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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 研究可靠性的重要性1

1.1.2 可靠性的范畴和机械可靠性的发展2

1.1.3 可靠性与质量管理的关系和区别6

1.2 可靠性管理8

1.2.1 可靠性管理的内容8

1.2.2 可靠性大纲12

1.2.3 可靠性工程部门的职责14

1.2.4 注册可靠性工程师（CRE，Certified Reliability Engineer）15

1.3 可靠性的定义和特征量（指标）15

1.3.1 可靠性的定义和要点15

1.3.2 机械可靠性的特征量（指标）16

1.4 影响机械设备和电子、电气设备可靠性的因素22

第2章 可靠性的数学基础23

2.1 概率23

2.1.1 概率的基本概念23

2.1.2 古典概率与统计概率24

2.1.3 概率的基本定理与运算25

2.1.4 贝叶斯定理及其应用27

2.2 随机变量28

2.2.1 离散型随机变量28

2.2.2 连续型随机变量29

2.2.3 累积分布函数（CDF）30

2.2.4 概率密度函数（PDF）31

2.2.5 随机变量的数字特征32

2.2.6 多维随机变量33

2.3 可靠性工程常用的概率分布34

2.3.1 伯努利试验和二项分布34

2.3.2 泊松分布35

2.3.3 正态分布36

2.3.4 对数正态分布41

2.3.5 威布尔分布42

2.3.6 指数分布50

2.3.7 几种常用的概率分布的应用范围及实例51

2.4 数理统计52

2.4.1 数理统计的基本概念52

2.4.2 分布参数估计53

2.4.3 假设检验58

2.4.4 回归分析61

第3章 机械可靠性设计的内容和方法63

3.1 机械可靠性设计的内容63

3.2 机械可靠性设计的特点65

3.3 机械可靠性设计的方法66

3.3.1 失效模式、影响及危害度分析（FMECA）66

3.3.2 概率设计66

3.3.3 普通失效率法70

3.3.4 几种机械可靠性设计方法的比较71

第4章 普通失效率法在机械可靠性计算中的应用72

4.1 基本概念72

4.2 常用的普通失效率数据来源73

4.3 使用普通失效率计算机械系统的可靠性78

4.4 一些机械零部件的失效率模型79

4.4.1 阀门的失效率模型79

4.4.2 密封的失效率模型80

4.4.3 滚动轴承的失效率模型81

第5章 确定应力分布和强度分布的方法82

5.1 概述82

5.1.1 确定应力分布的过程及步骤82

5.1.2 确定强度分布的过程及步骤83

5.2 影响应力分布和强度分布的物理与几何参数的统计数据84

5.3 Pf-S-N曲线86

5.4 复合疲劳应力下的强度分布87

5.5 用代数法综合应力分布和强度分布88

5.6 用矩法综合应力分布和强度分布92

5.7 用Monte Carlo模拟法综合应力分布和强度分布94

第6章 应力-强度分布干涉理论和机械零件的可靠度计算96

6.1 概述96

6.2 应力-强度分布干涉理论与可靠度的一般表达式96

6.3 可靠度的计算方法99

6.4 机械零件的可靠度计算104

6.4.1 应力分布和强度分布都为正态分布时的可靠度计算104

6.4.2 应力分布和强度分布都为对数正态分布的可靠度计算106

6.4.3 应力为威布尔分布、强度为正态分布时的可靠度计算109

6.4.4 已知应力幅、相应的失效循环次数分布和规定的寿命要求时，疲劳应力下的可靠度计算111

6.4.5 已知强度分布和最大应力幅，在规定寿命下的可靠度计算112

6.4.6 复合疲劳应力下的可靠度计算113

6.4.7 顺序加载下的累积疲劳可靠度计算113

6.4.8 可靠度与安全系数的关系119

6.5 可靠度的置信度和置信区间121

6.5.1 概述121

6.5.2 可靠度的单侧置信区间下限RL1123

6.5.3 置信度对RL1影响133

6.5.4 样本量对RL1的影响133

6.5.5 在规定的置信度下，把目标可靠度设计到零件中去134

第7章 机械零件可靠性设计数据的获得方法136

7.1 概述136

7.1.1 由试验得到的S-N分布线图136

7.1.2 按经验方法做出的S-N分布线图137

7.2 静强度分布数据138

7.3 失效循环次数N的分布数据140

7.4 有限寿命下的强度分布数据143

7.4.1 由试验数据确定有限寿命下的强度分布143

7.4.2 根据试验数据估计有限寿命下的强度分布146

7.5 长期寿命下的强度分布——持久极限分布147

7.6 呈分布状态的古德曼（Goodman）线图的确定149

