《机械零件可靠性设计》教学大纲

《机械零件可靠性设计》教学大纲

课程名称：机械零件可靠性设计面向专业：农机化、机师、汽运

课程代码：大纲执笔人：吕钊钦

总学分：2 大纲审定人：王会明

1、课程的教学目的、性质、地位和任务

随着科学技术的飞速发展，可靠性技术已被广泛地应用于各个行业。可靠性设计作为一门边缘科学受到重视在国外已有40多年的历史了，在航天、航空、机械、电子技术中的应用得到了很大发展。可靠性设计、优化设计、有限元分析和计算机辅助设计构成了现代化机械设计的新方法。机械设备是由许多零件组成的，要提高设备的可靠性，必须先提高零件的可靠性。本课程的基本任务是掌握汽车可靠性设计理论，根据要求将零件的可靠度设计到产品中，保证产品的使用可靠性、实现产品寿命的可预测性，从而达到低成本、高效益之目的。

2、课程教学的基本要求

《机械零件可靠性设计》具有较强的理论性。要求掌握产品可靠性的评价尺度，威布尔分布、正态分布、对数正态分布等可靠性工程常用的几种概率分布；学会应力、强度分布的确定方法；熟练掌握应力、强度分布干涉理论及可靠度计算；了解可靠性试验与分析方法，学会轴、螺栓、键连接、齿轮传动等机械零件的可靠性设计。

3、课程教学大纲及学时分配（36学时）

第一章：绪论（2学时）

第一节概述

第二节可靠性定义及评价指标

一、可靠性定义

二、可靠性尺度（特征量）

1 可靠度R(t)

2 失效率l(t)

3 平均寿命（平均无故障工作时间）MTBF

4 维修度M(t)

5 有效度

6 可靠寿命三、零件传统设计法与可靠性设计法的比较

内容要点是可靠性发展史、重要性和任务；可靠性定义及其评价指标。重点是可靠性定义及其评价指标、零件传统设计法与可靠性设计法的比较。

教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。

思考题：1、可靠性定义及评价指标有哪些？

2、比较零件传统设计法与可靠性设计法的不同点。

第二章：可靠性的数学基础（2学时）

第一节：随机变量

一离散型随机变量

二连续型随机变量

三累积分布函数

四概率密度函数

五随机变量数字特征第二节：可靠性工程常用的几种概率分布

一伯努力试验和二项分布二、泊松分布三正态分布

四对数正态分布五威布尔分布

内容要点是伯努力试验和二项分布、正态分布、对数正态分布、指数分布及威布尔分布。

重点是威布尔分布。

教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。

思考题：1、可靠性工程常用的几种概率分布有哪些？概率函数表达式？

2、说明威布尔分布分布参数的意义。

第三章：可靠性设计的内容和步骤（1学时）

一、可靠性技术要求

î关键性检查

2 冗余分析（Redundancy Analysis /ri’d L nd¶nsi/）

3 维修性分析

4 设计评审

二、可靠性设计的特点

三、可靠性设计的内容

四、可靠性设计的方法和步骤

内容要点是可靠性的设计特点、内容、方法步骤。

重点是设计步骤。

教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。

思考题：1、说明可靠性设计的方法和步骤。

第四章：确定应力分布的方法（4学时）

第一节确定应力分布的具体步骤

一确定所有重要的失效模式，并据此确定适当的失效判据。

屈服、断裂、疲劳、变形、失稳、磨损等。

二分析作出应力单元体——危险点的单元体

三计算应力单元体上的6个名义分量

S = f( L,T,G,P,t,m)

四使用应力修正系数，确定每一应力分量的最大值。

五计算主应力

当以最大主应力或最大剪切应力作为失效判据时，应计算主应力。

六各应力综合为复合应力

七确定每个名义应力，应力修正系数和设计参数的分布

八综合为应力分布

九对于每一重要失效模式，均重复上述步骤。

第二节影响应力分布的物理参数及几何参数的统计数据

一弹性模量E,剪切模量G,泊松比二几何尺寸第三节：代数法综合应力分布

一、基本原理

二、举例

第四节：矩法综合应力分布

一、一维随机变量

二、多维随机变量

内容要点是弹性模量、泊松比、断面截面模量，代数法综合应力分布和矩法综合应力分布计算公式及应用。

重点是矩法综合应力分布公式与应用。

教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。

思考题：1、确定应力分布的具体步骤是什么？

2、说明矩法综合应力分布原理。

第五章：确定强度分布的方法（4学时）

第一节代数法综合强度分布

一确定强度判据 二确定名义强度分布

三强度修正系数：

应力集中系数kf

温度系数

时间系数

四综合成为强度分布

五、呈分布状态的S-N曲线

六、复合疲劳应力下的强度分布

第二节：矩法综合强度分布

一、基本原理

二、应用

内容要点是呈分布状态的S—N曲线，复合疲劳应力下的强度分布；代数法和矩法确定强度分布的计算公式及应用。

重点是矩法确定应力分布的公式与应用。

教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。

思考题：1、代数法和矩法综合强度分布的原理。

2、说明复合疲劳应力下的强度分布。

第六章：应力-强度分布干涉理论及可靠度计算（12学时）

第一节：可靠度函数与失效率

一、基本概念

二、基本原理

第二节：应力-强度分布干涉理论与可靠度的一般表达式

一、应力-强度分布干涉理论

二、可靠度的一般表达式

第三节：应力和强度都呈正态分布时可靠度计算

一、基本原理