隨著科學技術的飛速發展，可靠性技術已被廣泛地應用于各個行業。可靠性是一門新興的工程學科，它涉及基礎科學、技術科學和管理科學的許多領域，是一門多學科交叉的邊緣學科。它把隨機方法（概率論和數理統計）應用于工程設計，不僅解決了傳統設計所不能處理的一些問題，而且能有效地提高產品的設計水平和質量，降低產品的成本，滿足現代化及市場競爭對產品質量的要求，產品的可靠性已成為衡量產品質量和技術措施的重要指標之一。因此，先進的各工業國家都在機械產品的設計中運用了這種現代設計方法。可靠性設計受到重視在國外已有40多年的歷史了，在機械、車輛、電子技術、航天、航空等領域得到了很大的發展及應用，有力地提高了產品的可靠性水平。因為任何產品和技術，尤其是高科技產品、大型設備及超大型設備的制造，尖端技術的發展，都要以可靠性技術為基礎，同時科學技術的發展又要求高的可靠性，這促使了可靠性工程技術逐步在各個工業領域內得到了發展和應用，人們也逐步認識到產品的可靠性技術與企業的生命、國家的安全緊密相關，而且產品性能優化、結構復雜化要求有很高的可靠性。同時，產品更新速度的加快，使用場所的廣泛性、嚴酷性，要求有很高的可靠性。此外，國內外企業界普遍認識到產品競爭的焦點是可靠性，大型產品的可靠性同時又是一個企業、一個國家科技水平的重要標志。
然而由于種種原因，我國可靠性理論與應用工作還比較薄弱，缺乏廣泛性，許多從事可靠性工作的工程技術人員和管理人員還沒有系統地掌握可靠性技術，許多高等院校還沒有系統地開設可靠性理論與應用方面的課程。本書是編者在多年從事機械可靠性設計本科教學、研究生教學以及相關可靠性研究工作的基礎上，經過補充、修改而完成的。本書以大學本科教學為出發點，系統介紹了機械可靠性設計的基礎理論與方法，可滿足大學本科、研究生教學使用，同時也適合廣大從事可靠性工程技術的工作人員學習和參考。
本書由重慶交通大學胡啟國教授編寫第1~3章，鄭州航空工業管理學院劉元朋編寫第4章，重慶交通大學束海波、陸兆峰和馬麗英編寫第5~9章。全書由胡啟國教授擔任主編并負責統稿，劉元朋擔任副主編。在編寫過程中，參閱了國內外同行的教材、手冊及相關科技文獻，除在本書參考文獻中列出之外，也向這些參考文獻的作者，致以衷心的感謝！研究生劉依路、胡小華、張如華、葉丹、庹奎及謝國賓參加了本書的編寫，為本書的繪圖、排版及內容編寫等工作，付出了辛勤的勞動，在此表示感謝。
由于編者水平有限，本書難免存在疏漏或不妥之處，敬請廣大讀者不吝批評指正。
編者
系統介紹了機械可靠性設計的基礎理論與方法，可滿足大學本科、研究生教學使用。
胡啟國，重慶交通大學機電與汽車工程學院教授，主要從事《機械可靠性設計》、《機械設計》、《機械振動》等方向的教學工作。
目 錄
第1章 緒論 （1）
1.1 概述 （1）
1.1.1 研究可靠性的重要意義 （1）
1.1.2 可靠性技術的發展史 （1）
1.2 機械可靠性設計的內容、特點和
方法 （3）
1.2.1 機械可靠性設計的內容 （3）
1.2.2 機械可靠性設計的特點 （4）
1.2.3 機械可靠性設計的方法與
步驟 （5）
1.2.4 機械可靠性定性設計準則 （7）
1.3 零件傳統設計法與可靠性設計法的
比較 （9） 目 錄
第1章 緒論 （1）
1.1 概述 （1）
1.1.1 研究可靠性的重要意義 （1）
1.1.2 可靠性技術的發展史 （1）
1.2 機械可靠性設計的內容、特點和
方法 （3）
1.2.1 機械可靠性設計的內容 （3）
1.2.2 機械可靠性設計的特點 （4）
1.2.3 機械可靠性設計的方法與
步驟 （5）
1.2.4 機械可靠性定性設計準則 （7）
1.3 零件傳統設計法與可靠性設計法的
比較 （9）
習題 （12）
第2章 可靠性的定義及評價指標 （13）
2.1 可靠性的定義 （13）
2.2 失效的概念 （14）
2.3 可靠性尺度 （16）
2.3.1 可靠性概率指標及其函數 （17）
2.3.2 可靠性壽命指標 （24）
2.3.3 維修性及其主要數量指標 （26）
2.3.4 有效度 （27）
2.3.5 系統有效性 （29）
2.3.6 重要度 （29）
2.3.7 經濟指標 （29）
2.3.8 與人為差錯有關的可靠性
尺度 （29）
習題 （30）
第3章 可靠性的數學基礎 （31）