7.7 用经验方法得到的强度分布数据153

第8章 失效模式、影响与危害度分析（FMECA）154

8.1 概述154

8.2 FMECA的内容和实施步骤155

8.3 FMECA的应用实例159

第9章 故障树分析（FTA）165

9.1 概述165

9.2 故障树分析的常用符号166

9.3 故障树的建立167

9.4 故障树的定性分析170

9.4.1 最小割集与最小路集170

9.4.2 求最小割集的方法170

9.4.3 求最小路集的方法172

9.4.4 结构重要度172

9.5 故障树的定量分析173

9.5.1 直接概率法173

9.5.2 概率重要度175

第10章 系统的可靠性177

10.1 系统可靠性的分析方法177

10.2 串联系统的可靠性177

10.3 冗余系统的可靠性178

10.3.1 并联系统的可靠性178

10.3.2 混联系统的可靠性179

10.3.3 表决系统的可靠性181

10.3.4 旁联系统的可靠性181

10.4 复杂系统的可靠性182

10.4.1 布尔真值表法（部件状态列表穷举法）182

10.4.2 卡诺图法（概率图法）183

10.4.3 贝叶斯分析法184

10.4.4 最小割集近似法186

10.5 系统的可靠性分配187

10.5.1 相对失效率比法（比例分配法）187

10.5.2 评分分配法（加权分配法）188

10.5.3 AGREE法189

第11章 可靠性试验191

11.1 概述191

11.1.1 可靠性试验的分类191

11.1.2 可靠性试验计划和注意事项192

11.2 指数分布寿命试验193

11.2.1 寿命服从指数分布时平均寿命的确定193

11.2.2 平均寿命的置信区间194

11.2.3 可靠度及其置信区间198

11.2.4 定时截尾试验中无失效发生时平均寿命、可靠度及其单侧置信下限RLl的确定199

11.2.5 定数截尾试验中发生一次失效时平均寿命、可靠度及其单侧置信下限RL1的确定200

11.2.6 不同试验类型和置信度下的试验时间和样本量200

11.3 威布尔分布寿命试验202

11.3.1 完全子样的威布尔分布寿命试验203

11.3.2 不完全子样的寿命试验203

11.4 加速寿命试验206

11.4.1 概述206

11.4.2 逆幂律法207

11.4.3 过载应力试验法207

11.4.4 百分寿命加速试验法208

11.4.5 威布尔分布应力－寿命模型210

11.4.6 采用对数坐标的应力－寿命模型214

11.4.7 非参数区间估计法215

11.4.8 高加速寿命试验（HALT）和高加速应力筛选（HASS）简介218

第12章 维修性设计221

12.1 概述221

12.1.1 研究维修性的必要性221

12.1.2 维修性的历史与发展222

12.1.3 维修性的定义和指标225

12.1.4 维修的分类228

12.2 维修性设计准则231

12.2.1 可靠性设计准则231

12.2.2 修复时间分布232

12.2.3 维修度函数236

12.2.4 修复率240

12.2.5 平均修复时间242

12.3 维修策略246

12.3.1 按时（按龄期）更换的预防维修方针246

12.3.2 按固定时间间隔更换的预防维修方针255

12.3.3 视情维修与以可靠性为中心的维修258

12.4 可修复系统的可用度258

12.4.1 可用度定义258

12.4.2 可修复的单个部件的可用度261

12.4.3 稳态可用度264

12.4.4 提高可用性的措施267

第13章 机械可靠性的几个专题与机械零件可靠性设计应用举例269

13.1 疲劳与断裂的可靠性设计与分析269

13.1.1 疲劳可靠性设计269

13.1.2 断裂可靠性设计271

13.2 磨损的可靠性设计与分析273

13.3 振动的可靠性设计与分析280

13.4 腐蚀的可靠性设计与分析284

13.5 机械零件可靠性设计应用举例291

13.5.1 机械零件可靠性设计应考虑的问题291

13.5.2 螺栓联接的可靠性设计294

13.5.3 过盈连接的可靠性设计303

13.5.4 焊接的可靠性设计305

13.5.5 弹簧的可靠性设计305

13.5.6 轴的可靠性设计315

13.5.7 滚动轴承的可靠性设计322

13.5.8 联轴器的可靠性设计325

13.5.9 摩擦离合器的可靠性设计329

13.5.10 其他零件的可靠性设计331

附录338

附录A 标准正态分布函数数值表338

附录B Γ函数表339

附录C t分布位数表340

附录D X2分布位数表341

附录E Kolmogorov－Smirnov分布数值表342

参考文献343