系统可靠性设计.ppt
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第4章系统可靠性设计,4.1概述4.2系统可靠性模型及预测4.3系统可靠性分配4.5系统可靠性设计方法,4.1系统可靠性设计概述,系统可靠性设计的目的:
就是要使系统在满足规定的可靠性指标、完成预定功能的前提下,使系统的技术性能、重量指标、制造成本、寿命等各方面取得协调,并求得最佳的设计方案;或是在性能、重量、成本、寿命和其它要求的约束下,设计出最佳的可靠性系统。
4.2系统可靠性模型或预测,元件可靠性预测,基于大多数产品的可靠性预测都是采用指数分布,则元件(零件)的可靠度预测值为,在完成了元件(零部件)的可靠性预测工作后,就可以进行系统可靠性预测。
系统可靠性预测,1.串联系统的可靠性,如果组成系统的所有元件中有任何一个元件失效就会导致系统失效,则这种系统称为串联系统。
串联系统的逻辑图如图4-5所示。
图4-5串联系统逻辑图,设各单元的可靠度分别为,如果各单元的失效互相独立,则由n个单元组成的串联系统的可靠度,可根据概率乘法定理按下式计算,或写成,(4-3),2.并联系统的可靠性,如果组成系统的所有元件中只要一个元件不失效,整个系统就不会失效,则称这一系统为并联系统,或称工作冗余系统。
其逻辑图见图4-6。
图4-6并联系统逻辑图,设各单元的可靠度分别为,则各单元的失效概率分别为。
如果各个单元的失效互相独立,根据概率乘法定理,则由n个单元组成的并联系统的失效概率可按下式计算,(4-8),(4-7),所以并联系统的可靠度为,当时,则有,由此可知,并联系统的可靠度随单元数量的增加和单元可靠度的增加而增加。
在提高单元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。
3.串并联系统的可靠性,图一串并联系统及其简化,4.工作储备系统表决系统的可靠性,如果组成系统的n个元件中,只要有k个(1kn)元件不失效,系统就不会失效,则称该系统称为n中取k表决系统,或称k/n系统。
在机械系统中,通常只用3中取2表决系统,即2/3系统,其逻辑图见图4-8。
图4-82/3表决系统逻辑图,A1,A2,A3,D,4.3系统可靠性分配,1.平均分配法,:
对于并联系统,由式(4-8)可知:
(2)并联系统,故单元应分配的可靠度为:
2.按相对失效概率分配可靠度,(4)按给定的系统可靠度指标,计算系统容许的失效概率,(6)计算各单元分配到的可靠度值:
(3)计算各单元的相对失效概率:
(5)计算各单元的容许失效概率:
3.按复杂度分配可靠度,现以串联系统为例,来说明这一分配方法的思想和步骤。
设串联系统的可靠度指标为,失效概率为,各单元应分配到的可靠度分别为,失效概率分别为。
设各元件的复杂度为。
因为各元件的失效概率正比于其复杂度,即,则对串联系统有下式成立,(a),4.按复杂度与重要度分配可靠度,
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