【正文】 1 1 機械可靠性設(shè)計 Reliability of Mechanical Design 選用教材： 機械可靠性設(shè)計 牟致忠 朱文予 主編 機械工業(yè)出版社 參考書 機械可靠性設(shè)計 陳健元 編著 機械工業(yè)出版社 劉惟信 編著 清華大學出版社 2 一、本課程的性質(zhì)、目的和任務 可靠性設(shè)計是可靠性工程中的一個主要內(nèi)容，是近期發(fā)展起來的一門現(xiàn)代機械設(shè)計理論和方法。 它是以提高產(chǎn)品質(zhì)量為核心，以概率論、數(shù)理統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)，綜合應用工程力學、機械工程學、系統(tǒng)工程學、人類因數(shù)工程學、運籌學等多方面知識來研究機械工程最佳設(shè)計問題。 可靠性設(shè)計是指，一項工程或產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)、在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。 可靠性設(shè)計是與常規(guī)設(shè)計不同的設(shè)計方法，它是將設(shè)計變量看作隨機變量，將可靠度作為設(shè)計目標之一，應用可靠性理論對零部件、系統(tǒng)或工程進行設(shè)計 。 3 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對產(chǎn)品、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，因此可靠性設(shè)計也越來越引起各國的重視，并積極開展研究和工程應用工作。 在我國對工科學生開設(shè)此門課程，具有非常重要的現(xiàn)實意義。本課程的目的是使學生了解并掌握可靠性的基本概念，初步掌握產(chǎn)品設(shè)備可靠性的分析，具備產(chǎn)品設(shè)備可靠性設(shè)計與評估的基礎(chǔ)知識。 4 ? 了解可靠性設(shè)計的概念、重要性及原理。 ? 掌握機械可靠性設(shè)計的基本思想和方法。 ? 有能力解決一般機械強度可靠性設(shè)計的問題。 ? 為以后進一步深造研究可靠性問題打基礎(chǔ)。 本課程主要任務是培養(yǎng)學生： 1 5 第一章 可靠性概論 （ 3學時） 167。 11 可靠性發(fā)展概況及內(nèi)容簡介 167。 12 機械可靠性學科的必要性 167。 13 可靠性的定義和特征量 167。 14 產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性 167。 15 機械可靠性設(shè)計的內(nèi)容、特點和方法 第二章 可靠性理論中常用的幾種概率分布 （ 2學時） 167。 21 常用概率分布 167。 22 概率分布的應用 第三章 確定應力和強度分布的方法 (3學時 ) 167。 31 概述 167。 32 PfSN 曲線 167。 33 用代數(shù)法綜合應力分布和強度分布 167。 34 用矩法綜合應力分布和強度分布 二、本課程的教學內(nèi)容、學時分配 6 167。 35 用蒙特卡羅（ Monte Carlo）模擬法確定應力分布和強度分布 第四章 應力 強度分布干涉理論和機械零件的可靠度計算（ 5學時） 167。 41 概述 167。 42 應力 強度分布干涉理論 167。 43 蒙特卡羅模擬法 167。 44 機械零件的可靠度計算 167。 45 可靠度與安全系數(shù)的關(guān)系 167。 46 機械零部件可靠性設(shè)計應用舉例 第五章 系統(tǒng)的可靠性（預測 ） （ 3學時） 167。 51 系統(tǒng)可靠性的分析方法 167。 52 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 7 167。 53 冗余系統(tǒng)的可靠性 167。 54 復雜系統(tǒng) 第六章 故障樹分析方法 (FTA)（ 4學時） 167。 61 概述 167。 62 故障樹的建立 167。 63 故障樹的定性分析 167。 64 故障樹的定量分析 8 第一章 可靠性概論 167。 11 可靠性發(fā)展概況及內(nèi)容簡介 167。 12 機械可靠性學科的必要性 167。 13 可靠性的定義和特征量 167。 