1、机械可靠性设计机械可靠性设计第第4章章 机械系统可靠性设计机械系统可靠性设计第第4章章 系统可靠性设计系统可靠性设计 4.1 系统可靠性设计概述系统可靠性设计概述 4.2 可靠性预测可靠性预测 4.3 可靠性分配可靠性分配 4.4 故障树分析故障树分析 4.1 4.1 系统可靠性设计概述系统可靠性设计概述 定义：定义： 由零部件、子系统组成，为了完成某一由零部件、子系统组成，为了完成某一 特定功能的组合体。特定功能的组合体。分类：分类： 不可修复系统和可修复系统不可修复系统和可修复系统系统可靠性设计的目的系统可靠性设计的目的: 使系统在满足规定的可靠性指标使系统在满足规定的可靠性指标, ,完成
2、规定功完成规定功能的前提下能的前提下, ,使系统的技术性能、重量指标、制造成使系统的技术性能、重量指标、制造成本及使用寿命取得协调并达到最优化的结果。本及使用寿命取得协调并达到最优化的结果。 系统可靠性设计方法：系统可靠性设计方法： 可靠性预测可靠性预测按照已知零部件或各单按照已知零部件或各单元的可靠性数据，计算系统的可靠性指标。元的可靠性数据，计算系统的可靠性指标。 可靠性分配可靠性分配按照已给定的系统可靠按照已给定的系统可靠性指标，对组成系统的单元进行可靠性分性指标，对组成系统的单元进行可靠性分配。配。4.2 系统可靠性预测 4.2.1 4.2.1 系统可靠性分析系统可靠性分析 1)串联系
3、统可靠性 2)并联系统可靠性 3)混联系统可靠性 4) 表决系统可靠性 5) 储备系统可靠性1)串联系统可靠性串联系统可靠性 串联系统可靠性：串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整个系统失效的系统。 串联系统的可靠度随着单元可靠度的减小及单元数的增多而迅速下降。图表示各单元可靠度相同时Ri和n与Rs的关系。显然，Rsmin(Ri),因此为提高串联系统的可靠性,单元数宜少,而且应重视串联系统的可靠性,单元数宜少,而且应重视改善最薄弱的单元的可靠性.串联系统可靠度的特点： 串联系统中系统的可靠度Rsmin(Ri); 组成系统的单元数越多，系统的可靠度越低； 要想提高串联系统的可靠度，
4、应减少单元数，而且应重视改善最薄弱单元的可靠度； 若各单元的失效率服从指数分布，则系统的失效率等于各组成单元失效率之和：niis1tsenitiesR1niiss111系统失效率：系统失效率：系统可靠度：系统可靠度：平均寿命：平均寿命：串联系统可靠度计算应用实例： 某带式输送机输送带的接头共有54个，已知各接头的强度服从指数分布，其失效率如表所示，试计算该输送带的平均寿命和工作到1000h的可靠度。接头数接头数358101216 /h 0.20.150.350.210.180.14102)并联系统可靠性并联系统可靠性 并联系统可靠性：并联系统是组成系统的所有单元都失效时才失效的系统。图134-
5、5为并联系统的可靠性框图。假定各单元是独立的，则其可靠性数学模型为： 并联系统对提并联系统对提高系统的可靠高系统的可靠度有显著的效度有显著的效果，图表示各果，图表示各单元可靠度相单元可靠度相同时同时RiRi和和n n与与RsRs的关系。的关系。并联系统可靠度的特点：并联系统可靠度的特点： 并联系统中系统的可靠度Rs大于任一单元的可靠度; 组成系统的单元数越多，系统的可靠度越高，但系统的造价也越高； 机械系统采用并联时，尺寸、重量、价机械系统采用并联时，尺寸、重量、价格都随并联数格都随并联数n n成倍地增加。在动力装置、成倍地增加。在动力装置、安全装置、制动装置采用并联时，常取安全装置、制动装置
