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第1章 可靠性概论 1

1.1 可靠性的基本概念 1

1.2 可靠性的定义 5

1.3 维修性与广义可靠性及失效 6

1.4 可靠性的尺度 8

1.4.1 可靠度与不可靠度 8

1.4.2 失效率 10

1.4.3 平均寿命 13

1.4.4 寿命方差和寿命均方差（标准差） 15

1.4.5 可靠寿命、中位寿命和特征寿命 16

1.4.6 有效寿命、更换寿命和筛选寿命 16

1.4.7 维修度等有关尺度 17

1.4.8 有效度 18

1.4.9 系统有效性 20

1.4.10 重要度 20

1.4.11 经济尺度 20

1.4.12 与人为差错有关的可靠性尺度 21

习题 21

第2章 概率和统计的概念 22

2.1 随机事件与统计规律性 22

2.2 母体与样本，样本空间及样本点 22

2.3 事件之间的关系与事件的运算 23

2.3.1 包含与相等 23

2.3.2 事件的和 23

2.3.3 事件的积 24

2.3.4 事件的差 24

2.3.5 事件的互不相容 25

2.3.6 事件的互逆 25

2.4 概率 25

2.5 概率的基本运算法则 27

2.5.1 互补定理 27

2.5.2 加法定理 27

2.5.3 乘法定理 28

2.5.4 条件概率 29

2.5.5 全概率公式 30

2.5.6 贝叶斯（Bayes）公式 31

2.5.7 排列与组合 32

2.6 随机变量及其分布函数 34

2.7 随机变量的数字特征，统计的基本概念 37

2.7.1 中心倾向与代表值 37

2.7.2 分散度的性质与尺度 39

2.7.3 随机变量的矩 42

2.7.4 推断与置信度 43

2.7.5 自由度 44

2.7.6 关于秩评定 44

2.7.7 回归与相关 44

习题 48

第3章 可靠性理论中常用的几种概率分布 50

3.1 离散型随机变量的几种常见的分布 50

3.1.1 （0-1）分布 50

3.1.2 贝努里试验与二项分布 51

3.1.3 泊松（Poisson）分布 54

3.1.4 几何分布与负二项分布 57

3.1.5 超几何分布 59

3.2 连续型随机变量的几种常见的分布 60

3.2.1 正态分布 60

3.2.2 截尾正态分布 65

3.2.3 对数正态分布 67

3.2.4 伽玛分布（Γ分布） 70

3.2.5 指数分布 72

3.2.6 威布尔分布 74

3.2.7 I型极值（Extreme Value Type I）分布 80

3.3 抽样分布 83

3.3.1 x2分布 83

3.3.2 t分布 86

3.3.3 F分布 89

习题 91

第4章 统计推断用图分析法——概率分布的概率纸检验 93

4.1 正态概率分布的图分析法 93

4.1.1 正态概率纸的构成原理 93

4.1.2 正态概率分布的图分析法 94

4.2 对数正态概率分布的图分析法 100

4.2.1 对数正态概率纸的构成原理 100

4.2.2 对数正态概率分布的图分析法 100

4.3 威布尔概率分布的图分析法 101

4.3.1 威布尔概率纸的构成原理 101

4.3.2 威布尔概率分布的图分析法 103

4.4 极值概率分布的图分析法 110

4.5 累积失效率图的应用 110

习题 111

第5章 分布参数的估计与分布函数的假设检验 112

5.1 分布参数的估计 112

5.1.1 分布参数的点估计 112

5.1.2 分布参数的区间估计 119

5.2 分布函数的假设检验 128

5.2.1 一个正态分布的母体参数的假设检验 128

5.2.2 两个正态分布的母体参数的假设检验 134

5.2.3 母体分布函数的假设检验 138

习题 143

第6章 机械可靠性设计概论 144

6.1 机械可靠性设计与可靠性计划 144

6.2 机械可靠性设计的基本特点 145

6.3 机械可靠性设计的主要内容 146

6.4 机械可靠性设计的方法与步骤 147

6.5 可靠性设计的统计基础 149

6.6 可靠性水平等级及可靠性经济指标 150

第7章 机械可靠性设计原理与可靠度计算 151

7.1 应力-强度分布干涉理论与可靠度的一般表达式 151

7.2 应力分布的确定 154

7.2.1 确定应力分布的步骤 155

