本書系統(tǒng)地闡述了機械可靠性設(shè)計的基本理論及其應(yīng)用技術(shù), 引導(dǎo)讀者根據(jù)工程實際問題建立可靠性設(shè)計模型, 并應(yīng)用軟件工具實現(xiàn)數(shù)值化求解。本書主要內(nèi)容包括機械可靠性概述、可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、可靠性原理與計算、機械靜強度可靠性設(shè)計、機械疲勞強度可靠性設(shè)計、機械系統(tǒng)可靠性設(shè)計、可靠性試驗等。每章均通過大量的例題進行講解說明, 以便于讀者理解和應(yīng)用, 每章后面均附有習(xí)題。
根據(jù)工程實際問題建立可靠性設(shè)計的數(shù)學(xué)模型, 利用MATLAB 語言實現(xiàn)求解, 是本書的一個顯著特色與創(chuàng)新點。讀者在掌握可靠性設(shè)計模型的數(shù)值求解方法之后, 則可以騰出大量時間, 去開展相關(guān)的可靠性設(shè)計模型理論研究, 從而得到較為先進的科研成果。書中源代碼均是作者首次提出, 具有原創(chuàng)性, 對此感興趣的讀者, 歡迎您通過郵箱fatiguehnu@ 126.com 與作者進一步交流與探討。
本書內(nèi)容重點突出, 敘述言簡意賅, 思路清晰流暢, 是作者多年來擔任湖南大學(xué)本科生與研究生“機械可靠性設(shè)計” 課程教學(xué)與科研工作成果的積淀, 在歷年使用的講義初稿基礎(chǔ)上提煉總結(jié)而成。本書可作為高等工科院校機械類各專業(yè)高年級本科生與研究生的教材和教學(xué)參考書, 也可供從事機械與車輛工程專業(yè)的技術(shù)人員使用、參考。
建議: 理論授課32 學(xué)時, 實驗上機操作10~16 學(xué)時。
前言
進入21 世紀以來, 機械工程行業(yè)的產(chǎn)品可靠性設(shè)計顯得日益重要,直接關(guān)乎到國計民生。傳統(tǒng)的機械設(shè)計理論方法已經(jīng)不能滿足國家現(xiàn)代化及市場競爭對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。
現(xiàn)代設(shè)計方法主要包括優(yōu)化設(shè)計、有限元分析和可靠性計算三個方面, 目前正在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。機械可靠性設(shè)計是近期發(fā)展起來并得到推廣應(yīng)用的一門現(xiàn)代設(shè)計方法核心課程, 它是以提高產(chǎn)品可靠性為目的, 以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ), 綜合運用數(shù)學(xué)、物理、工程力學(xué)、機械工程、人機工程、系統(tǒng)工程、運籌學(xué)等多方面的知識來研究機械工程的最優(yōu)化設(shè)計問題。可靠性設(shè)計作為產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)措施的一個重要指標, 早已引起世界各主要工業(yè)國家的高度重視, 因為任何產(chǎn)品和技術(shù), 尤其高科技產(chǎn)品、大型設(shè)備及超大型設(shè)備的制造、尖端技術(shù)的發(fā)展, 都必須要以可靠性技術(shù)為基礎(chǔ), 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又要求具有高的可靠性。在現(xiàn)代生產(chǎn)中可靠性技術(shù)已經(jīng)貫穿到產(chǎn)品的前期調(diào)研、設(shè)計、制造、使用、試驗、維修保養(yǎng)等產(chǎn)品生命周期的各個環(huán)節(jié), 統(tǒng)稱為可靠性工程。
本書是作者在湖南大學(xué)講授“ 機械可靠性設(shè)計” 課程的基礎(chǔ)上, 結(jié)合多年以來的科學(xué)研究成果, 經(jīng)過不斷補充、修改、完善而形成的。本書可作為高等院校機械類高年級本科生和研究生的教材與參考書, 也可供從事機械與車輛工程專業(yè)的技術(shù)人員使用和參考。
感謝湖南大學(xué)機械工程學(xué)院各位同仁的大力支持。韓旭教授對本書提出了理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用的要求; 定稿期間姜潮教授提出了寶貴的修改建議; 何韻、鄧鑫、孫煜晗等研究生完成了部分程序的編寫工作,在此表示深深的謝意!
國家自然科學(xué)基金項目( NSFC: 51375154) 對于本書出版給予了資助, 謹此致謝!
本書的編寫參閱了有關(guān)文獻, 在此對這些文獻的作者表示感謝!
由于時間緊迫和水平有限, 書中的錯誤和缺點在所難免, 敬請各位有識之士不吝賜教, 批評指正。
編著者
于岳麓山下
目錄
前 言
主要符號說明
第1 章 機械可靠性概述 1
1. 1 可靠性概述 1
1. 2 機械可靠性的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 4
1. 3 可靠性基本概念 4
1. 4 本章小結(jié) 12
習(xí)題 13
第2 章 可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 14
2. 1 事件、概率及其運算 14
2. 2 隨機變量分布函數(shù)及其數(shù)值特征 22
2. 3 離散型隨機變量分布 26
2. 4 連續(xù)型隨機變量分布 34
2. 5 可靠性設(shè)計數(shù)據(jù)分布規(guī)律的確定 49
2. 6 本章小結(jié) 50
習(xí)題 50
第3 章 可靠性原理與計算 53
3. 1 機械可靠性設(shè)計基礎(chǔ) 53
3. 2 可靠性設(shè)計原理 55
3. 3 強度分布的確定 64
3. 4 可靠度計算 68
3. 5 綜合可靠度算例 89
3. 6 本章小結(jié) 91
習(xí)題 91
第4 章 機械靜強度可靠性設(shè)計 93
4. 1 安全系數(shù)與可靠度 93
4. 2 設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理與計算 99
4. 3 機械靜強度可靠性設(shè)計 101
4. 4 本章小結(jié) 116
習(xí)題 116
第5 章 機械疲勞強度可靠性設(shè)計 118
5. 1 疲勞強度設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理與計算 118
5. 2 S-N 及P- S-N 曲線 130
5. 3 機械零件的疲勞極限分布 150
5. 4 機械零件的無限壽命可靠性設(shè)計 151
5. 5 機械零件的有限壽命可靠性設(shè)計 154
5. 6 本章小結(jié) 169
習(xí)題 169
第6 章 機械系統(tǒng)可靠性設(shè)計 172
6. 1 基本概念 172
6. 2 系統(tǒng)可靠性預(yù)測 174
6. 3 系統(tǒng)可靠性分配 188 6. 4 系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化 194
6. 5 本章小結(jié) 204
習(xí)題 204
第7 章 可靠性試驗 206
7. 1 概述 206
7. 2 壽命試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析 207
7. 3 鋼板彈簧物理樣機疲勞壽命試驗 210
7. 4 本章小結(jié) 212
習(xí)題 213
附錄 部分習(xí)題參考答案 214
參考文獻 221