第一篇：可靠性設計心得

可靠性設計學習心得

隨著科學技術的發展，對產品的要求不斷提高，不僅要具有好的性能，更要具有高的可靠性水平。采用可靠性設計彌補了常規設計的不足，使得設計方案更加貼近生產實際。所謂可靠性是指“產品在規定時間內，在規定的使用條件下，完成規定功能的能力或性質”。可靠性的概率度量稱為可靠度。可靠性工程的誕生已近半個世紀的歷史, 以電子產品可靠性設計為先導的可靠性工程迄今發展得比較成熟, 已形成一門獨立的學科。相比之下, 機械產品的可靠性設計與研究則起步較晚。所謂機械可靠性，是指機械產品在規定的使用條件下、規定的時間內完成規定功能的能力。由于工程材料特性的離散性以及測量、加工、制造和安裝誤差等因素的影響，使機械產品的系統參數具有固有的不確定性，因此考慮這種固有隨機性的可靠性設計技術至關重要。據有關方面統計，產品設計對產品質量的貢獻率可達70%～80%，可見設計決定了產品的固有質量特性(如：功能、性能、壽命、安全性和可靠性等)，賦予了產品“先天優劣”的本質特性。上世紀60年代, 對機械可靠性問題引起了廣泛的重視并開始對其進行了系統研究。雖然國內外都投入了研究力量, 取得了一定的進展，但終因機械產品可靠性涉及的領域太多、可靠性研究的范圍大、基礎性數據缺乏等原因，機械可靠性設計在工程實際中應用得并不廣泛。本文簡要介紹了可靠性技術在機械領域中的應用，主要介紹了一些在機械產品設計中應用的較為成熟的可靠性技術和可靠性設計方法，并且結合當今可靠性工程學科的發展，指出了可靠性技術在機械領域中的發展和趨勢。

常規設計中，經驗性的成分較多，如基于安全系數的設計。常規設計可通過下式體現：

S

計算中，F、l、E、μ、slim等各物理量均視為確定性變量，安全系數則是一個經驗性很強的系數。

上式給出的結論是：若s≤[s]則安全；反之則不安全。

應該說，上述觀點不夠嚴謹。首先，設計中的許多物理量明是隨機變量；基??f(F,l,E,?...)?[?]??lim于前一個觀點，當s≤ [s]時，未必一定安全，可能因隨機數的存在而仍有不安全的可能性。

在常規設計中，代入的變量是隨機變量的一個樣本值或統計量，如均值。按概率的觀點，當μσ= μ [σ]時，s≤[s]的概率為50%，即可靠度為50%，或失效的概率為50%，這是很不安全的。

顯然有必要在設計之中引入概率的觀點，這就是概率設計，也是可靠性設計的重要內容。概率設計就是要在原常規設計的計算中引入隨機變量和概率運算，并給出滿足強度條件（安全）的概率─可靠度。機械可靠性設計是常規設計方法的進一步發展和深化，它更為科學地計及了各設計變量之間的關系，是高等機械設計重要的內容之一。

可靠性設計和優化設計作為現代的設計方法，在機械工程中得到了廣泛的應用，并取得良好的經濟和社會效益。在機械設計中，結構或零部件具有足夠的強度是設計的重要指標之一。機械可靠性設計與傳統設計方法的主要不同點在于，傳統設計是以計算安全系數為主要內容，以計算安全系數時用到的應力、強度等參數均取單值為前提的。而可靠性設計則考慮了載荷、零部件的尺寸及材料性能等參數的多值性，即它們均呈一定的概率分狀態。若按傳統的安全系數法進行機械結構或零部件的設計，在有些場合下可能會出現材料浪費、或可靠度不足等問題。

優化設計不再是過去那種憑借經驗或直觀判斷來確定結構方案，也不是在滿足所提出要求的前提下，先確定結構方案，再進行強度、剛度等的分析和校核，然后進行修改以確定結構尺寸。它的設計方法是，借助于電子計算機，應用非線性規劃數學理論及數值計算方法，從所有可行的設計方案中尋找出一種最優的設計方案。它是一種用理論計算代替經驗計算，用精確計算代替近似計算，用最優設計代替一般的安全壽命可行性設計的方法。將優化設計方法與可靠性理論結合，用于進行機械結構或零部件的設計，稱為可靠性優化設計。其最終的設計方案即考慮了機械結構或零部件的可靠性要求，又是最優的設計結果。因此，可靠性優化設計方法非常適合于工程實際應用。

機械可靠性優化設計主要涉及三個方面（1）機械系統可靠性的最優分配：以機械系統的目標可靠度及其它條件為約束，最優地給各子系統分配系統的可靠度，使系統的某些指標，如成本、總費用等達到最優方案。（2）以可靠度最大為目標的機械可靠性優化設計：在保證機械產品的某些功能指標和經濟指標的條件下，使機械產品具有最大的可靠度。（3）以可靠度為約束條件的機械可靠性優化設計：在保證可靠性指標的前提下，使機械產品的設計指標達到最優。

可靠性優化設計的優點（1）在常規優化設計中，采用的是確定性的結構分析模型和方法，其模型和方法本身決定了它無法反映出作用荷載和結構參數等的隨機性。而在可靠性優化設計中是以結構的概率分析為基礎，因此能夠考慮荷載和參數的隨機性。（2）常規的優化結果往往降低了結構的安全余度或設防水平，所獲得的最優解～般處于設計可行域的臨界面上，且沒有足夠的安全概率上的保證，從工程的觀點看，這些結果是不能被接受的。麗可靠性優化設計獲得的是滿足可靠性要求的最佳方案，或者使結構在滿足其它要求條件下其可靠度達到最大值。（3）在常規優化設計中，結構的安全性只能通過對各單元的強度約束條件來保證。但從系統的觀點看，單元的功能滿足并不能確保整個結構系統的功能得以滿足。而在可靠性優化設計中，既可以單元的可靠性作為約束，亦可以結構系統的可靠性作為約束，自然可以獲得滿足系統功能要求的最佳設計方案。

