1 可靠性概论概述

日本：1956年从美国引进可靠性技术 1958年成立了”可靠性研究委员会” 1971年召开了第一届可靠性学术讨论会。 英国：1962年出版了“可靠性与微电子学”杂 志 法国：1963年出版了“可靠性”杂志 苏联：20世纪50年代开展可靠性研究，1961年 发射第一艘载人宇宙飞船时提出可靠度要求为 0.999的定量要求。

21/51 值是指直到 规定的时间区间终了为止，能完成规定功能的产 品数与在该区间开始时投入工作产品数之比，即:
1.4.2 可靠寿命
可靠寿命是给定的可靠度所对应的时间，一般记为t（R）
一般可靠度随着工作时间t的 增大而下降，对给定的不同R， 则有不同的t（R），即 t（R）=R-1（R） 式中R-1——R的反函数，即由 R（t）=R反求t
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失效率曲线
λ(t) 失效率
A
使用寿命
B 规定的失效率 t时间 耗损失效期
偶然失效期 早期失效期
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失效期的成因分析:

可靠性特征量间的关系
可靠性 特征量 R(t) F(t) f(t) λ(t) R(t) (可靠度)


早期失效期:设计、制造、存储缺陷及使用不当； (DFR——Decreasing Failure Rate) 偶然失效期:意外过载、误操作、不可抗拒因素等； (CFR——Constant Failure Rate) 耗损失效期:疲劳、磨损等。 (IFR——Increasing Failure Rate)
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主讲：刘长虹
可靠性概述

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第1章 可靠性设计概论
1.1可靠性设计的发展及重要意义 1.2可靠性基本概念 1.3可靠性定义 1.4可靠性特征量(可靠性指标)

第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第8章
可靠性设计概论 机械可靠性设计概述 机械可靠性设计基本原理 系统可靠性设计 机械零部件可靠性设计 可靠性优化设计与可靠性提高 可靠性试验
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1.1可靠性设计的发展及其重要意义
1.1.1可靠性设计的发展（可靠性研究的历史） 1952年美国成立了“电子设备可靠性咨询委 员会” 1957年美国发布了“军用电子设备的可靠性” 报告 1965年美国宇航局（NASA）开展了机械可 靠性研究
1.1.1可靠性研究的历史
( x)
, 0, a x b, 0 其他
1. 均匀分布
1 , p(x) ba 0,
axb 其它
则称X服从区间[a,b]上的均匀分布。
E( X ) 1
记为X ~ U(a, b)
0, xa , F ( x) ba 1,
平均无故障工作时 间、有效寿命、有 效度
失效率、平 均寿命
失效率、更换 寿命
成功率
成功率
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2.3 常用的概率分布

5.已知某产品的失效率为常数 可靠度函数 R t e t ，试求可靠度 R=0.999的相应可靠寿命t0.999,中位寿命 t0.5。
t 0.30 10 4 / h
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1.4.3 累积失效概率

1.4.4 平均寿命

累积失效概率：累积失效概率是产品在规定条件下和规定时间 内未完成规定功能（即发生失效）的概率，也称为不可靠度。 一般记为F或F（t）。 因为完成规定功能与未完成规定功能是对立事件，按概率互 补定理可得 F（t）=1-R（t）
-
1-F(t)
F(t) (累积失效率)
1-R(t)
-
f(t) (概率密度)
-
λ(t) (失效率)
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-
各类产品常用的可靠性指标
使用条件 连续使用 一次使用 可否修复 可修复 不可修复 可修复 不可修复
第1章复习思考题
1.为什么要重视和研究可靠性？ 2.可靠性、可靠度、失效率、平均寿命的概念。 3.画图说明典型产品的失效率曲线，并说明失效率 曲线中三个区间的失效率特点及构成曲线段状态 的原因。 4.某零件工作到50h时，还有100个仍在工作，工作 到51 h时，失效了1个，在第52小时内失效了3个， 试求这批零件工作满50h和51h时的失效率 （50）和 （51）。
规定条件：一般指的是使用条件,环境条件。 包 括应力温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作 技术、维修方法等条件。
规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要 特征，一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳 定程度。 规定功能：要明确具体产品的功能是什么，怎样才算 是完成规定功能。产品丧失规定功能称为失效，对可 修复产品通常也称为故障。
k Pn ( k ) Cn p k q n k , q 1 p,
P (k ) P( X k )
k
k!
e , k 1, , n
当n=1时，称 B(1, p) 为 0-1分布.
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2.3.2 连续型随机变量的分布
1. 均匀分布 若随机变量X的概率密度函数为
固有可靠性
使用可靠性
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１．4可靠性特征量(可靠性指标)
１.4.1 可靠度


