【正文】 1 1 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì) Reliability of Mechanical Design 選用教材： 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì) 牟致忠 朱文予 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 參考書(shū) 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì) 陳健元 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 劉惟信 編著 清華大學(xué)出版社 2 一、本課程的性質(zhì)、目的和任務(wù) 可靠性設(shè)計(jì)是可靠性工程中的一個(gè)主要內(nèi)容，是近期發(fā)展起來(lái)的一門(mén)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)理論為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用工程力學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、人類(lèi)因數(shù)工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多方面知識(shí)來(lái)研究機(jī)械工程最佳設(shè)計(jì)問(wèn)題。 可靠性設(shè)計(jì)是指，一項(xiàng)工程或產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)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(jì)是與常規(guī)設(shè)計(jì)不同的設(shè)計(jì)方法，它是將設(shè)計(jì)變量看作隨機(jī)變量，將可靠度作為設(shè)計(jì)目標(biāo)之一，應(yīng)用可靠性理論對(duì)零部件、系統(tǒng)或工程進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 3 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性要求越來(lái)越高，因此可靠性設(shè)計(jì)也越來(lái)越引起各國(guó)的重視，并積極開(kāi)展研究和工程應(yīng)用工作。 在我國(guó)對(duì)工科學(xué)生開(kāi)設(shè)此門(mén)課程，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課程的目的是使學(xué)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(jì)與評(píng)估的基礎(chǔ)知識(shí)。 4 ? 了解可靠性設(shè)計(jì)的概念、重要性及原理。 ? 掌握機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的基本思想和方法。 ? 有能力解決一般機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)的問(wèn)題。 ? 為以后進(jìn)一步深造研究可靠性問(wèn)題打基礎(chǔ)。 本課程主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生： 1 5 第一章 可靠性概論 （ 3學(xué)時(shí)） 167。 11 可靠性發(fā)展概況及內(nèi)容簡(jiǎn)介 167。 12 機(jī)械可靠性學(xué)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(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容、特點(diǎn)和方法 第二章 可靠性理論中常用的幾種概率分布 （ 2學(xué)時(shí)） 167。 21 常用概率分布 167。 22 概率分布的應(yīng)用 第三章 確定應(yīng)力和強(qiáng)度分布的方法 (3學(xué)時(shí) ) 167。 31 概述 167。 32 PfSN 曲線 167。 33 用代數(shù)法綜合應(yīng)力分布和強(qiáng)度分布 167。 34 用矩法綜合應(yīng)力分布和強(qiáng)度分布 二、本課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配 6 167。 35 用蒙特卡羅（ Monte Carlo）模擬法確定應(yīng)力分布和強(qiáng)度分布 第四章 應(yīng)力 強(qiáng)度分布干涉理論和機(jī)械零件的可靠度計(jì)算（ 5學(xué)時(shí)） 167。 41 概述 167。 42 應(yīng)力 強(qiáng)度分布干涉理論 167。 43 蒙特卡羅模擬法 167。 44 機(jī)械零件的可靠度計(jì)算 167。 45 可靠度與安全系數(shù)的關(guān)系 167。 46 機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例 第五章 系統(tǒng)的可靠性（預(yù)測(cè) ） （ 3學(xué)時(shí)） 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(fù)雜系統(tǒng) 第六章 故障樹(shù)分析方法 (FTA)（ 4學(xué)時(shí)） 167。 61 概述 167。 62 故障樹(shù)的建立 167。 63 故障樹(shù)的定性分析 167。 64 故障樹(shù)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(jiǎn)介 167。 