机械可靠性 理论方法应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 研究可靠性的重要性 1

1.1.2 可靠性的范畴和机械可靠性的发展 2

1.1.3 可靠性与质量管理的关系和区别 6

1.2 可靠性管理 8

1.2.1 可靠性管理的内容 8

1.2.2 可靠性大纲 12

1.2.3 可靠性工程部门的职责 14

1.2.4 注册可靠性工程师（CRE，Certified Reliability Engineer） 15

1.3 可靠性的定义和特征量（指标） 15

1.3.1 可靠性的定义和要点 15

1.3.2 机械可靠性的特征量（指标） 16

1.4 影响机械设备和电子、电气设备可靠性的因素 22

第2章 可靠性的数学基础 23

2.1 概率 23

2.1.1 概率的基本概念 23

2.1.2 古典概率与统计概率 24

2.1.3 概率的基本定理与运算 25

2.1.4 贝叶斯定理及其应用 27

2.2 随机变量 28

2.2.1 离散型随机变量 28

2.2.2 连续型随机变量 29

2.2.3 累积分布函数（CDF） 30

2.2.4 概率密度函数（PDF） 31

2.2.5 随机变量的数字特征 32

2.2.6 多维随机变量 33

2.3 可靠性工程常用的概率分布 34

2.3.1 伯努利试验和二项分布 34

2.3.2 泊松分布 35

2.3.3 正态分布 36

2.3.4 对数正态分布 41

2.3.5 威布尔分布 42

2.3.6 指数分布 50

2.3.7 几种常用的概率分布的应用范围及实例 51

2.4 数理统计 52

2.4.1 数理统计的基本概念 52

2.4.2 分布参数估计 53

2.4.3 假设检验 58

2.4.4 回归分析 61

第3章 机械可靠性设计的内容和方法 63

3.1 机械可靠性设计的内容 63

3.2 机械可靠性设计的特点 65

3.3 机械可靠性设计的方法 66

3.3.1 失效模式、影响及危害度分析（FMECA） 66

3.3.2 概率设计 66

3.3.3 普通失效率法 70

3.3.4 几种机械可靠性设计方法的比较 71

第4章 普通失效率法在机械可靠性计算中的应用 72

4.1 基本概念 72

4.2 常用的普通失效率数据来源 73

4.3 使用普通失效率计算机械系统的可靠性 78

4.4 一些机械零部件的失效率模型 79

4.4.1 阀门的失效率模型 79

4.4.2 密封的失效率模型 80

4.4.3 滚动轴承的失效率模型 81

第5章 确定应力分布和强度分布的方法 82

5.1 概述 82

5.1.1 确定应力分布的过程及步骤 82

5.1.2 确定强度分布的过程及步骤 83

5.2 影响应力分布和强度分布的物理与几何参数的统计数据 84

5.3 Pf-S-N曲线 86

5.4 复合疲劳应力下的强度分布 87

5.5 用代数法综合应力分布和强度分布 88

5.6 用矩法综合应力分布和强度分布 92

5.7 用Monte Carlo模拟法综合应力分布和强度分布 94

第6章 应力-强度分布干涉理论和机械零件的可靠度计算 96

6.1 概述 96

6.2 应力-强度分布干涉理论与可靠度的一般表达式 96

6.3 可靠度的计算方法 99

6.4 机械零件的可靠度计算 104

6.4.1 应力分布和强度分布都为正态分布时的可靠度计算 104

6.4.2 应力分布和强度分布都为对数正态分布的可靠度计算 106

6.4.3 应力为威布尔分布、强度为正态分布时的可靠度计算 109

6.4.4 已知应力幅、相应的失效循环次数分布和规定的寿命要求时，疲劳应力下的可靠度计算 111

6.4.5 已知强度分布和最大应力幅，在规定寿命下的可靠度计算 112

6.4.6 复合疲劳应力下的可靠度计算 113

6.4.7 顺序加载下的累积疲劳可靠度计算 113

6.4.8 可靠度与安全系数的关系 119

6.5 可靠度的置信度和置信区间 121

6.5.1 概述 121

6.5.2 可靠度的单侧置信区间下限RL1 123

6.5.3 置信度对RL1影响 133

6.5.4 样本量对RL1的影响 133

6.5.5 在规定的置信度下，把目标可靠度设计到零件中去 134

第7章 机械零件可靠性设计数据的获得方法 136

7.1 概述 136

7.1.1 由试验得到的S-N分布线图 136

7.1.2 按经验方法做出的S-N分布线图 137

7.2 静强度分布数据 138

7.3 失效循环次数N的分布数据 140

7.4 有限寿命下的强度分布数据 143

7.4.1 由试验数据确定有限寿命下的强度分布 143

7.4.2 根据试验数据估计有限寿命下的强度分布 146

7.5 长期寿命下的强度分布——持久极限分布 147

7.6 呈分布状态的古德曼（Goodman）线图的确定 149

7.7 用经验方法得到的强度分布数据 153

