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目录1

第一章 机械可靠性设计概论1

1-1概述1

1-2机械零件可靠性设计的特点及研究内容4

一、设计特点4

二、研究内容4

1-3机械可靠性的基本概念及指标6

一、产品及功能参数6

二、产品的工作能力7

三、故障、失效7

四、可靠性、可靠度8

五、维修性、维修度10

六、失效率及失效率曲线11

七、可靠性水平等级16

八、可靠性的经济指标19

第二章 可靠性的数学基础21

2-1基本概念21

一、随机事件21

二、概率22

三、随机变量23

四、概率分布25

五、总体、个体和样本27

六、平均值和中值28

七、方差、标准差和变异系数29

八、置信度的概念31

九、置信度和可靠度33

2-2正态分布和截尾正态分布33

一、概率密度函数和分布函数33

二、标准正态分布35

三、截尾正态分布39

2-3正态概率坐标纸41

一、正态概率坐标纸的制作原理41

二、正态概率纸的应用42

一、概率密度函数和分布函数50

2-4对数正态分布50

二、均值和标准差52

三、对数正态概率纸56

2-5威布尔分布59

一、失效概率密度函数和失效分布函数59

二、威布尔分布的参数60

三、威布尔分布的可靠性数量特征62

四、零件疲劳寿命试验用的威布尔分布表达式63

五、威布尔分布在滚动轴承寿命计算中的应用64

2-6威布尔概率坐标纸68

一、概率纸制作原理68

二、威布尔概率纸的应用69

2-7极值分布79

一、极小值分布80

二、极大值分布82

三、极值概率纸84

2-8指数分布86

2-9伽玛（Γ）分布91

2-10统计分布在机械可靠性设计中的应用94

2-11分布参数的分析法估计104

一、正态分布的参数估计104

二、对数正态分布的参数估计108

三、指数分布的参数估计110

四、威布尔分布的参数估计113

2-12分布函数的假设检验116

第三章 随机变量函数的分布及数字特征119

3-1随机变量函数的分布119

一、一维随机变量的函数119

二、n维随机变量的函数122

3-2数学期望及方差的基本公式126

3-3线性函数的均值及方差127

3-4独立随机变量乘积的均值及方差132

3-5一般函数的均值及方差的近似值136

一、一维随机变量函数136

二、n维随机变量函数140

三、切贝雪夫（Chebyschev）不等式的应用148

3-6基本随机变量的统计数据150

第四章 零件可靠度计算的基本方法155

4-1应力－强度干涉模型法155

一、基本概念155

二、失效概率（干涉概率）的确定方法158

4-2几种常用分布的可靠度计算161

一、应力、强度均为正态分布时的可靠度计算161

二、应力、强度均为对数正态分布时的可靠度计算166

三、应力、强度均为威布尔分布时的可靠度计算171

四、应力为正态分布、强度为威布尔分布时的可靠度计算175

五、应力为指数分布、强度为正态分布时的可靠度计算179

六、应力为伽玛（Γ）分布、强度为正态分布时的可靠度计算180

七、应力为Ⅰ型极大值分布、强度为Ⅰ型极小值分布时的可靠度计算181

八、应力为Ⅰ型极大值分布、强度为威布尔分布时的可靠度计算182

九、应力为瑞利（Ragleigh）分布、强度为正态分布时的可靠度计算182

4-4按等效正态分布法计算零件的可靠度186

一、极限状态的概念186

二、极限状态方程中只有两个正态随机变量的情况187

4-3用蒙特卡罗（MonteCarlo）法求应力、强度的干涉解188

三、极限状态方程中有多个正态随机变量的情况189

四、极限状态方程中有非正态随机变量的情况（等效正态分布法）192

五、计算安全指标β的框图194

7-3并联系统的可靠度202

4-5可靠度计算中的安全指标及载荷粗糙度203

一、安全指标及载荷粗糙度203

二、安全指标、载荷粗糙度与可靠度的关系206

4-6可靠度的置信区间207