可靠性是產品質量的一項重要指標。重要關鍵產品的可靠性問題比較突出，如航空航天產品；量大面廣的產品，可靠性與經濟性密切相關，如洗衣機等；高可靠性的產品，市場的競爭力強；可靠性工作周期長、耗資大，非幾個人、某一個部門可以做好的，需全行業通力協作、長期工作；目前，可靠性理論不盡成熟，基礎差、需發展。與其他產品相比機械產品的可靠性技術有以下特點：因設計安全系數較大而掩蓋了矛盾，機械可靠性技術落后；機械產品的失效形式多，可靠性問題復雜；機械產品的實驗周期長、耗資大、實驗結果的可參考性差；機械系統的邏輯關系不清晰，串、并聯關系容易混淆；

綜上所述，要實現機械零件的可靠性設計，需要綜合各個學科知識，同時需要大量工作實踐，尤其針對目前國內機械行業的具體情況而言，各種材料性能參數的不確定性、標準零件的質量問題等因素，對機械設計師就提出了更高的要求。

只有把宏觀上的可靠性統計、試驗技術等問題與微觀的材料失效機理及其老化過程等問題研究以及實際設計經驗等聯合起來共同解決，才會更有助于推進機械可靠性技術的發展。

第二篇：可靠性設計感想

可靠性設計課程學習感想

可靠性學科的出現已經有近80年的歷史，但是真正得到廣泛應用則要在第二次世界大戰以后了。可靠性學科的最大功績是將以往人們對產品的可靠性由模糊的定性概念變為清晰的定量指標；并將其貫穿于產品的設計、制造、檢驗及使用的整個過程。什么是可靠性設計呢？它是指產品在規定的時間內，規定的條件下，完成規定功能的能力。

通過近一個月的學習，我逐漸體會到可靠性設計在現代化工業生產中的重要地位。它不僅為產品的質量提供定性保障，更是生產、銷售企業與購買一方進行溝通的最根本依據。隨著科學技術水平的不斷提高，現在可靠性設計已經能夠對產品何時出現故障以及故障出現的可能性大小做出準確判斷。同時，可靠性設計還對產品的維護、更新換代提供依據。可靠性設計不僅能夠保證設計的合理性，提高產品的安全性，還能夠避免設計過程中不必要的材料浪費，提高材料的使用效率。

當沒有學習可靠性設計這門課以前，評價一件設計產品往往從它的功能的完成與否、外觀設計的美觀與否及其價格的定位，根本不會去考慮產品的設計是否合理。這在工程機械的生產上就有很好的例子，日本和德國同時為一個工程提供挖掘隧道用的盾構機，日本能夠使用可靠性設計的方法保證盾構機掘削刀具在完成該工程后就幾乎會報廢了，而德國早不能很好的使用可靠性設計的情況下，設計的盾構機掘削刀具往往會在完成該項目后還能使用很長一段時間，但是施工方又不敢投入到下一個工程使用，這就是極大的浪費。可靠性設計在前期的研究中往往需要大量的資金投入，但是一旦可靠性參數研究確定下來，在后期的生產過程中，定會在保證產品性能的情況下，為生產廠商節約大量的生產成本。可靠性設計研究的開展是需要資金投入的，需要一定的生產周期反復試驗，才能夠投入生產實踐中去。對于像飛行器這樣一些航空機構，可靠性設計的明顯優點是重量減小，并能降低成本和提高性能，使得其發射成功率以及有效的載荷大大增加。

課堂上理論知識的學習固然簡單，也許你會說：不就是那么幾個公式嗎，當我們要在生產實踐中想要去使用它，我們就會發現無從下手，原因之一就是我們不會把實際的問題抽象化，進而建立相應的數學模型；也許還有另外一個原因，我們缺乏實際的生產經驗，不能準確地選取某些生產參數，到頭來發現許多問題在學習中是一回事，可是到了實際生產中又成了另一件事。可靠性設計就是這么一回事，很多事情都需要我們到實際的生產實踐中去積累，去總結，只有這樣，我們才會將可靠性設計學好。

第三篇：《機電產品可靠性設計》教案

教師教案

（2012—2013學年第2學期）課程名稱：機電產品可靠性設計 授課學時：32 授課班級：2010級 任課教師：朱順鵬 教師職稱：講師

教師所在學院：機械電子工程學院 電子科技大學教務處 課程名稱

機電產品可靠性設計

授課專業

機械設計制造及其自動化

班級

2010

課程編號

08084025

修課人數

164

課程類型

必修

公共基礎課（）；學科基礎課（）；專業核心課（選修)

專業選修(√)；任選課（）；公選課（）；

理論課(√)；實踐課（）

授課方式

課堂講授為主（√）；實驗為主（）； 自學為主（）；專題討論為主（）； 其他：

是否采用 多媒體授課

是

考核方式及成績構成

考試(√)考查（）成績構成及比例：考試80%+平時成績20%

是否采用 雙語教學

否

學時分配

講授32學時；實驗學時；上機學時；習題學時；課程設計學時

教材

名稱

作者

出版社及出版時間

機電產品可靠性設計

凌丹

自編講義，2012

參考書目

1.機械可靠性設計 2.機械可靠性設計

3.機械零件的可靠性設計 4.系統可靠性設計與分析

5.Reliability in Automotive and

Mechanical Engineering.6.電子元器件可靠性工程

孟憲鐸 劉惟信 盧玉明 宋保維 Bertsche B.孫青, 莊奕琪

冶金工業出版社, 2008 清華大學出版社, 2000 高等教育出版社, 1987 西北工業大學出版社, 2008 Springer, 2008 電子工業出版社, 2002

授課時間

第 1 周——第 16 周第一章可靠性設計概論 4學時

一、教學內容及要求 教學內容共4學時

可靠性基本概念 2學時 可靠性的內涵

可靠性工程發展現狀 可靠性特征量

可靠性數學基礎 2學時 數理統計基本概念 可靠性常用概率分布

隨機變量均值與方差的近似計算 教學要求

了解可靠性學科發展歷程 掌握可靠性學科研究的內容 了解我國可靠性研究的發展現狀

了解可靠性設計工作的重要意義及面臨的主要挑戰 掌握可靠性的定義

掌握可靠度、不可靠度、失效率的定義

掌握常用的概率分布（正態分布、指數分布、威布爾分布、對數正態分布）在可靠性設計工作中的應用

掌握隨機變量均值與方差的近似計算方法

二、教學重點、難點 教學重點 可靠性的定義

可靠性特征量定義及相互關系 常用概率分布的統計特征量 教學難點 失效率的定義

威布爾分布的相關概念及應用

三、教學設計

列舉航空航天產品（如衛星天線、衛星指向機構、太陽翼展開機構）、民用產品（如汽車）、制造裝備（如數控機床）的實例，突出開展可靠性工作的重要意義。隨機變量及數理統計的知識系學生在先修課程中所學內容的復習，可以簡要介紹，并要求學生查閱以前的書籍。