7.2.2 用代数法综合应力分布 155

7.2.3 用矩法综合应力分布 156

7.2.4 用蒙特卡罗模拟法确定应力分布 159

7.3 强度分布的确定 161

7.3.1 确定强度分布的步骤 161

7.3.2 用代数法综合强度分布 162

7.3.3 用矩法综合强度分布 163

7.3.4 用蒙特卡罗模拟法确定强度分布 164

7.4 已知应力与强度的分布时的可靠度计算 164

7.4.1 应力与强度均呈正态分布时的可靠度计算 164

7.4.2 应力与强度均呈对数正态分布时的可靠度计算 167

7.4.3 应力与强度均呈指数分布时的可靠度计算 168

7.4.4 应力呈指数（正态）而强度呈正态（指数）分布时的可靠度计算 169

7.4.5 应力与强度均呈Γ分布时的可靠度计算 171

7.4.6 应力呈伽玛（指数）而强度呈指数（伽玛）分布时的可靠度计算 172

7.4.7 应力呈正态分布而强度呈威布尔分布时的可靠度计算 172

7.4.8 应力与强度均呈威布尔分布时的可靠度计算 174

7.4.9 极值分布下的可靠度计算 175

7.5 用数值积分法求可靠度 178

7.6 用图解法求可靠度 179

7.7 用蒙特卡罗模拟法求可靠度 183

7.8 随机变量函数的变差系数 184

习题 187

第8章 机械静强度可靠性设计 188

8.1 安全系数与可靠度 188

8.2 设计参数数据的统计处理与计算 197

8.3 机械静强度可靠性设计 208

8.3.1 受拉零件的静强度可靠性设计 208

8.3.2 梁的静强度可靠性设计 212

8.3.3 承受转矩的轴的静强度可靠性设计 215

8.3.4 受弯扭联合作用的轴的静强度可靠性设计 217

习题 220

第9章 机械疲劳强度可靠性设计 221

9.1 疲劳强度设计参数数据的统计处理与计算 221

9.1.1 疲劳载荷的统计分析方法 221

9.1.2 载荷谱 223

9.1.3 应力与疲劳强度分布参数的近似计算 225

9.1.4 材料疲劳强度的统计分析 226

9.1.5 疲劳强度修正系数的统计特性 234

9.2 S-N及P-S-N疲劳曲线 241

9.2.1 S-N曲线 241

9.2.2 疲劳极限线图 243

9.2.3 P-S-N曲线 250

9.2.4 P-S-N曲线的绘制原理和方法 251

9.3 机械零件的疲劳极限分布 256

9.4 机械零件的无限寿命可靠性设计 260

9.4.1 按零件的P-S-N曲线设计 260

9.4.2 按零件的等寿命疲劳极限线图设计 260

9.5 机械零件的有限寿命可靠性设计与寿命预测 262

9.5.1 等幅变应力作用下零件的疲劳寿命与可靠度 263

9.5.2 滚动轴承的疲劳寿命与可靠度 266

9.5.3 非稳定变应力作用下零件的疲劳寿命 268

9.5.4 疲劳强度可靠性设计的递推法 272

9.5.5 用程序载荷谱估计疲劳寿命 274

9.5.6 疲劳强度设计中的安全系数 278

习题 278

第10章 机械摩擦零件的可靠性设计 281

10.1 磨损的基本规律和磨损寿命线图 281

10.2 给定寿命时零件耐磨性的可靠度计算 284

10.3 给定可靠度时零件耐磨寿命的计算 285

习题 287

第11章 系统可靠性设计 288

11.1 系统与系统可靠性的基本概念 288

11.1.1 系统的组成与类型 288

11.1.2 系统可靠性的基本概念 288

11.2 可靠性预测 289

11.2.1 单元可靠性预测 289

11.2.2 系统可靠性预测 290

11.3 可靠性分配 302

11.3.1 等分配法 303

11.3.2 再分配法 304

11.3.3 相对失效率法与相对失效概率法 305

11.3.4 AGREE分配法 309

11.4 系统可靠性最优化 311

11.4.1 花费最小的最优化分配方法 311

11.4.2 拉格朗日（Lagrangian）乘子法 313

11.4.3 动态规划法 315

11.5 故障树分析 319

11.5.1 概述 319

11.5.2 故障树的建立 320

11.5.3 故障树的定性分析 323

11.5.4 故障树的定量分析 326

习题 328

第12章 可靠性试验 330

12.1 概述 330

12.1.1 寿命试验 330

12.1.2 环境试验 331

12.1.3 现场使用试验 331