14 產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性 167。 15 機械可靠性設(shè)計的內(nèi)容、特點和方法 9 167。 1可靠性發(fā)展概況及內(nèi)容簡介 ? 可靠性是一門新興的工程學科，是研究產(chǎn)品全壽命過程中故障的發(fā)生原因、發(fā)展規(guī)律，達到預防故障、降低故障率、提高產(chǎn)品質(zhì)量之目的的工程技術(shù)。 ? 20世紀 50年代初期，美國為了發(fā)展軍事的需要 ,先后成立了 “電子設(shè)備可靠性專門委員會”、“電子設(shè)備可靠性顧問委會” (AGREE)等研究可靠性問題的專門構(gòu) 1957年 6月日，美國的“電子設(shè)備可靠性顧問委員會”發(fā)布了 《 軍用電子設(shè)備可靠性報告 》 ，這就是著名的 AGREE報告。 10 20世紀 50年代，蘇聯(lián)為了保證人造地球衛(wèi)星發(fā)射與飛行的可靠性，開始了可靠性的研究工作。同一時期，日本企業(yè)家也認識到，產(chǎn)品要在國際市場的競爭中取勝，必須進行可靠性的研究。 1961年，蘇聯(lián)發(fā)射第一艘有人駕駛的宇宙飛船時，對宇宙飛船安全飛行和安全返回地面的可靠性提出了 率要求，可靠性研究人員把宇宙飛船系統(tǒng)的可靠性轉(zhuǎn)化為各元器件的可靠性進行研究取得了成功，滿足了對宇宙飛船系統(tǒng)提出的可靠性要求。從此，蘇聯(lián)對可靠性問題展開了全面深入的研究。 “AGREE” 報告是可靠性工程學發(fā)展的奠基性文件。 11 ? 20世紀 70年代，各種各樣的電子設(shè)備或系統(tǒng)廣泛應用于各科學技術(shù)領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)部門以及人們的日常生活中，電子設(shè)備的可靠性直接影響著生產(chǎn)效率和設(shè)備壽命以及人員的生命安全，對可靠性問題的研究顯得日益重要。 ? 我國的可靠性工作起步并不晚， 20世紀 50年代就建立了溫熱帶環(huán)境暴露試驗機構(gòu)， 1972年在此基礎(chǔ)上建立了我國的電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗研究所。 20世紀 70年代，由于我國重點工程的需要，以及消費者對提高家用電器等產(chǎn)品質(zhì)量的強烈需求，對各行各業(yè)的可靠性研究工作起到了巨大的推動作用。 ? 1978年提出 《 電子產(chǎn)品可靠性“七?！辟|(zhì)量控制與反饋科學實驗 》 計劃，并組織實施 。 1984年組建了全國統(tǒng)一的電子產(chǎn)品可靠性信息交換網(wǎng)，并頒布了 GJB299—87《 電子設(shè)備可靠性預計冊 》 ，有力地推動了我國電子產(chǎn)品可靠性工作。 12 ? 20世紀 80年代，可靠性研究繼續(xù)朝廣度和深度發(fā)展，中心內(nèi)容是實現(xiàn)可靠性保證。 1985年，美國軍方提出在 2023年實現(xiàn)“可靠性加倍，維修時間減半”的新目標，并付諸實施。 ? 20世紀 90年代初，原機械電子工業(yè)部提出了“以科技為先導，以質(zhì)量為主線”的思路，沿著管起來 — 控制好 — 上水平的發(fā)展模式開展可靠性工作，興起了我國第二次可靠性工作的高潮，取得了較大的成績。 ? 1991年海灣戰(zhàn)爭的“沙漠風暴”行動和科索沃戰(zhàn)爭表明，未來戰(zhàn)爭是高技術(shù)的較量。 13 可靠性工程發(fā)展及其重要性 ? 例如，美國的宇宙飛船阿波羅工程有 700萬只元器件和零件，參加人數(shù)達 42萬人，參予制造的廠家達 1萬 5千多家，生產(chǎn)周期達數(shù)年之久。象這樣龐大的復雜系統(tǒng)，一旦某一個元件或某一個部件出現(xiàn)故障，就會造成整個工程失敗，造成巨大損失。所以可靠性問題特別突出，不專門進行可靠性研究是難于保證系統(tǒng)可靠性的。 14 可靠性工程的重要性主要表現(xiàn)在三個方面： ? 1. 高科技的需要 ? 2. 經(jīng)濟效益的需要 ? 3. 政治聲譽的需要 ? 總之 ， 無論是人民群眾的生活 ， 國民經(jīng)濟建設(shè)的需要出發(fā) ， 還是從國防 、 科研的需要出發(fā) ， 研究可靠性問題是具有深遠的現(xiàn)實意義 。