6、采用并联时，常取n=2n=23 3。tieRRs=2RR2 ttseet212)(5 .15 .12120Rdts若单元可靠度服从指数分布：若单元可靠度服从指数分布：当当n=2时：时：3)混联系统可靠性混联系统可靠性 混联系统可靠性：混联系统是由串联和并联混合组成的系统。下图为混联系统的可靠性框图，其数学模型可运用串联和并联两种基本模型将系统中一些串联及并联部分简化为等效单元。例如图中的a可按图中b，c，d的次序依次简化. Rs1=R1R2R3Rs2=R4R5Rs3=1-(1-Rs1)(1-Rs2)Rs4=1-(1-R6)(1-R7)Rs=Rs3Rs4R8 混联系统的典型情况: 串并联系统与并
7、串联系统 串并联系统的数学模型为：串并联系统的数学模型为： 当各单元可靠度都相等，均为当各单元可靠度都相等，均为Rij=R，且且n1=n2=nm=n， 则则Rs=1-（1-Rn）m 4)表决系统可靠性表决系统可靠性 表决系统可靠性：表决系统是组成系统的n个单元中，不失效的单元不少于k（k介于1和n之间），系统就不会失效的系统，又称为k/n系统。图134-9为表决系统的可靠性框图。通常n个单元的可靠度相同，均为R，则可靠性数学模形为： 当k=2,n=3 时： Rs(t)=3R2(t)-2R3(t) 若各单元的失效寿命服从指数分布，且失效率相同时： ttSeeRRtR32322323)(knnMT
8、BF1)1(11表决系统可靠度计算实例： 有一架装有3台发动机的飞机，它至少需要2台发动机正常才能飞行，设飞机发动机的平均无故障工作时间MTBF=2000h，试估计工作时间为10h和100h的飞机可靠度。解：n=3,k=2ttSeeRRtR32322323)(R(10)=0.9999;R(100)=0.9931若飞机发动机的若飞机发动机的MTBF=1000h,则：则：R(10)=0.9997;R(100)=0.97456；R(1000)=0.30645)（冷）储备系统可靠性（冷）储备系统可靠性 冷储备系统可靠性(相同部件情况)：n个完全相同部件的冷贮备系统,(待机贮备系统),转换开关s为理想开
9、关Rs=1,只要一个部件正常,则系统正常。 若各单元的失效率相同， )()(2)(1tntt则储备系统的可靠度：)!1(1)(!33)(!22)(1)(nntttttetSR当n=2时：)1 ()(tetRtsttdtsdRsRs121221100)(0 dtttedttedttsRs注意：1）并联系统和表决系统为工作冗余，即热储备；而储备系统为非工作冗余，叫冷储备。2）应用飞机起落架收放系统: 液压、气压、机械应急释放装置液压、气压、机械应急释放装置3）平均寿命：（n=2) 并联系统： 储备系统：5 . 1s2s4）当单元的失效率不同时（ ， ），且当检测装置和转换开关亦存在失效（ ），则储
10、备系统的可靠度：例：一储备系统由失效率为 =0.0002/h的发电机和失效率为 =0.001/h 的备用电池组成，其失效检测和转换开关在10h时间的可靠度Rsw=0.99,求该电源系统工作10h的可靠度。121swR)21(121)(1tetestRtetsR124.2.2 可靠性预计 2.2数学模型法2.3上下限法2.1设计初期的概率预计法1)设计初期的概略预计法设计初期的概略预计法 设计初期的预计，虽然没有足够的数设计初期的预计，虽然没有足够的数据，但对可靠性研究、方案的比较等均起据，但对可靠性研究、方案的比较等均起着重要的作用，缺乏数据的情况可以用相着重要的作用，缺乏数据的情况可以用相类
11、似产品的数据，或由一批有经验人员按类似产品的数据，或由一批有经验人员按该产品复杂程度与已知可靠性的产品类比该产品复杂程度与已知可靠性的产品类比评分给定。对于同类产品，有时利用经验评分给定。对于同类产品，有时利用经验公式的所谓快速预计法。这些经验公式是公式的所谓快速预计法。这些经验公式是统计与可靠性有关的主要设计参数及性能统计与可靠性有关的主要设计参数及性能参数，通过回归分析得出的其基本模型参数，通过回归分析得出的其基本模型. .2)数学模型法数学模型法 数学模型法是可靠性预计所用的最主要方法。数学模型法是可靠性预计所用的最主要方法。本方法按各单元可靠性与系统可靠性的关系建立精本方法按各单元可靠