12 機(jī)械可靠性學(xué)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(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容、特點(diǎn)和方法 9 167。 1可靠性發(fā)展概況及內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 可靠性是一門(mén)新興的工程學(xué)科，是研究產(chǎn)品全壽命過(guò)程中故障的發(fā)生原因、發(fā)展規(guī)律，達(dá)到預(yù)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(jì) 50年代初期，美國(guó)為了發(fā)展軍事的需要 ,先后成立了 “電子設(shè)備可靠性專(zhuān)門(mén)委員會(huì)”、“電子設(shè)備可靠性顧問(wèn)委會(huì)” (AGREE)等研究可靠性問(wèn)題的專(zhuān)門(mén)構(gòu) 1957年 6月日，美國(guó)的“電子設(shè)備可靠性顧問(wèn)委員會(huì)”發(fā)布了 《 軍用電子設(shè)備可靠性報(bào)告 》 ，這就是著名的 AGREE報(bào)告。 10 20世紀(jì) 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(kāi)始了可靠性的研究工作。同一時(shí)期，日本企業(yè)家也認(rèn)識(shí)到，產(chǎn)品要在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中取勝，必須進(jìn)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(shí)，對(duì)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(jìn)行研究取得了成功，滿足了對(duì)宇宙飛船系統(tǒng)提出的可靠性要求。從此，蘇聯(lián)對(duì)可靠性問(wèn)題展開(kāi)了全面深入的研究。 “AGREE” 報(bào)告是可靠性工程學(xué)發(fā)展的奠基性文件。 11 ? 20世紀(jì) 70年代，各種各樣的電子設(shè)備或系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)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(duì)可靠性問(wèn)題的研究顯得日益重要。 ? 我國(guó)的可靠性工作起步并不晚， 20世紀(jì) 50年代就建立了溫?zé)釒Лh(huán)境暴露試驗(yàn)機(jī)構(gòu)， 1972年在此基礎(chǔ)上建立了我國(guó)的電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所。 20世紀(jì) 70年代，由于我國(guó)重點(diǎn)工程的需要，以及消費(fèi)者對(duì)提高家用電器等產(chǎn)品質(zhì)量的強(qiáng)烈需求，對(duì)各行各業(yè)的可靠性研究工作起到了巨大的推動(dòng)作用。 ? 1978年提出 《 電子產(chǎn)品可靠性“七專(zhuān)”質(zhì)量控制與反饋科學(xué)實(shí)驗(yàn) 》 計(jì)劃，并組織實(shí)施 。 1984年組建了全國(guó)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(yù)計(jì)冊(cè) 》 ，有力地推動(dòng)了我國(guó)電子產(chǎn)品可靠性工作。 12 ? 20世紀(jì) 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(shí)現(xiàn)可靠性保證。 1985年，美國(guó)軍方提出在 2023年實(shí)現(xiàn)“可靠性加倍，維修時(shí)間減半”的新目標(biāo)，并付諸實(shí)施。 ? 20世紀(jì) 90年代初，原機(jī)械電子工業(yè)部提出了“以科技為先導(dǎo)，以質(zhì)量為主線”的思路，沿著管起來(lái) — 控制好 — 上水平的發(fā)展模式開(kāi)展可靠性工作，興起了我國(guó)第二次可靠性工作的高潮，取得了較大的成績(jī)。 ? 1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)和科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)表明，未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)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(guó)的宇宙飛船阿波羅工程有 700萬(wàn)只元器件和零件，參加人數(shù)達(dá) 42萬(wàn)人，參予制造的廠家達(dá) 1萬(wàn) 5千多家，生產(chǎn)周期達(dá)數(shù)年之久。象這樣龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，一旦某一個(gè)元件或某一個(gè)部件出現(xiàn)故障，就會(huì)造成整個(gè)工程失敗，造成巨大損失。所以可靠性問(wèn)題特別突出，不專(zhuān)門(mén)進(jìn)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(gè)方面： ? 1. 高科技的需要 ? 2. 經(jīng)濟(jì)效益的需要 ? 3. 政治聲譽(yù)的需要 ? 總之 ， 無(wú)論是人民群眾的生活 ， 國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要出發(fā) ， 還是從國(guó)防 、 科研的需要出發(fā) ， 研究可靠性問(wèn)題是具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義 。