机械可靠性工程资料.doc

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1、东北大学研究生考试试卷评分考试科目:机械可靠性工程课程编号:阅卷人:考试日期:姓名:王晓邦学号:1100541注意事项1.考前研究生将上述项目填写清楚2.字迹要清楚,保持卷面清洁3.交卷时请将本试卷和题签一起上交东北大学研究生院机械可靠性工程机械可靠性工程的内容1机械可靠性工程内容1.1可靠性技术要求从国际和国内可靠性标准中可以清楚地看到设计和研制阶段在整个可靠性大纲(计划)中的地位｡在GJB450A-2004中,设计与研制阶段的工作项目占了整个计划的50%｡在设计之初,对产品应当有详细的可靠性技术要求｡它把可靠性和维修性要求具体化,并且说明了操作､维修和环境对可靠性的约束条件｡可

2、靠性要求通常由用户提出｡如果用户不能提出明确要求,那么可靠性工程师(或设计师)应当能够自己确定产品的可靠性目标｡根据技术要求,在设计阶段要弄清楚潜在的可靠性缺陷及产生的原因,并尽可能在设计阶段对原设计进行修改｡修改的越早,总浪费就越低｡可靠性技术要求主要包括下列内容:1)可靠性指标(特征量)｡这些指标必须非常明确,而且可以预计和量度,如目标可靠性､平均寿命､可靠寿命等｡2)失效(故障)定义｡3)任务刨面｡它是对产品在完成规定任务这段时间内所经受的事件和环境的时序描述｡4)需要对载荷谱等加以说明,因为载荷的变化比强度的变化对失效有更大的影响｡6)期望的环境条件,应包括工作和不工作､包

3、装､运输和存储等环境条件｡其它条件所给的约束,如性能､安全性､尺寸､费用､交货期等｡1.2可靠性分配可靠性分配是将规定的产品可靠性指标合理地分配给部件和零件的方法｡这是一个由整体到局部的分解过程｡可靠性分配的目的是建立每个零件､部件的可靠性指标｡这些零件的可靠性指标与其性能､复杂程度､重要程度､体积､质量､费用和时间进度表等有关｡这些都是对可靠性指标的约束条件｡1.3可靠性预计可靠性预计包含了“预计(Prediction)”和“估计(Assessment)”两方面含义-17-机械可靠性工程｡前者意为设计开始时根据以往的经验和数据(现场､实验室､市场的数据)计算产品的可靠性｡后者是在

4、完成设计后､研制出样机后以及修改设计后根据各种实验所获得的数据和信息进行的计算｡这样的“估计”进行不止一次｡知道正式投产后,在使用中证实产品到达了可靠性的目标值｡提起了可靠性预计,人们会联想到GJB813-1990《可靠性模型的建立和可靠性预计》以及与此对应的美国军用标准MIL-STD-756B｡应当注意,这一标准主要适用于电子产品,而不是用于非电子设备(包括机械设备)｡如果进行了应力分析,并且以相似类型的机械产品为基础,能够利用所有的现象数据和实验数据,那么可靠性预计就可以有效地进行,并且对于以下几项工作是相当有用的:确定产品是否需要改进以及改进的零部件;确定可靠性是否达到了预定

5、的目标值;确定维修/检查/更换间隔和对备件的要求等｡1.4可靠性分析可靠性分析最常用的是失效模式分析､影响和危害度分析(FMECA)和故障树分析(FTA)｡FMECA是确保机械零件可靠性的最有效方法,而且有较高的费效比｡在早期研制阶段使用FMECA｡可以早些发现潜在的故障,及早采取纠正措施和改进设计｡FMECA不仅可以用于设计,还可以用于制造工艺过程｡FMECA可以准确的定出关键零件和关键工艺过程｡FTA主要用于系统分析,尤其是及其重要的大型系统,如航天飞行器､大型客机､核电站､武器系统等｡1.5可靠性试验可靠性试验包括环境应力筛选､可靠性增长试验､可靠性鉴定试验､生产验收试验等｡

6、1.6冗余分析冗余是提高系统可靠性的主要方法之一｡重要的系统必须有冗余以保证当系统的某一零部件发生故障时,整个系统仍能正常工作,确保安全,如汽车制动系统､飞机发动机系统等｡常用的冗余方式有:1)并联冗余,如泵或阀门的并联使用､降落伞的切具装置等｡-17-机械可靠性工程2)表决冗余(即k/n系统),如飞机的发动机系统,大型客机有4台发动机,只要其中的两台能正常工作,即可以保证正常飞行,成为2/4系统｡3)旁联(待机)冗余,冗余部分平时不工作,而是出于等待状态(standby),一旦工作部件发生故障,它能立即开始工作,如电站的控制系统｡4)均分载荷并联冗余,平时并联的分系统平均的分担载

7、荷,当一个分系统失效时,幸存的分系统分担增大的载荷,如螺栓组等｡顺便指出,为了提高系统的可靠性,应当考虑下列方法:1)简化设计,如战斗机F-4的J79发动机与F-18的F404发动机属于同一推力级,前者有23000个零件,而后者简化到只有14300个零件｡2)提高零部件的可靠性｡3)降额使用,就是使产品工作时的功率､速度等低于额定值｡如果上述措施仍不能满足要求,则采用冗余是提高系统可靠性最有效的途径｡但它将使系统变得更加复杂,从而提高了产品成本和维护费用｡2可靠性的研