12、性与系统可靠性的关系建立精确或半精确的数学模型，通过计算预计系统的可靠确或半精确的数学模型，通过计算预计系统的可靠性。性。 一般可仅考虑对系统可靠性有影响的主要组成，一般可仅考虑对系统可靠性有影响的主要组成，按可靠性的逻辑关系绘制可靠性框图，通常非串联按可靠性的逻辑关系绘制可靠性框图，通常非串联部分均可单独计算，简化为一个等效单元，最终端部分均可单独计算，简化为一个等效单元，最终端是成为一个简单串联模型。故典型模型为：是成为一个简单串联模型。故典型模型为：3)上下限法上下限法 上下限法用于系统很复杂的情况，甚上下限法用于系统很复杂的情况，甚至由于考虑单元并不独立等原因不易建立至由于考虑单元并不
13、独立等原因不易建立可靠性预计的数学模型，就可用本方法预可靠性预计的数学模型，就可用本方法预计得到相当准确的预计值。对不太复杂的计得到相当准确的预计值。对不太复杂的系统使用上下限法能比精确的数学模型法系统使用上下限法能比精确的数学模型法较快地求得预计值。本方法在绘得可靠性较快地求得预计值。本方法在绘得可靠性逻辑框图后，先考虑最简化的情况，再逐逻辑框图后，先考虑最简化的情况，再逐步复杂化，逐次算得系统可靠度的上限和步复杂化，逐次算得系统可靠度的上限和下限，并在这上下限间取系统可靠度的预下限，并在这上下限间取系统可靠度的预计值。计值。4) 蒙特卡洛模拟法蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法蒙特卡洛模拟法的
14、概念和求解方法一、蒙特卡洛模拟法的概念： 当系统中各个单元的可靠性特征量已知，但当系统中各个单元的可靠性特征量已知，但系统的可靠性过于复杂，难以建立可靠性预计的系统的可靠性过于复杂，难以建立可靠性预计的精确数学模型或模型太复杂而不便应用则可用随精确数学模型或模型太复杂而不便应用则可用随机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值。随着机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值。随着模拟次数的增多，其预计精度也逐渐增高。由于模拟次数的增多，其预计精度也逐渐增高。由于需要大量反复的计算，一般均用计算机来完成。需要大量反复的计算，一般均用计算机来完成。蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法二
15、、蒙特卡洛模拟法求解步骤二、蒙特卡洛模拟法求解步骤: 应用此方法求解工程技术问题可以分为两类:确定性问题和随机性问题。解题步骤如下： 1)根据提出的问题构造一个简单、适用的概率模型或随机模型，使问题的解对应于该模型中随机变量的某些特征（如概率、均值和方差等），所构造的模型在主要特征参量方面要与实际问题或系统相一致2)根据模型中各个随机变量的分布，在计算机上产生随机数，实现一次模拟过程所需的足够数量的随机数。通常先产生均匀分布的随机数，然后生成服从某一分布的随机数，方可进行随机模拟试验。蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法二、蒙特卡洛模拟法求解步骤二、蒙特卡洛模拟法求解步
16、骤: 3)根据概率模型的特点和随机变量的分布特性，设计和选取合适的抽样方法，并对每个随机变量进行抽样（包括直接抽样、分层抽样、相关抽样、重要抽样等）。4)按照所建立的模型进行仿真试验、计算，求出问题的随机解。5)统计分析模拟试验结果，给出问题的概率解以及解的精度估计。蒙特卡洛模拟法应用举例蒙特卡洛模拟法应用举例蒙特卡洛模拟法确定零件强度的概率分布和数字特性，其步骤如蒙特卡洛模拟法确定零件强度的概率分布和数字特性，其步骤如下下: :（a a）确定零件强度）确定零件强度S S与其影响因素（变量）之间的函数关系与其影响因素（变量）之间的函数关系 S=g(x1S=g(x1，x2x2，xnxn) )。(