第五章 零件疲劳强度的可靠度计算211

5-1全概率疲劳曲线（P-σ-N曲线）211

5-2零件疲劳极限的中值及变异系数214

5-3分布化的疲劳极限应力图224

一、根据分布化的极限应力图建立疲劳强度的可靠度模型226

二、近似的分布化极限应力曲线231

5-4稳定变应力下疲劳强度的可靠度计算242

5-5规律性的非稳定变应力下的零件可靠度255

一、根据疲劳损伤线性累积假说计算疲劳寿命的可靠度257

二、疲劳寿命可靠度的顺序计算法262

三、零件的P-σ？-N曲线266

四、应力分量随机变化时复合应力状态下的疲劳寿命可靠度计算267

第六章 机械零件耐磨性的可靠度计算271

6-1磨损的基本规律271

6-2给定工作寿命下零件耐磨性的可靠度计算275

6-3给定可靠度下零件磨损寿命的计算279

第七章 系统的可靠度285

7-1基本概念285

7-2串联系统的可靠度287

一、复杂系统289

二、串联系统与最弱环节模型（串联链式模型）290

7-4串并联系统的可靠度294

7-5系统的可靠度分配298

一、等分配法299

二、按相对失效率和重要度分配299

三、按单元的复杂程度及重要度分配302

第八章 安全系数与可靠度306

8-1概述306

8-2可靠性设计的定值安全系数307

8-3随机变量安全系数315

一、均值安全系数315

二、中值安全系数321

第九章 零、部件的可靠性试验324

9-1可靠性试验的目的及分类324

9-2可靠性加速试验326

一、试验时间与环境应力的关系327

二、样本容量与环境应力的关系329

三、样本容量与试验时间的关系333

四、可靠性加速试验实例339

9-3零、部件的分组最短寿命试验343

第十章 螺纹联接的可靠性设计347

10-1常用机械零件的可靠性设计概述347

一、强度随机变量的概率模型349

10-2受轴向静载荷的紧螺栓联接的设计349

二、应力随机变量的概率模型352

10-3受轴向变载荷的紧螺栓联接的设计365

一、螺检联接的疲劳试验及统计分析366

二、螺栓联接的疲劳极限应力幅均值375

三、螺栓联接的极限应力图376

10-4受横向载荷的普通紧螺栓联接的设计381

10-5承受剪切、挤压载荷的联接件的设计387

一、受静载荷的受剪螺栓联接的设计387

二、受变载荷的受剪螺栓联接的设计389

11-1圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧的静强度设计394

第十一章 圆柱形压缩和拉伸螺旋弹簧的可靠性设计394

一、应力随机变量396

二、静强度随机变量399

11-2圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧的疲劳强度设计407

一、变应力随机变量407

二、极限应力图408

三、分布化的极限应力图411

第十二章 轴的可靠性设计416

12-1心轴的可靠性设计416

12-2传动轴的可靠性设计432

12-3转轴强度的可靠性设计442

12-4轴的刚度的可靠性设计453

第十三章 滚动轴承的可靠性460

13-1轴承寿命的基本公式460

13-2可靠性系数α1461

13-3材料系数α2及润滑系数α3470

第十四章 渐开线圆柱齿轮强度的可靠度计算473

14-1齿面接触应力计算473

14-2齿面接触疲劳强度476

14-3轮齿弯曲疲劳强度的可靠度计算481

一、齿根弯曲应力计算481

二、齿根弯曲疲劳极限计算482

14-4 齿轮减速器的可靠性优化设计491

附表1 -A标准正态分布的纵坐标表508

附表1 正态分布表509

附表2 中位秩表510

附表3 10％和90％秩置信限511

附表4 5％和95％秩置信限513

附表5 t分布表515

附表6 χ2分布表516

附表7 正态分布容许限k表518

附表9 应力为正态分布及强度为威布尔分布的可靠度522

附表8 Γ函数表528

主要参考文献529