《系统可靠性设计》PPT课件

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1、第4章系统可靠性设计4.1概述4.2系统可靠性模型及预测4.3系统可靠性分配4.5系统可靠性设计方法4.1系统可靠性设计概述进行系统可靠性设计，这里所谓的系统是指由零件、部件、子系统所组成，并能完成某一特定功能的整体。系统的可靠性不仅取决于组成系统零、部件的可靠性，而且也取决于各组成零部件的相互组合方式。系统可靠性设计的内容可分为两方面：1）按已知零部件的可靠性数据，计算系统的可靠性指标。2）按规定的系统可靠性指标，对各组成零部件进行可靠性分配。这两方面工作简称作：■系统的可靠性预测■系统的可靠性分配系统可靠性设计的目的：就是要使系统在满足规定的可靠性

2、指标、完成预定功能的前提下，使系统的技术性能、重量指标、制造成本、寿命等各方面取得协调，并求得最佳的设计方案；或是在性能、重量、成本、寿命和其它要求的约束下，设计出最佳的可靠性系统。4.2系统可靠性模型或预测可靠性预测是一种预报方法，它是从所得的失效率数据预报一个元件、部件、子系统或系统实际可能达到的可靠度，即预报这些元件或系统等在特定的应用中完成规定功能的概率。可靠性预测的目的：(1)协调设计参数及指标，提高产品的可靠性；(2)对比设计方案，以选择最佳系统；(3)预示薄弱环节，以采取改进措施。可靠性预测是可靠性设计的重要内容之一，它包括：元件可靠性预

3、测系统可靠性预测元件可靠性预测基于大多数产品的可靠性预测都是采用指数分布，则元件（零件）的可靠度预测值为在完成了元件（零部件）的可靠性预测工作后，就可以进行系统可靠性预测。系统可靠性预测系统（或称设备）的可靠性是与组成系统的单元（零部件）数量、单元的可靠度以及单元之间的相互功能关系和组合方式有关。系统的可靠性预测方法有多种，最常用的预测方法如下：●数学模型法●布尔真值表法在可靠性工程中，常用结构图表示系统中各元件的结构装配关系；而用逻辑图表示系统各元件间的功能关系。逻辑图包含一系列方框，每个方框代表系统的一个元件，方框之间用短线连接起来，表示各元件功能

4、之间的关系，亦称可靠性框图。串联系统的可靠性预测并联系统的可靠性预测贮备系统的可靠性预测表决系统的可靠性预测串并联系统的可靠性预测在数学模型法中，主要有：1.串联系统的可靠性如果组成系统的所有元件中有任何一个元件失效就会导致系统失效，则这种系统称为串联系统。串联系统的逻辑图如图4-5所示。图4-5串联系统逻辑图设各单元的可靠度分别为　　　　　，如果各单元的失效互相独立，则由n个单元组成的串联系统的可靠度，可根据概率乘法定理按下式计算或写成（4-3）由于　　　　，所以　　随单元数量的增加和单元可靠度的减小而降低，则串联系统的可靠度总是小于系统中任一单元的

5、可靠度。因此，简化设计和尽可能减少系统的零件数，将有助于提高串联系统的可靠性。在机械系统可靠性分析中，例如齿轮减速器可视为一个串联系统，因为齿轮减速器是由齿轮、轴、键、轴承、箱体、螺栓、螺母等零件组成，从功能关系来看，它们中的任何一个零件失效，都会使减速器不能正常工作，因此，它们的逻辑图是串联的，即在齿轮减速器分析时，可将它视作一个串联系统。2.并联系统的可靠性如果组成系统的所有元件中只要一个元件不失效，整个系统就不会失效，则称这一系统为并联系统，或称工作冗余系统。其逻辑图见图4-6。图4-6并联系统逻辑图设各单元的可靠度分别为，则各单元的失效概率分别

6、为。如果各个单元的失效互相独立，根据概率乘法定理，则由n个单元组成的并联系统的失效概率可按下式计算（4-8）（4-7）所以并联系统的可靠度为当时，则有由此可知，并联系统的可靠度随单元数量的增加和单元可靠度的增加而增加。在提高单元的可靠度受到限制的情况下，采用并联系统可以提高系统的可靠度。3.串并联系统的可靠性图一串并联系统及其简化串并联系统是一种串联系统和并联系统组合起来的系统。图(a)所示为一串并联系统，共由8个元件串、并联组成，若设各元件的可靠度分别为：则对于这种系统的可靠度计算，其处理办法如下：(a)(c)(b)(1)先求出串联元件3、4和5、6

7、两个子系统　、　　的可靠度分别为：(2)求出和　以及并联元件7、8子系统的可靠度分别为：(3)最后得到一个等效串联系统，如图(c)所示，该系统的可靠度为4.工作储备系统——表决系统的可靠性如果组成系统的n个元件中，只要有k个（1≤k≤n）元件不失效，系统就不会失效，则称该系统称为n中取k表决系统，或称k/n系统。在机械系统中，通常只用3中取2表决系统，即2/3系统，其逻辑图见图4-8。图4-82/3表决系统逻辑图A1A2A3D2/3系统要求失效的元件不多于1个，因此有4种成功的工作情况，即没有元件失效、只有元件1失效（支路③通）、只有元件2失效（支路②

8、通）和只有元件3失效（支路①通）。若各单元的可靠度分别为　　　，则根据概率乘法定理和加法定理，