设备的失效率数学模型见书43页33元器件计数法原理：其中设备失效率，第i种基本元器件的基本失效率，第i种基本元器件的质量系数，Ni第i种元器件的数量，n不同的基本元器件种类数目。34可靠性分配：把设计任务书上规定的系统的可靠性指标逐级分配到各单元。可靠性预测：根据系统、部件元件的功能、工作环境及其有关资料，推测该系统将具有的可靠度。可靠性分析：利用归纳、演绎的方法

11、对系统可能发生的故障进行研究，研究失效的原因、后果和影响及严重程度，从而为系统设计提供改进建议。关系：系统的可靠性设计要通过预测，分配，分析，一步步来进行的。35可靠性分配的思路：明确目标函数与约束条件。考虑的内容：1随着单眼可靠度的技术水平的提高，所分配的可靠度也相应增大；2单元在系统中的重要性越高，分配给的可靠度就越高；3对具有相同重要性、工作周期的单元，应分配给相同的可靠度，此外还要考虑结构的复杂程度、故障时修理的难易，环境条件以及投资，技术难易。36可靠性分配方法和特点：1等分配法，对系统中全部的单元分配以相等的可靠度；2按相对效率来分配可靠度，适应于失效率为常数的串联系统，并且系统任

12、务时间与各单元任务时间相同的情况。3按单元的复杂程度及重要度来分配可靠度，考虑单元的重要度，复杂性及工作时间等差别的比较完善的分配方法。它适用于指数分布的串联系统。4用拉格朗日乘法来分配可靠度，在一定的约束条件下，用拉格朗日乘法求函数的极值，以达到可靠度分配的优化。37按相对效率来分配可靠度原理：使每个单元的允许失效率正比于预计失效率。步骤：1根据统计数据或现场使用经验得到个单元的预测失效率，2由单元预测失效率计算出每一单元分配出的权系数Wi，3用=Wi来计算个单元的容许失效率。38按单元的复杂程度及重要度来分配可靠度原理：考虑单元的重要度，复杂性及工作时间等差别的比较完善的分配方法分配给第i

13、个单元的失效率为 T系统的工作时间，tiT时间内单元的工作时间，Ni第i个单元的重要零件数，N系统的重要零件总数，Ei第i个单元的重要度。Ei=由第i个单元的失效而造成系统失效的次数/第i单元的失效次数。 分给i的可靠度 39可靠性分析：利用归纳、演绎的方法对系统可能发生的故障进行研究，研究失效的原因、后果和影响及严重程度，从而为系统设计提供改进建议。分析方法：1FMECA法2失效树分析（FTA）40FEMCA：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影响，与产品和后果的严重成都进行分析，提出采取的预防改进措施，以提高产品的可靠性的一种设计分析方法。包含FMA（失

14、效模式分析）、FEA（失效影响分析）、FCA（失效致命度分析）如何进行：按照FMECA表哥逐项分析和填表。41FMECA基本任务：1查明一切失效模式及其对系统功能造成的影响和后果，判断其严重性等级。2查明单点失效项目并逐渐评价其发生概率大小。3完成FMECA报告，内容包括：系统可靠性关键零件清单，改进或补偿措施。对哪些致命度大零部件进行更换，增加冗余或修改设计，力争将潜在的致命度打的失效消灭在设计阶段。42失效后果等级：分析失效模式出现对系统工作功能或状态引起的各种后果。把各种失效模式的后果进行定性分类，分为四类I灾难性的，可能造成人身死亡或全系统损坏。II关键性的导致系统不可能完成规定的功能

15、，III边缘的可能造成次要损坏或系统性能下降IV次要的，不造成系统损失，但可能要求计划外的维修。概率等级：用失效模式出现的概率可定型反映零部件失效率，失效模式出现的概率是以某一失效模式出现数除以全系统失效次数来计算的。分为个等级A经常的概率约20%，B相当可能的10%20%，C偶然的1%10%,D小的概率0.1%1%，E级极不可能的概率小于0.1%。43致命度：根据失效后果等级和概率等级，致命度分为四级1级IA；2级IB， IIA；3级IC，IIB, IIIA；4级ID, IIC, IID ,IIIB, IIIC, IIID, IVA, IVB, IVC, IVD, IE, IIE, IIIE

