1、機械可靠性設計課程教學大綱課程代碼：010132005課程英文名稱： Mechanical Reliability Design課程總學時：24 講課：24 實驗：0 上機：0 適用專業(yè)：機械設計制造自動化專業(yè)大綱編寫（修訂）時間： 2017.7一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學目標“機械可靠性設計” 是機械設計專業(yè)基礎課之一，是現(xiàn)代機械產(chǎn)品設計的方法之一。是產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵要素，是現(xiàn)代機械設計方法的主要內(nèi)容，與原有的傳統(tǒng)設計方法相比，將數(shù)理統(tǒng)計應用于機械可靠性設計，能夠定量地計算產(chǎn)品的可靠度，以及按一定的可靠度要求設計產(chǎn)品，是一門新興的科學，在實踐中得到了廣泛的應用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對產(chǎn)品

2、可靠性要求越來越高，因 此，教學的基本要求則是講清基本概念，掌握機械可靠性設計方法，為今后能夠在實際工作中應用可靠性設計方法提高產(chǎn)品質(zhì)量打好基礎。（二）知識、能力及技能方面的基本要求1 .可靠性概念：掌握可靠性尺度、常用分布等。2 .可靠性設計：掌握綜合強度及應力概率分步分析方法、計算式及許用可靠度、計算方法及步驟，掌握根據(jù)規(guī)定可靠度進行零件設計。3 .理解并掌握應力強度干涉理論模型，能夠應用應力強度干涉理論模型進行機械強度可靠度設計。4 .掌握系統(tǒng)可靠性預測與可靠性分配方法。（三）實施說明本課程以提高機械設計制造及自動化專業(yè)本科生設計能力為目標，為此，在教學中采用多媒體教學以使學生擴大知識面

3、、加深理解；教法上采用講課、提問、討論相結(jié)合的方式。本課程學 時少，有一定難度，要求學生預習概率論知識；教師講清基本設計方法及步驟，以原理理解和應 用為主，數(shù)學推導簡明清晰。具體如下：1 .自主學習，布置與本課程知識相關的預習內(nèi)容，提高學生自學能力和理解力；2 .課堂教學，重點為機械可靠性設計的基本概念，可靠性尺度、常用分布、應力強度理論模 型等關鍵知識；3 .課內(nèi)討論，通過討論加深學生對課程關鍵內(nèi)容的理解，掌握學生聽課狀態(tài)，提高講授效率。4 .課外作業(yè)，布置一定課外作業(yè)，讓學生鞏固、加深對課堂所學內(nèi)容的理解，掌握機械可靠 性設計方法。5 .教師執(zhí)行本大綱時， 應著眼于基本概念和設計方法的講解

4、，至于各章節(jié)的教學順序，教學環(huán)節(jié)和教學手段等不拘泥于大綱所限，充分發(fā)揮教師的能動性、創(chuàng)造性。（四）對先修課的要求本課程的先修課程是高等數(shù)學、概率論、數(shù)理統(tǒng)計、理論力學、材料力學、機 械原理和機械設計課程。（五）對習題課、實踐環(huán)節(jié)的要求教師布置習題，學生課余時間完成。通過習題促進學生消化、鞏固所學內(nèi)容。習題要結(jié)合教 師的講授概念類、計算類和設計類習題合理分配，培養(yǎng)學生的機械可靠性設計和分析計算能力。 對作業(yè)中的共性問題進行講解，同時作業(yè)也是考核學生的依據(jù)。（六）課程考核方式1 .考核方式：綜合考查。2 .考核目標：在考核學生對可靠性設計基本知識和設計方法的基礎上，重點考核學生能夠 應用應力強度干

5、涉理論模型進行機械強度可靠度設計。3 .成績構(gòu)成：總成績=平時成績（包括出勤考核、提問等）30%+乍業(yè)及小測驗30%錯課測試40%（七）參考書目機械可靠性設計，孟憲鐸著，冶金工業(yè)出版社,2007機械可靠性設計，劉惟信著，清華大學出版社,2006機械可靠性設計與應用，楊瑞剛編，冶金工業(yè)出版社，2008二、中文摘要“機械可靠性設計”是機械設計專業(yè)基礎課之一，將概率與統(tǒng)計應用于機械設計，能夠定量地計算產(chǎn)品的可靠度，以及按一定的可靠度要求設計產(chǎn)品，是當今機械學科的重要方向。已在實踐中得到了廣泛應用。本課以掌握可靠性尺度、常用分布、應力強度干涉理論模型、聯(lián)結(jié)方程 等為核心內(nèi)容，培養(yǎng)學生利用可靠性技術開展

6、設計的能力。三、課程學時分配表序號教學內(nèi)容學時講課實驗上機1;學習可靠性的意義與基本概念881.1概述與可靠性尺度21.2:可靠性的概率分布類型21.3分布類型圖分析法；正態(tài)分布分析法21.4對數(shù)正態(tài)分布及威布爾分布分析法；22可靠性設計原理10102.1應力強度干涉理論模型22.2應力強度不同分布類型的可靠度公式22.3設計變量的統(tǒng)計處理與計算22.4安全系數(shù)及機械靜強度設計22.5:習題軸彎扭聯(lián)合作的靜強度可靠性設計23疲勞強度可靠性設計簡介224系統(tǒng)可靠性設計444.1系統(tǒng)可靠性預測24.2系統(tǒng)可靠性分配2合計2424四、教學內(nèi)容及基本要求第1部分學習可靠性的意義與基本概念總學時（單位：