17、b(b）确定零件强度函数中每一个变量）确定零件强度函数中每一个变量xixi的概率密度函数的概率密度函数f f（xixi）和累积概率分布函数和累积概率分布函数F F（xixi），假定这些变量是相互独立的。，假定这些变量是相互独立的。（c c）对强度函数中的每一变量）对强度函数中的每一变量xixi，在，在00，11之间生成许多均匀之间生成许多均匀分布的随机数分布的随机数F F（xijxij） 式中式中 i i变量个数，变量个数，i=1i=1，2 2，n n； j j模拟次数，模拟次数，j=1j=1，2 2，m m。蒙特卡洛模拟法应用举例蒙特卡洛模拟法应用举例 （d）计算零件强度函数S的统计特征量。
18、 蒙特卡洛模拟法应用举例蒙特卡洛模拟法应用举例（e）做强度函数S的直方图，并拟合其分布。将函数Sj值按升序排列，得 S1S2SjSm由此做出直方图，可从正态分布、威布尔分布、对数正态分布、指数分布中，拟合出一至两种可能的分布。（f）对强度分布做假设检验。 可用x2检验或K-S检验，以得到拟合较好的一种分布，并可用数理统计的区间侉计方法，估计出统计模拟结果的误差。 可靠性分配的任务可靠性分配的任务 可靠性分配的目标可靠性分配的目标 可靠性分配的原则可靠性分配的原则 可靠性分配的方法可靠性分配的方法4.3 可靠性分配可靠性分配 可靠性分配的任务可靠性分配的任务 将工程设计规定的可靠性指标合将工程设
19、计规定的可靠性指标合理地分配给组成系统的各个单元。理地分配给组成系统的各个单元。 可靠性分配的目标可靠性分配的目标 确定各单元合理的可靠性指标确定各单元合理的可靠性指标, ,并将他们作为元件设计的依据并将他们作为元件设计的依据。 4.3 可靠性分配可靠性分配4.3.1 4.3.1 可靠性分配的原则可靠性分配的原则（1）技术水平。对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性可有把握地增长到较高水平，则可分配给较高的可靠度。（2）复杂程度。对较简单的单元，组成该单元零部件数量少，组装容易保证质量或故障后易于修复，则可分配给较高的可靠度。可靠性分配的原则可靠性分配的原则（3）重
20、要程度。对重要的单元，该单元失）重要程度。对重要的单元，该单元失效将产生严重的后果，或该单元失效常会效将产生严重的后果，或该单元失效常会导致全系统失效，则应分配给较高的可靠导致全系统失效，则应分配给较高的可靠度。度。（4）任务情况。对整个任务时间内均需连）任务情况。对整个任务时间内均需连续工作以及工作条件严酷，难以保证很高续工作以及工作条件严酷，难以保证很高可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度。可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度。可靠性分配的原则可靠性分配的原则 此外，一般还要受费用、重量、尺寸等条件的约束。总之，最终都是力求以最小的代价来达到系统可靠性的要求。 为了问题的简化，一般均假定各
21、单元的故障均互相独立。由于R=1-F，对指数分布，当F不大时，Ft,因此可靠性分配可按情况将系统可靠度Rs分配给各i单元Ri,当Fs很小时可将不可靠度Fs分配给各i单元Fi,或者将系统的失效率a分配给各i单元i。4.3.2 可靠性分配的方法等分配法等分配法再分配法再分配法相对失效率分配法相对失效率分配法按复杂度和重要度分配按复杂度和重要度分配动态规划分配法动态规划分配法1）等分配法）等分配法 本方法用于设计初期，对各单元可靠性资料掌握很少，故假定各单元条件相同。a.a.串联系统串联系统 式中：Rs-系统要求的可靠度 Ri-第i单元分配得的可靠度 n-串联单元数1）等分配法）等分配法b.b.并联