16、, IVE。其中 IA含义是失效后果等级为I类且概率等级为A，以此类推。44失效树的基本思想是什么：通过对可能造成系统失效的各种因素（硬件、软件、环境、人为、工艺制造等）进行分析，画出逻辑图即失效树，从而确定系统失效原因的各种可能组合方式及其发生概率，以计算系统失效概率，采取相应的纠正措施的一种提高系统可靠性的设计方法。步骤：1选择和确定顶事件；2自上而下建立失效树；3失效树定性分析；4失效树定量分析。特点：1它失效树分析法是一种图形演绎法，在清晰的失效树图下，表达系统的内再联系，从而可直观、形象的找出系统的全部故障，找出系统薄弱环节。2可用于对系统可靠性、安全性进行定性分析和定量计算，而且还

17、可考虑造成系统失效的各种因素，因此，灵活多用。3由于失效树是由特定的逻辑门和一定的事件构成的逻辑图，因此对于比较复杂的系统，可以借助计算机来辅助建树，并进行定性分析和定量计算。45顶事件：把系统最不希望出现的失效称为失效树顶事件。底事件：原始的或失效已掌握的原因，称为底事件。顶事件确定后可以先画在最上面，底事件在最底端。46失效树中的逻辑运算：逻辑或们，两个事件至少一个事件反生；逻辑与门，两个事件必须同时发生；逻辑非门一件事件不发生将导致另外一个事件发生；逻辑异或门X1,X2,X3表示三个事件，X1,X2如果其中一个发生都将导致X3发生，但他们同时发生时X3却不发生。表示见P53。47最小割级

18、：设失效树中有n个基本事件x1，x2，x3。Xk。Xi。Xn如果C1=Xk。Xi为某些事件组成的集合，当这些基本事件都发生时，顶事件必然发生，则称C1失效树的一个割集。若C1中任意去掉一个基本事件后就不是割集，则称C1是一个最小割级。另外从顶事件不发生这一角度出发，如果D1=XL。Xk是另一些基本事件所组成的集合，当D1中每一个事件都不发生时，顶事件才不发生，则称D1为一个路集。若从D1中出去一个事件后不再是路集，则称D1为最小路集。作用：为了要在众多的基本事件中找出最少那些基本事件发生时才导致顶事件发生，或最少那些基本事件不发生时顶事件才不发生，就要研究最小割集和最小路集。48定量分析基本思

19、想：在基本事件发生的概率为已知时，可以从失效树的最小割集表达式求得顶事件的概率，从而对系统的可靠性作出评价。49失效树的计算机处理过程如何进行：首先对失效数进行表处理，然后将失效树输入计算机，计算机对输入的失效树进行剪枝，也就是说计算机将中间事件通过逻辑运算表达为基本事件，通过对失效树的不断剪枝，就化简为原始的树，直到一个单叶，从而求得系统的可靠性指标。50FMECA和FTA的优缺点：前者是由下向上的一种分析方法，从最基本的零部件失效分析到最终系统失效，从失效的原因到失效的后果。FTA是由上向下的一种分析方法，从最终的失效事件分析到最基本的零部件的失效事件，从失效后果到失效原因。FMECA不需

20、要高深的数学理论和可靠性工程知识，对工程人员只要掌握基本的技巧就可以进行。可以在工程研制的任何阶段应用，局限性是不能计算可靠性特征量值。而FTA可以对人为故障和由多个原因造成的失效进行分析处理且可以根据故障树计算系统的可靠性特征量值。最大局限性就是繁琐，只有在方案比较成熟时才能用。51可靠性的改进措施：元器件的减额使用、简化设计、概率安全余量、冗余技术、环境防护技术。52元器件减额使用基本思想：在设计中是使各元器件的使用应力比额定应力值小，以降低零部件的失效率，提高产品的可靠性。在电子产品中，这是一种常用的、行之有效的设计方法。注意：1由于减额使用，使元器件和产品的重量、体积和成本等都随之增高

