第三章 数字化设计-第三节 可靠性设计(6学时)课件.ppt

第三章产品数字化设计第三节可靠性设计ⅢReliabilityDesign*内容简介第三节可靠性设计可靠性是产品质量的重要指标之一。现代优质产品主要是功能好、可靠性高。为了提高机械产品的可靠性,首先,必须在设计上满足可靠性要求。为此,要求机械设计人员在掌握常规机械设计方法的基础上,必须掌握机械可靠性设计的基本理论和方法,从而设计出性能好、可靠性高的现代机械产品。本章主要介绍了如下方面内容:可靠性的概念和设计特点可靠性设计中常用的特征量和可靠性常用概率分布机械强度可靠性设计机械系统可靠性设计可靠性技术的研究源于20世纪50年代,在其后60、70年代,随着航空航天事业的发展,可靠性问题的研究取得了长足的进展,引起了国际社会的普遍重视。为了研究产品的可靠性,许多国家相继成立了可靠性研究机构,对可靠性理论作了广泛的研究。其中,最为有名的就是美国国防部研究与发展局于1952年成立了一个所谓的“电子设备可靠性顾问团咨询组”(AGREE),经过五年的工作,于1957年提出了“电子设备可靠性报告”,即AGREE报告。该报告全面地总结了电子设备的失效的原因与情况,提出了比较完整的评价产品可靠性的一套理论与方法。 AGREE报告从而为可靠性科学的发展奠定了理论基础。概述*我国对可靠性科学和技术的研究也有较长的历史,大约从20世纪50年代初期研制“两弹一星”就开设。 1990年我国机械电子工业部印发的《加强机电产品设计工作的规定》中指出:可靠性、适应性、经济性三性统筹作为我国机电产品设计的原则。在新产品的鉴定定型时,必须要有产品可靠性设计资料和试验报告,否则不能通过鉴定。现今可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段,也是我国工程技术人员掌握现代设计理论和方法所必须掌握的重要内容之一。*一、可靠性的概念及特点※可靠性是产品质量的重要指标,它标志着产品不会丧失工作能力的可靠程度。可靠性的定义是:产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。它包含四个要素: (1)研究对象产品即为可靠性的研究对象,它可以是系统、整机、部件,也可以是组件、元件或零件等。(2)规定的条件它包括使用时的: 环境条件(如温度、湿度、气压等); 工作条件(如振动、冲击、噪音等); 动力、负荷条件(如载荷、供电电压等); 贮存条件、使用和维护条件等。“规定的条件”不同,产品的可靠性也不同。*(3)规定的时间产品在规定时间内才能达到目标可靠度,超过了这个期限有可能发生失效。时间是表达产品可靠性的基本因素,也是可靠性的重要特征。一般情况下,产品“寿命”的重要量值“时间”是常用的可靠性尺度。一般说来,产品的可靠水平是随着使用时间的增长而降低。时间愈长,故障(失效)愈多。“规定的时间”可代表广义的计时时间,也可因研究对象的不同而采用诸如次数、周期或距离等相当于寿命的量。(4)规定的功能它是指表征产品的各项技术指标,如仪器仪表的精度、分辨率、线性度、重复性、量程等。不同的产品其功能是不同的,即使同一产品,在不同的条件下其规定功能往往也是不同的。*产品的可靠性可分为:固有可靠性、使用可靠性和环境适应性三个方面。固有可靠性是指产品在设计、生产中已确立的可靠性,它是产品内在的可靠性,是生产厂家模拟实际工作条件进行检测并给以保证的可靠性。固有可靠性与产品的材料、设计与制造技术有关。使用可靠性是产品在使用中的可靠性,它与产品的运输、贮藏保管以及使用过程中的操作水平、维修状况和环境等因素有关,所有这些与使用相关的可靠性称为使用可靠性。据国外统计资料表明: ●电子设备故障原因中属于产品固有可靠性部分占了80%:其中设计技术占40%,器件和原材料占30%,制造技术占10%; ●属于产品使用可靠性部分占20%,其中现场使用占15%。*可靠性设计的基本内容可靠性学科是一门综合运用多种学科知识的工程技术学科,该领域主要包括以下三方面的内容: 1)可靠性设计它包括:设计方案的分析、对比与评价,必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维护规程的设计等。 2)可靠性分析它主要是指失效分析,也包括必要的可靠性试验和故障分析。这方面的工作为可靠性设计提供依据,也为重大事故提供科学的责任分析报告。 3)可靠性数学这是数理统计方法在开展可靠性工作中发展起来的一个数学分支。*目前,进行可靠性设计的基本内容大致有以下几个方面: (1)根据产品的设计要求,确定所采用的可靠性指标及其量值。(2)进行可靠性预测。可靠性预测是指:在设计开始时,运用以往的可靠性数据资料计算机械系统可靠性的特征量,并进行详细设计。在不同的阶段,系统的可靠性预测要反复进行多次。(3)对可靠性指标进行合理的分配。首先,将系统可靠性指标分配到各子系统,并与个子系统能达到的指标相比较,判断是否需要改进