正態分布是學生熟知的內容，在教學過程中著重講解其實際應用；指數分布、對數正態分布和威布爾分布是學生先修課程中沒有學習過的，應詳細講解。威布爾分布是難點內容，應重點介紹其發展歷史，統計特征，以及威布爾分布在機械可靠性中的特殊作用，列舉工程實例。隨機變量函數的均值與方差計算是后續機械產品可靠性設計需要用到的基本方法，講解三種常用的方法原理即可，公式可以查表。

四、作業

通過課程網站發布。

五、參考資料

1.盛驟, 謝式千, 潘承毅.概率論與數理統計(第四版), 高等教育出版社,2010 2.劉惟信.機械可靠性設計.北京:清華大學出版社, 2000

六、教學后記

第二章系統可靠性設計 8學時

一、教學內容及要求 教學內容共8學時 系統可靠性框圖 2學時

串聯系統；并聯系統；混聯系統；表決系統；旁聯系統 可靠性分配 2學時

可靠性分配的目的和原則

可靠性分配方法（等分配法、再分配法、比例分配法、AGREE法）可靠性預計 1學時 可靠性預計的目的

可靠性預計的方法（應力分析法、元器件計數法、相似產品法、上下限法）故障模式、影響及危害性分析FMECA 1學時 FMECA的定義及分類 FMECA的一般過程

風險優先數和危害性矩陣 故障樹分析FTA 2學時 故障樹的各種符號 故障樹建樹步驟

常用故障樹分析方法介紹 教學要求

了解系統可靠性設計的任務； 掌握系統可靠性建模方法； 了解可靠性分配與預計的目的； 掌握可靠性分配與預計的常用方法。了解FMECA的步驟；

掌握故障影響嚴酷度、發生度、探測度的基本概念； 掌握風險優先數和危害性矩陣圖的計算。掌握故障樹分析常用的術語與邏輯門； 掌握故障樹定性、定量分析方法。

二、教學重點、難點 教學重點

常用可靠性框圖及其可靠性指標計算方法 FMECA分析的過程

FMECA中風險優先數計算及危害度矩陣圖的繪制 FTA的常用事件符號和邏輯門符號 割集與最小割集的概念及確定方法 路集與最小路集的概念及確定方法 故障樹的定量分析 教學難點

表決系統的可靠度計算 旁聯系統的可靠度計算

利用最小割集進行故障樹的定量分析 底事件重要度的計算

三、教學設計

系統的可靠性不僅取決于其組成單元的可靠性，而且與各單元的連接方式有關。系統可靠性框圖不同于系統的功能框圖，針對不同失效模式可以繪制不同的可靠性框圖，以濾油器為例講解。講解各種典型可靠性框圖（串聯、并聯、混聯、表決、旁聯）的可靠度計算方法時，要給出工程實例。以美國“挑戰者”號（1986）、“哥倫比亞”號（2003）航天飛機墜毀事故、切爾諾貝利核反應堆事故、美國F22隱形戰機墜毀事故引出FMECA工作的重要意義。以某型軍用飛機升降舵系統FMECA為例介紹分析過程。

介紹故障樹的發展歷史，以泰坦尼克沉船為頂事件，介紹故障樹的常用符號和建樹過程，并給出一些故障樹分析實例，如剪草機發動機不啟動、柴油發動機燃油泄漏為頂事件的故障樹。故障樹定性分析，割集與最小割集的上行法與下行法，課堂練習。故障樹定性分析，路集與最小路集的成功樹法，課堂練習。故障樹定量分析是本章的難點，在教學過程中強調數據積累的重要性，可靠性數學如何應用于故障樹分析；強調底事件重要度對于改進設計和設備維修的重要意義。

四、作業

通過課程網站發布。

五、參考資料

(挪)勞沙德著.郭強, 王秋芳, 劉樹林譯.系統可靠性理論：模型、統計方法及應用.國防工業出版社, 2010 梅啟智, 廖炯生, 孫志中.系統可靠性工程基礎.科學出版社, 1992 周海京, 遇今.故障模式、影響及危害性分析與故障樹分析.航空工業出版社, 2003

六、教學后記

第三章機械可靠性設計原理 6學時

一、教學內容及要求 教學內容共6學時 概述 1學時

機械產品可靠性設計的任務

傳統機械設計與可靠性設計的區別 機械可靠性設計的步驟

應力強度干涉模型及可靠度計算 4學時 應力-強度模型的基本思想

用應力-強度干涉模型求可靠度的計算方法 幾種常用分布的可靠度計算 應力分布類型及其參數的確定 強度分布類型及參數的確定 機構運動可靠性概述 1學時 教學要求

了解機械產品可靠性設計與傳統設計的區別； 了解機械可靠性設計的過程；

掌握應力強度干涉模型的基本理論及可靠度計算方法； 掌握應力、強度分布的確定方法； 了解機構運動可靠性基本概況。

二、教學重點、難點 教學重點

傳統機械設計與可靠性設計的區別 應力-強度模型的基本思想

用應力-強度干涉模型求可靠度的計算方法 幾種常用分布的可靠度計算 教學難點

應力分布類型及其參數的確定 強度分布類型及參數的確定 機構運動可靠性分析方法

三、教學設計

機械可靠性設計中，概率設計是一種主要的方法，以傳統的機械可靠性設計方法為基礎，將設計變量視為隨機變量，運動概率運算方法，計算零件的可靠度或在給定可靠度時進行零件主要尺寸的設計。講解傳統設計與可靠性設計的區別與聯系。以簡單拉桿設計為例，分析設計過程中的不確定性，分析安全系數法的優缺點。

應力-強度干涉理論是機械可靠性設計的基本理論。通過狹義應力與強度的概念引出廣義應力與強度的概念。利用第一章中的隨機變量的概率密度曲線，繪制應力-強度干涉曲線。詳細講解利用干涉計算可靠度的方法，重點講解應力和強度均服從正態分布時可靠度的計算，并列舉例題。

