可靠性教学文案

2025/3/231

第五章

可靠性基础知识

第一节可靠性的基本概念一、可靠性的定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。对于不能完成规定功能（不可靠），可修复产品称为故障（汽车），不可修复产品称为失效（灯泡），2025/3/232二、可靠性的度量2.1可靠度函数R(t)在时间t内没发生故障(失效)的概率。2.2可靠度的计算N0表示产品总数，r(t)表示t时刻产品发生的故障（失效）数例P2145.1-12025/3/2332.3不可靠度函数F(t)在时间t内发生故障(失效)的概率。例1：某厂生产的一批轿车，在10000公里内发生机械故障的概率为0.1,可记为：F(10000)=0.1R(10000)=0.92025/3/234例2：在15000公里内发生机械故障的概率为0.2,可记为：F(15000)=0.2R(10000)=0.8在相同的条件下，F(t)是t的一元函数2.3可靠度函数与不可靠度函数的关系显然：R(t)+F(t)=1神五R(t)=0.93,神六R(t)=0.97,2025/3/2362.5一批产品的平均故障(失效)率接上例，一年后过了一天又有一个灯泡失效，求失效率接上例，一年后过了一天又有三个灯泡失效，求失效率2025/3/237接上例，一年后过了5天又有6个灯泡失效，求平均失效率故障(失效)率的单位1菲特（Fit)=2025/3/238瞬时故障(失效)率（T表示寿命，它是一个随机变量）2025/3/239设某产品的可靠度函数为那么它的故障率为常数2025/3/2310很多产品的寿命都服从准指数分布，即可靠度函数为一个由较多部分组成的产品，不论组成部分的寿命是什么分布，只要出故障就修复，则一定时间后，其寿命渐进于准指数分布2025/3/23112.6平均失效前（工作）时间(MTTF)

平均寿命P215例5.1-32025/3/2312当产品的可靠度函数为：，由数学期望的定义，有：2.7平均故障间隔时间(MTBF)2025/3/2313一件产品若每次修复后都能做到修旧如初，此产品就称为完全修复产品。对于完全修复产品每次修复后其可靠度函数中的时间都从0开始计算，一件产品发生了N次故障这就相当于N个新产品工作到首次故障。那么就有：

MBTF=MTTF=

2025/3/2314例、某型号的电视机其可靠度函数为（t为小时），那么它的平均故障间隔时间为（）小时。A、2000； B、4000； C、200； D、5000E、25002025/3/2315三、维修性的度量平均修复时间(MTTR)修复了n次，每次的修复时间P234-10，172025/3/2316四、可靠性的分类4.1基本可靠性（basicreliability)

产品在规定条件下无故障的概率。产品的基本可靠性是产品所有组成部分的可靠性的乘积。4.2任务可靠性产品在规定的任务剖面内完成规定功能的概率。（可能有故障，但可以完成任务）采用冗余技术可以提高任务可靠性，但由于增加了冗余组成部分，必然会降低基本可靠性。P234-22025/3/2317例1：在100小时内，在气温40度时灯泡的可靠度高于气温0度时的可靠度。条件越恶劣可靠性越低。例2：在气温20度时，灯泡100小时的可靠性度1000小时的可靠度高。相同的条件下，可靠度是时间的函数。1979年对越作战，步话机对潮热气候考虑不足，在潮热气候中步话机失效，卫生队与指挥部失去联系，14名抢救伤员的女兵与3名伤员被越军俘虏。2025/3/2318五、浴盆曲线（P216）5.1早期故障期（磨合期）5.2偶然故障期（工作期）5.3耗损故障期（老化期）P235-19，32025/3/2319

第二节可靠性设计与分析技术一、可靠性模型1.1可靠性串联P218例5.2-2,例5.2-11.2可靠性并联2025/3/2320通过可靠性并联，可提高任务可靠性，但降低了基本可靠性。P235-20，42025/3/2321二、可靠性设计1.规定可靠性要求2.建立可靠性模型3.可靠性分配（评分分配法）p221-表5.2-22025/3/2322三、可靠性预计（略）四、可靠性分析1.危害性分析（FMECA）危害性矩阵2.故障树分析（FTA）建造故障树：从顶事件开始故障树的定量分析：根据底事件发生的概率计算出顶事件发生的概率。2025/3/2323五、维修性设计4.1简化设计4.2可达性设计4.3标准化、互换性与模块化设计4.4防差错及识别标志设计4.5维修安全性设计4.6故障检测设计4.7人素工程设计2025/3/2324

