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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α1349

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