第五章 可靠性设计解析
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就汽车而言就是说汽车在正常的驾驶和道路条件 下，一定时间或行驶里程内能保证正常行驶的程度。
对 象（产品）——系统、机器、部件、零件等。 例：汽车板簧、汽车发动机、汽车整车等 甚至包括人的判断和人的操作因素在内
使用条件——包括运输、储存及运行条件。
使用条件——包括运输、储存及运行条Baidu Nhomakorabea。
比如汽车的使用条件，包括道路条件（平原、山 地、丘陵）、气候条件（热带、寒带等）、维修保 养水平、驾驶员的水平等。使用条件不同，零件的 可靠度就不同。离开了规定的条件，靠度分析就失 去了分析基础
1983-1984年，汽车工业组织了规模空前的汽车 可靠性试验（试验车辆53台，总里程36万公里）， 结果显示，国产汽车的MTBF仅为500-1000km（而国外 先进水平可达1万km以上）
可靠性（GB3187－87规定的定义）： 产品在规定的工作条件下和规定的时间
内完成规定功能的能力，它反映了产品工作 性能稳定的程度。
5.1 概述 5.2可靠性设计原理 5.3 零部件的可靠性设计 5.4 系统可靠性设计
5.1.1 可靠性设计的基本概念 5.1.2 可靠性特点 5.1.3 可靠性设计的常用指标 5.1.4 可靠性设计常用的分布函数
可靠性是衡量产品质量的一项重要指标
可靠性长期以来是人们设计制造产品时的一个 追求目标
1944年，德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚还没起飞就在起 飞台上爆炸，提出火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积， 最早的系统可靠性概念
50年代，可靠性理论研究开始起步。
美国军用雷达因故障不能工作时间达84%，陆军的电子 设备在规定时间内有65~75%因故障不能使用，美国从此 开始可靠性系统研究工作。 1952年美国国防部成立了“电子设备可靠性咨询小组”。 1957年发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告，提 出了再生产、试制过程中产品可靠性指标进行试验、验 证和鉴定的方法，以及包装、储存、运输过程中的R问题及 要求。至此，可靠性理论研究开始起步，可靠性工程开 始形成一门独立的工程学科
规定的功能
例如：发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降等。 注意：若产品工作时的功能参数已漂移到规定的界限之外， 即使仍能正常运行，也属于不正常工作而视为“失效”。 如6缸发动机只有2缸工作，汽车仍可以正常运行，也认为 发动机发生故障。
能力-用概率表示
固有可靠性与使用可靠性
固有可靠性指的是产品在设计、生产中已经确定的可靠性，它是产品内在 的可靠性。与产品的制造、设计与生产有关。
可靠性研究的意义：
1)提高产品的可靠性，可以防止故障和事故的 发生，尤其是避免灾难性的事故发生。
挑战者“号失事的技术原因(直接原因)： 1.“挑战者”号失事的直接原因是旨在防止喷气燃料
时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏，这是导致 、航天飞机失事的直接技术原因。 2.在航天飞机设计准则明确规定了推进器运作的温度 范围，即40°F--90°F，而在实际运行时，整个航天 飞机系统周围温度却是处于31°F-99°F的范围。
日本于1956年从美国引进可靠性技术，普及开展了 R研究。R工程在日本的民用产品上应用非常成功
日本的汽车、家用电器等，1969年是一个转折点， 日本汽车遭到大量退货，对日本汽车行业震动很大， 以此为转机，汽车工业对R更加关注。
我国于60年代末70年代初开始可靠性研究。
最早研究的是航天工业部705所，电子工业部 四所、五所等。汽车工业 80年代后才开始可靠 性的工作
使用可靠性指的是产品在使用中的可靠性，它与产品的运输、储藏、保管及 使用过程的操作水平、维修和环境等因素有关。。
可靠性研究的意义：
1)提高产品的可靠性，可以防止故障和事故的 发生，尤其是避免灾难性的事故发生。
