电器可靠性-第六章 电器产品可靠性设计
可靠性电气设备的设计与实施
可靠性电气设备的设计与实施一、引言可靠性电气设备在现代社会中起着至关重要的作用。
无论是工业生产中的生产线、交通运输中的信号系统，还是医疗设备中的监测仪器，都离不开可靠性电气设备的支持。
因此，设计和实施可靠性电气设备至关重要，本文将重点探讨这一话题。
二、可靠性电气设备的特征1. 高可靠性：可靠性电气设备能够在规定的工作条件下，保持长时间的稳定运行，不出现故障。
2. 高安全性：可靠性电气设备具备良好的安全性能，能够保障人员和设备的安全。
3. 高稳定性：可靠性电气设备能够经受各种干扰和变化，保持稳定运行。
4. 高可维护性：可靠性电气设备易于维护和保养，能够及时进行故障排除和维修。
三、可靠性电气设备的设计1. 设备选型：在设计可靠性电气设备时，需选择合适的设备和元件，确保其质量可靠，性能稳定。
2. 设备布局：合理的设备布局能够提高电气设备的可靠性。
例如，将设备分布均匀，避免过度集中。
3. 冗余设计：冗余设计可以提高电气设备的可靠性，通过增加备用部件或系统来保障设备在故障发生时的正常运行。
4. 良好的接地系统：优良的接地系统能够保障电气设备的安全运行，并降低由于地电压引起的故障。
四、可靠性电气设备的实施1. 设备安装：严格按照设备的安装要求进行施工，并确保设备与配线的连接牢固可靠。
2. 设备调试：在电气设备实施过程中，对于新安装的设备需要进行仔细的调试和检验，确保设备能够正常运行。
3. 运行维护：电气设备的可靠性维护不仅仅是在设备实施后的一次性工作，还需要进行日常的定期维护和检修，及时发现问题并进行修复。
4. 故障排除：一旦发生故障，应迅速进行排除，采取合适的措施修复设备，避免故障扩大。
五、可靠性电气设备的案例研究以某工厂的生产线为例，设计了可靠性电气设备，通过采用冗余设计、合理的设备布局和定期维护等措施，使设备连续工作超过5年，基本没有出现故障和停机的情况，提高了生产效率和产能。
六、结论可靠性电气设备的设计和实施是确保设备长时间稳定运行的关键。
《机电产品可靠性设计》教案
《机电产品可靠性设计》教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解机电产品可靠性设计的基本概念。
让学生掌握机电产品可靠性设计的重要性和应用领域。
1.2 教学内容机电产品的定义和特点可靠性基本概念可靠性数学基础可靠性设计的重要性可靠性设计在工程中的应用领域1.3 教学方法讲授案例分析1.4 教学评估课堂讨论课后作业第二章：可靠性数学基础2.1 教学目标让学生掌握可靠性数学基础，包括失效概率、可靠度、寿命分布等概念。
2.2 教学内容失效概率的定义和计算方法可靠度的定义和计算方法寿命分布的定义和特点可靠性指标的计算和分析2.3 教学方法讲授示例讲解2.4 教学评估课堂练习课后作业第三章：机电产品可靠性模型3.1 教学目标让学生了解机电产品可靠性模型的建立方法和应用。
3.2 教学内容可靠性模型的分类和特点建立可靠性模型的方法机电产品可靠性模型的应用可靠性模型的评价和优化3.3 教学方法讲授案例分析3.4 教学评估课堂讨论第四章：机电产品可靠性设计方法4.1 教学目标让学生掌握机电产品可靠性设计的方法和步骤。
4.2 教学内容可靠性设计的基本原则和方法可靠性设计的关键步骤和技巧可靠性设计在机电产品中的应用实例可靠性设计的评价和优化4.3 教学方法讲授案例分析4.4 教学评估课堂练习课后作业第五章：案例分析与实践5.1 教学目标让学生通过案例分析和实践，提高机电产品可靠性设计的实际应用能力。
5.2 教学内容实践项目：学生分组进行机电产品可靠性设计实践，提高实际应用能力。
5.3 教学方法案例分析5.4 教学评估案例分析报告实践项目报告第六章：环境因素对可靠性的影响6.1 教学目标让学生了解环境因素对机电产品可靠性的影响。
掌握环境适应性设计的方法和原则。
6.2 教学内容环境因素分类及其对可靠性的影响环境适应性设计原则环境试验方法环境适应性改进设计6.3 教学方法讲授实例分析6.4 教学评估课堂讨论课后作业第七章：可靠性增长与维护7.1 教学目标让学生掌握可靠性增长的概念和途径。
电子设备的可靠性设计