21、。因此，还要研究产品失效率与这些因素的关系，并进行综合考虑。2某些场合下是不能减额的。3对元器件的减额使用，即应考虑电压、电流和功率等方面的减额，也应包括温度、震动、冲击等方面的减额。在设计电路时，不仅要考虑直流，稳态电性能指标，还要考虑脉冲状态及环境突变引起的电流电压波动、浪涌式干扰情况下，其瞬间值也不能超过额定值。4机械构件的减额使用与上述电子元器件的减额使用略有不同。机械结构件通常都具有一定的载荷能力或强度，如果实际工作应力超过这个强度就会发生失效，因此在设计选取结构件时，应该对它流油足够的余量，需要考虑应力强度模型。53冗余技术：使用多个单元并联或备份的方式，来确保单元完成预期的功能。

22、方法有：1并联冗余，2备份冗余，3表决系统。54度量维修性有哪些常用指标：维修度、修复率、平均修复时间、有效度等。维修方式：1事后维修2预防维修（1检查或监视，2调整、修理或更新。维修方法有：定期维修，2按需维修。）55维修度：指可以维修的产品在规定的条件下和规定时间内按照规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能状态的概率。维修度是表示在一定时间间隔内产品从失效恢复到正常工作的概率。平均修复时间：对产品进行维修总的维修时间与维修此数之比。56修复率：是指产品修复过程中，修理时间已达到某个时刻，在该时刻后的单位时间内完成秀丽的概率。有效度：反映产品维修性与可靠性的综合指标，是指在规

23、定条件下，当任务需要时产品处于可使用状态的概率。57应力强度干涉模型：机械产品的可靠度实质上是零件在给定的运行条件下抵抗失效的能力，也就是应力与强度相互作用的结果，或者说是应力与强度干涉的结果。计算见P64页。58强度和应力均为正态分布时可靠度计算步骤如何进行：见书P6559强度应力均为对数正态分布时的可靠度计算：P6660静强度设计：根据所设计的零部件的失效种类，来确定采用的材料性能指标。分析过程：假设载荷、零部件的尺寸和材料的机械性能等参数，都是随机变量且是正态分布。给定可靠度，当载荷及材料的分步已知时，就可用前述的应力-强度干涉理论和通用的强度计算公式，或应力变形关系，建立这些设计变量的

24、函数关系，在通过函数运算得出所需确定的设计参数。61疲劳强度的可靠性设计：根据应力强度干涉理论来进行的。与静强度可靠性设计相比较有以下特点：1由于机械零件的工作载荷在很多情况下是随机的，因此，在确定零件的工作应力时，首先要将随机载荷进行统计处理（绘出累计频率曲线），然后按第二章的统计方法，求得应力应力分布函数和参数值，作为可靠性设计的基本统计数据（主要的方法是工作载荷计数法），2要求已知给定寿命下材料的强度的分步。3按照疲劳极限图进行疲劳强度的可靠性设计。62疲劳极限图如何画：P73。63疲劳强度可靠性设计的原理：64可靠性意义下的安全系数：将常规状态下额安全系数引入设计变量的随机性概念（如材

25、料强度，工作应力的概率分步），便可得出可靠性意义下的安全系数。65若强度和应力均服从正态分布，常规安全系数。可靠性安全系数与零部件可靠度之间的关系P84.66人机工程学：研究人、机器及其工作环境之间相互作用和工作、家庭生活中，休假时怎么样统一考虑工作效率，人的健康、安全和舒适等问题的一门学科。人机系统可靠性设计：根据人机工程学知识，研究人机之间的相互关系和协调，以提高系统中人的操作、维修度可靠性的设计，称为人机系统可靠性设计。人机系统模型见书p8867人机系统的可靠度如何计算：人机系统的可靠度Rs是由机器的可靠度Rm和人的操作可靠度Rh两部分构成，一般情况下人机为串联系统Rs=Rm*Rh人操作的可靠度和机器的可靠度对系统可靠性的关系如图P89图5-3.68人机功能分配基本原则：根据人和机器的特征机能，合理分配其中人的功能和机器功能。理论基础：