山東農(nóng)業(yè)大學(xué)《機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

1、課程名稱:可靠性設(shè)計(jì)授課對(duì)象:碩士生學(xué)分:2學(xué)分學(xué)時(shí)數(shù):40學(xué)時(shí)課程類別:專業(yè)選修課程主要內(nèi)容:可靠性工程是一門邊緣的工程學(xué)科。它研究的主要內(nèi)容是產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和驗(yàn)證?？煽啃栽囼?yàn)數(shù)據(jù)是可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。可靠性設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的主要內(nèi)容之一。本課程主要介紹可靠性概念、可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、確定應(yīng)力分布的方法、可靠度的置信度和置信區(qū)間;機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及獲得方法、可靠性和維修性設(shè)計(jì)的方法及應(yīng)用。通過學(xué)習(xí),是學(xué)生掌握如何把可靠性直接設(shè)計(jì)到機(jī)械零件中去,從而保證機(jī)械設(shè)備的使用與維修可靠性。任課教師:呂釗欽副教授,碩士生導(dǎo)師。機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)教學(xué)大綱課程名稱:機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)面向?qū)I(yè)

2、:農(nóng)機(jī)化、機(jī)師、汽運(yùn)課程代碼:大綱執(zhí)筆人:呂釗欽總學(xué)分:2 大綱審定人:王會(huì)明1、課程的教學(xué)目的、性質(zhì)、地位和任務(wù)隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,可靠性技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)?？煽啃栽O(shè)計(jì)作為一門邊緣科學(xué)受到重視在國(guó)外已有40多年的歷史了,在航天、航空、機(jī)械、電子技術(shù)中的應(yīng)用得到了很大發(fā)展。可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)構(gòu)成了現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的新方法。機(jī)械設(shè)備是由許多零件組成的,要提高設(shè)備的可靠性,必須先提高零件的可靠性。本課程的基本任務(wù)是掌握汽車可靠性設(shè)計(jì)理論,根據(jù)要求將零件的可靠度設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中,保證產(chǎn)品的使用可靠性、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品壽命的可預(yù)測(cè)性,從而達(dá)到低成本、高效益之目的。2、課程

3、教學(xué)的基本要求機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的理論性。要求掌握產(chǎn)品可靠性的評(píng)價(jià)尺度,威布爾分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布等可靠性工程常用的幾種概率分布;學(xué)會(huì)應(yīng)力、強(qiáng)度分布的確定方法;熟練掌握應(yīng)力、強(qiáng)度分布干涉理論及可靠度計(jì)算;了解可靠性試驗(yàn)與分析方法,學(xué)會(huì)軸、螺栓、鍵連接、齒輪傳動(dòng)等機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)。3、課程教學(xué)大綱及學(xué)時(shí)分配(36學(xué)時(shí)第一章緒論(2學(xué)時(shí)第一節(jié)概述第二節(jié)可靠性定義及評(píng)價(jià)指標(biāo)一、可靠性定義二、可靠性尺度(特征量1 可靠度R(t2 失效率l(t3 平均壽命(平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF4 維修度M(t5 有效度6 可靠壽命三、零件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法與可靠性設(shè)計(jì)法的比較內(nèi)容要點(diǎn)是可靠性發(fā)展史、重

4、要性和任務(wù);可靠性定義及其評(píng)價(jià)指標(biāo)。重點(diǎn)是可靠性定義及其評(píng)價(jià)指標(biāo)、零件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法與可靠性設(shè)計(jì)法的比較。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、可靠性定義及評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些?2、比較零件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法與可靠性設(shè)計(jì)法的不同點(diǎn)。第二章可靠性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí)第一節(jié):隨機(jī)變量一、離散型隨機(jī)變量二、連續(xù)型隨機(jī)變量三、累積分布函數(shù)四、概率密度函數(shù)五、隨機(jī)變量數(shù)字特征第二節(jié):可靠性工程常用的幾種概率分布一、伯努力試驗(yàn)和二項(xiàng)分布二、泊松分布三、正態(tài)分布四、對(duì)數(shù)正態(tài)分布五、威布爾分布內(nèi)容要點(diǎn)是伯努力試驗(yàn)和二項(xiàng)分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、指數(shù)分布及威布爾分布。重點(diǎn)

5、是威布爾分布。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、可靠性工程常用的幾種概率分布有哪些?概率函數(shù)表達(dá)式?2、說(shuō)明威布爾分布分布參數(shù)的意義。第三章可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟(1學(xué)時(shí)一、可靠性技術(shù)要求1關(guān)鍵性檢查2冗余分析(Redundancy Analysis /rid L ndnsi/3維修性分析4設(shè)計(jì)評(píng)審二、可靠性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)三、可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容四、可靠性設(shè)計(jì)的方法和步驟內(nèi)容要點(diǎn)是可靠性的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、內(nèi)容、方法步驟。重點(diǎn)是設(shè)計(jì)步驟。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、說(shuō)明可靠性設(shè)計(jì)的方法

6、和步驟。第四章確定應(yīng)力分布的方法(4學(xué)時(shí)第一節(jié)確定應(yīng)力分布的具體步驟一、確定所有重要的失效模式,并據(jù)此確定適當(dāng)?shù)氖袚?jù)。屈服、斷裂、疲勞、變形、失穩(wěn)、磨損等。二、分析作出應(yīng)力單元體危險(xiǎn)點(diǎn)的單元體三、計(jì)算應(yīng)力單元體上的6個(gè)名義分量S = f( L,T,G,P,t,m四、使用應(yīng)力修正系數(shù),確定每一應(yīng)力分量的最大值。五、計(jì)算主應(yīng)力當(dāng)以最大主應(yīng)力或最大剪切應(yīng)力作為失效判據(jù)時(shí),應(yīng)計(jì)算主應(yīng)力。六、各應(yīng)力綜合為復(fù)合應(yīng)力七、確定每個(gè)名義應(yīng)力,應(yīng)力修正系數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)的分布八、綜合為應(yīng)力分布九、對(duì)于每一重要失效模式,均重復(fù)上述步驟。第二節(jié)影響應(yīng)力分布的物理參數(shù)及幾何參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一、彈性模量E,剪切模量G,泊松