22、系统并联系统 式中 F-系统要求的不可靠度 Fi-第i单元分配得的不可靠度 Rs-系统要求的可靠度 n-并联单元数1）等分配法）等分配法c.c.混联系统混联系统 一般可化为等效的单元，同级等效单元分配给相同的可靠度。例如图中的单元可先按图c，分配得2）再分配法）再分配法 若通过预计知串联系统（可包括混联系统的等效单元）各单元的可靠度为R1，R2， Rn。则系统可靠度的预计值为 若规定的系统可靠度，表示预计值已满足规若规定的系统可靠度，表示预计值已满足规定的要求，各单元即可分配给规定的可靠度定的要求，各单元即可分配给规定的可靠度值。反之，若表示预计值未满足规定的要求值。反之，若表示预计值未满足规
23、定的要求需改进单元可靠度指标，即按规定的需改进单元可靠度指标，即按规定的RsRs指标指标进行再分配。由于提高低可靠度单元的效果进行再分配。由于提高低可靠度单元的效果显著而且常较容易，因此只将低可靠度的单显著而且常较容易，因此只将低可靠度的单元按等分配法进行再分配。为此先将各预计元按等分配法进行再分配。为此先将各预计值由小到大次序编号，则有值由小到大次序编号，则有: :步骤步骤：（1）将各单元的可靠度预测值按由小到大的次序排）将各单元的可靠度预测值按由小到大的次序排列列nMmRRRRR121（2）令）令021RRRRm（3）找出）找出m值（低可靠度单元），建立不等式值（低可靠度单元），建立不等式
24、1110mmnmiismRRRRR（4）单元可靠度的再分配）单元可靠度的再分配mnmiismRRRRR1121nnmmmmRRRRRR,2211再分配法应用实例： 设由4个单元组成的串联系统的可靠度的预测值由小到大的排列为： 0.9507,0.9570,0.9856,0.9998; 若设计规定串联系统的可靠度Rs=0.9560，试进行可靠度的再分配。解：设m=2,则有 R1=R2=0.9850,9560.08965.041siisRRR9850.09998.09856.09560.02121430RRRRs9998. 0,9856. 04433RRRR3)相对失效率分配法相对失效率分配法原则：
25、使系统中各单元的允许失效率正使系统中各单元的允许失效率正比于该单元的预计失效率值；比于该单元的预计失效率值；适用条件：失效率为常数的串联系统失效率为常数的串联系统分配方法：（1）根据统计数据或现场使用经验，定出各单元的预计失效率值；（2）计算各单元的相对失效率；（3）按给定的系统可靠性指标Rsa及要求的工作时间t计算系统的允许失效率；niiii1sasaRtln1（4）计算各单元的允许失效率（5）计算各单元的可靠度（6）检验系统的可靠度是否满足要求saiiatiaeiaRsaRtsaR)(相对失效率分配法应用实例相对失效率分配法应用实例 一个串联系统由三个单元组成，各单元的预计失效率分别为1=
26、0.005/h, 2= 0.003/h,3=0.002/h, 要求工作20h时系统的可靠度为Rsa= 0.98，应给各单元分配的可靠度各为多少？4）按复杂度和重要度分配（AGREE）AGREE美国电子设备可靠性顾问团复杂度单元中所含的重要零件、组件（其失效会引起单元失效）的数目Ni与系统中重要零件、组件的总数N 之比。重要度该单元的失效引起系统失效的概率。 Ei niiiiiccNNV1复杂度和重要度分配方法：（1）确定各单元的复杂度 ci 和重要度 Ei；（2）计算各单元的相对复杂度 Vi (3)由系统可靠度Rsa计算分配给各单元的可靠度Ria式中：式中：cici各单元的复杂度；各单元的复杂
27、度； Rsa(TRsa(T)系统工作系统工作T T时间的可靠度；时间的可靠度； EiEi单元单元i i的重要度。的重要度。niiiiccV1iVisaiaETRR)(11复杂度和重要度分配方法应用实例： 一个四单元的串联系统，要求在连续工作48h期间的系统可靠度为0.96，而单元1，单元2的重要度为E1=E2=1；单元3工作时间10h,重要度为E3=0.90;单元4的工作时间为12h,重要度E4=0.85，问怎样分配系统的可靠度？（已知各种零件组数分别为10，20，40，50） 本方法是解决在满足规定的系统可靠性指标的条件下，使费用或重量，或者尺寸等最小的优化问题。最常用是使费用最小，下面即以
