机械可靠性设计0701绪论

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1、机械可靠性设计南京航空航天大学机电学院于明礼第一章绪论工程设计中事物的不确定性工程设计是一个探索性的创造过程，即按照一定的目标进行分析、决策、评价、优化的过程。定义设计变量和参数载荷、应力、强度、变形、刚度、寿命……工程事物描述拟定设计方案设计结构、造型选择材料、参数、系数规划工艺流程……自然因素技术因素：载荷、环境、工艺、维护……人文因素：经济效益、社会效益、环保、资源……设计者的经验、智能进行判断、推理与决策不确定性不确定性因素类型事物的随机性在相同的条件下，事物呈现不同的结果汽车、拖拉机承受的载荷，所处的工作状态零件材料的性能机器或零件的寿命……事物的模糊性事物本身概念不清楚，在质上没有

2、确切定义，在量上没有确定界限性能好坏效率高低造型美观不美观事物信息的未确知性受客观条件限制而造成的信息不完善零件在运行中的磨损、胶合和疲劳点蚀概率论与数理统计模糊数学专家经验主观概率、主观隶属度可靠性、可靠度（Reliability）定量（精确）可靠（Reliable）定性（模糊）可靠性的概念是人们在对一些付出惨痛代价的事故的研究中提出的。例如，二战中美国空军因飞行故障损失飞机21000架，比实战中被击落的多1.5倍；运往远东的飞机电子设备，60%在运输中失效，50%在存储期间失效；海军舰艇的电子设备，70%因意外事故失效。一、可靠性的提出§1.1可靠性技术的发展简介有关可靠性的早期工作193

3、9年，英国航空委员会出版《适航性统计学注释》，首次提出飞机故障率不应超过0.00001次/h，这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标。二战末期，德国火箭专家R·卢瑟(Lusser)首先提出概率乘积法则（将系统的可靠度看成其各子系统可靠度的乘积），用于V-Ⅱ火箭诱导装置的可靠度计算，得到其可靠度为75％，这是第一次定量地计算一个复杂系统的可靠度问题。1952年，美国成立了“电子设备可靠性顾问团”(AdvisoryGrouponReliabilityofElectronicEquipment，即AGREE)。AGREE对电子产品的设计、制造、试验、储存、运输及使用等各个方面作了全面的可靠性调

4、查研究，于1957年发表了著名的《军用电子设备可靠性报告》。该报告首次比较完整的阐述了可靠性的理论和研究方法，该报告被公认为可靠性工程的奠基性文件。从此，对可靠性问题的研究逐渐发展成为一门新兴的独立学科有关可靠性的早期工作二、可靠性工程的发展与应用电子设备空间科学宇航技术一般工业部门民用五十年代六十年代七十年代以后美国于1961开始计划研制Apollo-11号宇宙飞船，它有720万个零件，其重要零件可靠性为99.9999999％。可靠性工程的应用实例（1）Apollo计划1969年7月登月成功。尽管Apollo计划的种种技术，现在为世界上的各种产品所应用，但是其中影响最为深远的是可靠性技术。A

5、pollo-11的控制舱可靠性工程的应用实例（1）Apollo计划阿波罗宇宙飞船整个研制的各阶段对可靠性和质量保证的要求可靠性工程的应用实例（1）Apollo计划长征运载火箭—中国可靠性研究的代表长征运载火箭通过对故障原因分析、可靠性标准的规范应用等一系列措施，大大提高了整个系统的可靠性。是目前最安全可靠的航天运载工具之一。可靠性工程的应用实例（2）长征运载火箭早期的长征运载火箭各阶段的故障原因分析设计管理生产操作设备元器件其它故障原因391212876161009080706050403020100百分比%三、机械可靠性设计发展20世纪40年代，A.M.Freudenthal提出构件强度可靠

6、性设计的应力-强度干涉模型，用于构件可靠性设计由于影响机械设备和系统可靠性的因素太多，难以控制，而且产品批量较小，试验费用昂贵，机械可靠性设计在50~60年代未能全面展开。三、机械可靠性设计发展系统的机械可靠性研究始于20世纪60年代美国的航天计划机械和电子故障是NASA主要关心的问题，其中机械故障引起的事故多，损失大。如：1964年人造卫星III号因机械故障而损坏1965年始，NASA开始三项机械可靠性工作用过载试验方法进行可靠性试验验证用随机动载荷验证结构和零件的可靠性在关键机械零件中采用概率设计方法，将可靠度设计到结构和机械零部件中1963年同步通讯卫星SYMCOMⅠ，高压容器断裂，引起

7、卫星空中坠毁；在通用零件方面，滚动轴承最早引用了可靠性概念，制定了额定寿命的可靠性指标并付诸实用。齿轮强度计算标准相继引进了可靠性指标。已深入到结构设计、机械零件的强度和寿命设计，以及机械产品设计。三、机械可靠性设计发展在E.B.Haugen、F.B.Stulen、D.Kececioglu和A.M.Freudenthal等人的努力下，70年代前后，建立了一整套基于干涉模型的机械可靠性设计方法我国机