电子设备的可靠性设计电子设备是现代社会必不可少的电子产品，从家庭电器到科学仪器，从智能手机到工业自动化控制系统，都离不开电子设备。
然而，由于电子设备通常需要长期运行，以及相关的物理、化学环境变化和故障风险等因素，因此电子设备的可靠性设计成为了现代工程领域的一个重要研究课题。
电子设备的可靠性设计，是指在电子设备设计阶段，通过优化设计方案、选择合适材料、严格测试和评估等手段，提高电子设备的质量、稳定性和可靠性，以达到减少故障风险、延长寿命、降低维修成本、提高利润等目的。
1. 电子设备可靠性可分为三个层次。
第一层是零部件层。
在零部件的选择上，可以采用高品质的产品，通过对不同品牌、型号的比较，选出最适合产品要求的零部件。
第二层是电路层。
在电路设计上要确保可靠性，除了对电路的可靠性进行可靠性分析以外，还可以对电路运行情况进行模拟，进行试验验证，确保设计的可靠性。
第三层是整机层。
在电子产品生产过程中，需要对产品进行单板组装、系统测试和维修等方面的措施，来提高整个系统的可靠性。
2.电子设备的可靠性设计可通过设计的各个环节加强。
在初期的电子产品设计时，可以通过充分的分析和测试来确定产品的使用环境，包括环境温度，电磁辐射和使用现场等。
在此基础上，可以选择合适的材料和组件进行设计和制造。
3.产品的测试过程也是电子设备可靠性设计中至关重要的一环。
在生产完成后，需要对电子产品进行精密检测和评估，对各项关键指标进行测试和分析，以找出潜在的问题，从而使产品具有可靠的性能和稳定的性能。
4.电子设备的可靠性设计需要建立完善的评估体系，及时发现产品的问题，并进行针对性处理。
在实际生产过程中，产品发现问题后，需要开展产品故障分析，及时采取相应的措施来消除故障影响，提高产品的可靠性。
5.电子设备的可靠性设计也需要建立健全的质量体系。
科学的设计和制造流程是提高产品可靠性的重要手段。
工艺控制、产品检测和检验、合格率统计等都是关乎产品性能的关键因素，需要严格把关。
电器可靠性-第六章 电器产品可靠性设计
12
(2) 展开定理 设 y f (x1, x2 ,, xn ) 令 xi 1 时的上述布尔函数为 f1; xi 0 时的上述布尔函数为 f 0 ，则对于任意 布尔变量 xi ，布尔函数y可以展开为
y f1xi f0 xi 此定律称为加法形展开定理。 (3)应用展开定理计算桥式系统的可靠度 若单元1、2、3、4、5分别用布尔变量x1、x2、 x3、 x4、x5表示，则该桥式系统的布尔函数为
7
0
0
1
1
0
1
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0
0
1
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1
所有系统正常情况的概率相加，即可
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0
1
0
0
0
0
10
0
1
0
0
1
0
得系统可靠度RS。
11
0
1
0
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0
12
0
1
0
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0
例如：若图中R1 = 0.8、 R2 = 0.7、
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0
1
1
0
0
0
14
0
1
1
0
1
1
R3 = 0.8、R4 = 0.7、 R5 = 0.9，则序号
15
0
1
1
1
0
1
n
Rs( t ) Ri( t ) i 1
若各单元的寿命均服从指数分布，即Ri(t)= eit ,式中i为第i个单元的失效率，
则
n
Rs (t)
e it
exp
n
i t
e st
i1
电器产品可靠性研究
电器产品可靠性研究随着生活水平的不断提高，人们对电器产品的需求也越来越高。
从便捷性、智能化、安全性等多个角度来考虑，制造商们都在竭力推出更好的电器产品。
然而，我们是否关心过这些电器产品的可靠性呢？什么是电器产品的可靠性？在开展电器产品可靠性研究之前，我们先要知道可靠性是什么。