第8章 失效模式、影响与危害度分析（FMECA） 154

8.1 概述 154

8.2 FMECA的内容和实施步骤 155

8.3 FMECA的应用实例 159

第9章 故障树分析（FTA） 165

9.1 概述 165

9.2 故障树分析的常用符号 166

9.3 故障树的建立 167

9.4 故障树的定性分析 170

9.4.1 最小割集与最小路集 170

9.4.2 求最小割集的方法 170

9.4.3 求最小路集的方法 172

9.4.4 结构重要度 172

9.5 故障树的定量分析 173

9.5.1 直接概率法 173

9.5.2 概率重要度 175

第10章 系统的可靠性 177

10.1 系统可靠性的分析方法 177

10.2 串联系统的可靠性 177

10.3 冗余系统的可靠性 178

10.3.1 并联系统的可靠性 178

10.3.2 混联系统的可靠性 179

10.3.3 表决系统的可靠性 181

10.3.4 旁联系统的可靠性 181

10.4 复杂系统的可靠性 182

10.4.1 布尔真值表法（部件状态列表穷举法） 182

10.4.2 卡诺图法（概率图法） 183

10.4.3 贝叶斯分析法 184

10.4.4 最小割集近似法 186

10.5 系统的可靠性分配 187

10.5.1 相对失效率比法（比例分配法） 187

10.5.2 评分分配法（加权分配法） 188

10.5.3 AGREE法 189

第11章 可靠性试验 191

11.1 概述 191

11.1.1 可靠性试验的分类 191

11.1.2 可靠性试验计划和注意事项 192

11.2 指数分布寿命试验 193

11.2.1 寿命服从指数分布时平均寿命的确定 193

11.2.2 平均寿命的置信区间 194

11.2.3 可靠度及其置信区间 198

11.2.4 定时截尾试验中无失效发生时平均寿命、可靠度及其单侧置信下限RLl的确定 199

11.2.5 定数截尾试验中发生一次失效时平均寿命、可靠度及其单侧置信下限RL1的确定 200

11.2.6 不同试验类型和置信度下的试验时间和样本量 200

11.3 威布尔分布寿命试验 202

11.3.1 完全子样的威布尔分布寿命试验 203

11.3.2 不完全子样的寿命试验 203

11.4 加速寿命试验 206

11.4.1 概述 206

11.4.2 逆幂律法 207

11.4.3 过载应力试验法 207

11.4.4 百分寿命加速试验法 208

11.4.5 威布尔分布应力－寿命模型 210

11.4.6 采用对数坐标的应力－寿命模型 214

11.4.7 非参数区间估计法 215

11.4.8 高加速寿命试验（HALT）和高加速应力筛选（HASS）简介 218

第12章 维修性设计 221

12.1 概述 221

12.1.1 研究维修性的必要性 221

12.1.2 维修性的历史与发展 222

12.1.3 维修性的定义和指标 225

12.1.4 维修的分类 228

12.2 维修性设计准则 231

12.2.1 可靠性设计准则 231

12.2.2 修复时间分布 232

12.2.3 维修度函数 236

12.2.4 修复率 240

12.2.5 平均修复时间 242

12.3 维修策略 246

12.3.1 按时（按龄期）更换的预防维修方针 246

12.3.2 按固定时间间隔更换的预防维修方针 255

12.3.3 视情维修与以可靠性为中心的维修 258

12.4 可修复系统的可用度 258

12.4.1 可用度定义 258

12.4.2 可修复的单个部件的可用度 261

12.4.3 稳态可用度 264

12.4.4 提高可用性的措施 267

第13章 机械可靠性的几个专题与机械零件可靠性设计应用举例 269

13.1 疲劳与断裂的可靠性设计与分析 269

13.1.1 疲劳可靠性设计 269

13.1.2 断裂可靠性设计 271

13.2 磨损的可靠性设计与分析 273

13.3 振动的可靠性设计与分析 280

13.4 腐蚀的可靠性设计与分析 284

13.5 机械零件可靠性设计应用举例 291

13.5.1 机械零件可靠性设计应考虑的问题 291

13.5.2 螺栓联接的可靠性设计 294

13.5.3 过盈连接的可靠性设计 303

13.5.4 焊接的可靠性设计 305

13.5.5 弹簧的可靠性设计 305

13.5.6 轴的可靠性设计 315

13.5.7 滚动轴承的可靠性设计 322

13.5.8 联轴器的可靠性设计 325

13.5.9 摩擦离合器的可靠性设计 329

13.5.10 其他零件的可靠性设计 331

附录 338

附录A 标准正态分布函数数值表 338

附录B Γ函数表 339

附录C t分布位数表 340

附录D X2分布位数表 341

附录E Kolmogorov－Smirnov分布数值表 342

参考文献 343