應力和強度分布參數的確定是應用應力-強度干涉理論的前提，要求學生了解各種設計手冊的使用方法，理解工程中一些實用計算方法。

以飛機起落架為例介紹研究機構運動可靠性分析的意義，列舉機構可靠性常用的分析方法，介紹機構可靠性的研究現狀與發展趨勢。

四、作業

通過課程網站發布。

五、參考資料

盧玉明, 機械零件的可靠性設計, 北京:高等教育出版社, 1989 徐灝.機械強度的可靠性設計.北京:機械工業出版社, 1984 孟憲鐸, 機械可靠性設計.北京:冶金工業出版社, 2008 王超, 王金.機械可靠性工程.北京:冶金工業出版社, 1992

六、教學后記

第四章疲勞可靠性設計 4學時

一、教學內容及要求 教學內容共4學時

疲勞失效及材料的疲勞曲線1學時 材料的疲勞曲線 全概率P-S-N曲線

呈分布狀態的疲勞極限應力圖 零件疲勞極限的分布1學時 疲勞可靠度計算 2學時

穩定變應力下疲勞強度的可靠度計算 不穩定變應力下的疲勞強度的可靠度計算 教學要求

掌握呈分布狀態的S-N曲線和疲勞極限應力圖； 掌握穩定變應力下的疲勞可靠度計算； 了解疲勞累積損傷理論；

了解非穩定變應力下的疲勞可靠度計算。

二、教學重點、難點 教學重點

全概率P-S-N曲線 呈分布狀態的疲勞極限應力圖

穩定變應力下疲勞強度的可靠度計算 教學難點

零件疲勞極限分布的確定

不穩定變應力下的疲勞強度的可靠度計算

三、教學設計

疲勞是機械零件的主要失效形式。列舉實例說明疲勞失效的危害。疲勞壽命曲線和疲勞極限曲線是機械設計課程中學生已經掌握的內容，教學中應強調設計過程中存在的不確定性和全概率P-S-N曲線的重要意義，簡單介紹全概率P-S-N曲線的獲得方法。在多個不同應力循環特性的全概率P-S-N曲線的基礎上，能夠獲得呈分布狀態的疲勞極限應力圖。

建議學生查閱資料，自學疲勞應力載荷譜的處理方法； 結合機械設計手冊講解零件疲勞極限分布參數的確定方法，注意強調零件疲勞極限與材料疲勞極限的區別。

穩定循環變應力下進行疲勞可靠性設計的主要是根據全概率P-S-N曲線或呈分布狀態的疲勞極限應力圖。講解基本方法，并列舉例題。

簡要介紹疲勞累積損傷理論及不穩定變應力下進行疲勞可靠性設計的方法。

四、作業

通過課程網站發布。

五、參考資料

盧玉明, 機械零件的可靠性設計, 北京:高等教育出版社, 1989 徐灝.機械強度的可靠性設計.北京:機械工業出版社, 1984 孟憲鐸, 機械可靠性設計.北京:冶金工業出版社, 2008 王超, 王金.機械可靠性工程.北京:冶金工業出版社, 1992

六、教學后記

第五章機械零件可靠性設計 4學時

一、教學內容及要求 教學內容共4學時

軸的靜強度可靠性設計 1學時 傳動軸的靜強度可靠性設計 轉軸的靜強度可靠性設計

圓柱齒輪輪齒強度的可靠性設計 1學時 齒面接觸疲勞強度可靠性設計 齒根彎曲疲勞強度可靠性設計 滾動軸承的可靠性設計 1學時 滾動軸承的壽命計算 滾動軸承的可靠性模型

機械零件的可靠性優化設計 1學時 可靠性優化設計的意義

以可靠度最大為目標的可靠性優化設計 以可靠度為約束條件的可靠性優化設計 教學要求

掌握軸的可靠性設計方法； 掌握齒輪的可靠性設計方法； 掌握滾動軸承的可靠性設計方法； 了解機械可靠性優化設計的基本思想。

二、教學重點、難點 教學重點

圓柱齒輪輪齒強度的可靠性設計 教學難點 無

三、教學設計

本章介紹幾種常用機械零件的可靠性設計方法，對于軸僅講解其靜強度可靠性設計方法，軸的疲勞可靠性計算過程較為復雜，建議學有余力的學生自學。齒輪則介紹其接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度可靠度計算和零件設計。對于滾動軸承，主要講解疲勞壽命可靠性建模及計算方法，滾動軸承的疲勞壽命服從威布爾分布。

緊密結合第三章的應力強度干涉模型，按照可靠性設計流程，針對不同零件，依次講解確定應力分布類型和參數的方法及確定強度分布類型和參數，建立連接方程求解可靠度或進行給定可靠度下的零件幾何尺寸計算。列舉例題。

四、作業

通過課程網站發布。

五、參考資料

盧玉明, 機械零件的可靠性設計.高等教育出版社, 1989 徐灝.機械強度的可靠性設計.機械工業出版社, 1984 孟憲鐸, 機械可靠性設計.冶金工業出版社, 2008 王超, 王金.機械可靠性工程.冶金工業出版社, 1992

六、教學后記

第六章電子產品可靠性設計 4學時

一、教學內容及要求 教學要求共4學時

電子元器件的選用與控制 1學時 電子元器件的質量等級 電子元器件的選用 電子元器件的控制

電子元器件的可靠性管理

電子元器件的失效分析 1學時 電子元器件失效模式與失效機理 電子元器件失效分析的目的和內容 電子元器件失效分析方法

電子元器件可靠性設計方法 2學時 元器件的降額設計 冗余設計 熱設計

電磁兼容設計

容差和參數漂移設計 教學要求

了解電子產品可靠性的特點； 了解電子產品可靠性設計的一般程序;了解電子元器件選用與控制原則； 了解電子元器件失效分析方法；

掌握電子產品可靠性設計的常用方法（降額設計、冗余設計、熱設計、電磁兼容設計、容差設計）。

二、教學重點、難點 教學重點

電子元器件的質量等級劃分

電子元器件失效模式與失效機理的定義 電子產品可靠性設計方法 教學難點 無

三、教學設計（如何講授本章內容，尤其是重點、難點內容的設計、構思）

電子元器件是元件和器件的總稱。電子元器件是電子、電氣系統的基礎產品，是能夠完成預定功能而不能再分割的電路基本單元，其可靠性影響整機的可靠性水平。航天工業電子元器件可靠性在國、內外的研究狀況。

