机械零件的可靠性设计PDF电子书下载

目录 1

第一章 机械可靠性设计概论 1

1-1概述 1

1-2机械零件可靠性设计的特点及研究内容 4

一、设计特点 4

二、研究内容 4

1-3机械可靠性的基本概念及指标 6

一、产品及功能参数 6

二、产品的工作能力 7

三、故障、失效 7

四、可靠性、可靠度 8

五、维修性、维修度 10

六、失效率及失效率曲线 11

七、可靠性水平等级 16

八、可靠性的经济指标 19

第二章 可靠性的数学基础 21

2-1基本概念 21

一、随机事件 21

二、概率 22

三、随机变量 23

四、概率分布 25

五、总体、个体和样本 27

六、平均值和中值 28

七、方差、标准差和变异系数 29

八、置信度的概念 31

九、置信度和可靠度 33

2-2正态分布和截尾正态分布 33

一、概率密度函数和分布函数 33

二、标准正态分布 35

三、截尾正态分布 39

2-3正态概率坐标纸 41

一、正态概率坐标纸的制作原理 41

二、正态概率纸的应用 42

一、概率密度函数和分布函数 50

2-4对数正态分布 50

二、均值和标准差 52

三、对数正态概率纸 56

2-5威布尔分布 59

一、失效概率密度函数和失效分布函数 59

二、威布尔分布的参数 60

三、威布尔分布的可靠性数量特征 62

四、零件疲劳寿命试验用的威布尔分布表达式 63

五、威布尔分布在滚动轴承寿命计算中的应用 64

2-6威布尔概率坐标纸 68

一、概率纸制作原理 68

二、威布尔概率纸的应用 69

2-7极值分布 79

一、极小值分布 80

二、极大值分布 82

三、极值概率纸 84

2-8指数分布 86

2-9伽玛（Γ）分布 91

2-10统计分布在机械可靠性设计中的应用 94

2-11分布参数的分析法估计 104

一、正态分布的参数估计 104

二、对数正态分布的参数估计 108

三、指数分布的参数估计 110

四、威布尔分布的参数估计 113

2-12分布函数的假设检验 116

第三章 随机变量函数的分布及数字特征 119

3-1随机变量函数的分布 119

一、一维随机变量的函数 119

二、n维随机变量的函数 122

3-2数学期望及方差的基本公式 126

3-3线性函数的均值及方差 127

3-4独立随机变量乘积的均值及方差 132

3-5一般函数的均值及方差的近似值 136

一、一维随机变量函数 136

二、n维随机变量函数 140

三、切贝雪夫（Chebyschev）不等式的应用 148

3-6基本随机变量的统计数据 150

第四章 零件可靠度计算的基本方法 155

4-1应力－强度干涉模型法 155

一、基本概念 155

二、失效概率（干涉概率）的确定方法 158

4-2几种常用分布的可靠度计算 161

一、应力、强度均为正态分布时的可靠度计算 161

二、应力、强度均为对数正态分布时的可靠度计算 166

三、应力、强度均为威布尔分布时的可靠度计算 171

四、应力为正态分布、强度为威布尔分布时的可靠度计算 175

五、应力为指数分布、强度为正态分布时的可靠度计算 179

六、应力为伽玛（Γ）分布、强度为正态分布时的可靠度计算 180

七、应力为Ⅰ型极大值分布、强度为Ⅰ型极小值分布时的可靠度计算 181

八、应力为Ⅰ型极大值分布、强度为威布尔分布时的可靠度计算 182

九、应力为瑞利（Ragleigh）分布、强度为正态分布时的可靠度计算 182

4-4按等效正态分布法计算零件的可靠度 186

一、极限状态的概念 186

二、极限状态方程中只有两个正态随机变量的情况 187

4-3用蒙特卡罗（MonteCarlo）法求应力、强度的干涉解 188

三、极限状态方程中有多个正态随机变量的情况 189

四、极限状态方程中有非正态随机变量的情况（等效正态分布法） 192

五、计算安全指标β的框图 194

7-3并联系统的可靠度 202

4-5可靠度计算中的安全指标及载荷粗糙度 203

一、安全指标及载荷粗糙度 203

二、安全指标、载荷粗糙度与可靠度的关系 206

4-6可靠度的置信区间 207

第五章 零件疲劳强度的可靠度计算 211