28、最小费用为例。a.串联系统习题布置4.4.1基本概念4.4.2故障树分析中的常用符号4.4.3故障树的建立4.4.4故障树的定性分析4.4.5故障树的定量计算4.4 4.4 故障树分析故障树分析4.4.1故障树分析的基本概念1）定义： 在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图（失效树），从而确定系统行分析，画出逻辑框图（失效树），从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，计算失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，计算系统失效概率，采取相
29、应的纠正措施，以提高系统系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。可靠性的一种设计分析方法。2）作用（1 1）在工程设计阶段可以帮助寻找潜在的事故；）在工程设计阶段可以帮助寻找潜在的事故；（2 2）在运行阶段可以用作失效预测。）在运行阶段可以用作失效预测。3 3）事件描述：）事件描述： 事故事件事故事件研究系统的各种故障、失效和不正常情况； 成功事件成功事件各种正常状态和完好情况； 顶顶 事事 件件事故分析的目标和关心的结果； 底底 事事 件件导致其他事件发生的原因，及顶事件发生的根本原因这一事件； 中间事件中间事件位于顶事件与底事件之间的中间结果事件。4.4.1故
30、障树分析的基本概念4 4）故障树分析的特点：）故障树分析的特点：（1）形象、直观（图形演绎方法），能了解故障事件的内在联系及单元故障与系统故障间的逻辑关系；（2）可提高系统可靠度的分析精度；（3）可以用计算机来辅助建树；（4）能进行定性分析和定量计算；（5）可用于经济管理和人员培训等其他工作。4.4.1故障树分析的基本概念5 5）故障树分析的一般步骤：）故障树分析的一般步骤： （1）建立故障树；）建立故障树； （2）建立故障树的数学模型；）建立故障树的数学模型； （3）进行系统可靠性的定性分析；）进行系统可靠性的定性分析； （4）进行系统可靠性的定量计算。）进行系统可靠性的定量计算。4.4.1
31、故障树分析的基本概念4.4.2故障树分析中常用符号故障树分析中常用符号1)事件符号事件符号 底事件 底事件是故障树分析中仅导致其他事件的原因事件，圆形符号是故障树中的基本事件,是分析中无需探明其发生原因的事件圆形符号是故障树中的基本事件,是分析中无需探明其发生原因的事件 菱形符号是故障树分析中的未探明事件,即原则上应进一步探明其原因但暂时不必或暂时不能探明其原因的事件.它又代表省略事件,一般表示那些可能发生,但概率值微小的事件;或者对此系统到此为止不需要再进一步分析的故障事件,这些故障事件在定性分析中或定量计算中一般都可以忽略不计 矩形符号,是故障树分析中的结果事件,可以是顶事件,由其他事件或
32、事件组合所导致的中间事件和矩形事件的下端与逻辑门连接,表示该事件是逻辑门的一个输入 顶事件是故障树分析中所关心的结果事件 中间事件是位于顶事件和底事件之间的结果事件 特殊事件指在故障树分析中需用特殊符号表明其特殊性或引起注意的事件 。房形符号是开关事件,在正常工作条件下必然发生或必然不发生的事件,当房形中所给定的条件满足时,房形所在门的其它输入保留,否则除去.根据故障要求,可以是正常事件,也可以是故障事件。 扁圆形符号是条件事件,是描述逻辑门起作用的具体限制的事件 2）逻辑符号 与门表示仅当所有输入事件发生时，输出事件才发生或门表示至少一个输入事件发生时，输出事件就发生非门表示输出事件是输入事