7、比二、幾何尺寸第三節(jié):代數(shù)法綜合應(yīng)力分布一、基本原理二、舉例第四節(jié):矩法綜合應(yīng)力分布一、一維隨機(jī)變量二、多維隨機(jī)變量?jī)?nèi)容要點(diǎn)是彈性模量、泊松比、斷面截面模量,代數(shù)法綜合應(yīng)力分布和矩法綜合應(yīng)力分布計(jì)算公式及應(yīng)用。重點(diǎn)是矩法綜合應(yīng)力分布公式與應(yīng)用。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、確定應(yīng)力分布的具體步驟是什么?2、說(shuō)明矩法綜合應(yīng)力分布原理。第五章:確定強(qiáng)度分布的方法(4學(xué)時(shí)第一節(jié)代數(shù)法綜合強(qiáng)度分布一、確定強(qiáng)度判據(jù)二、確定名義強(qiáng)度分布三、強(qiáng)度修正系數(shù):應(yīng)力集中系數(shù)kf溫度系數(shù)時(shí)間系數(shù)四、綜合成為強(qiáng)度分布五、呈分布狀態(tài)的S-N曲線六、復(fù)合疲勞

8、應(yīng)力下的強(qiáng)度分布第二節(jié):矩法綜合強(qiáng)度分布一、基本原理二、應(yīng)用內(nèi)容要點(diǎn)是呈分布狀態(tài)的SN曲線,復(fù)合疲勞應(yīng)力下的強(qiáng)度分布;代數(shù)法和矩法確定強(qiáng)度分布的計(jì)算公式及應(yīng)用。重點(diǎn)是矩法確定應(yīng)力分布的公式與應(yīng)用。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、代數(shù)法和矩法綜合強(qiáng)度分布的原理。2、說(shuō)明復(fù)合疲勞應(yīng)力下的強(qiáng)度分布。第六章:應(yīng)力-強(qiáng)度分布干涉理論及可靠度計(jì)算(12學(xué)時(shí)第一節(jié):可靠度函數(shù)與失效率一、基本概念二、基本原理第二節(jié):應(yīng)力-強(qiáng)度分布干涉理論與可靠度的一般表達(dá)式一、應(yīng)力-強(qiáng)度分布干涉理論二、可靠度的一般表達(dá)式第三節(jié):應(yīng)力和強(qiáng)度都呈正態(tài)分布時(shí)可靠度計(jì)算一

9、、基本原理二、聯(lián)結(jié)方程第四節(jié):應(yīng)力和強(qiáng)度都呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)可靠度計(jì)算一、基本原理二、聯(lián)結(jié)方程第五節(jié):可靠度的計(jì)算方法一、數(shù)值積分法二、圖解法三、應(yīng)力呈布爾分布、強(qiáng)度呈正態(tài)分布的可靠度計(jì)算四、疲勞應(yīng)力下的可靠度計(jì)算五、復(fù)合疲勞用力下的可靠度計(jì)算六、可靠度與安全系數(shù)的關(guān)系內(nèi)容要點(diǎn)和重點(diǎn):掌握應(yīng)力和強(qiáng)度都呈正態(tài)分布時(shí)可靠度計(jì)算。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、推倒應(yīng)力-強(qiáng)度分布干涉理論與可靠度的一般表達(dá)式。2、應(yīng)力呈布爾分布、強(qiáng)度呈正態(tài)分布的可靠度計(jì)算。3、說(shuō)明可靠度與安全系數(shù)的關(guān)系。第七章可靠度的置信度和置信區(qū)間(4學(xué)時(shí)一、基本概念1、

10、置信度、置信區(qū)間與風(fēng)險(xiǎn)2、可靠度的置信度的單側(cè)置信區(qū)間3、置信度對(duì)可靠度單側(cè)置信區(qū)間下限R L1的影響4、樣本容量n對(duì)可靠度的單側(cè)置信區(qū)間下限R L1的影響二、在規(guī)定的置信度下把目標(biāo)可靠度設(shè)計(jì)到零件中三、機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及獲得方法要點(diǎn)及重點(diǎn):置信度、置信區(qū)間與風(fēng)險(xiǎn)、可靠度的置信度的單側(cè)置信區(qū)間、試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)法作S-N線圖,古德曼線圖確定。教學(xué)方法:采用多媒體教學(xué)。通過理論學(xué)習(xí)、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)的相互配合,突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。思考題:1、基本概念:置信度、置信區(qū)間與風(fēng)險(xiǎn)2、可靠度的置信度的單側(cè)置信區(qū)間及其影響因素。3、如何在規(guī)定的置信度下把目標(biāo)可靠度設(shè)計(jì)到零件中?第八章機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)用(5學(xué)時(shí)第一節(jié)可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例一、機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題二、螺栓聯(lián)結(jié)的可靠性設(shè)計(jì)1、受拉螺栓聯(lián)接2、緊螺栓聯(lián)接3、受剪螺栓聯(lián)接4、按栓桿或孔壁受擠壓進(jìn)行設(shè)計(jì)過盈聯(lián)接的可靠性設(shè)計(jì)四、花鍵聯(lián)接的可靠性設(shè)計(jì)五、焊縫強(qiáng)度的可靠度計(jì)