3.1 隨機事件與概率 （31）
3.1.1 隨機事件及其運算 （31）
3.1.2 概率及其特點 （32）
3.2 隨機變量 （34）
3.2.1 隨機變量的定義 （34）
3.2.2 隨機變量的數字特征 （36）
3.2.3 隨機變量函數的概率分布
和數字特征 （40）
3.3 可靠性工程常用的幾種概率分布 （47）
3.3.1 常用的離散型隨機變量
的分布 （47）
3.3.2 常用的連續型隨機變量
的分布 （49）
3.3.3 概率分布的應用 （61）
習題 （62）
第4章 機械可靠性設計理論與可靠度
計算 （63）
4.1 安全系數法與可靠性設計方法 （63）
4.1.1 安全系數設計法 （63）
4.1.2 可靠性設計方法 （64）
4.2 應力強度干涉理論及可靠度計算 （66）
4.2.1 應力強度干涉理論 （66）
4.2.2 可靠度計算方法 （68）
4.3 機械零件的可靠度計算 （72）
4.3.1 應力強度都為正態分布時
的可靠度計算 （72）
4.3.2 應力與強度均呈對數正態
分布時的可靠度計算 （74）
4.3.3 應力與強度均呈指數分布
時的可靠度計算 （77）
4.3.4 應力與強度均呈威布爾分布
時的可靠度計算 （78）
4.3.5 疲勞應力下零件的可靠度
計算 （80）
習題 （81）
第5章 機械靜強度可靠性設計 （82）
5.1 安全系數與可靠度 （82）
5.1.1 經典意義下的安全系數 （82）
5.1.2 可靠性意義下的安全系數 （82）
5.2 設計參數數據的統計處理與計算 （85）
5.2.1 載荷的統計分析 （85）
5.2.2 材料機械性能的統計分析 （88）
5.3 機械靜強度可靠性設計 （96）
5.3.1 機械靜強度可靠性設計
概述 （97）
5.3.2 梁的靜強度可靠性設計 （101）
5.3.3 承受轉矩的軸的靜強度
可靠性設計 （103）
5.3.4 受彎扭聯合作用的軸的靜
強度可靠性設計 （105）
習題 （108）
第6章 機械系統可靠性設計 （110）
6.1 概述 （110）
6.1.1 機械系統可靠性概念 （110）
6.1.2 系統的結構框圖與可靠性
框圖 （111）
6.1.3 系統可靠性模型的建立 （112）
6.1.4 系統可靠性模型的應用 （113）
6.2 系統可靠性模型 （114）
6.2.1 串聯系統 （114）
6.2.2 并聯系統 （116）
6.2.3 混聯系統 （118）
6.2.4 儲備系統 （119）
6.2.5 表決系統 （121）
6.2.6 復雜系統 （123）
6.3 機械系統可靠性預測 （127）
6.3.1 可靠性預測的定義及目的 （127）
6.3.2 可靠性預測的程序 （127）
6.3.3 單元可靠性預測 （128）
6.3.4 系統可靠性預測 （130）
6.3.5 可靠性預測的注意事項 （135）
6.4 機械系統可靠性分配 （136）
6.4.1 系統可靠性分配的定義及
原則 （136）
6.4.2 系統可靠性分配方法 （137）
6.5 系統可靠性最優化 （144）
6.5.1 花費最少的優化分配方法 （144）
6.5.2 拉格朗日乘子法 （147）
6.5.3 動態規劃法 （148）
習題 （152）
第7章 故障模式影響及危害性分析與
故障樹分析 （154）
7.1 故障模式影響及危害性分析概述 （154）
7.2 故障模式影響及危害性分析 （154）
7.2.1 故障模式影響及危害性分析
概念 （154）
7.2.2 故障模式影響及危害性分析
的特點 （155）
7.2.3 故障模式影響及危害性分析
的基本思路與程序 （157）
7.2.4 故障模式影響及危害性分析
的應用 （161）
7.3 故障樹分析 （163）
7.3.1 故障樹分析概述 （163）
7.3.2 故障樹的建立 （164）
7.3.3 故障樹的定性分析 （169）
7.3.4 故障樹的結構函數 （174）
7.3.5 故障樹的定量計算 （177）
7.3.6 機械系統故障樹建立舉例 （183）
習題 （185）
第8章 機械零件可靠性設計應用 （187）
8.1 概述 （187）
8.2 螺栓連接的可靠性設計 （188）
8.2.1 受拉伸載荷螺栓連接的