33、件的对立事件表决门表示仅当n个输入事件中有k个或k个以上的事件发生时，输出事件才发生顺序与门表示仅当输入事件按规定的顺序发生时，输出事件才发生异或门表示仅当单个输入事件发生时，输出事件才发生禁门表示仅当条件发生时输入事件的发生方导致输出事件的发生 相同转移符号用以指明子树的位置，转向和转此字母代号相同 相似转移符号用以指明相似子树的位置，转向和转此字母代号相同，事件的标号不同3）转移符号）转移符号4.4.3故障树的建立故障树的建立1)故障树建立的步骤故障树建立的步骤:a a 选择和确定顶事件：顶事件是系统最不希望选择和确定顶事件：顶事件是系统最不希望发生的事件，或是指定进行逻辑分析的故障事发生
34、的事件，或是指定进行逻辑分析的故障事件。件。 b b 分析顶事件：寻找引起顶事件发生的直接分析顶事件：寻找引起顶事件发生的直接的必要和充分的原因。将顶事件作为输出事件，的必要和充分的原因。将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。 c c 分析每一个与顶事件直接相联系的输入分析每一个与顶事件直接相联系的输入事件。如果该事件还能进一步分解，则将其作事件。如果该事件还能进一步分解，则将其作用下一级的输出事件，如同用下一级的输出事件，如同b b中对顶事件那样中对顶事
35、件那样进行处理。进行处理。 d d 重复上述步骤，逐级向下分解，直到所重复上述步骤，逐级向下分解，直到所有的输入事件不能再分解或不必要再分解为止，有的输入事件不能再分解或不必要再分解为止，即建成了一棵倒置的故障树。即建成了一棵倒置的故障树。故障树建立的步骤故障树建立的步骤2)建树时的注意事项a.选择建树流程时，以系统功能为主线，按演绎逻辑贯穿始终；b.合理选择和确定系统及单元的边界条件；c.故障事件定义要明确，描述要具体，且具有唯一解释；d.系统中的各逻辑关系和条件必须十分清楚；e.应尽量简化，去掉逻辑多余事件。4.4.3故障树的建立故障树的建立目的目的当给定所有底事件发生的概率时，当给定所有
36、底事件发生的概率时，求出顶事件发生的概率及其他定量指标。求出顶事件发生的概率及其他定量指标。方法方法直接概率法直接概率法准则准则故障树中的故障树中的“或门或门”相当于可靠性相当于可靠性框图中的框图中的“串联串联”模型；模型； 故障树中的故障树中的“与门与门”相当于可靠性相当于可靠性框图中的框图中的“并联并联”模型；模型；4.4.5故障树的定量分析注意：1）对于复杂故障树，应依据此原则依次计算，直至求出顶事件发生的概率；2）要求所有底事件相互独立，且同一底事件在故障树中只能出现1次。定量分析T内燃机不能起动；A燃料不足；B压缩不足；C无火花；D油箱内无油；E活塞不能移动；T内燃机不能起动；内燃机
37、不能起动；A燃料不足；燃料不足；B压缩不足；压缩不足；C无火花；无火花；D油箱内无油；油箱内无油；E活塞不能移动；活塞不能移动；F转动能量不足；转动能量不足；X1汽化器故障；汽化器故障；X2油管堵塞；油管堵塞；X3密封漏气；密封漏气；X4活塞环故障；活塞环故障；X5火花塞故障；火花塞故障；X6磁电机故障；磁电机故障；X7线路故障；线路故障；X8上次用完；上次用完；X9未检查油箱；未检查油箱；X10活塞楔住；活塞楔住；X11活塞杆断裂；活塞杆断裂；X12轴承咬合；轴承咬合；X13电池用完；电池用完；X14拉索断裂拉索断裂可靠度计算：可靠度计算：已知：已知：P(X1)=0.08，P(X2)=0.01，P(X3)=0.001，P(X4)=0.001，P(X5)=0.02，P(X6)=0.01，P(X7)=0.01，P(X8)=0.08，P(X9)=0.02，P(X10)=0.001，P(X11)=0.08，P(X12)=0.001，P(X13)=0.04，P(X14)=0.03。顶事件发生的概率为：顶事件发生的概率为：07536. 0)(1)(1)(1 1)(CPBPAPTP