列舉因為電子元器件失效造成的事故，如歐洲航空局的Ariane火箭、1998年8月至1999年5月美國火箭發射的6次失利；高可靠性非常成功的例子-俄羅斯的和平號空間站。電子產品的可靠性試驗方法較為成熟，已有很多適用于電子產品可靠性的標準。介紹國標及國軍標中的各項標準及其應用。列舉統計數據，說明近一半的元器件失效并非由于元器件本身的固有可靠性不高，而是由于使用者對元器件選擇不當或使用有誤。引入電子元器件選用規則和依據。概要介紹元器件常用可靠性設計方法。

四、作業

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五、參考資料

曹白楊.電子產品設計原理與應用.電子工業出版社, 2010 王蘊輝, 于宗光.電子元器件可靠性設計.科學出版社, 2007 盧昆祥.電子設備系統可靠性設計與試驗技術指南.天津大學出版社, 2011

六、教學后記

第七章可靠性試驗 2學時

一、教學內容及要求 教學內容共2學時

可靠性試驗的目的和分類 環境應力篩選 可靠性增長試驗

可靠性鑒定和驗收試驗 可靠性壽命試驗 教學要求

了解可靠性試驗的目的和分類；

掌握環境應力篩選試驗的目的和種類；

了解可靠性增長過程及常用的可靠性增長數學模型； 了解可靠性鑒定和驗收試驗的目的； 了解壽命試驗的過程和方法。

二、教學重點、難點 教學重點

環境應力篩選試驗的目的和種類 教學難點

可靠性增長試驗的數學模型及其應用

三、教學設計

可靠性試驗是可靠性工程的重要環節。首先介紹可靠性試驗的分類，從不同角度可以將可靠性試驗分成不同的種類，介紹每一種試驗的目的和應用范圍。可靠性增長試驗的數學模型是本章的難點，在教學中應講清楚使用數學模型的意義，分析常用的兩種數學模型的不同用途。

可靠性鑒定和驗收試驗統稱為可靠性統計試驗，兩種試驗的目的不同。以汽車產品、航天電子產品、滾動軸承為例，介紹各種試驗的應用。

四、作業

通過課程網站發布。

五、參考資料

梅文華.可靠性增長試驗.北京:國防工業出版社.2005 何國瑞, 陳浩華.可靠性試驗.北京:人民郵電出版社, 1993

六、教學后記

第四篇：工程結構可靠性統一標準心得

讀《工程結構可靠性設計的統一標準》心得體會

陳立洪

建筑結構的可靠性包括安全性、適用性和耐久性三項要求。結構可靠度是結構可靠性的概率度量，其定義是：結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率，稱為結構可靠度。其“規定的時間”是指設計基準期50年，這個基準期只是在計算可靠度時，考慮各項基本變量與時間關系所用的基準時間，并非指建筑結構的壽命；“規定的條件”是指正常設計、正常施工和正常的使用條件，不包括人為的過失影響；“預定的功能”則是能承受在正常施工和正常使用時可能出現的各種作用的能力（即安全性）；在正常使用時具有良好的工作性能（即適用性）；在正常維護下具有足夠的耐久性能（耐久性）。在偶然事件發生時及發生后，仍能保持必需的整體穩定性。結構能完成預定功能的概率稱為可靠概率ps，結構不能完成預定功能的概率稱為失效概率Pf，pf＝1－Ps，用以度量結構構件可靠度是用可靠指標β，它與失效概率pf的關系為pf＝ψ（－β）。根據對正常設計與施工的建筑結構可靠度水平的校正結果，并考慮到長期的使用經驗和經濟后果后，《統一標準》給出構件強度的統－β值：（1）承載力在、極限狀態下的可靠指標：對于安全等級為I級（重要）的構件，延性破壞的，β＝3.7；脆性破壞的，β＝4.2。對于安全等級為II級（一般）的構件，延性破壞的，β＝3.2；脆性破壞的，β＝3.7。對于安全等級為III級（次要）的構件，延性破壞的，β＝2.7；脆性破壞的，β＝3.2。以上這些目標可靠度指標值是在靜力荷載條件下采用，對于含有動力荷載的組合作用情況，其目標可靠度一般比上述值低，大約在1～2之間；（2）正常使用極限狀態下的可靠指標：對結構構件正常使用的可靠指標根絕結構效應的可逆程度選取0~1.5，可逆程度高的取較低值，可逆程度低的取較高值，在國際標準ISO1394中對可逆的正常使用極限狀態其可靠指標取為0，對于不可逆的正常使用極限狀態其可靠指標取為1.5。

為了使結構在使用的過程中能夠達到計劃的可靠指標目前結構設計中采取概率設計法。概率設計法就是要使所設計的結構的可靠度滿足某個規定的概率值，即失效概率Pf在規定的時間內不超過規定值P0.目前有直接概率法和基于分項系數的概率極限狀態設計法這兩種設計方法。直接概率法的設計準則在基本概念上比較合理，可以給出結構的可靠度定量概念，但對于計算過程比較復雜，而且要掌握組夠的實測數據，包括各種影響影響因素的統計特征值。但是由于有很多影響因素的不定性尚未能統計，因此在實際工程中并不能普遍應用。基于分項系數表達的概率極限狀態設計方法是為了照顧傳統習慣和實用上的方便，結構設計時不直接按可靠指標β，而是根據兩種極限狀態的設計要求，采用以荷載代表值、材料設計強度（設計強度等于標準強度除以材料分項系數）、幾何參數標準值以及各種分項系數表達的實用表達式進行設計。這種形式跟之前使用的安全系數法看似區別不大，但是在實際上是有著本質的區別，其中分項系數的取值是以概率極限設計法為背景，反映了以β為標志的結構可靠水平，使結構的可靠度指標與目標可靠度指標的差距縮小，各類結構構件的安全度水平趨于一致。

由于分項系數反應可靠度，在設計的時候對于分項系數的選取就是特別重要了。分項系數確定的步驟和方法詳見本規范61-62頁E5分項系數的確定方法。本人覺得這部分是本規范中關于概率極限設計方法的最直接的體現，也是設計人員最需要了解掌握的部分。

影響結構可靠度的因素主要有：荷載、荷載效應、材料強度、施工誤差和抗力分析五種，這些因素一般都是隨機的，所以工程設計應符合國家現行的有關于荷載、抗震、地基基礎和各種材料結構設計規范的規定。為了保證結構具有應有的可靠度，僅僅在設計上加以控制是遠遠不夠的，必須同時加強管理，對材料和構件的生產質量進行控制和驗收，保持正常的結構使用條件等都是結構可靠度的有機組成部分。

