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第1章 绪论1

1.1 可靠性的基本概念1

1.2 可靠性学科研究的范畴3

1.3 可靠性工程的发展历程4

1.3.1 国外可靠性工程的发展历程4

1.3.2 我国可靠性工程的发展历程6

1.4 机械可靠性的定义及机械可靠性工程的发展历程8

1.4.1 机械可靠性的定义8

1.4.2 机械可靠性工程的发展历程8

1.5 传统机械设计与机械可靠性设计9

1.5.1 传统机械设计与机械可靠性设计的相同点9

1.5.2 传统机械设计与机械可靠性设计的不同点10

1.5.3 传统机械设计与机械可靠性设计的几点说明11

1.6 机械可靠性设计的基本准则12

习题15

第2章 可靠性工程的基本特征16

2.1 可靠性基本术语16

2.2 可靠度与不可靠度17

2.3 失效概率密度19

2.4 失效率21

2.4.1 失效率的概念21

2.4.2 失效率λ（t）与可靠度R（t）、失效概率密度f（t）的关系22

2.4.3 累积失效率和平均失效率24

2.4.4 失效率函数的类型及典型失效率曲线25

2.5 产品的寿命特征27

2.5.1 平均寿命27

2.5.2 寿命方差与寿命均方差（标准差）28

2.5.3 可靠寿命、中位寿命、特征寿命和众数28

2.5.4 条件可靠度与剩余寿命30

习题31

第3章 可靠性设计的概率运算基础32

3.1 工程信息的不确定性32

3.2 随机事件的概率运算规则33

3.2.1 随机事件的概念33

3.2.2 随机事件的概率33

3.2.3 概率运算的基本法则34

3.3 随机变量的概率分布及其数字特征40

3.3.1 随机变量及其分布函数的概念40

3.3.2 离散型随机变量的概率分布41

3.3.3 连续型随机变量的概率分布42

3.3.4 随机变量的数字特征42

3.4 可靠性研究中常用连续型概率分布44

3.4.1 指数分布44

3.4.2 正态分布46

3.4.3 对数正态分布49

3.4.4 威布尔分布51

3.5 可靠性研究中常用离散型概率分布54

3.5.1 二项分布54

3.5.2 泊松分布55

3.6 随机变量概率运算常用方法56

3.6.1 矩阵（Taylor展开法）56

3.6.2 变异系数法58

3.6.3 代数法60

习题61

第4章 机械可靠性设计方法与原理62

4.1 机械可靠性设计的基本特点62

4.2 机械可靠性设计的主要内容63

4.3 机械可靠性设计的主要步骤64

4.4 应力-强度干涉理论与可靠度的一般表达式65

4.4.1 应力-强度分布干涉模型66

4.4.2 可靠度计算的一般表达式67

习题70

第5章 机械可靠度计算方法71

5.1 常用可靠性设计物理量统计数据分析71

5.1.1 载荷数据的分类及计算方法71

5.1.2 几何尺寸的统计方法73

5.1.3 材料的力学特性参数75

5.2 已知应力和强度分布时的可靠度计算79

5.2.1 应力和强度均为正态分布时的可靠度计算79

5.2.2 应力和强度均为对数正态分布时的可靠度计算83

5.2.3 应力和强度均为指数分布时的可靠度计算84

5.2.4 强度为正态分布、应力为指数分布时的可靠度计算85

5.2.5 强度为指数分布、应力为正态分布时的可靠度计算86

5.2.6 强度和应力为其他分布时的可靠度计算86

5.3 可靠性安全系数设计方法87

习题89

第6章 机械疲劳可靠性设计90

6.1 机械产品疲劳破坏的特征90

6.2 疲劳常用的应力循环分析91

6.3 材料性能S-N、P-S-N曲线与疲劳极限应力图92

6.3.1 材料疲劳性能的S-N曲线92

6.3.2 材料疲劳性能的P-S-N曲线95

6.3.3 材料疲劳极限应力图97

6.3.4 疲劳极限取值的经验公式98

