隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，可靠性技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各個行業(yè)。可靠性是一門新興的工程學(xué)科，它涉及基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)的許多領(lǐng)域，是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科。它把隨機(jī)方法（概率論和數(shù)理統(tǒng)計）應(yīng)用于工程設(shè)計，不僅解決了傳統(tǒng)設(shè)計所不能處理的一些問題，而且能有效地提高產(chǎn)品的設(shè)計水平和質(zhì)量，降低產(chǎn)品的成本，滿足現(xiàn)代化及市場競爭對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，產(chǎn)品的可靠性已成為衡量產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)措施的重要指標(biāo)之一。因此，先進(jìn)的各工業(yè)國家都在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計中運用了這種現(xiàn)代設(shè)計方法�？煽啃栽O(shè)計受到重視在國外已有40多年的歷史了，在機(jī)械、車輛、電子技術(shù)、航天、航空等領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展及應(yīng)用，有力地提高了產(chǎn)品的可靠性水平。因為任何產(chǎn)品和技術(shù)，尤其是高科技產(chǎn)品、大型設(shè)備及超大型設(shè)備的制造，尖端技術(shù)的發(fā)展，都要以可靠性技術(shù)為基礎(chǔ)，同時科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又要求高的可靠性，這促使了可靠性工程技術(shù)逐步在各個工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了發(fā)展和應(yīng)用，人們也逐步認(rèn)識到產(chǎn)品的可靠性技術(shù)與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)，而且產(chǎn)品性能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化要求有很高的可靠性。同時，產(chǎn)品更新速度的加快，使用場所的廣泛性、嚴(yán)酷性，要求有很高的可靠性。此外，國內(nèi)外企業(yè)界普遍認(rèn)識到產(chǎn)品競爭的焦點是可靠性，大型產(chǎn)品的可靠性同時又是一個企業(yè)、一個國家科技水平的重要標(biāo)志。
然而由于種種原因，我國可靠性理論與應(yīng)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(shù)人員和管理人員還沒有系統(tǒng)地掌握可靠性技術(shù)，許多高等院校還沒有系統(tǒng)地開設(shè)可靠性理論與應(yīng)用方面的課程。本書是編者在多年從事機(jī)械可靠性設(shè)計本科教學(xué)、研究生教學(xué)以及相關(guān)可靠性研究工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過補(bǔ)充、修改而完成的。本書以大學(xué)本科教學(xué)為出發(fā)點，系統(tǒng)介紹了機(jī)械可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)理論與方法，可滿足大學(xué)本科、研究生教學(xué)使用，同時也適合廣大從事可靠性工程技術(shù)的工作人員學(xué)習(xí)和參考。
本書由重慶交通大學(xué)胡啟國教授編寫第1~3章，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院劉元朋編寫第4章，重慶交通大學(xué)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(dān)任主編并負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，劉元朋擔(dān)任副主編。在編寫過程中，參閱了國內(nèi)外同行的教材、手冊及相關(guān)科技文獻(xiàn)，除在本書參考文獻(xiàn)中列出之外，也向這些參考文獻(xiàn)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(nèi)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(tǒng)介紹了機(jī)械可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)理論與方法，可滿足大學(xué)本科、研究生教學(xué)使用。
胡啟國，重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院教授，主要從事《機(jī)械可靠性設(shè)計》、《機(jī)械設(shè)計》、《機(jī)械振動》等方向的教學(xué)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(shù)的發(fā)展史 （1）
1.2 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容、特點和
方法 （3）
1.2.1 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容 （3）
1.2.2 機(jī)械可靠性設(shè)計的特點 （4）
1.2.3 機(jī)械可靠性設(shè)計的方法與
步驟 （5）
1.2.4 機(jī)械可靠性定性設(shè)計準(zhǔn)則 （7）
1.3 零件傳統(tǒng)設(shè)計法與可靠性設(shè)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(shù)的發(fā)展史 （1）
1.2 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容、特點和
方法 （3）
1.2.1 機(jī)械可靠性設(shè)計的內(nèi)容 （3）
1.2.2 機(jī)械可靠性設(shè)計的特點 （4）
1.2.3 機(jī)械可靠性設(shè)計的方法與
步驟 （5）
1.2.4 機(jī)械可靠性定性設(shè)計準(zhǔn)則 （7）
1.3 零件傳統(tǒng)設(shè)計法與可靠性設(shè)計法的