简单的说，可靠性指的是一个物品在规定的环境下，以规定的方式和规定的时间正常工作的概率。
电器产品的可靠性则指的是该类产品在规定环境下，以规定方式和规定时间正常工作，而不会出现意外损坏的概率。
因为电器产品使用的场景、环境等非常多样化，所以制造商们会做大量的可靠性测试来确保产品的质量，满足用户需求。
电器产品的可靠性研究的必要性对电器产品进行可靠性研究，对于制造商和用户都非常必要。
对于制造商而言，可靠性测试可以帮助他们预测产品的使用寿命，确定产品的维护周期，并提高产品的质量。
而对于用户来说，了解电器产品的可靠性，可以避免不必要的经济损失和安全风险。
电器产品可靠性研究的方法电器产品可靠性研究的方法和流程可以说是非常复杂和多样的，这里简单介绍几种通用的方法。
一、基本控制生命测试通过对所测对象进行长时间高负载或者低负载测试，来寻找系统故障、所需时间、出现故障原因的一种测试方法。
这种方法相对简单。
二、加速寿命测试采用对产品常见故障原因的模拟加速，比如高温、高湿等，测试产品在短时间内的可靠性，可以为长时间使用提供预测。
三、可靠性指标检测检测产品的稳定性、可靠性、准确性等指标是否符合国际、国家的标准，是一种比较直接的测试方法。
四、可靠性性能评估通过模拟产品的使用场景和情况，来测试产品在使用时的可靠性、安全性等方面。
五、故障分析当产品出现问题时，对产品进行全面的分析研究其问题出现原因，为产品的可靠性提供反馈和改进意见。
总结电器产品作为我们日常生活的必需品和重要的使用设备，其质量和性能安全性极为重要。
所以，对电器产品的可靠性研究是非常必要的。
通过对电器产品进行可靠性测试和研究，可以帮助制造商预测产品的使用寿命和质量，并对产品的设计、维护、管理等方面进行改进。
家用电器可靠性设计分析
潮湿 、盐雾 和霉 菌会 降低 材料 的绝缘 强度 ，引
起漏 电 、短 路 ，从 而 导致 电气故 障和 事故 。 因此 ， 必 须采取 防止 或减 少环境 条件 对 电气产 品可靠 性 的 不 利影 响 ，以保证 电气 产品 工作 中的各 项性 能 ，提
元 部 件
而厨 房 、洗手 间用 的小 家 电 ，总 是工 作在 潮湿
的环 境 中 ．如 果液 体加 热器底 部 的排水 孔 过小 ，进
入 内部 的水 也很 难排 出 ．这就会 加 大器具 内部 的湿 度 。在 这 种 湿 热 交 替 作 用 下 ．往 往 会 导 致 以下 问
题：
尽量选 用通 过认 证 的元 部 件 ．并 考 虑其认 证 时
能下 降 。随着 家 电产 品的长 期使 用 ，其 防触 电 、防 火灾 、防机械 危 险的能 力都会 显 著地 下降 。 Ｃ １由于 家 电产 品 环 境 容 易 受 到 水 汽 的影 响 ，
有 Ｔ标记 ，即最 高环 境 温度 ）和污 染 等 级 的要 求 ． 还要 考核 元部件 是否 容 易受到 污染 、机 械 冲击 、跌
对 元部 件 的使用 寿命 造成严 重 的影 响 。
研 究表 明 ．家 电产 品导致 的灾 害发 生 ，大多 与 家 电产 品 的老化 有关 。 因此 ．对 于小家 电产 品 的长 期 可 靠性 ．需要 有 足够 的认识 。尤 其小 家 电产 品中
很 多 都 是 大 功率 的 电 加 热器 具 ．工 作 环 境 比较 恶
开关电源电气可靠性设计
开关电源电气可靠性设计汇报人：2023-12-25•开关电源概述•开关电源电气可靠性基础•开关电源电气可靠性设计原则目录•开关电源电气可靠性设计技术•开关电源电气可靠性试验与评估•开关电源电气可靠性设计案例分析01开关电源概述总结词开关电源是一种将电能进行转换的设备，通过控制开关管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换为所需的直流电压或交流电压。
详细描述开关电源是一种将电能进行转换的设备，其工作原理是利用电子元件的开关特性，通过控制开关管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换为所需的直流电压或交流电压。
