第1章 概论 1
1.1 机械可靠性分析的基本概念 1
1.1.1 可靠性的基本概念 1
1.1.2 可靠性的评价尺度 3
1.1.3 机械零件可靠性分析的基本概念 7
1.2 机械零件的应力、强度及寿命 9
1.2.1 应力 9
1.2.2 强度 11
1.2.3 寿命 12
1.2.4 应力、强度和寿命的关系 12
1.3 常用随机变量的统计分布 13
1.3.1 指数分布 13
1.3.2 正态分布 14
1.3.3 对数正态分布 16
1.3.4 威布尔分布 18
1.3.5 伽马分布 22
1.4 随机变量的代数运算 22
1.4.1 正态随机变量的代数运算 22
1.4.2 随机变量函数的数学期望与方差的近似计算 25
参考文献 26
第2章 机械零件强度可靠性模型及应用 28
2.1 机械零件应力、强度“干涉”模型 28
2.1.1 机械零件应力、强度“干涉”模型 28
2.1.2 应力、强度“干涉”模型的应用 31
2.2 机械零件强度可靠性精确计算模型 34
2.2.1 应力和强度均呈正态分布的可靠性模型 34
2.2.2 应力和强度不均呈正态分布的可靠性模型 34
2.2.3 计算实例 39
2.3 机械零件强度可靠性近似计算模型 40
2.3.1 图解近似计算模型 40
2.3.2 概率分布的Edgeworth级数渐近展开近似计算模型 43
2.3.3 机械零件强度可靠性的Monta Carlo近似计算模型 49
2.3.4 最大失效概率法 52
2.3.5 机械零件强度可靠度的二维高斯积分法 56
2.3.6 应力、强度均呈威布尔分布的Gauss-Laguerre及Gauss-Legeudre求积近似方法 62
2.3.7 等效正态分布近似计算方法 68
2.3.8 等效威布尔分布法 79
2.4 存在未知(模糊)信息时的机械零件强度可靠性计算模型 82
2.4.1 机械零件强度可靠性的灰色预测法 82
2.4.2 机械零件的强度模糊可靠度计算模型 87
参考文献 91
第3章 机械系统的可靠性模型及应用 93
3.1 系统可靠性模型的建立 93
3.1.1 可靠性框图 93
3.1.2 系统可靠性模型的建立步骤 95
3.1.3 系统可靠性模型的应用 96
3.2 简单机械系统的可靠性模型 97
3.2.1 串联系统 97
3.2.2 纯并联系统 99
3.2.3 表决系统 100
3.2.4 等待系统 100
3.2.5 均分载荷并联系统可靠性纯灭模型 102
3.2.6 能力相关的机械系统可靠性模型 107
3.3 复杂机械系统可靠性模型 109
3.3.1 上下限近似计算模型 109
3.3.2 网络系统的可靠性计算模型 112
3.4 系统可靠性分配模型 114
3.4.1 系统可靠性分配准则 115
3.4.2 等分配模型 116
3.4.3 按预计失效率(或故障率)的分配模型 117
3.4.4 按预计失效率(或故障率)和重要度的分配模型 118
3.4.5 AGREE分配模型 120
3.4.6 花费最小的最优化分配模型 122
3.4.7 系统可靠性分配模型的选择 124
参考文献 125
第4章 轴的强度可靠性模型及应用 126
4.1 轴的力学模型 126
4.2 对称循环下轴静强度与无限寿命的强度可靠性模型 131
4.2.1 传动轴的强度可靠性模型 131
4.2.2 心轴的强度可靠性模型 140
4.2.3 转轴的强度可靠性模型 143
4.2.4 修正系数的统计确定 144
4.2.5 有限寿命下轴的疲劳强度可靠性模型 150
4.3 非对称循环载荷下轴的疲劳强度可靠性模型 161
4.3.1 无限寿命下的轴疲劳强度可靠性模型 162
4.3.2 有限寿命下的轴疲劳强度可靠性模型 165
4.4 轴的刚度可靠性模型 166
4.5 顺序加载下轴的累积疲劳损伤可靠性模型 168
4.6 多失效模式下轴的强度可靠性模型 172
4.6.1 单一载荷下轴的多失效模式可靠性模型 173
4.6.2 弯扭组合载荷下多失效模式可靠性模型 177
4.7 轴强度可靠性模型的应用 179
4.7.1 轴的强度可靠性预测 179
4.7.2 轴的可靠性设计 188
参考文献 191
第5章 齿轮的强度可靠性模型及应用 193
5.1 渐开线圆柱直齿轮的力学模型 193
5.1.1 齿轮齿面接触应力力学计算模型 193