1."挑战者"号失事的直接原因是旨在防止喷气燃料 燃烧时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏， 这是导致航天飞机失事的直接技术原因。 2.在航天飞机设计准则明确规定了推进器运作的温度范围， 即40°F--90°F，而在实际运行时，整个航天飞机系统周围 温度却是处于31°F-99°F的范围。 3.所有的橡胶密封圈从来没有在50°F以下测验过，这主要是 因为这种材料是用来承受燃烧热气的，而不是用来承受冬天里 发射时的寒气的，而当时"挑战者“发射的时间却正好是在寒冷 的冬天。
规定的时间
比如汽车一般用里程数、小时、年限；对于车门 、雨刮器、回转轴等采用次数。
规定的使用时间越长，即要求的寿命越长，相应 的可靠性越低
规定的功能 在规定的使用条件下正常运行。产品应在规定的功能参数 范围内运行，丧失了规定的功能，称“失效”
例如：可靠是指要求内燃机主要能转动，还是要求必须 能输出一定的功率，还是要求必须能在低油耗、高效率 的状态下工作等
60年代，产品趋向复杂，工作环境条件严酷， 对可靠性的要求越来越高。
可靠性技术从电子行业迅速推广到其它工业部门，从 阿波罗飞船到洗衣机、汽车、电视，都应用了R设计技术 和R管理技术
1961年的Apollo-II号飞船，有720万个零件，42万人参加研制。
60年代末，70年代初，美国编制了一系列可靠性 规范，可靠性理论趋于成熟，70年代末，可靠性 研究工作在世界范围内已达到了成熟期
1984年12月，美国联合碳化物公司设在印度的一 个农药厂，由于地下毒气罐阀门失灵造成了3000 人死亡的严重事故；
2)提高产品可靠性，能使产品的总费用降低。 提高产品可靠性，首先要增加费用，如选用好
的元器件，研制部分冗余功能的电路及进行 可靠性设计、分析、实验，这些都需要费用， 然而，产品可靠性的提高使得维修费用机停 机检查损失费大大减小，使总费用降低。
但可靠性作为设计制造中的定量指标的历史 却不长，相关技术也尚不成熟，工作也不普及
追溯到二次世界大战期间。
美国空军因飞行故障事故而损失的飞机达21000架，比 被击落的多1.5倍；美国运往远东作战飞机上的电子设 备，经运输后有60%不能使用，在存储期间有50%失效； 电子设备在使用中故障率很高，难以维护。1943年，美国 正式投入可靠性研究，最初主要研究真空管，因为它是 设备发生故障的关键，后来生产出R很高的真空管，但系统 的故障并没有排除。因此，不能只研究单个零件的R，还 必须研究整个系统的R
对 象（产品）——系统、机器、部件、零件等。 例：汽车板簧、汽车发动机、汽车整车等 甚至包括人的判断和人的操作因素在内
使用条件——包括运输、储存及运行条件。
使用条件——包括运输、储存及运行条Baidu Nhomakorabea。
比如汽车的使用条件，包括道路条件（平原、山 地、丘陵）、气候条件（热带、寒带等）、维修保 养水平、驾驶员的水平等。使用条件不同，零件的 可靠度就不同。离开了规定的条件，靠度分析就失 去了分析基础
1983-1984年，汽车工业组织了规模空前的汽车 可靠性试验（试验车辆53台，总里程36万公里）， 结果显示，国产汽车的MTBF仅为500-1000km（而国外 先进水平可达1万km以上）
可靠性（GB3187－87规定的定义）： 产品在规定的工作条件下和规定的时间
内完成规定功能的能力，它反映了产品工作 性能稳定的程度。
5.1 概述 5.2可靠性设计原理 5.3 零部件的可靠性设计 5.4 系统可靠性设计
5.1.1 可靠性设计的基本概念 5.1.2 可靠性特点 5.1.3 可靠性设计的常用指标 5.1.4 可靠性设计常用的分布函数
可靠性是衡量产品质量的一项重要指标
可靠性长期以来是人们设计制造产品时的一个 追求目标
1944年，德国试制V-2火箭袭击伦敦，有80枚还没起飞就在起 飞台上爆炸，提出火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积， 最早的系统可靠性概念
50年代，可靠性理论研究开始起步。
美国军用雷达因故障不能工作时间达84%，陆军的电子 设备在规定时间内有65~75%因故障不能使用，美国从此 开始可靠性系统研究工作。 1952年美国国防部成立了“电子设备可靠性咨询小组”。 1957年发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告，提 出了再生产、试制过程中产品可靠性指标进行试验、验 证和鉴定的方法，以及包装、储存、运输过程中的R问题及 要求。至此，可靠性理论研究开始起步，可靠性工程开 始形成一门独立的工程学科