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因此在各种电子设备和系统中得到广泛应用。
总结词根据工作原理和应用领域，开关电源可以分为不同的类型，如AC/DC、DC/DC、反激式、正激式、半桥式和全桥式等。
详细描述根据工作原理和应用领域，开关电源可以分为不同的类型。
其中，AC/DC开关电源是将交流电转换为直流电的电源供应器；DC/DC开关电源是将直流电转换为直流电的电源供应器，常用于需要多路输出的场合；反激式开关电源具有结构简单、成本低、可靠性高的优点，适用于小功率应用；正激式开关电源适用于中大功率应用，具有较高的转换效率；半桥式和全桥式开关电源适用于大功率应用，通常用于服务器、路由器等网络设备的电源供应。
•总结词：开关电源广泛应用于各种电子设备和系统中，如计算机、通信设备、工业控制设备、医疗器械等。
•详细描述：由于开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因此广泛应用于各种电子设备和系统中。
例如，计算机中的CPU、内存和硬盘等都需要稳定的电压和电流供应，而开关电源能够提供高质量的电能输出；通信设备中的交换机、路由器和基站等也需要大量的电源供应，而开关电源能够提供高效率、高可靠性的电能转换；工业控制设备中的传感器、执行器和控制器等也需要稳定的电压和电流供应，而开关电源能够提供高质量的电能输出；医疗器械中的监护仪、呼吸机、血液透析机等需要高精度、高稳定性的电能供应，而开关电源能够提供高质量的电能输出。
家电产品可靠性评价方法的探讨
家电产品可靠性评价方法的探讨I. 引言- 家电产品的市场现状- 家电产品的重要性与可靠性评价的必要性II. 国内外家电产品可靠性评价的发展历程- 国外可靠性评价方法的演变- 国内可靠性评价方法的探索与发展III. 家电产品可靠性评价的内容及指标体系- 可靠性评价的基本内容- 可靠性评价的主要指标体系IV. 家电产品可靠性评价的方法与技术- 统计学方法在可靠性评价中的应用- 可靠性试验与可靠性测试技术- 健康监测技术在可靠性评价中的应用V. 家电产品可靠性评价的应用与发展趋势- 家电产品可靠性评价的应用案例分析- 可靠性评价在家电产品设计与生产中的作用- 可靠性评价未来的发展趋势VI. 结论- 家电产品可靠性评价意义的总结- 可靠性评价发展的前景展望随着科技的不断发展，以及生活水平的不断提高，家电产品在人们的日常生活中变得越来越重要。
然而，与此同时，人们对家电产品的可靠性问题也越来越关注。
对于消费者来说，家电产品的可靠性是判断其性价比的重要指标之一。
对于制造商来说，提高家电产品的可靠性不仅能提高产品的品牌形象和市场竞争力，还能降低售后维修的成本和厂家信誉损失。
因此，对家电产品进行可靠性评价显得尤为重要。
本文旨在探讨家电产品可靠性评价方法，从国内外可靠性评价的发展历程、家电产品可靠性评价的内容及指标体系、家电产品可靠性评价的方法与技术、家电产品可靠性评价的应用及未来发展趋势等几个方面进行分析和阐述。
首先，在本文的第一章节中，我们将主要介绍家电产品的市场现状以及家电产品的重要性和可靠性评价的必要性。
当前，在全球化的大背景下，全球家电市场竞争日趋激烈。
同时，消费者们的对家电产品的需求也不断增加。
除了基本的功能之外，消费者对家电产品性能稳定、使用寿命长等可靠性问题的关注也在逐渐提高。
因此，在当前的家电市场环境下，提高家电产品的可靠性和稳定性，不仅可以提高消费者的满意度，还可以增加企业的竞争力和市场份额。
从家电产品的重要性角度考虑，可靠性评价也显得尤为重要。
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n
MTTFs 0 [
Cni eit ( 1 et )ni ] dt
ik
Cni
0
[eit (1 et )nr dt 1
i
n
MTTFs
ik
1 1 1 1
i k ( k 1 )
n8
串并联系统的可靠性预计： 电路中某些部分采用冗余设计的电器产品就是一个串并联系统，任一
布尔代数的基本关系一般是指布尔变量间的下列关系式。
1) 交换律 2) 结合律 3) 吸收律 4) 分配律 5) 幂等律
x1 x2 x2 x1
x1x2 x2 x1