6.4 影响机械零件疲劳强度的因素99

6.4.1 形状因素的影响（有效应力影响系数Kσ）99

6.4.2 尺寸效应的影响（尺寸系数ε）102

6.4.3 表面质量的影响（表面加工质量系数β）103

6.4.4 平均应力折算系数？σ103

6.5 零件疲劳极限应力的计算方法104

6.5.1 综合影响系数104

6.5.2 零件疲劳极限应力图105

6.6 零件疲劳强度的计算方法105

6.6.1 零件疲劳强度安全系数的确定106

6.6.2 单向恒幅稳定变应力：应力比r=C时的安全系数107

6.6.3 单向恒幅稳定变应力：应力均值σm=C时的安全系数108

6.6.4 单向恒幅稳定变应力：应力最小值σmin=C时的安全系数108

6.6.5 双向恒幅稳定变应力：复合应力时的安全系数109

6.6.6 规律性变幅循环应力下的安全系数计算109

6.7 零件疲劳可靠度计算方法112

6.7.1 基于3s-S-N的零件疲劳强度可靠度计算112

6.7.2 基于疲劳极限图的零件疲劳强度可靠度计算113

6.7.3 疲劳强度与工作应力相结合的可靠度分析方法113

6.7.4 已知失效循环次数（强度）求指定工作循环次数（应力）的可靠度计算115

6.7.5 已知在规定寿命下的强度分布，求设定最大应力幅下的可靠度计算116

6.7.6 已知在规定循环次数下的强度和应力分布，求可靠度117

习题118

第7章 典型零件的机械可靠性设计119

7.1 螺栓连接的可靠性设计119

7.1.1 受拉松螺栓连接的可靠性设计120

7.1.2 受拉紧螺栓连接的可靠性设计122

7.1.3 受剪螺栓连接的可靠性设计128

7.2 轴的可靠性设计131

7.2.1 传动轴可靠性设计132

7.2.2 转轴可靠性设计133

7.3 滚动轴承的疲劳寿命与可靠度135

习题137

第8章 系统可靠性模型与可靠性分配138

8.1 系统可靠性预测138

8.2 系统的可靠性模型139

8.3 串联系统的可靠性模型140

8.4 并联系统的可靠性模型142

8.5 混联系统的可靠性模型145

8.5.1 串并联系统145

8.5.2 并串联系统145

8.5.3 一般混联系统146

8.6 表决系统的可靠性模型148

8.7 储备系统的可靠性模型150

8.7.1 储备单元完全可靠的储备系统150

8.7.2 储备单元不完全可靠的储备系统151

8.8 网络系统的可靠性模型152

8.9 系统的可靠性分配154

8.9.1 可靠性分配原理和准则154

8.9.2 等分配法155

8.9.3 相对失效率法与相对失效概率法156

8.9.4 AGREE分配法159

8.9.5 成本最小分配法161

习题164

第9章 失效模式影响分析和故障树分析165

9.1 FMEA与FTA方法概述165

9.2 失效模式影响分析法166

9.2.1 FMEA分析的实施方法166

9.2.2 故障等级、致命度和危害度分析169

9.2.3 FMEA实例171

9.3 故障树分析法173

9.3.1 故障树基本术语和符号174

9.3.2 故障树的建造175

9.3.3 故障树的定性分析178

9.3.4 故障树的定量分析183

习题188

第10章 可靠性试验与分布参数估计189

10.1 可靠性试验的分类189

10.2 可靠性试验计划191

10.3 可靠性试验数据分析与参数估计192

10.3.1 一般分布完全寿命试验的数据分析与参数估计192

10.3.2 一般分布截尾试验的数据分析与参数估计194

10.3.3 已知为指数分布的截尾试验数据分析与参数估计195

10.3.4 已知正态分布全寿命试验的数据分析与参数估计196

10.4 机械产品加速寿命试验197

习题199

附录200

附表1 标准正态分布表200

附表2 Γ分布表209

参考文献211