机械可靠性设计与分析

第1章绪论

1.1可靠性工程的发展·

1.2机械可靠性设计的必要性

1.3机械可靠性设计的研究内容·第2章可靠性的定义及评价指标

2.1可靠性的定义

2.2可靠性的概率指标·

2.3可靠性的寿命指标

2.4维修性及其评价指标

2.5有效性及其评价指标

2.6 可靠性评价指标的确定第3章可靠性数学基础

3.1随机变量与概率

3.2随机变量分布函数及其数字特征

3.3可靠性工程中常用的概率分布第4章机械可靠性设计理论

4.1机械可靠性设计与安全系数法的不同

4.2应力-强度干涉模型与可靠度计算

4.3机械可靠性设计中参数的确定方法第5章机械静强度可靠性设计

5.1受拉伸载荷零件的静强度可靠性设计

5.2简支梁的静强度可靠性设计

5.3轴的静强度可靠性设计

第6章机械零件疲劳强度可靠性设计

6.1疲劳强度可靠性设计的随机参数统计处理及确定

6.2规定寿命下的疲劳强度可靠性设计

6.3给定载荷下可靠寿命的预测·

第7章机械系统可靠性设计

7.1系统可靠性设计概论

7.2不可修复系统可靠性预测

7.3可修复系统可靠性预测

7.4系统可靠性分配

第8章机械可靠性优化设计

8.1系统可靠性最优化分配方法

8.2机械强度可靠性优化设计

第9章机械系统可靠性分析…

9.1 故障模式影响及危害性分析

9.2故障树分析·

第10章可靠性试验和数据分析

10.1 可靠性试验的分类及设计

10.2寿命试验的分布及参数估计

附表

参考文献

第1章绪论

质量是产品实现其功能的基本保证，可靠性是衡量产品质量的一个重要指标。因此，产品的可靠性是今后国际市场中产品竞争的焦点，也是今后质量管理的主要发展方向，只有那些具有高可靠性指标的产品及其企业才能在日益激烈的国际市场的竞争中生存下来。我国已经把可靠性技术列为机电产品的四大共性技术(设计、制造、测试、可靠性)之一，可靠性已经贯穿于产品的设计、制造、检验及使用的整个过程中。可靠性工作的推行，不仅仅是提高产品质量的措施，而且是提高整个工业体系及行业管理水平，将我国产品质量管理全面引上一个新台阶的战略措施。

1.1可靠性工程的发展

1.1.1萌芽和兴起阶段（20世纪40—50年代）

最早的可靠性概念来自美国航空委员会，1939年，美国航空委员会《适航性统计学注释》中首次提出飞机故障率≤0.00001次/h,相当于1h内飞机的可靠度R=0.99999,这是最早的飞机安全性和可靠性定量指标。

在第二次世界大战末期，德国火箭专家Robert Lussen把VI火箭诱导装置作为串联系统，求得其可靠度为75%，这是首次定量计算复杂系统的可靠度问题。因此，VI火箭成为第一个运用系统可靠性理论的飞行器。

20世纪50年代初，可靠性工程在美国兴起。1952年8月21日，美国国防部下令成立由军方、工业部门和学术界组成的“电子设备可靠性咨询组”，即AGREE(AdvisoryGroup on Reliability of Electronic Equipment)。1955年,AGREE开始实施一个从设计、试验、生产到交付、储存、使用的全面的可靠性发展计划，并于1957年发表了名为《军用电子设备可靠性》的研究报告。该报告从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，确定了美国可靠性工程发展的方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。此后美国制定一系列有关的可靠性指标，确立了可靠性设计方法、试验方法及程序，并建立了失效数据收集及处理系统。从此，可靠性逐渐发展成为一门新兴的独立学科。

1.1.2全面发展和成熟应用阶段（20世纪60-70年代）

20世纪60年代是世界经济发展较快的年代。可靠性工程以美国为先行，带动其他工业国家，得到全面、迅速发展。1969年7月登月成功的阿波罗11号宇宙飞船，共有120所大学、15000个单位的42万人参加研制，使用了720万个零件，系统的复杂性使可靠性问题成了阿波罗11号宇宙飞船能否登月成功的关键问题。为了预测阿波罗11号字宙飞船的可靠性，美国通用电子技术公司研制了“用仿真方法预测阿波罗11号宇宙飞船完成任务概率”的计算机程序，美国国家航空航天局认为：可靠性工程技术在阿波罗11号字宙飞船登月成功中起到了至关重要的作用，并将可靠性工程技术列为60年代技术成就之一。这时，苏联、法国、日本等国家也相继开展了可靠性工程的研究，我国在雷达、通信机、计算机等方面也提出了可靠性问题。

20世纪70年代，可靠性理论与实践的发展进入了成熟的应用阶段。逐步建立了完善的可靠性管理机构，负责组织、协调可靠性政策、标准、手册和重大研究课题。成立了全国性的可靠性数据网，加强政府与工业部门间的技术信息交流，并制定了完善的可靠性设计、试验及管理的方法和程序。在项目设计上，从一开始设计对象的型号论证开始，就强调可靠性设计，在设计制造过程中，通过加强对元器件的控制，强调环境应力筛选、可靠性增长试验和综合环境应力可靠性试验等来提高设计对象的可靠性，并开始重视机械可靠性和软件可靠性的研究工作。

1978年，我国提出《电子产品可靠性“七专”质量控制与反馈科学试验》计划，并组织实施。长征运载火箭是我国可靠性研究和应用的代表，长征运载火箭通过对故障原因分析、可靠性标准的规范应用等一系列措施，大大提高了整个系统的可靠性，是目前最安全可靠的航天运载工具之一。

本书是在讲授“可靠性工程基础”、“机械可靠性设计”课程的基础上，总结历年教学经验和相关可靠性研究工作，经过不断的补充、修改、完善而形成的。教材内容丰富，系统性强，叙述清晰，可读性好，每章内容都通过配备大量的例题进行讲解说明，并且针对教学中的一些重点、难点内容设置了视频讲解的二维码链接，便于学生学习和其他工程技术人员自学，具有良好的教学实用性。本书以大学本科教学为出发点，理论与工程实际相结合，系统介绍了机械可靠性设计与分析的基本理论、方法及应用，各章后设置有习题。内容包括：可靠性的定义及评价指标，可靠性基础数学，机械可靠性设计基本理论，机械静强度可靠性设计，机械零件疲劳强度可靠性设计，机械系统可靠性设计，机械可靠性优化设计，机械系统可靠性分析，可靠性试验及数据分析等。