规定的功能
例如：发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降等。 注意：若产品工作时的功能参数已漂移到规定的界限之外， 即使仍能正常运行，也属于不正常工作而视为“失效”。 如6缸发动机只有2缸工作，汽车仍可以正常运行，也认为 发动机发生故障。
能力-用概率表示
固有可靠性与使用可靠性
固有可靠性指的是产品在设计、生产中已经确定的可靠性，它是产品内在 的可靠性。与产品的制造、设计与生产有关。
可靠性研究的意义：
1)提高产品的可靠性，可以防止故障和事故的 发生，尤其是避免灾难性的事故发生。
挑战者“号失事的技术原因(直接原因)： 1.“挑战者”号失事的直接原因是旨在防止喷气燃料
时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏，这是导致 、航天飞机失事的直接技术原因。 2.在航天飞机设计准则明确规定了推进器运作的温度 范围，即40°F--90°F，而在实际运行时，整个航天 飞机系统周围温度却是处于31°F-99°F的范围。
日本于1956年从美国引进可靠性技术，普及开展了 R研究。R工程在日本的民用产品上应用非常成功
日本的汽车、家用电器等，1969年是一个转折点， 日本汽车遭到大量退货，对日本汽车行业震动很大， 以此为转机，汽车工业对R更加关注。
我国于60年代末70年代初开始可靠性研究。
最早研究的是航天工业部705所，电子工业部 四所、五所等。汽车工业 80年代后才开始可靠 性的工作
使用可靠性指的是产品在使用中的可靠性，它与产品的运输、储藏、保管及 使用过程的操作水平、维修和环境等因素有关。。
可靠性研究的意义：
1)提高产品的可靠性，可以防止故障和事故的 发生，尤其是避免灾难性的事故发生。
1."挑战者"号失事的直接原因是旨在防止喷气燃料 燃烧时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏， 这是导致航天飞机失事的直接技术原因。 2.在航天飞机设计准则明确规定了推进器运作的温度范围， 即40°F--90°F，而在实际运行时，整个航天飞机系统周围 温度却是处于31°F-99°F的范围。 3.所有的橡胶密封圈从来没有在50°F以下测验过，这主要是 因为这种材料是用来承受燃烧热气的，而不是用来承受冬天里 发射时的寒气的，而当时"挑战者“发射的时间却正好是在寒冷 的冬天。
规定的时间
比如汽车一般用里程数、小时、年限；对于车门 、雨刮器、回转轴等采用次数。
规定的使用时间越长，即要求的寿命越长，相应 的可靠性越低
规定的功能 在规定的使用条件下正常运行。产品应在规定的功能参数 范围内运行，丧失了规定的功能，称“失效”
例如：可靠是指要求内燃机主要能转动，还是要求必须 能输出一定的功率，还是要求必须能在低油耗、高效率 的状态下工作等
60年代，产品趋向复杂，工作环境条件严酷， 对可靠性的要求越来越高。
可靠性技术从电子行业迅速推广到其它工业部门，从 阿波罗飞船到洗衣机、汽车、电视，都应用了R设计技术 和R管理技术
1961年的Apollo-II号飞船，有720万个零件，42万人参加研制。
60年代末，70年代初，美国编制了一系列可靠性 规范，可靠性理论趋于成熟，70年代末，可靠性 研究工作在世界范围内已达到了成熟期
1984年12月，美国联合碳化物公司设在印度的一 个农药厂，由于地下毒气罐阀门失灵造成了3000 人死亡的严重事故；
2)提高产品可靠性，能使产品的总费用降低。 提高产品可靠性，首先要增加费用，如选用好
的元器件，研制部分冗余功能的电路及进行 可靠性设计、分析、实验，这些都需要费用， 然而，产品可靠性的提高使得维修费用机停 机检查损失费大大减小，使总费用降低。
但可靠性作为设计制造中的定量指标的历史 却不长，相关技术也尚不成熟，工作也不普及
追溯到二次世界大战期间。
美国空军因飞行故障事故而损失的飞机达21000架，比 被击落的多1.5倍；美国运往远东作战飞机上的电子设 备，经运输后有60%不能使用，在存储期间有50%失效； 电子设备在使用中故障率很高，难以维护。1943年，美国 正式投入可靠性研究，最初主要研究真空管，因为它是 设备发生故障的关键，后来生产出R很高的真空管，但系统 的故障并没有排除。因此，不能只研究单个零件的R，还 必须研究整个系统的R