8.5.1系统可靠性设计（1）在线视频

同学们 大家好

这节课我们来一起学习

机械系统的可靠性

主要包括系统可靠性的预测

系统可靠性的分配以及故障数分析

对于机械系统的可靠性分析来说

它主要有两类基本问题

第一类

如果已知系统中各单元的可靠度

如何得到系统的可靠度

这个就叫做系统的可靠性预测问题

第二类基本问题是

如果已知系统的可靠性要求

比如说可靠度指标

如何安排系统中各单元的可靠度

这个就是机械系统可靠性的

分配问题

预测问题和分配问题

是可靠性分析相互对应的逆问题

首先 我们来看系统可靠性的预测

对于串联系统来说

所谓串联系统是指

系统中只要有一个单元失效

系统便失效了

那么 下面这个图

就是串联系统的可靠性逻辑框图

12n分别代表的是第一个单元

第二个单元以及第n个单元

他们是串联在一起的

假若各个单元的可靠度分别为R1R2

一直到Rn

那么各单元的可靠事件

就是相互独立的

那么系统的可靠度则为

每个单元的可靠度的连乘积

就是下面这个式子

由这个式子可以看出

系统的可靠度一定是要小于

组成系统中的

每个单元的可靠度的

而且随着n的增大

Rs也就是系统的可靠度是要下降的

因此 为了提高串联系统的可靠度

就应该减少单元的个数 n要降低

同时 还要改善最薄弱环节的可靠度

第二种叫做并联系统的预测

并联系统是指系统中

只要有一个单元正常

那么系统就能够正常工作或者是说

当所有单元都失效的时候

才能够导致系统失效

它的可靠性逻辑框图是这个图

由于并联系统中

当所有单元都失效时

才能够导致系统失效

因此 系统的失效概率应该等于

组成系统的各单元失效概率的连乘积

那么可靠度Rs均该等于一

减去失效概率也就等于这个式子

那么 其中呢 每个单元的

它的失效概率等于一减去

对应的可靠度 也就是

1-去Ri

显然

如果你并联的单元个数越多的话

并联系统它的可靠度呢也就应该越大

所以并联系统呢也把它称为冗余系统

第三类叫做k/n表决系统

所谓k/n表决系统是指

系统中总共有n个单元

只要能够正常工作的单元

不少与k个的话 系统就不失效

这个是k/n表决系统的

它的逻辑框图

现在我们就以一个2/3表决系统

这是2/3表决系统的逻辑框图为例

来看一下如何计算

这个2/3表决系统的可靠度

在23表决系统中

假设每个单元的可靠度

Ri都已经知道了

各个单元之间又是相互独立的

那么系统正常工作会有四种可能

第一种12正常 3失效的时候

13正常2失效的时候

23正常 1失效的时候

以及123都正常的时候

我们的表决系统23系统呢也是正常的

由此我们可以计算出

系统的可靠度应该等于

对于12正常 3失效

应该是R1R2F3

那么13正常2失效

R1R3F2

23正常 1失效那就是

R2R3F1

123均正常

意味着三个可靠度先连乘

那么我们下面把F3用1-R3来代替

F2用1-R2来代替

F1用1-R1来代替

把它进行相应得的计算并展开

最后就可以得到

2/3表决系统的可靠度了

要想正确进行系统的可靠度计算

就必须要正确画出

相应的可靠性逻辑框图

下面我们就对不同情况下的

行星轮系的可靠性逻辑框图

进行一下讨论

这个图中 z1和z2代表的是太阳轮

而z3z4z5是行星轮

他们被支撑在行星架上

既有自转又有公转

那么 对于第一种情况

只要任意一个行星轮正常工作

那么整个的行星轮系就可以正常工作

这个时候我们看一看逻辑框图

应该如何来画呢

显然

任一个行星轮正常工作

就意味着这三个行星轮

是一个并联的关系

同时还要保证两个中心轮

就是太阳路能够正常工作 所以是

z3z4z5并联

在与z1和z2进行串联的一个

混联系统对于第二种情况来说

三个新星轮能够同时正常工作

才能够使行星轮系正常工作

显然 这个时候的三个行星轮系呢

均该是串联

然后在与z1和z2进行

串联 那么这五个轮都是串联的

对于第三种情况是

至少两个行星轮正常工作 那么

整个行星轮系才能够正常工作 显然

这是一个2/3表决系统

在与z1和z2进行串联

那么我们在建立可靠性逻辑框图的时候

要注意区别

可靠性 逻辑框图

和工作原理图的不同

有的时候他们是一致的

有的时候就不一定是一致的

下面的例子我们来看一下

为了获得足够的电容量

长江三个电容进行并联

如果假定选定的失效模式是电容短路

那么其中任何一个电容器短路

就可以导致整个系统的事项

那么 显然我们说这三个电容器

在逻辑上应该是一个串的关系

只要他们三个

都能够正常工作了

整个的系统才能够正常工作 否则

只要有一个电容器短路

那么整个的系统就会短路

因此 逻辑框图 它是一个串联的关系

而它的工作原理图呢则是三个

电容是一个并联的关系

这节课我们给大家介绍了串联系统

并联系统以及k/n表决系统的

可靠性预测

同时还介绍了如何正确

来绘制可靠性逻辑框图