機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計（2天）

課程名稱：機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計（2天）
課程簡介
◆本課程針對機(jī)械類產(chǎn)品可靠性的相關(guān)問題展開、工作能力和技能雷達(dá)圖展開，圍繞可靠性的理念、可靠性的參數(shù)、可靠性的工具和可靠性的設(shè)計等日常工作展開。在授課期間，有針對性的組織訓(xùn)練和練習(xí)。
◆目的是確保公司產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的可靠性要求，滿足系統(tǒng)的完好性和任務(wù)成功性要求、降低對保障資源的要求、減少壽命周期費(fèi)用。
◆在最后，本課程設(shè)置獨(dú)立地章節(jié)介紹可靠性管理的內(nèi)容。現(xiàn)階段的大部分培訓(xùn)是圍繞可靠性設(shè)計和課堂訓(xùn)練展開的。

授課時間
2天，12小時最佳
授課方式
激情授課 互動體驗 案例分享 現(xiàn)場行動
關(guān)鍵字
機(jī)械產(chǎn)品的可靠性 可靠度 產(chǎn)品可靠性設(shè)計
適合對象
◆從事可靠性工作的相關(guān)人員。
◆即將從事可靠性工作的相關(guān)人員。
課程收益
◆通過本課程，學(xué)員可以掌握可靠性相關(guān)工作技能要求和理論基礎(chǔ)；
◆針對可靠性工作的特點(diǎn)，本課程設(shè)置有效地練習(xí)和訓(xùn)練課題；
◆通過本課程，學(xué)員可以充分地掌握產(chǎn)品可靠性的分析、設(shè)計和驗證的流程和方法，有效地提高工作能力；
◆通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)員可熟練地掌握“可靠性”理念，可靠性參數(shù)，可靠性預(yù)計、分配、分析和設(shè)計，可靠性試驗和驗證等工作方法，并在產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、量產(chǎn)和客戶感知等階段有效地應(yīng)用；
◆通過本課程，學(xué)員掌握的軟件有：“FreeFta”、“Minitab”和“Microsoft office Visio”。

課程大綱
第一章 課前溝通
第一節(jié) 課前溝通
（1） 講師簡介
（2） 學(xué)員介紹：行業(yè) 崗位 職責(zé) 日常工作
（3） 學(xué)習(xí)的“目的 期望”
（4） 工作中的“困惑 困難 疑問”在哪里？
第二節(jié) 需求分析
（1） 機(jī)械可靠性設(shè)計都包括哪些方面？
（2） 機(jī)械可靠性設(shè)計工作包括哪些方面？
（3） 如何描述這些產(chǎn)品和工作的需求？
a) 理解機(jī)械產(chǎn)品的可靠性與其他產(chǎn)品的不同，關(guān)注產(chǎn)品在研發(fā)設(shè)計中的可靠性特征；
b) 掌握機(jī)械產(chǎn)品可靠性參數(shù)特征值，學(xué)會描述機(jī)械可靠性設(shè)計的思維和方法；
c) 掌握機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計方法，科學(xué)地分配、預(yù)計、分析和設(shè)計產(chǎn)品的可靠性。
第三節(jié) 課程分析
（1） 課程目標(biāo)：課程雷達(dá)圖

（2） 課程日程安排
（3） 學(xué)員承諾

第二章 可靠性的發(fā)展歷程和理念
第一節(jié) 產(chǎn)品的可靠性
（1） 可靠性和可靠度
（2） 可靠性的發(fā)展歷程
（3） 可靠性的其余四性
a) 維修性
b) 保障性
c) 測試性
d) 安全性
第二節(jié) 可靠性的專家
第三節(jié) 產(chǎn)品可靠性與隨機(jī)事件概述
第四節(jié) 全壽命周期和浴盆曲線
（1） 定義
（2） 概述
（3） 發(fā)展歷程
（4） 企業(yè)生命周期和產(chǎn)品生命周期
（5） 浴盆曲線
a) 浴盆曲線
b) 失效率的三個階段
c) 六種故障模型
（6） 案例分析
第五節(jié) 可靠性工程
（1） 預(yù)防故障
（2） 發(fā)現(xiàn)故障
（3） 糾正故障
（4） 驗證故障