5-1全概率疲劳曲线（P-σ-N曲线） 211

5-2零件疲劳极限的中值及变异系数 214

5-3分布化的疲劳极限应力图 224

一、根据分布化的极限应力图建立疲劳强度的可靠度模型 226

二、近似的分布化极限应力曲线 231

5-4稳定变应力下疲劳强度的可靠度计算 242

5-5规律性的非稳定变应力下的零件可靠度 255

一、根据疲劳损伤线性累积假说计算疲劳寿命的可靠度 257

二、疲劳寿命可靠度的顺序计算法 262

三、零件的P-σ？-N曲线 266

四、应力分量随机变化时复合应力状态下的疲劳寿命可靠度计算 267

第六章 机械零件耐磨性的可靠度计算 271

6-1磨损的基本规律 271

6-2给定工作寿命下零件耐磨性的可靠度计算 275

6-3给定可靠度下零件磨损寿命的计算 279

第七章 系统的可靠度 285

7-1基本概念 285

7-2串联系统的可靠度 287

一、复杂系统 289

二、串联系统与最弱环节模型（串联链式模型） 290

7-4串并联系统的可靠度 294

7-5系统的可靠度分配 298

一、等分配法 299

二、按相对失效率和重要度分配 299

三、按单元的复杂程度及重要度分配 302

第八章 安全系数与可靠度 306

8-1概述 306

8-2可靠性设计的定值安全系数 307

8-3随机变量安全系数 315

一、均值安全系数 315

二、中值安全系数 321

第九章 零、部件的可靠性试验 324

9-1可靠性试验的目的及分类 324

9-2可靠性加速试验 326

一、试验时间与环境应力的关系 327

二、样本容量与环境应力的关系 329

三、样本容量与试验时间的关系 333

四、可靠性加速试验实例 339

9-3零、部件的分组最短寿命试验 343

第十章 螺纹联接的可靠性设计 347

10-1常用机械零件的可靠性设计概述 347

一、强度随机变量的概率模型 349

10-2受轴向静载荷的紧螺栓联接的设计 349

二、应力随机变量的概率模型 352

10-3受轴向变载荷的紧螺栓联接的设计 365

一、螺检联接的疲劳试验及统计分析 366

二、螺栓联接的疲劳极限应力幅均值 375

三、螺栓联接的极限应力图 376

10-4受横向载荷的普通紧螺栓联接的设计 381

10-5承受剪切、挤压载荷的联接件的设计 387

一、受静载荷的受剪螺栓联接的设计 387

二、受变载荷的受剪螺栓联接的设计 389

11-1圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧的静强度设计 394

第十一章 圆柱形压缩和拉伸螺旋弹簧的可靠性设计 394

一、应力随机变量 396

二、静强度随机变量 399

11-2圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧的疲劳强度设计 407

一、变应力随机变量 407

二、极限应力图 408

三、分布化的极限应力图 411

第十二章 轴的可靠性设计 416

12-1心轴的可靠性设计 416

12-2传动轴的可靠性设计 432

12-3转轴强度的可靠性设计 442

12-4轴的刚度的可靠性设计 453

第十三章 滚动轴承的可靠性 460

13-1轴承寿命的基本公式 460

13-2可靠性系数α1 461

13-3材料系数α2及润滑系数α3 470

第十四章 渐开线圆柱齿轮强度的可靠度计算 473

14-1齿面接触应力计算 473

14-2齿面接触疲劳强度 476

14-3轮齿弯曲疲劳强度的可靠度计算 481

一、齿根弯曲应力计算 481

二、齿根弯曲疲劳极限计算 482

14-4 齿轮减速器的可靠性优化设计 491

附表1 -A标准正态分布的纵坐标表 508

附表1 正态分布表 509

附表2 中位秩表 510

附表3 10％和90％秩置信限 511

附表4 5％和95％秩置信限 513

附表5 t分布表 515

附表6 χ2分布表 516

附表7 正态分布容许限k表 518

附表9 应力为正态分布及强度为威布尔分布的可靠度 522

附表8 Γ函数表 528

主要参考文献 529