x1 (x2 x3 ) (x1 x2 ) x3 x1 (x2 x3 ) (x1x2 )x3
(x1 x2 )x1 x1 x1 x1x2 x1
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显然，真值表中的组合数是以2为底，
28 29
以单元数5为指数的幂。
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单元1 单元2 单元3 单元4 单元5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
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0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
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0
1
1
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1
1
0
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0
1
1
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1
1
种类： 串联系统：若系统中所有单元均正常时，系统才能正常工作(或是说， 系统中任一个单元失效，都会导致系统故障)。 其可靠性框图如下所示。电工产品大多可看成串联系统。
4
并联系统：若系统中有一个单元正常工作，系统就能正常工作(或者 说仅当所有单元全部失效时，才导致系统故障)。如下图所示。
y f (x1, x2 , x3 , x4 , x5 )
对x5展开，可得 y x5 f1 x5 f0 式中 f1 为上式中x5 = 1时的布尔函数，它可表示为 f (x1, x2, x3, x4, x5,1) ，
f0 为上式中x5 = 0时的布尔函数，它可表示为 f (x1, x2, x3, x4, x5,0) ，
设计时已预先规定了产品的可靠性指标：这种情况下先将产品的可靠性 指标分配至产品的各零部件或所用的电子元器件，然后进行可靠性技术 设计，再进行可靠性预计。
产品可靠性设计的主要内容：产品的可靠性技术设计、产品的可靠 性预计、产品的可靠性分配以及产品的可靠性分析。
1
第二节 电器产品的可靠性技术设计
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1
0
1
1
0
1
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1
0
1
1
1
1
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1
1
0
0
0
1
26
1
1
0
0
1
1
27
1
1
0
1
0
1
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1
1
0
1
1
1
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1
1
1
0
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1
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1
1
1
0
1
1
31
1
1
1
1
0
1
32
1
1
1
1
1
1
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(二)应用布尔代数计算法
(1) 布尔代数的基本关系式
布尔函数是指布尔变量x1 、x2、x3 进行并(∪)、交(∩)、非( )等运算 所得的关系式f (x1、x2、x3 )，其中布尔变量x1 、x2、x3 的取值只限于0 或1，而不取其他值，因此，布尔函数的函数值也只限于0或1。
10
序号 单元 单元 单元 单元 单元 系统