第五篇：電力系統可靠性

電力系統可靠性 1、1996年1月19日，北京近1/4城區停電。

2003年8月14日，北美東北部、中西部和加拿大東部聯合電網大面積停電。

2006年7月1日，中國河南電網大停電事故。

2、停電事故與自然因素有關，也與管理、設備質量和網架結構有關。

3、電力系統可靠性管理：

是提高電力系統可靠性水平、保證電力系統安全穩定運行的行之有效的管理模式，是進一步加強電力企業管理、增強企業核心競爭力的內在需要，同時也是提升企業在電力市場中服務水平的需要，將為電力企業效益最大化奠定堅實的基礎。

4、供電系統可靠性管理：是電力可靠性管理的重要組成部分，也是電力監管的一項重要內容。

5、英國可靠性標準與準則（1）（1964）《國家標準故障和停電報表》：開展系統故障頻率、原因及停電持續時間的統計分析，及負荷特性、停電損失和提高可靠性的費用及經濟效益的研究。（2）（1975）《全國設備缺陷報表》：規定了供電系統中的各種電力設備缺陷統一的含義、分類及填報方法。（3）（1978）《供電安全導則》。

【補充：

英國供電系統可靠性指標分類：年統計指標、趨向性指標。目的：a、獲取并傳遞供電系統設備運行的可靠性資料； b、為研究供電系統發生故障時的性能提供資料；

c、為編制供電系統運行、控制、檢修和維護方式提供可靠性資料； d、提出數據明確而統一的供電標準； e、指出進一步提高可靠性水平的必要性。

英國供電系統可靠性指標既有事故和停電的統計報表，又有設備缺陷統計報表以及供電安全導則；既有反映充裕度的指標，又有安全性指標。

因此，英國供電系統建立的指標全面反映了對用戶的綜合服務質量、故障和預安排停電的狀況、系統和設備的性能以及系統外部可能帶來的影響等各方面。】

6、日本電力系統可靠性管理的特點（在應用方面）：

從供電系統結構、故障停電和作業停電三方面采取措施，對不同電壓等級的供電系統、不同用戶要求和施工、檢修的需要規定了不同的系統結構，建立了一整套提高供電系統可靠性措施。7、1983、1984年，加拿大學者R.比林頓出版《工程系統可靠性評估》和《電力系統可靠性評估》專著。

8、電網規劃設計中的可靠性準則：

分類：技術性準則和經濟性準則；確定性準則和概率性準則。

【補充： 1）“N-1”相關準則：“N-1”準則及類似規則是規劃設計階段最基本和最常見的可靠性準則，屬于確定性的技術準則。

2）充裕度相關準則：屬于確定性的技術準則，與“N-1”相關準則有共同之處，但其范圍比“N-1”相關準則更加廣泛。充裕度準則不僅要求系統能夠滿足單個元件發生故障時保持系統的穩定性和可靠性，還要求為系統留有一定的裕量，以應對意外情況的發生。

3）經濟性準則：優點：不必規定任何可靠性指標的限定值，而得到經濟上的總體最優化；缺點：某些用戶停電損失的定義和對某些重大停電損失的估算非常困難。】

9、穩定性相關準則：

當電網發生嚴重故障時，系統可以通過低頻低壓減載、切斷網絡線、解列等方式對自身進行保護。當發生嚴重故障時，電網的規劃設計應當確保在合理的操作下，系統應當能夠穩定運行，對可靠性的影響也能夠維持在一定程度之上。

10、供電系統可靠性統計方式：基于用戶、基于配電變壓器、基于功率或電量。

11、我國電力可靠性管理體系

可靠性管理中心

(一級)

國家電網公司（二級）

甲省電力公司（三級）

A市供電分公司（四級）

X供電所 生技科 調度科（五級）

12、大擾動安全穩定標準分三級： 第一級故障：單一故障（概率較高）第二級故障：單一嚴重故障（較低）第三級故障：多重嚴重故障（很低）相應三道防線：

第一道防線：在單一故障下，由繼電保護裝置快速切除故障元件，保證電力系統暫態穩定且不損失負荷。

第二道防線：在單一嚴重故障下，采用穩定控制裝置及措施，確保在發生大擾動情況下電力系統的穩定性，在這一過程中允許損失部分的負荷。

第三道防線：當電力系統遇到多重嚴重故障而穩定破壞時，必須防止系統崩潰，并盡量減少系統損失，此時可采取失步解列、頻率及電壓緊急控制措施，防止大面積停電。

【補充：

電網規劃中，一般要求是滿足“N-1”原則，即超高壓、高壓和中壓系統失去任何一回進線或一臺降壓變壓器時，都不損失負荷。】

13、中國電力可靠性管理文件（1）電力可靠性管理暫行方法，國經貿電力[2000]970號，2000，國家經貿委（2）輸變電設施可靠性評價規程，DL/T837—2003,2003，國家經貿委

（3）供電系統用戶供電可靠性評價規程，DL/T836—2003,2003，國家經貿委

14、我國的供電系統可靠性管理工作存在的不足之處：

（1）可靠性指標分析深度不夠，不能挖掘設備、管理、人員素質等深層次的問題。

（2）可靠性標準的制定與形式的發展還存在一定的差距。（3）對現有可靠性研究成果的轉化應用工作開展不充分。（4）忽略可靠性數據真實性、準確性和完整性。【補充：

低壓用戶供電系統及其設施：指由公用配電變壓器二次側出線套管外引線開始至低壓用戶計量收費點為止范圍內所構成的配電網絡，其設施為連接至接戶線為止的中間設施。】

15、可靠性的經典定義：一個元件、一臺設備或一個系統在預定時間內和規定條件下完成其規定功能的能力，是衡量產品質量和系統功能的重要指標。

16、概率論用于可靠性定義：元件、一臺設備或一個系統在預定時間內和規定條件下完成其規定功能的概率。即應用概率來測量和計算可靠性。17、1）可靠性工程：將可靠性工程的一般原理和分析方法與電力系統實際問題相結合就形成了電力系統可靠性這門學科，目前已滲透到電力系統規劃、設計、制造、建設安裝、運行和管理等各方面，并得到廣泛的應用。