可靠性設計 （189）
8.2.2 靜載荷受剪切螺栓連接的
可靠性設計 （195）
8.2.3 變載荷受剪切螺栓連接的
可靠性設計 （197）
8.3 齒輪的可靠性設計 （199）
8.3.1 齒輪輪齒的故障模式及其
特征 （200）
8.3.2 齒面接觸疲勞強度的可靠性
設計 （201）
8.3.3 齒根彎曲疲勞強度的可靠性
設計 （209）
8.4 軸的可靠性設計 （214）
8.4.1 軸的失效模式 （215）
8.4.2 轉軸的可靠性設計 （215）
8.4.3 心軸的可靠性設計 （218）
8.4.4 傳動軸的可靠性設計 （219）
8.4.5 軸的剛度可靠性設計 （223）
8.5 滾動軸承的可靠性設計 （225）
習題 （228）
第9章 可靠性試驗 （230）
9.1 概述 （230）
9.2 壽命試驗設計 （231）
9.2.1 壽命試驗目的 （231）
9.2.2 壽命試驗分類 （231）
9.2.3 壽命試驗內容 （233）
9.3 壽命試驗的分布及參數估計 （234）
9.3.1 一般分布完全壽命試驗的
數據處理 （234）
9.3.2 指數分布壽命試驗及參數
估計 （236）
9.3.3 正態分布壽命試驗及參數
估計 （238）
9.3.4 威布爾分布壽命測試及參數
估計 （239）
9.4 加速壽命試驗 （240）
9.4.1 加速壽命試驗的原理與
類型 （240）
9.4.2 恒定應力加速壽命試驗
設計 （242）
9.4.3 加速壽命試驗與方程 （243）
9.4.4 影響加速壽命試驗因素之間
的關系 （243）
習題 （249）
附錄A （251）
參考文獻 （258）
隨著科學技術的飛速發展，可靠性技術已被廣泛地應用于各個行業。可靠性是一門新興的工程學科，它涉及基礎科學、技術科學和管理科學的許多領域，是一門多學科交叉的邊緣學科。它把隨機方法（概率論和數理統計）應用于工程設計，不僅解決了傳統設計所不能處理的一些問題，而且能有效地提高產品的設計水平和質量，降低產品的成本，滿足現代化及市場競爭對產品質量的要求，產品的可靠性已成為衡量產品質量和技術措施的重要指標之一。因此，先進的各工業國家都在機械產品的設計中運用了這種現代設計方法。可靠性設計受到重視在國外已有40多年的歷史了，在機械、車輛、電子技術、航天、航空等領域得到了很大的發展及應用，有力地提高了產品的可靠性水平。因為任何產品和技術，尤其是高科技產品、大型設備及超大型設備的制造，尖端技術的發展，都要以可靠性技術為基礎，同時科學技術的發展又要求高的可靠性，這促使了可靠性工程技術逐步在各個工業領域內得到了發展和應用，人們也逐步認識到產品的可靠性技術與企業的生命、國家的安全緊密相關，而且產品性能優化、結構復雜化要求有很高的可靠性。同時，產品更新速度的加快，使用場所的廣泛性、嚴酷性，要求有很高的可靠性。此外，國內外企業界普遍認識到產品競爭的焦點是可靠性，大型產品的可靠性同時又是一個企業、一個國家科技水平的重要標志。
然而由于種種原因，我國可靠性理論與應用工作還比較薄弱，缺乏廣泛性，許多從事可靠性工作的工程技術人員和管理人員還沒有系統地掌握可靠性技術，許多高等院校還沒有系統地開設可靠性理論與應用方面的課程。本書是編者在多年從事機械可靠性設計本科教學、研究生教學以及相關可靠性研究工作的基礎上，經過補充、修改而完成的。本書以大學本科教學為出發點，系統介紹了機械可靠性設計的基礎理論與方法，可滿足大學本科、研究生教學使用，同時也適合廣大從事可靠性工程技術的工作人員學習和參考。
本書由重慶交通大學胡啟國教授編寫第1~3章，鄭州航空工業管理學院劉元朋編寫第4章，重慶交通大學束海波、陸兆峰和馬麗英編寫第5~9章。全書由胡啟國教授擔任主編并負責統稿，劉元朋擔任副主編。在編寫過程中，參閱了國內外同行的教材、手冊及相關科技文獻，除在本書參考文獻中列出之外，也向這些參考文獻的作者，致以衷心的感謝！研究生劉依路、胡小華、張如華、葉丹、庹奎及謝國賓參加了本書的編寫，為本書的繪圖、排版及內容編寫等工作，付出了辛勤的勞動，在此表示感謝。
由于編者水平有限，本書難免存在疏漏或不妥之處，敬請廣大讀者不吝批評指正。
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