可靠性.ppt

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1、2019/4/12,1,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），,2019/4/12,2,二、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P214 5.1-1,2019/4/12,3,2.3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

2、生机械故障的概率为0.1,可记为： F(10000)=0.1 R(10000)=0.9,2019/4/12,4,例2：在15000公里内发生机械故障的概率为0.2,可记为： F(15000)=0.2 R(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)=0.97,2019/4/12,5,可靠性是时间的函数。 广义时间： 时间，里程，次数 固定硬盘存储1000万次不出故障可能性高于U盘存储1000万次的不出故障的可能性 固定硬盘的可靠性高于U盘的可靠性 P235-15,2019

3、/4/12,6,2.5 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,2019/4/12,7,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)=,2019/4/12,8,瞬时故障(失效)率 （T表示寿命，它是一个随机变量）,2019/4/12,9,设某产品的可靠度函数为 那么它的故障率为常数,2019/4/12,10,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

4、数分布,2019/4/12,11,2.6 平均失效前（工作）时间(MTTF) 平均寿命 P215 例5.1-3,2019/4/12,12,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),2019/4/12,13,一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=,2019/4/12,14,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、2

5、000； B、4000； C、200； D、5000 E、2500,2019/4/12,15,三、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 P234-10，17,2019/4/12,16,四、可靠性的分类 4.1 基本可靠性（basic reliability) 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。 P234-2,2019/4/12,17,例1：在10

6、0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。,2019/4/12,18,五、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） P235-19，3,2019/4/12,19,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.

7、2-2,例5.2-1 1.2 可靠性并联,2019/4/12,20,通过可靠性并联，可提高任务可靠性，但降低了基本可靠性。 P235-20，4,2019/4/12,21,二、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5.2-2,2019/4/12,22,三、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。,2019/4/12,23,五、维修性设计 4.1 简化设计 4.2 可达性设计 4.3 标准化、

8、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,2019/4/12,24,第三节 可靠性试验 一、可靠性试验的分类 1 工程试验 环境应力筛选试验（环境应力不超过设计极限） 可靠性增长试验（环境应力超过设计极限） 2 统计试验 可靠性测定试验（估计MTBF） 可靠性鉴定试验 可靠性验收试验（判断是否接收一批产品）,2019/4/12,25,二、 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。

9、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。,2019/4/12,26,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。,2019/4/12,27,2、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

10、力可超过产品设计能耐受的极限。,2019/4/12,28,三、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。,2019/4/12,29,3.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=2000,2019/4

11、/12,30,4.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（取0.95)的下限值为：,2019/4/12,31,四、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（15003.7=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，

12、判通过可靠性鉴定试验。,2019/4/12,32,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，T22200 通过可靠性鉴定试验。,2019/4/12,33,称为鉴别比，d值越大，其试验时

13、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）,2019/4/12,34,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MTTR,2019/4/12,35,4. 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。,2019/4/12,36,可信性管理应遵循的

14、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,2019/4/12,37,可信性评审的原则 1及早警告 2同行评议,2019/4/12,38,1、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,2019/4/12,39

15、,3、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/h D、400h 4、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（取0.95)的下限值为（ ） A、408.3； B、89.6； C、200.0； D、290.4 E、146.7,2019/4/12,40,5、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

16、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,2019/4/12,41,7、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,2019/4/12,42,8、对电子产品施加的环境应力最有效的是（ ）。 A、序进应力； B、随机振动； C、恒定应力 D、温度循环应力 E、磁应力 9、可靠性设计的主要技术步骤有（ ） A、规定可靠性要求； B、加速寿命试验； C、故障检测设计 D、建立可靠性模型 E、模块化设计 10、简化设计的基本原则是（ ） A、维修性设计； B、简化产品功能； C、防差错设计 D、合并产品功能 E、减少零部件的品种和数量,2019/4/12,43,8、可靠性增长试验是为了（ ）。 A、进行可靠性验收； B、确定产品的使用寿命； C、确定产品使用过程中的故障数； D、提高产品可靠性水平,