2）電力系統可靠性：指電力系統按可接受的質量標準和所需數量不間斷地向電力用戶提供電能的能力的量度。對電力系統可靠性評價，就是通過一套定量指標來量度電力供應部門向用戶提供連續不斷地、質量合格的電能的能力，包括對系統充裕性和安全性兩方面的衡量。

3）充裕性：指電力系統在同時考慮到設備計劃檢修停運及非計劃停運情況下，能夠保證連續供給用戶總的電能需求量的能力，這時不應該出現主要設備違反容量定額與電壓越限的情況。即靜態可靠性。

4）安全性：電力系統經受住突然擾動并且不間斷地向用戶供電的能力。即動態可靠性。

18、電力系統可靠性管理：

從系統的觀點出發，制定定量評價指標或準則，按照既定的可靠性目標，對電力設備及電力系統全壽命周期中的各項工程技術活動進行規劃、組織、協調、控制與監督，在協調可靠性與經濟性基礎上，對電力系統可靠性進行綜合評價，并提出改進和提高可靠性水平的具體措施，組織或協調有關部門加以落實，從而實現全面的質量管理和全面的安全管理。

19.供電系統用戶可靠性：指一個供電系統對其用戶持續供電的能力。

20.浴盆曲線及其三個階段（圖見附頁）最初階段（0-t 1）：稱為早起故障期，是由于設計、制造和裝配上的缺陷以及運行人員不熟練而造成設備故 障發生較多的時期，因而故障率較高；

第二階段(t 1-t 2)：是由于各種偶然的原因引起故障的偶發故障期，故障率大致為常數，近似平行于時間軸直線，數值較小；

第三階段（t 2-∞）：是由于設備部件老化、疲勞和磨損等原因進入損耗期，故障率隨時間的增長而迅速上升。

21.MTTF和MTTR的中英文全稱及含義（公式見附頁）MTTF：設備的平均無故障持續工作時間 MTTR：平均修復時間

22.可靠性框圖化簡（見附頁）

23.設備共同模式故障停運、相關模式故障停運

共同模式故障停運：有一種共同的外部原因而造成兩臺及以上設備同時故障停運的模式。在這種模式中設備故障事件之間是不獨立的。

最典型例子：同桿架設的雙回路由于同一外部原因（如桿塔倒塌）而同時停運。

相關模式故障停運：由于相關原因而同時造成幾臺設備故障停運。

典型的例子：1）一回線路故障停運后，引起系統潮流分布發生變化而導致另外一條或多條線路因為過載也很快隨之故障停運。2）變電站母線故障致使與其相連的線路都同時停運。

24．《城市配電網規劃設計導則》對用戶連續供電的可靠程度要滿足電網供電安全準則和用戶用電程度兩個目標

25.供電系統應滿足的供電安全N-1準則

（1）高壓變電站中失去任何一回進線或一臺降壓變壓器時，不損失負荷，必須保證向下一級電網供電，通常35kv及以上的變電站主變壓器，進線回路應按“N-1”準則進行設計，至少達到雙電源及以上要求；

（2）高壓配電網中一條架空線或一條電纜，或變電站中一臺降壓變壓器發生故障停運時，要求做到：

①在正常情況下，不損失負荷；

②在計劃停運情況下，又發生故障停運時，允許部分用戶停電，但應在規定時間內恢復供電。

（3）中壓配電網中一條架空線或一條電纜，或變電站中一臺降壓變電器發生故障停運時：

①在正常情況下，除故障段外應不停電，并不得發生電壓過低和設備不允許的過負荷；

②在計劃停運情況下，又發生故障停運時，允許用戶部分停電，但應在規定時間內恢復供電。

（4）在低壓配電網中，當一臺變壓器或低壓線路發生故障時，允許部分用戶停電，待故障修復后恢復供電。

26.備用電源的定義：全備用、部分備用、保安備用和檢修備用

全備用：指故障后備用電源能滿足用戶全部生產或生活的最高負荷。部分備用：指故障后能解決用戶部分主要及必需的生產和生活的負荷。

保安備用：指故障后只解決保證安全的一些必要備用電源，如消防、緊急照明、排氣、水泵、電梯、人員安全、生產上的保安措施，以及保護設備的安全措施等。

檢修備用：指供電設備全部停電時，作為檢修施工使用的電源。

27.可靠性統計的基本要求：及時性、準確性、完整性 【補充：用戶分為：低壓用戶、中壓用戶、高壓用戶】

28.供電系統的四個狀態（停電性質分類見附頁）

（1）供電狀態。用戶隨時可以從供電系統獲得所需電能的狀態。（2）停電狀態。用戶不能從供電系統獲得所需電能的狀態。（3）對用戶的不拉閘限電，視為等效停電狀態

（4）自動重合閘重合成功或備用電源自動投入成功，不應視為對用戶停電。

29.強迫停運和預安排停運 強迫停運（故障停運）：由于設備喪失了預定的功能而要求立即或必須在6h以內退出運行的停運，以及由于認為的誤操作和其他原因未能按規定程序提前向調度提出申請，并在6h前得到批準的停運。

預安排停運：事先有計劃安排，使設施退出運行的計劃停運，或按規定程序提前向調度提出申請，并在6h前得到批準的臨時性檢修、施工、試驗等的臨時停運。

30.《供電系統用戶供電可靠性評價規程》的評價體系包括哪幾類指標（公式見附頁）（1）供電可靠率（RS-1）：是指在統計時間內，供電用戶有效供電時間總小時數與統計期間小時數的比值。反映了供電系統滿足用戶供電的可靠程度。（2）用戶平均停電時間（AIHC-1）：是指在統計期間內，供電用戶的平均停電小時數。反映用戶在一定時間內平均停電時間的長短。（3）用戶平均停電次數（AITC-1）：是在統計期間內，供電用戶的平均停電次數。反映用戶在一定時期內平均停電次數的多少。（4）故障停電平均持續時間（MID-F）：是指統計期間內，供電系統每次故障停電的平均停電小時數。反映了當前供電系統的供電可靠性水平。（5）預安排停電平均持續時間（MID-S）：是指在統計期間內，預安排停電的每次平均停電小時數。反映了當前供電系統預安排停電的合理性。（6）平均停電用戶數（MIC）：是指在統計期間內，平均每次停電的用戶數。反映了當前供電系統可靠性管理水平。