Rs的计算： 例如：表中序号为7时，单元3、4正常，
1
2
3
4
5
1
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
1
0
1、2、5不正常，此时系统能正常工
3
0
0
0
1
0
0
4
0
0
0
1
1
0
作，其正常工作概率为
5
0
0
1
0
0
0
6
0
0
1
0
1
0
R3R4(1 – R1)(1 – R2)(1 – R5)，将表中
12
(2) 展开定理 设 y f (x1, x2 ,, xn ) 令 xi 1 时的上述布尔函数为 f1; xi 0 时的上述布尔函数为 f 0 ，则对于任意 布尔变量 xi ，布尔函数y可以展开为
y f1xi f0 xi 此定律称为加法形展开定理。 (3)应用展开定理计算桥式系统的可靠度 若单元1、2、3、4、5分别用布尔变量x1、x2、 x3、 x4、x5表示，则该桥式系统的布尔函数为
串联系统的平均寿命为
MTTFs
1 s
1
n
i
i1
若各单元的失效率均相等，即1 = 2 = = n = ，则s = n
MTTFs
1
n
6
并联系统的可靠性预计： 并联系统的可靠度：
n
Rs (t) 1 1 Ri (t) i 1
若各单元的寿命均服从指数分布，即Ri(t)= eit , 则
序号
对于桥式系统，很难简化
1
为串并联系统，当已知各单元的
2 3
可靠度R1、R2、R3、R4、R5时，
4 5
用下列方法求系统可靠度RS。
6 7
(一) 真值表法
8 9
单元及系统工作正常，用“1”表示；
10 11
若处于故障状态，用“0”表示。
12 13
将系统中各单元所有情况列于下表：
0
1
1
0
1
8
0
0
1
1
1
1
所有系统正常情况的概率相加，即可
9
0
1
0
0
0
0
10
0
1
0
0
1
0
得系统可靠度RS。
11
0
1
0
1
0
0
12
0
1
0
1
1
0
例如：若图中R1 = 0.8、 R2 = 0.7、
13
0
1
1
0
0
0
14
0
1
1
0
1
1
R3 = 0.8、R4 = 0.7、 R5 = 0.9，则序号
15
0
1
1
1
0
1
y x5 f ( x1 ,x2 ,x3 ,x4 ,x5 ,1 ) x5 f ( x1 ,x2 ,x3 ,x4 ,x5 ,0 )
13
f (x1, x2, x3, x4, x5,1) 表示x5 始终为1(即单元5不会发生故障)时的布尔函数，其 可靠性框图表示。 由逻辑关系可得: f ( x1 ,x2 ,x3 ,x4 ,x5 ,1 ) ( x1 x3 )( x2 x4 )
x1 (x2 x3 ) x1x2 x1x3 x1 x2 x3 (x1 x2 )(x1 x3 )
x1 x2 x1 x1x1 x1
6) 互补性 x1 x1 1 x1x1 0 7) 狄 摩根定理 x1 x2 x1x2 x1x2 x1 x2
n
Rs( t ) 1 ( 1 eit ) i1
并联系统的平均寿命为
MTTFs
0 Rs (t)dt
0
1 n i1
(1 Ri (t)dt
Ri (t) e it
n
MTTFS
i1
1
1 (1)n1
1
i 1i jn i j
一个产品(系统)的可靠性，一方面与它的零部件(单元)的可靠性高
低有关，另一方面也与这些零部件(单元)工作状态对整个产品工作状态
的影响有关，所以在进行产品(系统)的可靠性预计时，一般都要首先画
出产品(系统)的可靠性逻辑框图(简称为可靠性框图)，然后根据可靠性
框图进行可靠性预计。
3
系统的可靠性框图 ：产品使用时能成功地完成任务的所有的组成部分之 间相互的依赖关系用框图表示，称为可靠性框图。 在系统可靠性框图中，从左到右的任一条通路上的所有单元均正常 工作时，该系统就处于正常工作状态，否则系统就处于故障状态。 例如：一个电磁继电器由电磁系统及触头系统这两个子系统组成，显然， 只有当这两个子系统均正常工作时电磁继电器才能正常工作，所以可画 出电磁继电器的可靠性框图。
n
Rs( t ) Ri( t ) i 1
若各单元的寿命均服从指数分布，即Ri(t)= eit ,式中i为第i个单元的失效率，
则
n
Rs (t)
e it
exp
n
i t
e st