四. 汽车系统可靠性分析 可靠性设计课件.ppt

第四章 汽车系统可靠性分析 系统是由零件、部件、子系统等组成。系统的可靠性，不仅取决于组成系统零部件的可靠性，而且也取决于各组成零部件的相互组合方式。 机械(汽车）系统可靠性设计的目的，就是要使系统在满足规定可靠性指标、完成预定功能的前提下，使系统的技术性能、重量、成本、时间等各方面取得协调，求得最佳设计；或是在性能、重量、成本、时间和其它要求的约束下，设计能得到实际高可靠性的系统。 系统分析1 系统分析2 系统分析3 例： 系统分析5 二、系统可靠性分配 问题：已知系统的可靠性指标（可靠度），如何把这一指标分配到各零件 　　　中去。这是可靠性分析的反问题。 分配问题相当于求下列方程的解： 事实上，上列方程是无定解的，若要解，需加以约束条件。 ◆ 按子系统重要度分配法 ◆ 等可靠度分配法 ◆ 按子系统复杂度分配法 ◆ 按相对失效率分配法 ◆ 可靠度的再分配法 等可靠度分配法 这是最简单的一种分配方法。它是对系统中的全部元件分配以相等的可靠度。 1．串联系统 如果系统中n个元件的复杂程度与重要性以及创造成本都较接近，当把它们串联起来工作时，系统的可靠度则为Rsa，各元件分配的可靠度为Ria ， 可得串联系统各元件的可靠度： 由下式 ◆ 按子系统复杂度分配法 ◆ 按子系统重要度分配法 ◆ 按相对失效率分配法 * 　　机械（汽车）系统可靠性分析的基本问题： 机械（汽车）系统可靠性的预测问题： 机械（汽车）系统可靠性的分配问题： 在已知系统中各零件的可靠度时，如何得到系统的可靠度问题。 　　在已知对系统可靠性要求（即可靠度指标）时，如何安排系统中各零件的可靠度问题。 　　这两类问题是系统可靠性分析相互对应的逆问题。 一、系统可靠性的预测 １、串联系统：系统中只要有一个零件失效，系统便失效。 图4-1 串联系统逻辑图 例如，齿轮减速器是由齿轮、轴、键、轴承、箱体、螺栓、螺母等组成。从功能关系 看，它们中任一部分失效，都会使减速器不能正常工作，因此，它们的逻辑图是串联的。又如起重机的起升机构是由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳、滑轮组、吊钩装置等部件组成。它们中任一部分失效，都会使起升机构不能工作，因此，它们的逻辑图也是串联的。 　　若组成零件的可靠度为：R1、 R2、… Rn，各零件的可靠事件是 相互独立的，则系统的可靠度为： 由此可见，串联系统的可靠度 RS 与串联单元的数量n及可靠度 Ri 有关。在串联系统中，随着单元可靠度的减小和单元数量的增加，串联系统的可靠度将迅速降低，必要时应采取措施来提高系统的可靠度。 　　另有观点认为，串联系统应是一种链式系统模型，即系统的可靠 性取决于其中最弱环节的可靠性，因此有： 　即串联系统的工作寿命总是等于系统中寿命最短的一个零件的寿命。 　 即串联系统的可靠度总是不大于系统中任何一个单元的可靠度。 ２、并联系统：系统中只要有一个零件正常，系统便正常，只有 在全部零件发生故障后，整个系统才不能工作。 由于并联系统有单元的重复，而且只要有一个单元不失效就能维持整个系统工作，所以又称为工作冗余系统。并联系统的逻辑图如图4—2所示。 4－2 并联系统的逻辑 显然有， n↑→Rs↑。 并联系统的工作寿命总是等于系统中最长的一个零件的寿命。 设各单元的可靠度分别为R1，R2，…，Rn，则各单元的失效概率分别为(1－R1)，(1－R2)，…，(1－Rn)。如果各单元的失效互相独立，则由n个单元组成的并联系统的失效概率 可根据概率乘法定理按下式计算 当提高元件的可靠度受到限制的情况下，采用并联系统，可以提高系统的可靠度。在机械系统中实际上用得较多的是n=2的情况。 3、混联系统：是一种串联系统和并联系统混合组合起来的系统。 图4—3 串并联系统的简化 图4—3(a)所示为一复杂的串并联系统 其处理方法如下： ①先求出串联单元3，4和5，6两个系统R34，R56的可靠度分别为 R34＝R3R4，R56＝R5R6 ②求出R34和R56以及7和8并联的子系统的可靠度分别为 ③于是得到—个等效串联系统，如图4－3(c)所示，其可靠度 在相同的条件下，串并联系统的可靠度大于并串联系统的可靠度。 1 2 3 3 串并联系统 33子系统可靠度 系统可靠度 有三个单元组成的系统，单元的可靠度分别为：R1 ＝0.9