Zuverlässigkeit im Fahrzeugund Maschinenbau
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- Waltraud Langenberg
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1 Bernd Bertsche Gisbert Lechner Zuverlässigkeit im Fahrzeugund Maschinenbau Ermittlung von Bauteilund System-Zuverlässigkeiten 3., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 344 Abbildungen 4ü Springer
2 Inhalt 1 Einleitung 1 2 Grundlagen quantitativer Methoden Grundbegriffe der Statistik und Wahrscheinlichkeitstheorie Statistische Beschreibung und Darstellung des Ausfallverhaltens Statistische Maßzahlen Zuverlässigkeitskenngrößen Definition der Wahrscheinlichkeit Lebensdauerverteilungen zur Zuverlässigkeitsbeschreibung Normalverteilung Exponentialverteilung Weibullverteilung Logarithmische Normalverteilung Weitere Verteilungen Berechnung der Systemzuverlässigkeit mit der Booleschen Theorie Übungsaufgaben zu Lebensdauerverteilungen Übungsaufgaben zu Systemberechnungen 87 3 Zuverlässigkeitsanalyse am Beispiel eines Getriebes Systemanalyse Ermittlung der Systembauelemente Ermittlung der Systemelemente Klassifizierung der Systemelemente Ermittlung der Zuverlässigkeitsstruktur Bestimmung der Systemelementzuverlässigkeiten Berechnung der Systemzuverlässigkeit FMEA - Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse Grundlagen und Allgemeines zur FMEA-Methodik 107., 4.2 FMEA nach VDA 86 (Formblatt-FMEA) Beispiel einer Konstruktions-FMEA nach VDA FMEA nach VDA
3 VIII Inhalt Schritt 1: Systemelemente und Systemstruktur Schritt 2: Funktionen und Funktionsstruktur Schritt 3: Fehleranalyse Schritt 4: Risikobewertung Schritt 5: Optimierung Beispiel einer System-FMEA Produkt nach VDA Schritt 1: Systemelemente und Systemstruktur des Anpassungsgetriebes Schritt 2: Funktionen und Funktionsstruktur des Anpassungsgetriebes Schritt 3: Fehlfunktionen und Fehlfunktionsstruktur des Anpassungsgetriebes Schritt 4: Risikobewertung des Anpassungsgetriebes Schritt 5: Optimierung des Anpassungsgetriebes Beispiel einer System-FMEA Prozess nach VDA Schritt 1: Systemelemente und Systemstruktur des Prozesses Fertigung der Abtriebswelle Schritt 2: Funktionen und Funktionsstruktur des Prozesses Fertigung der Abtriebswelle Schritt 3: Fehlfunktionen und Fehlfunktionsstruktur des Prozesses Fertigung der Abtriebswelle Schritt 4: Risikobewertung des Prozesses Fertigung der Abtriebswelle Schritt 5: Optimierung des Prozesses Fertigung der Abtriebswelle 158 Fehlerbaumanalyse (Fault Tree Analysis, FTA) Allgemeine Vorgehensweise bei der FTA Ausfallarten Symbolik Qualitative Fehlerbaumanalyse Qualitative Ziele Prinzipieller Aufbau Vergleich zwischen FMEA und FTA Quantitative Fehlerbaumanalyse Quantitative Ziele Boolesche Modellbildung Anwendung auf Systeme Zuverlässigkeitsgraph Beispiele Zahnflankenriss Fehlerbaumanalyse einer Wellendichtung 182
4 Inhalt IX 5.6 Übungsaufgaben zur Fehlerbaumanalyse 186 Auswertung von Lebensdauerversuchen und Ausfallstatistiken Planung von Lebensdauerversuchen Ranggrößen und ihre Verteilungen Grafische Auswertung von Ausfallzeiten Ermittlung der Weibuligeraden (zweiparametrige Weibullverteilung) Berücksichtigung der Vertrauensbereiche Berücksichtigung der ausfallfreien Zeit t 0 (dreiparametrige Weibullverteilung) Auswertung von unvollständigen (zensierten) Daten Zensorisierung Typ I und Typ II Multiple Zensorisierung Sudden-Death-Test Vertrauensbereiche bei niedrigen Summenhäufigkeiten Analytische Methoden zur Auswertung von Zuverlässigkeitsversuchen Momentenmethode Regressionsanalyse Maximum-Likelihood Methode Übungsaufgaben zur Auswertungen von Lebensdauerversuchen 250 Weibullparameter einiger Maschinenelemente Formparameter b Charakteristische Lebensdauer T Ausfallfreie Zeit t 0 bzw. Faktor/ Ä 262 Methoden der Zuverlässigkeitstestplanung Testplanung auf Basis der Weibullverteilung Testplanüng auf Basis der Binomialverteilung Lebensdauerverhältnis Verallgemeinerung für Ausfälle während des Tests Berücksichtigung von Vorkenntnissen (Bayes-Methode) Verfahren nach Beyer/Lauster Verfahren nach Kleyner et al Beschleunigte Lebensdauerprüfung Raffung Step-Stress-Methode HALT (Highly Accelerated Life Testing) Degradation Test 286
5 X Inhalt 8.7 Übungsaufgaben zur Zuverlässigkeitstestplanung Methodische Lebensdauerberechnung bei Maschinenelementen Äußere Belastung, ertragbare Belastung und Zuverlässigkeit Statische und dauerfeste Auslegung Zeitfestigkeit und Betriebsfestigkeit Belastung Ermittlung der Betriebsbelastung Das Lastkollektiv Die ertragbare Belastung, Wöhlerkurven Spannungs- und dehnungskontrollierte Wöhlerkurven Ermittlung der Wöhlerlinien Lebensdauerberechnung Schadensakkumulation Zweiparametrige Schädigungsrechnung Nennspannungskonzept und örtliches Konzept Zusammenfassung Berechnung reparierbarer Systeme Grundlagen der Instandhaltung Instandhaltungsmaßnahmen Instandhaltungsebenen Reparaturprioritäten Kapazitäten der Instandhaltung Instandhaltungsstrategien Lebenslaufkosten Zuverlässigkeitskenngrößen Der Zustandsverlauf Instandhaltungskenngrößen Verfügbarkeitskenngrößen Modelle zur Berechnung reparierbarer Systeme Periodisches Instandhaltungsmodell Markov-Modell Boole-Markov-Modell Gewöhnliche Erneuerungsprozesse Alternierende Erneuerungsprozesse Semi-Markov-Prozesse Systemtransporttheorie Vergleich der Berechnungsmodelle Beispiel: Simulation einer bestandsabhängigen Lagerhaltung Das Programm SPAR Szenario 397
6 Inhalt XI Die Simulation mit SPAR Übungsaufgaben zu reparierbaren Systemen Kurzfragen Berechnungsaufgaben Zuverlässigkeitssicherungsprogramm, Einleitung Zuverlässigkeitssicherungsprogramm Produktdefinition Produktgestaltung Produktion und Nutzung Allgemeine Aktivitäten Zusammenfassung 419 Lösungen 421 Anhang 475 Sachverzeichnis 491
Inhalt. 1 Einleitung...1
1 Einleitung...1 2 Grundlagen quantitativer Methoden...7 2.1 Grundbegriffe der Statistik und Wahrscheinlichkeitstheorie...9 2.1.1 Statistische Beschreibung und Darstellung des Ausfallverhaltens...9 2.1.2
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