第四节 机械的可靠性设计与维修性设计

　　4.4.1 大纲要求与分析

　　一、了解机械失效三个阶段和维修度、有效度、平均无故障工作时间；

　　二、熟悉可靠性、故障率、可靠性预计、人机界面设计、维修性设计、机械设备结构可靠性设计要点。

　　4.4.2 教材重点提示

　　一、可靠性定义及其度量指标

　　（一）可靠性定义

　　所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。

　　这里所说的规定条件包括产品所处的环境条件（温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等）、使用条件（载荷大小和性质、操作者的技术水平等）、维修条件（维修方法、手段、设备和技术水平等）。在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。

　　规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，产品随着使用时间或储存时间的推移，性能逐渐劣化，可靠性降低。所以，可靠性是时间的函数。这里所规定的时间是广义的，可以是时间，也可以用距离或循环次数等表示。

　　（二）可靠性度量指标

　　主要包括：可靠度、故障率、平均寿命、维修度、有效度

　　2．故障率（或失效率）

　　故障率是指工作到t时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。故障率也是时间的函数，记为λ（t），称为故障率函数。

　　产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的，其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线，也称浴盆曲线，

　　产品的失效过程可分为以下3个阶段：

　　（1）早期故障期。

　　产品在使用初期，由于材质、设计、制造、安装及调整等环节造成的缺陷，或检验疏忽等原因存在的固有缺陷陆续暴露出来，此期间故障率较高，但经过不断的调试和排除故障，加之相互配合件之间的磨合，使故障率较快地降下来，并逐渐趋于稳定运转。

　　（2）偶发故障期。

　　这个期间的故障率降到最低，且趋向常数，表示产品处于正常工作状态。这段时间较长，是产品的最佳工作期。这时发生的故障是随机的，是偶然原因引起应力增加，当应力超过设计规定的额定值时，就可能发生故障。

　　（3）磨损故障期。

　　这个时期的故障迅速上升，因为产品经长期使用后，由于磨损和老化，大部分零组部件将接近或达到固有寿命期，所以故障率较高。

 建设工程教育网整理