可靠度
可靠度是产品在规定条件下和规定时间 内，完成规定功能的概率，一般记为R。 它是时间的函数，故也记为R（t）,称为 可靠度函数。
如果用随机变量T表示产品 从开始工作到发生失效或 故障的时间，其概率密度 为f（t）如右图所示，若用 t表示某一指定时刻，则该 产品在该时刻的可靠度。
均匀分布 U(a, b) 的方差 = (b a)2/12
f (t ) e t
t≥0)

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(λ＞ 0，
则称t服从参数λ的指数分布。
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2.指数分布
e p(x) 0,
x
,
x0 x0
1 e , F(x) 0,
美国：F-105战斗机，投资2500万美元，可靠度从 0.7263提高到 0.8986，每年节省维修费用5400万 美元。
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1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
3）产品更新速度的加快，使用场所的广泛性、 严酷性要求有很高的可靠性 1986年1月28日美国航天飞机“挑战者” 号在发射后进入轨道前，因助推火箭燃料箱 密封装置在低温下失效，使燃料溢出发生爆 炸——7人死亡，12亿美元损失。 “挑战者”号爆炸情景
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可靠性概述
华东理工大学机械与动力工程学院
教材:机械可靠性设计(刘混举2009)
参考书:机械可靠性设计(刘惟信1996清华版) 机械可靠性设计与分析(国防版) 机械结构可靠性(航空工业出版社) 可靠性理论与工程应用(国防版2002) 现代可靠性设计(芮延年、国防版) 可靠性工程(金伟娅2005化工版)

2.3.1 离散型随机变量分布 2.3.2 连续型 随机变量分布 2.3.3 概率分布的应用
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2.3.1 离散型随机变量分布
1 二项分布 记为 X ~ b(n, p).
离散型随机变量分布
2. 泊松分布
其概率密度函数为：
若事件A在每次试验中发生的概率均为p，则A在n次重复独 立试验中恰好发生k次的概率为： 记为，X~B(n,P)
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可靠性工程起源于军事领 域，推广应用于各个工业企业 部门，给企业和社会带来巨大 的经济效益，使人们更加认识 到提高产品可靠性的重要性。
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1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
1.1可靠性设计的发展及其重要意义
1.1.2可靠性研究的重要性及其意义 1）产品的可靠性与企业的生命、国家的安全紧密 相关；
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1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
4）产品竞争的焦点是可靠性

1.1.2可靠性研究的重要性及其意义
5）大型产品的可靠性是一个企业、一个国家科技水 平的重要标志

日本：将可靠性作为企业的主要奋斗目标 美国：认为世界产品竞争的焦点是可靠性 苏联：将可靠性纳入25年发展规划 某越野车可靠性对比试验：9台国产车，3台奔驰车 无故障运行里程：国产车：380km—880km； 进口车：28000km。
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1.1.1可靠性研究的历史
中国： 20世纪70年代从国外引进可靠性标准资料 1976年颁布了第一个可靠性标准“可靠性名 词术语”SJ1044-76； 1979年颁布了第一个可靠性国家标准“电子 元器件失效率试验方法”GB1977-79； 70年代后期：开展军用产品可靠性研究工作； 80年代：可靠性研究工作广泛开展； 90年代：开展机械可靠性设计工作。
1.2可靠性基本概念


可靠性的概念及基本思想 可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规 定时间内，完成规定功能的能力。 可靠性的基本思想 任何参数均为多值的，且呈一定分布。 安全系数大的设备或产品不一定是百分之百 的安全。
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１.3可靠性定义

可靠性的概念 可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规 定时间内，完成规定功能的能力。 产品：指作为单独研究和分别试验对象的任何元 件、设备或系统，可以是零件、部件，也可以是 由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机 组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。