【補充：

與供電系統可靠性管理工作有關的部門：（1）總工室、綜合計劃部門（2）工詢、規劃、設計部門（3）工程建設部門（4）施工管理部門（5）調度部門（6）生產運行部門】

31.加強“堅強電網”的建設的三個主要措施

1）加強城市電網主網架的建設 2）改進配電網的網架結構 3）加快提升配電網的裝備水平

32.10kV中壓配電網的結構形式（圖見附頁）（1）10kV網架網絡化。

（2）通過調整電纜的登桿位置，盡量使各個電源點處于負荷中心，方便電網聯絡和負荷調控。此外，可以通過變電站改造增加出線倉位，以及新建開關站，使用戶電源雙拼數量大大減少，提高供電可靠性。

（3）要求10kV線路供電半徑達到中心城區不大于1.5km；城市區不大于2.0km。（4）要求380V線路供電半徑達到不大于150m。

（5）對于農村電網，10kV和380V線路供電距離可適當放大，380V按不同的供電對象一般不大于250~500m，但要進行電壓合格率的計算。

中低壓配電網配置的要求

（1）對于配電網的改造和建設，要求執行適度超前的規劃原則，逐漸形成堅強的配電網構架

（2）采取合理布置電源，確保雙電源配置，配電站加裝10kv母線自切裝置，以及縮短供電半徑等措施，增加10kv配電網操作靈活性，負荷轉移快速性，從而為提高配電網可靠性打下了堅實的基礎

（3）10kv主干電網要滿足：“N-1”準則，重要地區要滿足“N-1-1”或“N-2”準則的要求，同時應該注意提高設備的負荷利用率。在有條件的地方，可加大“N”的數值，例變壓器的臺數，線路的分段數等，以利于提高設備的負荷利用率

（4）10kv多回出線組成若干相對獨立，供電范圍不交叉重疊的片狀分區配電網

（5）10kv架空線采用多分段三聯絡方式，線路容量一般可按3~4分段三聯絡方式考慮；電纜網絡應構成正常方式下開環運行的單環網或雙環網，達到“手拉手”和滿足“N-1”準則的要求

（6）10kv電纜環網的電源應分別來自不同變電站或同一變電站的不同母線段

（7）低壓采用放射形接線，低壓不成網

【補充：

10KV中壓配電網改善：建立雙回路供電、環形網絡供電、點網絡供電及多分段多聯絡等各種形式的供電網絡結構】

加快提升配電網的裝備水平的措施 ：加快實施新技術、新工藝、新材料、新設備的普及程度，實現設備的絕緣化、免維護化和標準化。①.提高10kv配電裝置和線路的質量

②10kv架空線路導線絕緣化

③加強線路防雷措施

④采用交聯聚乙烯（XLPE）電纜

配電自動化

配電自動化是利用現代計算機技術，自動控制技術，數據通信以及信息管理技術，將配電網的實時運行，電網結構，設備，用戶以及地理圖形等信息進行集成，通過配電網運行監控及管理的自動化和信息化，實施配電系統正常運行及事故情況下遠方監測，保護，故障隔離，網絡重構以及需求側管理等功能。

配電自動化功能的兩個部分

（1）配電網運行自動化功能——把配電網實時監控，自動故障隔離及恢復供電，負荷管理等功能

（2）配電網管理自動化功能——把離線的或非實時的設備管理，停電管理，用電管理等功能

配電自動化的主要功能

①饋線自動化FA。實現故障判斷，故障隔離和非故障區域恢復供電，縮小停電范圍，縮短用戶停電時間等功能

②配電網絡實時運行數據采集

③實時數據的分析，處理和報表生成

④電壓，功率因數和 無功補償裝置的監控

設備管理方式的歷史沿革（五個部分）

①事后檢修階段 ②預防性檢修階段 ③生產檢修階段 ④檢修預防階段 ⑤設備綜合管理階段

何謂狀態檢修

對現有設備定期檢修制度加以改革，探索新型的設備檢修制度，為此提出了以設備狀態為依據的新型的狀態檢修制度

監控和診斷技術的根本任務

狀態檢修的主要內容

狀態檢測，狀態評估，優化決策 【補充：

狀態檢測主要內容：

（1）在不影響設備正常運行條件下，長期將監測儀器安裝在被檢測設備上的在線狀態監測，或不固定在被測設備上而是有監測人員現場安裝或使用的離線狀態監測；

（2）需中斷設備運行或利用外施電壓對設備進行的狀態監測試驗（又稱診斷試驗）。】

狀態檢修和診斷的主要技術

①預防性試驗 ②檢測技術 ③狀態檢測試驗技術 ④紅外檢測技術

公式（7-1）（7-2）（7-3）（7-4）（7-5）（7-6）（7-7）（7-8）（7-9）44 例題（7-1）45 補充例題

RS-1 RS-2 RS-3 47 圖7-4（44-47見附頁）

設備可靠性對系統可靠性的靈敏度分析：通過解析的方法求得設備可靠性指標對供電系統可靠性的偏微分。它反映了可靠性的微小變化將引起供電系統可靠性變化的程度及改善趨勢。

高壓配電系統，中壓配電系統，低壓配電系統

高壓配電系統 110kv 60kv 35kv

中壓配電系統 10kv 20kv 6kv

低壓配電系統 380/220v

電力系統運行的基本要求：安全，充足，可靠，優質，經濟，環保

51、我要安全——安全意識

我懂安全——安全知識 我會安全——安全技能

我保安全——安全責任性

52、用“三鐵”反“三違”

“三鐵”是指鐵的制度、鐵的面孔、鐵的處理

“三違”是指“違章指揮、違章作業、違反勞動紀律”

53、兩票：工作票、操作票；

三制：交接班制、巡回檢查制、設備定期試驗輪換制。

“兩票三制”包含著企業對安全生產科學管理的使命感，也包含著員工對安全生產居安思危的責任感，它是企業安全生產最根本的保障。在一個成熟的企業中，安全應該是重中之重，因為安全本身就是效益的理念，就是企業管理的核心，所以安全就是效益。

54、安全生產“五要素”戰略思想

“五要素”是指安全文化、安全法規、安全責任、安全科技、安全投入

55、海因里希法則：根據對調查結果的統計處理得出結論，在同一個人發生的330起同種事故中，300起事故沒有造成傷害，29起造成輕微傷害，1起造成了嚴重傷害。及事故后果分別為嚴重傷害、輕微傷害和無傷害事故的次數比為1:29:300