12.2 寿命试验设计 331

12.2.1 寿命试验的目的 331

12.2.2 寿命试验的分类 331

12.2.3 寿命试验的设计 332

12.3 寿命试验结果的统计分析及参数估计 334

12.3.1 一般分布完全寿命试验的数据处理 334

12.3.2 指数分布截尾寿命试验及参数的点估计 335

12.3.3 指数分布截尾寿命试验结果的参数区间估计 338

12.3.4 正态分布和威布尔分布完全寿命试验的参数估计 343

12.4 加速寿命试验 344

12.4.1 加速寿命试验的原理与类型 344

12.4.2 恒定应力加速寿命试验设计 346

12.4.3 加速寿命曲线与方程 347

习题 347

第13章 机械零部件的可靠性设计 349

13.1 概述 349

13.2 螺栓连接的可靠性设计 352

13.2.1 静载荷受拉松螺栓连接的可靠性设计 352

13.2.2 静载荷受拉紧螺栓连接的可靠性设计 354

13.2.3 承受轴向变载荷紧螺栓连接的可靠性设计 361

13.2.4 静载荷受剪螺栓连接的可靠性设计 366

13.2.5 变载荷受剪螺栓连接的可靠性设计 368

13.3 圆柱螺旋弹簧的可靠性设计 370

13.3.1 圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧静强度的可靠性设计 370

13.3.2 圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧疲劳强度的可靠性设计 376

13.4 轴的可靠性设计 381

13.4.1 传动轴的可靠性设计 381

13.4.2 转轴的可靠性设计 385

13.4.3 轴的刚度的可靠性设计 389

13.5 圆柱齿轮轮齿强度的可靠性设计 390

13.5.1 齿面接触疲劳强度的可靠性设计 390

13.5.2 齿根弯曲疲劳强度的可靠性设计 394

13.6 滚动轴承与滑动轴承的可靠性设计 396

13.6.1 滚动轴承的可靠性设计 396

13.6.2 滑动轴承的可靠性设计 396

13.7 蜗杆-蜗轮传动承载能力的可靠性设计 397

习题 399

第14章 机械可靠性优化设计 401

14.1 以可靠度最大为目标的机械强度可靠性优化设计 401

14.2 可靠度为约束条件的机械强度可靠性优化设计 402

第15章 可修复系统的可靠性设计 404

15.1 机械维修性设计 404

15.2 系统预防维修间隔期的确定 409

15.2.1 按有效度最大原则确定最佳维修间隔期 409

15.2.2 按总费用最小原则确定最佳维修间隔期 411

15.3 马尔柯夫过程（Markov Process） 412

15.4 可修复系统的可靠度计算 418

15.4.1 单一系统的可靠度计算 418

15.4.2 两个相同单元并联系统的可利用度 419

15.4.3 两个相同单元旁联系统的可利用度 421

15.4.4 两个不同单元可修复系统的可利用度 421

15.4.5 预防维修系统的可利用度 422

附录 424

附表1 二项分布表 424

附表2 泊松（Poisson）分布表 425

附表3 负指数分布表 427

附表4 标准正态分布表 435

附表5 标准正态分布下侧分位数zp 437

附表6 正态曲线下离均值±z个标准差之间的面积 438

附表7 Γ分布表 439

附表8 x2分布下侧分位数？（n） 441

附表9 t分布下侧分位数P｛t（n）≤tp（n）｝ 443

附表10 t分布值 446

附表11 F分布表 447

附表12 存活率（可靠度）估计量 454

附表13 中位秩表 455

附表14-1 10％和90％秩置信限 456

附表14-25％和95％秩置信限 458

附表14-32.5％和97.5％秩置信限 460

附表14-4 0.5％和99.5％秩置信限 462

附表15 柯氏检验的临界值（Dn,α）表 464

附表16 柯氏检验统计量Dn的极限分布表 466

附表17 系统可靠度同并行工作分枝数、每个分枝的可靠度和容许失效数的关系 467

附表18 应力呈正态分布和强度呈威布尔分布时的失效概率表 468

附表19 应力呈Ⅱ型极大值分布、强度呈威布尔分布时的可靠度表 474

附表20 应力呈Ⅰ型极大值分布、强度呈威布尔分布时的可靠度表 477

参考文献 481