比較 （9）
習(xí)題 （12）
第2章 可靠性的定義及評價指標(biāo) （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(biāo)及其函數(shù) （17）
2.3.2 可靠性壽命指標(biāo) （24）
2.3.3 維修性及其主要數(shù)量指標(biāo) （26）
2.3.4 有效度 （27）
2.3.5 系統(tǒng)有效性 （29）
2.3.6 重要度 （29）
2.3.7 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （29）
2.3.8 與人為差錯有關(guān)的可靠性
尺度 （29）
習(xí)題 （30）
第3章 可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) （31）
3.1 隨機(jī)事件與概率 （31）
3.1.1 隨機(jī)事件及其運算 （31）
3.1.2 概率及其特點 （32）
3.2 隨機(jī)變量 （34）
3.2.1 隨機(jī)變量的定義 （34）
3.2.2 隨機(jī)變量的數(shù)字特征 （36）
3.2.3 隨機(jī)變量函數(shù)的概率分布
和數(shù)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(jī)變量
的分布 （47）
3.3.2 常用的連續(xù)型隨機(jī)變量
的分布 （49）
3.3.3 概率分布的應(yīng)用 （61）
習(xí)題 （62）
第4章 機(jī)械可靠性設(shè)計理論與可靠度
計算 （63）
4.1 安全系數(shù)法與可靠性設(shè)計方法 （63）
4.1.1 安全系數(shù)設(shè)計法 （63）
4.1.2 可靠性設(shè)計方法 （64）
4.2 應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論及可靠度計算 （66）
4.2.1 應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論 （66）
4.2.2 可靠度計算方法 （68）
4.3 機(jī)械零件的可靠度計算 （72）
4.3.1 應(yīng)力強(qiáng)度都為正態(tài)分布時
的可靠度計算 （72）
4.3.2 應(yīng)力與強(qiáng)度均呈對數(shù)正態(tài)
分布時的可靠度計算 （74）
4.3.3 應(yīng)力與強(qiáng)度均呈指數(shù)分布
時的可靠度計算 （77）
4.3.4 應(yīng)力與強(qiáng)度均呈威布爾分布
時的可靠度計算 （78）
4.3.5 疲勞應(yīng)力下零件的可靠度
計算 （80）
習(xí)題 （81）
第5章 機(jī)械靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計 （82）
5.1 安全系數(shù)與可靠度 （82）
5.1.1 經(jīng)典意義下的安全系數(shù) （82）
5.1.2 可靠性意義下的安全系數(shù) （82）
5.2 設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理與計算 （85）
5.2.1 載荷的統(tǒng)計分析 （85）
5.2.2 材料機(jī)械性能的統(tǒng)計分析 （88）
5.3 機(jī)械靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計 （96）
5.3.1 機(jī)械靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計
概述 （97）
5.3.2 梁的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計 （101）
5.3.3 承受轉(zhuǎn)矩的軸的靜強(qiáng)度
可靠性設(shè)計 （103）
5.3.4 受彎扭聯(lián)合作用的軸的靜
強(qiáng)度可靠性設(shè)計 （105）
習(xí)題 （108）
第6章 機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計 （110）
6.1 概述 （110）
6.1.1 機(jī)械系統(tǒng)可靠性概念 （110）
6.1.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖與可靠性
框圖 （111）
6.1.3 系統(tǒng)可靠性模型的建立 （112）
6.1.4 系統(tǒng)可靠性模型的應(yīng)用 （113）
6.2 系統(tǒng)可靠性模型 （114）
6.2.1 串聯(lián)系統(tǒng) （114）
6.2.2 并聯(lián)系統(tǒng) （116）
6.2.3 混聯(lián)系統(tǒng) （118）
6.2.4 儲備系統(tǒng) （119）
6.2.5 表決系統(tǒng) （121）
6.2.6 復(fù)雜系統(tǒng) （123）
6.3 機(jī)械系統(tǒng)可靠性預(yù)測 （127）
6.3.1 可靠性預(yù)測的定義及目的 （127）
6.3.2 可靠性預(yù)測的程序 （127）
6.3.3 單元可靠性預(yù)測 （128）
6.3.4 系統(tǒng)可靠性預(yù)測 （130）
6.3.5 可靠性預(yù)測的注意事項 （135）
6.4 機(jī)械系統(tǒng)可靠性分配 （136）
6.4.1 系統(tǒng)可靠性分配的定義及
原則 （136）
6.4.2 系統(tǒng)可靠性分配方法 （137）
6.5 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化 （144）
6.5.1 花費最少的優(yōu)化分配方法 （144）
6.5.2 拉格朗日乘子法 （147）
6.5.3 動態(tài)規(guī)劃法 （148）
習(xí)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(yīng)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(jié)構(gòu)函數(shù) （174）
7.3.5 故障樹的定量計算 （177）
7.3.6 機(jī)械系統(tǒng)故障樹建立舉例 （183）
習(xí)題 （185）
第8章 機(jī)械零件可靠性設(shè)計應(yīng)用 （187）
8.1 概述 （187）
8.2 螺栓連接的可靠性設(shè)計 （188）
8.2.1 受拉伸載荷螺栓連接的
可靠性設(shè)計 （189）
8.2.2 靜載荷受剪切螺栓連接的
可靠性設(shè)計 （195）
8.2.3 變載荷受剪切螺栓連接的
可靠性設(shè)計 （197）