5.1.2 齿轮轮齿弯曲应力力学计算模型 194
5.2 齿轮的静强度可靠性模型 195
5.2.1 接触应力下齿轮静强度可靠性模型 195
5.2.2 弯曲应力下齿轮静强度可靠性模型 197
5.3 齿轮的疲劳强度可靠性模型 198
5.3.1 齿轮接触疲劳强度可靠性模型 198
5.3.2 齿轮弯曲疲劳强度可靠性模型 200
5.4 齿轮多失效模式下的可靠性模型 203
5.5 齿轮可靠性模型中的随机变量分布及系数的确定 205
5.5.1 齿轮可靠性模型中的随机变量分布 205
5.5.2 齿轮可靠性模型中系数的确定 206
5.6 齿轮可靠性预测实例 215
本章符号说明 219
参考文献 221
第6章 弹簧的强度可靠性模型及应用 222
6.1 螺旋弹簧的强度可靠性模型及应用 222
6.1.1 圆柱螺旋弹簧的力学模型 222
6.1.2 螺旋弹簧的主要失效形式及可靠性计算准则 227
6.1.3 圆柱形压缩螺旋弹簧强度可靠性模型 228
6.1.4 圆柱形压缩螺旋弹簧疲劳累积损伤可靠性模型 235
6.1.5 压缩螺旋弹簧强度可靠性模型的应用 240
6.2 钢板弹簧的强度可靠性模型及应用 250
6.2.1 钢板弹簧的力学模型 250
6.2.2 钢板弹簧主要失效形式与强度可靠性计算准则 255
6.2.3 钢板弹簧的静强度可靠性模型 256
6.2.4 钢板弹簧在随机应力下的强度可靠性模型 259
6.2.5 车用钢板弹簧在随机应力下的疲劳累积损伤可靠性模型 261
6.3 碟形弹簧的强度可靠性模型及应用 266
6.3.1 碟形弹簧的力学模型 266
6.3.2 碟形弹簧的常见失效形式及可靠性计算准则 268
6.3.3 静载荷下碟形弹簧的可靠性模型 269
6.3.4 碟形弹簧承受交变载荷的强度可靠性模型 271
6.3.5 碟形弹簧可靠性模型的应用 276
参考文献 281
第7章 螺栓连接强度的可靠性模型及应用 283
7.1 螺栓连接的力学模型 283
7.1.1 螺栓组的受力形式及螺栓的工作载荷 283
7.1.2 单个螺栓连接的工作应力 285
7.2 螺栓连接强度的可靠性模型 288
7.2.1 螺栓连接静强度可靠性模型 288
7.2.2 螺栓连接的疲劳强度可靠性模型 293
7.3 连杆螺栓的可靠性模型 301
7.3.1 连杆螺栓连接的失效分析和螺栓可靠性计算准则 302
7.3.2 连杆螺栓连接力学模型与最小预紧力 303
7.3.3 连杆螺栓工作应力分布 306
7.3.4 连杆螺栓疲劳强度极限分布 313
7.3.5 连杆螺栓强度的可靠性模型 318
7.3.6 连杆螺栓强度可靠性的随机模拟评价 319
7.3.7 发动机连杆螺栓强度可靠性预测实例 321
参考文献 324
第8章 滚动轴承及系统可靠性模型 325
8.1 普通滚动轴承及系统可靠性模型 325
8.1.1 普通滚动轴承的可靠性模型 325
8.1.2 滚动轴承的当量动负荷 328
8.1.3 滚动轴承系统可靠性模型 330
8.2 大型轧机用滚动轴承可靠性模型 333
8.2.1 轧辊轴承使用条件和失效形式 333
8.2.2 轧辊轴承可靠性预测模型 334
8.3 大型滚动轴承可靠性通用强度模型 349
8.3.1 大型滚动轴承的寿命分布与可靠性系数α1 349
8.3.2 大型滚动轴承可靠性通用强度模型 351
8.3.3 大型滚动轴承可靠性通用强度模型预测实例 358
参考文献 359
第9章 其他机械零件与系统可靠性模型及应用 361
9.1 机械磨损零件的可靠性模型 361
9.1.1 机械磨损的基本规律与磨损寿命线图 361
9.1.2 给定寿命下的机械零件耐磨性可靠性模型 364
9.2 V带传动的可靠性模型及应用 366
9.2.1 V带传动的力学模型 367
9.2.2 V带传动的失效模式 368
9.2.3 V带传动可靠性模型 370
9.2.4 V带传动疲劳强度可靠性模型 372
9.3 滚柱式超越离合器可靠性优化设计 378
9.3.1 滚柱式超越离合器系统可靠性模型 378
9.3.2 滚柱式超越离合器的零件失效应力计算与零件可靠性模型的选用 380
9.3.3 滚柱式超越离合器的可靠性优化设计 384
9.3.4 滚柱式超越离合器可靠性优化设计实例 389
参考文献 390
附录 391
附录1 标准正态分布积分表 391
附录2 威布尔分布的偏度和峰度 407