7、學時）：8講課：8實驗：0上機：0第1.1部分概述與可靠性尺度（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）理解可靠性學習意義與機械可靠性發(fā)展歷程；2） 了解機械可靠性設計的基本內(nèi)容；3）掌握可靠度和不可靠度等定義與計算方法；4）掌握累積失效頻數(shù)（頻率）分布圖繪制；重 點:1） 可靠性的基本概念：可靠性、可靠度及失效率；2） 可靠性尺度：可靠性、可靠度及失效率計算方法；難 點：失效率概念與計算方法；習 題：可靠度、失效率等可靠性尺度的計算；第1.2部分 可靠性的概率分布類型（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）掌握可靠性的概率分布類型特點及其應用-二項分布；2）掌握可靠性的概率分布類型特點及其應用-伯松分布；3）掌握

8、可靠性的概率分布類型特點及其應用-正態(tài)分布；4）掌握可靠性的概率分布類型特點及其應用-對數(shù)正態(tài)分布；5）掌握可靠性的概率分布類型特點及其應用-威布爾分布；重 點：3） 正態(tài)概率分布類型特點及其應用；2）利用伯松分布計算儲備系統(tǒng)的可靠度；難 點：伯松分布計算儲備系統(tǒng)的可靠度；習 題：正態(tài)概率分布計算；第1.3部分 分布類型圖分析法及正態(tài)分布類型圖分析法（講課2學時）具體內(nèi)容：1）掌握分布類型圖分析法：分布類型圖分析法的一般步驟；2）掌握正態(tài)分布類型圖分析法；重 點：1）分布類型圖分析法：分布類型圖分析法的一般步驟；2）正態(tài)分布類型圖分析法；難 點：正態(tài)分布類型圖分析法；習 題：根據(jù)失效數(shù)據(jù)進行正

9、態(tài)分布類型的判定；2學時）第1.4部分 對數(shù)正態(tài)分布類型圖分析法；威布爾分布類型圖分析法（講課具體內(nèi)容：1）掌握對數(shù)正態(tài)分布類型圖分析法；4） 了解威布爾分布類型圖分析法；重 點：對數(shù)正態(tài)分布類型圖分析法；難 點：威布爾分布類型圖分析法；習 題：根據(jù)失效數(shù)據(jù)進行特征值估計；第2部分可靠性設計原理總學時（單位：學時）:10講課：10 實驗：0上機：0第2.1部分 應力強度干涉理論模型（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）掌握從不同角度推導應力強度干涉理論模型的一般方程的方法；2）理解應力強度干涉理論模型的具體含義；重 點：應力強度干涉理論模型的具體含義；難 點：從不同角度推導應力強度干涉理論模型的一般方

10、程的方法；第2.2部分 應力強度不同分布類型的可靠度公式（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）掌握應力強度均為正態(tài)分布時的可靠度計算公式-聯(lián)結(jié)方程；2）理解應力強度為不同分布類型時的可靠度的數(shù)值計算方法；重 點：應力強度均為正態(tài)分布時的可靠度計算公式-聯(lián)結(jié)方程；難 點：應力強度為不同分布類型時的可靠度的數(shù)值計算方法；習 題：利用聯(lián)結(jié)方程計算可靠度；第2.3部分 設計變量的統(tǒng)計處理與計算（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）掌握圖表數(shù)值的查找與計算；2）掌握隨機變量函數(shù)的均值與方差計算方法-泰勒級數(shù)近似計算公式;3）掌握變差系數(shù)概念及在復雜數(shù)理運算時的近似計算方法；重 點：1）隨機變量函數(shù)的均值與方差計算方法-

11、泰勒級數(shù)近似計算公式；2）變差系數(shù)概念及在復雜數(shù)理運算時的近似計算方法；難 點：隨機變量函數(shù)的均值與方差計算方法-泰勒級數(shù)近似計算公式；習 題：隨機變量函數(shù)的均值與方差計算；第2.4部分 安全系數(shù)及機械靜強度設計（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）掌握可靠性意義下的安全系數(shù)計算方法；2）理解在變差系數(shù)較大時如何利用安全系數(shù)計算可靠度；5） 了解分布類型不明確時利用均值安全系數(shù)估計可靠度的方法；4）掌握軸的機械靜強度設計方法；重 點：1）可靠性意義下的安全系數(shù)計算方法；2）分布類型不明確時利用均值安全系數(shù)估計可靠度的方法；3）軸的機械靜強度設計方法；難 點：分布類型不明確時利用均值安全系數(shù)估計可靠度的

12、方法；習 題：利用均值安全系數(shù)估計可靠度；第2.5部分 習題軸彎扭聯(lián)合作的靜強度可靠性設計（講課 2學時） 具體內(nèi)容：1）理解軸彎扭聯(lián)合作的靜強度可靠性設計方法；2）掌握軸彎扭聯(lián)合作的靜強度可靠性設計的步驟；重 點：軸彎扭聯(lián)合作的靜強度可靠性設計的步驟習 題：拉桿的機械靜強度可靠性設計；第3部分疲勞強度可靠性設計簡介總學時（單位：學時）：2講課：2 實驗：0上機：0具體內(nèi)容：1）理解可靠性意義下的應力循環(huán)特性曲線圖；2）理解可靠性意義下的等壽命疲勞極限圖與戈貝爾曲線方程;3） 了解彎扭聯(lián)合作用下軸的疲勞強度設計過程與方法；重 點：理解彎扭聯(lián)合作用下軸的疲勞強度設計過程與方法。第4部分系統(tǒng)可靠性設計總學時（單位：學時）：4講課：4實驗：0上機：0第4.1部分系統(tǒng)可靠性預測（講課 2學時）具體內(nèi)容：1）掌握繪制邏輯圖；2）掌握串并聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算方法；3）掌握儲備系統(tǒng)，表決系統(tǒng)及復雜系統(tǒng)的可靠度計算方法；重 點：1）串并聯(lián)