第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 机械可靠性的重要性 1
1.1.2 国外机械可靠性发展动态 1
1.1.3 国内机械可靠性发展简况 3
1.2 机械可靠性的特点 6
1.3 机械概率可靠性设计与传统安全系数法机械设计的关系 7
1.4 机械可靠性设计方法 12
1.5 机械可靠性设计步骤 16
第2章 机械故障分析 19
2.1 机械故障模式 20
2.1.1 故障模式的基本概念 20
2.1.2 零件常见的故障模式 21
2.1.3 典型零件的故障模式 22
2.1.4 故障模式实例 27
2.2 机械故障的预防 35
2.2.1 可靠性设计准则 36
2.2.2 可靠性设计检查表 38
2.2.3 可靠性设计检查表示例 39
2.3 机械故障原因及机理的分析方法 48
2.3.1 机械故障原因分析的通用程序 49
2.3.2 机械故障原因分析方法 51
2.3.3 机械故障原因分析示例 54
第3章 概率分析和设计基础 58
3.1 随机变量的综合计算 58
3.1.1 代数运算 58
3.1.2 台劳级数近似求解 63
3.2 蒙特卡洛模拟法 67
3.2.1 基本原理 67
3.2.2 求解步骤 69
3.2.3 应用举例 72
3.3.1 概述 76
3.3 设计参数的统计处理 76
3.3.2 几何尺寸的随机性 79
3.3.3 材料性能的随机性 81
3.3.4 载荷的随机性 87
3.4 干涉理论及可靠度计算的一般公式 90
3.4.1 应力—强度干涉模型 90
3.4.2 可靠度计算的一般公式 92
3.4.3 关于干涉理论的几点讨论 95
3.5 几种常用分布的可靠度计算 98
3.5.1 应力和强度均为正态分布时的可靠度计算 98
3.5.2 应力和强度均为对数正态分布时的可靠度计算 100
3.5.3 应力和强度均为指数分布时的可靠度计算 102
3.5.4 应力和强度为其它分布时的可靠度计算 103
第4章 概率分析和设计的工程方法 107
4.1.1 均值点法和验算点法 108
4.1 一次二阶矩法 108
4.1.2 可靠度系数β的几何意义 110
4.1.3 均值点法和验算点法的算例比较 114
4.2 非正态分布变量的当量正态化 117
4.2.1 二参数等效正态法 117
4.2.2 三参数等效正态法 124
4.3 相关变量的独立变换 127
4.3.1 相关正态变量的独立变换 127
4.3.2 一般情况下可靠度的求解过程 132
4.4 有限元法在可靠性分析和设计中的应用 134
4.4.1 概述 134
4.4.2 改进均值法 135
4.4.3 改进均值法与有限元法的结合 138
4.5 安全系数与可靠度的关系 139
4.5.1 均值安全系数 141
4.5.2 概率安全系数 142
4.5.3 随机安全系数 143
4.6 静强度可靠性设计举例 146
4.6.1 受拉杆的可靠性设计 146
4.6.2 简支梁设计 150
4.6.3 受扭杆设计 153
4.6.4 压力容器设计 158
4.6.5 弯扭联合作用的轴的设计 160
第5章 疲劳可靠性分析与设计 165
5.1 引言 165
5.2 基本设计参数随机特性的确定 166
5.2.1 载荷随机性的确定及载荷谱的编制 167
5.2.2 材料疲劳强度统计特性的确定 176
5.2.3 结构件疲劳强度的统计特性 181
5.3 规定寿命下的疲劳强度可靠性设计 184
5.3.1 稳定循环变应力下疲劳强度可靠性设计 186
5.3.2 不稳定循环变应力下疲劳强度可靠性设计 190
5.4 给定载荷下可靠寿命的预测 195
5.4.1 稳定循环变应力下可靠寿命的预测 196
5.4.2 不稳定循环变应力下可靠寿命的预测 197
5.5 综合考虑裂纹形成和裂纹扩展全寿命的可靠寿命预测 209
5.5.1 断裂强度的可靠性分析 210
5.5.2 疲劳断裂的可靠寿命 212
5.5.3 综合考虑裂纹形成和裂纹扩展的结构可靠寿命的预测 214
第6章 机构可靠性分析 218
6.1 概述 218
6.1.1 机构及其功能 218
6.1.2 机构可靠性 218
6.1.3 影响机构可靠性的主要因素 220
6.1.4 机构工作能力及其耗损过程 220
6.1.5 机构可靠性指标 222
6.2 机构可靠性分析基本原理及方法 224
6.2.1 机构可靠性通用数学模型 225
6.2.2 机构运动学可靠性数学模型 226
6.2.3 机构动态输出特性可靠性模型 229
6.2.4 状态变量分析法在机构可靠性分析中应用 238
6.2.5 机构可靠性仿真 241
6.3 机构故障模式及故障形成过程数学表达 245
6.3.1 机构故障模式 245
6.3.2 机械功能输出参数变化规律 247
6.3.3 渐发性故障模型及数学表达 250
6.3.4 突发性故障模型 256
6.4 工程应用举例——旋转输弹机构可靠性仿真分析 257
6.4.1 旋转输弹机工作原理与功能介绍 257
6.4.2 弹距分布的可靠性仿真 259
6.4.3 输弹运行过程动作可靠性仿真 263
第7章 田口方法在机械可靠性设计中的应用 276
7.1.2 稳健性指标——SN比 277
7.1.1 稳健性基本概念 277
7.1 田口方法与机械可靠性 277
7.1.3 SN比与机械可靠性 282
7.1.4 田口方法的三次设计——稳健设计 284
7.2 气动换向装置的三次设计 286
7.2.1 系统设计——问题的提出 286
7.2.2 参数设计 287
7.2.3 容差设计 293
7.3 油泵阀头耐磨性的参数设计 297
7.4 离合器弹簧耐久性参数设计 301
7.5 超高强度抽油杆高频淬火工艺的参数设计 306
7.5.1 系统设计——问题的提出 306
7.5.2 参数设计 306
7.6 汽车操纵性能的动态特性的稳健性设计 309
附表1 正态分布的单侧分位数 316
附表2 常用的概率分布 322