第三节可靠性试验一、可靠性试验的分类1工程试验

①环境应力筛选试验（环境应力不超过设计极限）②可靠性增长试验（环境应力超过设计极限）2统计试验①可靠性测定试验（估计MTBF）②可靠性鉴定试验③可靠性验收试验（判断是否接收一批产品）2025/3/2325二、工程试验1环境应力筛选试验（环境应力不超过设计极限）环境应力筛选试验是通过在产品上施加一定的环境应力，以剔除由不良元器件、零部件或工艺缺陷引起的产品早期故障的一种工序或方法。例:把电视机放在设计规定的高温高湿的环境内工作。施加的环境应力不应超过产品设计能耐受的极限。2025/3/2326环境应力筛选试验在元器件等基本产品层次上应100%的进行。例如：对制造飞机外壳的金属板100%进行耐冲击、耐高温环境应力筛选试验。对组件级以上的产品可根据情况抽样检验。2025/3/23272、可靠性增长试验（环境应力超过设计极限）例:规定某种布匹在20目的砂纸上施加10公斤的压力摩擦，超过120分钟才破为合格，为了节省时间，设计出施加30公斤的压力摩擦要求的最小磨破时间。例:汽车正常行驶的MTBF=2000Km，设计出在恶劣路面上的MTBF施加的环境应力可超过产品设计能耐受的极限。2025/3/2328三、可靠性测定试验（估计）1.定数截尾试验试验中出现的故障数到规定的r个故障数时停止试验。例：抽取100个灯泡作寿命试验，当出现10个损坏时，就停止试验；这就是定数截尾试验。2.定时截尾试验累计试验到规定的时间停止试验叫定时截尾试验。例：汽车累计行驶10万公里时，就停止试验；这就是定时截尾试验。2025/3/23293.定时截尾试验对MTBF的点估计例：对某型号的汽车进行118000公里的可靠性测定试验，在行使118000公里中共出现了59次故障，其MTBF的点估计值为：11800/59=20002025/3/23304.定时截尾试验的区间估计例：对某型号的汽车进行118000公里的可靠性测定试验，在行使118000公里中共出现了59次故障，其MTBF的区间估计（λ取0.95)的下限值为：2025/3/2331四、可靠性鉴定试验（用于新产品鉴定）例1,以平均故障间隔时间MTBF为质量指标（P228）某厂试生产了一批新型轿车，要求平均故障间隔时间MTBF不得低于3000Km设=3000Km,=1500Km，d=2从这批轿车中随机抽取一辆作可靠性鉴定试验；试验时间为5550Km（1500×3.7=5550)，在5550Km内，若故障数大于等于3，则判没通过可靠性鉴定试验，否则，判通过可靠性鉴定试验。2025/3/2332例2,以平均失效前时间MTTF为质量指标某厂试生产了一批新型照明灯，要求平均寿命MTTF不得低于3000Hr设=3000Hr,=1000Hr，d=3从这批照明灯中序贯随机抽取一只灯泡作可靠性鉴定试验；试验时间为5400Hr（1000*5.4=5400)，在5400Hr内，若失效数大于等于4，则判没通过可靠性鉴定试验，否则，判通过可靠性鉴定试验。如果T1=1600，T2=1400，T3=1200，T4=1100没通过。如果T1=3200，T2>2200通过可靠性鉴定试验。2025/3/2333

称为鉴别比，d值越大，其试验时间越短。四、可靠性验收试验（用于判断该批产品是否交付使用方）2025/3/2334

第四节可信性管理一、基本术语1.可信性可信性是可靠性、维修性、保障性、可用性的总称（P212）2.可靠性3.维修性3.1维修性的定义产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复执行规定状态的能力。3.2维修性的度量平均修复时间MTTR2025/3/23354.保障性4.1维修保障性（配件标准化、模块化设计）4.2消耗品保障性4.3装配保障性（防差错设计）5.可用性P212要用时就可用。2025/3/2336可信性管理应遵循的基本原则：1从产品开发开始，性能设计与可信性设计同步进行。2从设计到生产的始终贯彻可信性管理。3预防为主4持续不断的进行可信性改进和完善。5编写可信性保证大纲6严格技术状态管理7坚持一次成功的思想8严格进行可信性评审2025/3/2337可信性评审的原则1及早警告2同行评议2025/3/23381、在偶然故障期其故障率（）A、随时间单调递减；B、近似为常数；C、随时间单调递增； D、正弦波动2、环境应力筛选试验可以（）。A、剔除产品的早期故障； B、确定产品的使用寿命；C、确定产品的故障率； D、确定产品的质量特性的分布2025/3/23393、设某产品的可靠度为（单位：h），其失效率为()，MTBF为（）。A、0.0025h； B、400/h；C、0.0025/hD、400h4、对某电子设备进行了5800小时的可靠性测定试验，在运行5800小时中共出现了29次故障，其MTBF的区间估计（λ取0.95)的下限值为（）A、408.3； B、89.6； C、200.0； D、290.4E、146.72025/3/23405、可靠性试验的目的是为了使（）A、剔除不合格品； B、确定工序能力；C、产品可靠性增长 D、提高产品可靠性水平6、简化设计的原则（）多A、尽可能简化产品功能；B、简单的外形；C、减少零部件的数量；D、减少零部件的品种；E、合并产品功能

2025/3/23417、环境应力筛选试验可以（）。A、剔除产品的早期故障； B、确定产品的使用寿命；C、确定产品的故障率； D、确定产品的质量特性