什么是可靠性設計

保證機械及其零部件滿足給定的可靠性指標的一種機械設計方法。包括對產品的可靠性進行預計、分配、技術設計、評定等工作?？煽啃栽O計的主要內容

研究產品的故障物理和故障模型

確定產品的可靠性指標及其等級合理分配產品的可靠性指標值

根據可靠性指標值進行可靠性設計4123可靠性分配

把系統可靠性指標按一定原則分配給分系統、部件、元件或零件，稱為可靠性分配。影響因素影響程度可靠性設計技術40%零部件材料30%使用（運輸、安裝、維修等）20%制造技術10%比如：可靠性分配方法設計方案論證階段初步設計階段

通常采用評分分配法和比例組合法等

通常采用等分配法等比較簡單的分配方法采用有約束條件的分配方法，如拉格朗日乘子法、直接尋查法、動態規劃法、可靠度再分配等詳細設計階段設計方案論證階段

等分配方法是將系統需要達到的可靠性水平，相等地分配給各個子系統的方法。

某系統=子系統1+子系統2+子系統3子系統n+·····+功能每個系統具有相同的可靠度指標比如：初步設計階段比例組合分配就是根據原有系統中各分系統的故障率，按新系統可靠性的要求，給新系統的各分系統分配故障率。

6比率組合分配法序號分系統名稱1油箱3.02.32拉緊裝置1.00.783油泵76.059.04電動機46.036.05止回閥30.023.06安全閥26.020.07油濾4.03.18聯軸器1.00.789導管3.02.310起動器67.052.0總計（系統）256.0199.26某液壓系統各分系統的故障率7比率組合分配法11

8初步設計階段專家評分分配方法，不僅考慮各分系統的重要度、復雜度，還考慮環境因素、維修性、技術改進潛力等

9專家評分分配方法例：一個機械電子系統由動力裝置、武器、制導裝置、飛行控制裝置、構架和輔助動力裝置等分系統組成，系統的可靠度要求為0.9，工作時間為120h，即系統可靠度要求為-ln0.9/120。在工程上能夠對結構復雜度、技術水平、工作時間和環境條件作出估計。各分系統及其各種因素的等級如下表所示，計算分配給每一個分系統的失效率。因子分系統動力裝置56557500.09785武器761028400.10996制導裝置10105525000.324280飛行控制裝置885722400.29250構架421086400.08373輔助動力設備65557500.09785總計186910專家評分分配方法

11詳細設計階段一種將有約束最優化問題轉化為無約束最優化問題的求優方法。拉格朗日乘子法將多個變量的決策問題分解為只包含一個變量法一系列子問題最后求得最優解。每次在串聯中不可靠性最大的上一級并聯一個冗余單元（K系數），并檢查約束條件。把原來可靠度較低的分系統的可靠度都提高某個值，而對于原來可靠度較高的分系統法可靠度仍保持不變。動態規劃法直接尋查法可靠度再分配法拉格朗日乘子法

13拉格朗日乘子法

14動態規劃法

思路：

15動態規劃法S11={(0.9,30)}S12={(0.99,60)}得S1={(0.9,30),(0.99,60)}由S21={(0.72,45),(0.792,75)}S22={(0.864,60)}S23={(0.8928,75)}得S2={(0.72,45),(0.864,60),(0.8928,75)}注意:S22中已刪去了由(0.99,60)所得到的序偶(0.9504,90)。因為這只剩下15元,不足以讓m3=1。說明:歸并時由于(0.792,75)受(0.864,60)支配,故舍去。由S31={(0.36,65),(0.432,80),(0.4464,95)}，S32={(0.54,85),(0.648,100)}S33={(0.63,105)}得S3={(0.36,65),(0,432,80),(0.54,85),(0.648,100)}最優設計有0.648的可靠性,需用資金100元。求出m1=1,m2=2,m3=2。解：Sij表示對第i個系統選擇j個設備

Si包含了第i個設備所有可能的情況。

S（i，j），Si的值都是前面代表可靠性，后面代表價格。

支配：花了更多的錢，可靠性反而低，可以刪除。16直接尋查法

例：

某一系統的可靠性邏輯框圖如圖所示。其中部件A、B、C的可靠度預測值均為0.99，部件D、E的預測可靠度均為0.9，試求該系統的可靠度的預測值，若要求該系統可靠度Rs*=0.98，則各部件的可靠度為多少？

17直接尋查法

18可靠度再分配法

19可靠度再分配法

20總結：等分配方法是比較簡單的分配方法，一般沒有約束條件，適用于設計方案的論證階段；對于采用專家評分法和比例組合法來分配可靠度帶有一定的模糊性，分配標準不嚴格，適用于初步設計階段；對于拉格朗日乘子法適用于含等式約束的可靠性分配，直接尋查法適用于計算量較小的場合，求近似解但不能保證最優解，動態規劃法適用于對于不同約束條件可以建立不同的規劃模型環境，這3種方法均采用有約束條件的分配方法，適用于詳細設計階段。21根據可靠性指標值進行可靠性設計Descriptionofthecontents失效樹分析法及失效模式可靠性設計的方法影響及致命度分析法模糊可靠性設計法及灰色可靠性設計法概率可靠性設計法可靠性計算載荷分布及分布參數幾何尺寸分布及分布參數材料機械性能及分布參數

應力分析

強度分析應力分布參數強度分布參數可靠性計算概率可靠性計算與產品的應力——強度布有關應力——強度分布干涉模型TextinhereTextinhere1、由圖可知即使安全系數大于1，仍然會有一定的不可靠；2、當工作壓力和零件法離散程度大，干涉部分必加大，不可靠度也增大；3、當材料性能好，應力穩定使，會使兩密度分布離散度小，干涉區也減小可靠度增大。應力分布和強度分布的確定名義強度計入尺寸系數后的強度計入表面質量系數后的強度計入應力集中系數后的強度強度應力危險點的主應力危險點單元體的最大應力計入各種應力系數后的應力名義應力強度降低應力增大確定應力分布的方法1、確定所有重要的失效模式，并依此確定適當的失效判據；2、若主要失效模式由復合應力引起，則應當做應力單元分析；3、計算應力單元體上的6個名義應力分量；4、使用適當的應力修正系數，確定每一個應力分量的最大值；5、計算主應力；6、根據失效判據，將上述的應力分量綜合為復合應力；7、確定每個名義應力，應力修正系數和設計參數的分布；8、把上述的分布綜合成為應力分布；確定強度分布的方法ABCDE確定強度判據確定名義強度分布用適當的強度系數去修正名義強度確定強度公式中名義強度、每一個強度修正系數和參數分布把上述的分布綜合成為強度分布綜合應力——強度分布的方法代數法矩法蒙特卡洛模擬法

用泰勒級數來求隨機變量函數的均值和標準離差該法又稱為統計試驗法，是一種用統計抽樣理論近似求解問題的方法。其基本思想是，