8.3 齒輪的可靠性設(shè)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(qiáng)度的可靠性
設(shè)計 （201）
8.3.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性
設(shè)計 （209）
8.4 軸的可靠性設(shè)計 （214）
8.4.1 軸的失效模式 （215）
8.4.2 轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計 （215）
8.4.3 心軸的可靠性設(shè)計 （218）
8.4.4 傳動軸的可靠性設(shè)計 （219）
8.4.5 軸的剛度可靠性設(shè)計 （223）
8.5 滾動軸承的可靠性設(shè)計 （225）
習(xí)題 （228）
第9章 可靠性試驗 （230）
9.1 概述 （230）
9.2 壽命試驗設(shè)計 （231）
9.2.1 壽命試驗?zāi)康?（231）
9.2.2 壽命試驗分類 （231）
9.2.3 壽命試驗內(nèi)容 （233）
9.3 壽命試驗的分布及參數(shù)估計 （234）
9.3.1 一般分布完全壽命試驗的
數(shù)據(jù)處理 （234）
9.3.2 指數(shù)分布壽命試驗及參數(shù)
估計 （236）
9.3.3 正態(tài)分布壽命試驗及參數(shù)
估計 （238）
9.3.4 威布爾分布壽命測試及參數(shù)
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(yīng)力加速壽命試驗
設(shè)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(guān)系 （243）
習(xí)題 （249）
附錄A （251）
參考文獻(xiàn) （258）
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，可靠性技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各個行業(yè)�？煽啃允且婚T新興的工程學(xué)科，它涉及基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)的許多領(lǐng)域，是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科。它把隨機(jī)方法（概率論和數(shù)理統(tǒng)計）應(yīng)用于工程設(shè)計，不僅解決了傳統(tǒng)設(shè)計所不能處理的一些問題，而且能有效地提高產(chǎn)品的設(shè)計水平和質(zhì)量，降低產(chǎn)品的成本，滿足現(xiàn)代化及市場競爭對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，產(chǎn)品的可靠性已成為衡量產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)措施的重要指標(biāo)之一。因此，先進(jìn)的各工業(yè)國家都在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計中運用了這種現(xiàn)代設(shè)計方法。可靠性設(shè)計受到重視在國外已有40多年的歷史了，在機(jī)械、車輛、電子技術(shù)、航天、航空等領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展及應(yīng)用，有力地提高了產(chǎn)品的可靠性水平。因為任何產(chǎn)品和技術(shù)，尤其是高科技產(chǎn)品、大型設(shè)備及超大型設(shè)備的制造，尖端技術(shù)的發(fā)展，都要以可靠性技術(shù)為基礎(chǔ)，同時科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又要求高的可靠性，這促使了可靠性工程技術(shù)逐步在各個工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了發(fā)展和應(yīng)用，人們也逐步認(rèn)識到產(chǎn)品的可靠性技術(shù)與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)，而且產(chǎn)品性能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化要求有很高的可靠性。同時，產(chǎn)品更新速度的加快，使用場所的廣泛性、嚴(yán)酷性，要求有很高的可靠性。此外，國內(nèi)外企業(yè)界普遍認(rèn)識到產(chǎn)品競爭的焦點是可靠性，大型產(chǎn)品的可靠性同時又是一個企業(yè)、一個國家科技水平的重要標(biāo)志。
然而由于種種原因，我國可靠性理論與應(yīng)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(shù)人員和管理人員還沒有系統(tǒng)地掌握可靠性技術(shù)，許多高等院校還沒有系統(tǒng)地開設(shè)可靠性理論與應(yīng)用方面的課程。本書是編者在多年從事機(jī)械可靠性設(shè)計本科教學(xué)、研究生教學(xué)以及相關(guān)可靠性研究工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過補(bǔ)充、修改而完成的。本書以大學(xué)本科教學(xué)為出發(fā)點，系統(tǒng)介紹了機(jī)械可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)理論與方法，可滿足大學(xué)本科、研究生教學(xué)使用，同時也適合廣大從事可靠性工程技術(shù)的工作人員學(xué)習(xí)和參考。
本書由重慶交通大學(xué)胡啟國教授編寫第1~3章，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院劉元朋編寫第4章，重慶交通大學(xué)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(dān)任主編并負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，劉元朋擔(dān)任副主編。在編寫過程中，參閱了國內(nèi)外同行的教材、手冊及相關(guān)科技文獻(xiàn)，除在本書參考文獻(xiàn)中列出之外，也向這些參考文獻(xiàn)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(nèi)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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