第三章 產(chǎn)品可靠性設(shè)計
第一節(jié) 可靠性尺度
（1） 可靠度和不可靠度
（2） 失效概率密度
（3） 失效率
（4） 平均壽命
（5） 可靠壽命
（6） 中位壽命
（7） 特征壽命
（8） 維修度
（9） 平均修復(fù)時間
（10） 有效度
（11） 重要度
第二節(jié) 可靠度
（1） 可靠度觀測值函數(shù)
（2） 案例分析：某電子產(chǎn)品元器件有1000個，開始工作至500h內(nèi)有元器件損壞100個，工作至1000h共有500個元器件損壞，求該批元器件工作500h-1000h的可靠度。
（3） 累計失效概率函數(shù)
a) 失效概率密度函數(shù)
b) 失效概率密度函數(shù)和可靠度的關(guān)系
（4） 失效率
a) 故障率
b) 失效率的觀測值
c) 可靠度函數(shù)
d) 失效率曲線：機(jī)械和電子
e) 案例分析：有1000個零件，其工作到3年、4年、5年末的失效零件個數(shù)分別是10個、30分、60個。試計算這批零件在3年、4年末時候的失效率。
（5） 案例分析：某元件的可靠度函數(shù)為R(t)=e-λt，求其失效率。
第三節(jié) 產(chǎn)品的特征壽命
（1） 平均壽命
（2） 可靠壽命
（3） 中位壽命
（4） 特征壽命
（5） 案例分析：已經(jīng)某產(chǎn)品的可靠性函數(shù)為R(t)=e-λt，求其可靠度R=99%時的可靠壽命、中位壽命和特征壽命。
第四節(jié) 可靠性特征量的關(guān)系
第五節(jié) 應(yīng)力
（6） 強(qiáng)度與可靠度
（7） 設(shè)計原則
a) 安全狀態(tài)
b) 失效狀態(tài)
c) 極限狀態(tài)
第六節(jié) 維修特征量
（1） 維修度
（2） 平均修復(fù)時間

第四章 概率
第一節(jié) 隨機(jī)事件的概率
第二節(jié) 概率的基本公式
第三節(jié) 隨機(jī)變量的概率分布及數(shù)字特征
第四節(jié) 方差和標(biāo)準(zhǔn)差
第五節(jié) 案例分析：測得5個元件的使用壽命分別是12年、7.5年、13年、9.5年、8.5年，試求它們壽命的均值和標(biāo)準(zhǔn)差；若已知其壽命分布密度函數(shù)為f(t)=0.1e-0.1t，其中t為時間，t≥0，求其壽命的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

第五章 可靠性中常用的概率分布
第一節(jié) 二項分布
（1） 分布特點(diǎn)
（2） 案例分析
第二節(jié) 指數(shù)分布
（1） 分布特點(diǎn)
（2） 案例分析
第三節(jié) 正太分布
（1） 分布特點(diǎn)
（2） 案例分析
第四節(jié) 對數(shù)正太分布
（1） 分布特點(diǎn)
（2） 案例分析
第五節(jié) 威布爾分布
（1） 分布特點(diǎn)
（2） 案例分析
第六節(jié) 泊松分布
（1） 分布特點(diǎn)
（2） 案例分析
第七節(jié) 產(chǎn)品可靠度的方法
第八節(jié) 案例分析
（1） 某一期的壽命T服從指數(shù)分布，其平均無故障連續(xù)工作時間MTBF為25h，試求其失效率為多少？若要求可靠性為90%，問應(yīng)如何選擇連續(xù)工作時間？
（2） 有100個某種材料的試件進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗，現(xiàn)測得試件材料的強(qiáng)度均值μ=600MPa，標(biāo)準(zhǔn)差σ=50MPa。求：試件強(qiáng)度=600MPa時的存活率、失效概率和失效試件數(shù)；強(qiáng)度落在550-450MPa區(qū)間內(nèi)的失效概率和失效試件數(shù)；失效概率為0.05（存活率為0.95）時材料的強(qiáng)度值。
（3） 已知某軸在精加工后，其直徑尺寸呈正太分布，均值μ=19.90mm，標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.05mm。規(guī)定直徑規(guī)格尺寸為19.90±0.1mm內(nèi)時就為合格品，求合格品的概率？

第六章 機(jī)械可靠性設(shè)計的基本內(nèi)容
第一節(jié) 主要內(nèi)容和方法
（1） 機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn)
（2） 應(yīng)力-強(qiáng)度
（3） 失效判據(jù)
第二節(jié) 應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論和可靠性計算的表達(dá)式
（1） 應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論
（2） 可靠性計算的表達(dá)式
（3） 隨機(jī)變量的統(tǒng)計特征值問題
第三節(jié) 隨機(jī)變量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的常用方法
（1） 矩陣（泰勒級數(shù)展開）
（2） 變異系數(shù)法
（3） 迭代法
第四節(jié) 機(jī)械零件的可靠度計算
（1） 強(qiáng)度和應(yīng)力都服從正太分布的可靠度計算
a) 公式
b) 案例分析
（2） 強(qiáng)度和應(yīng)力都服從指數(shù)分布的可靠度計算
a) 公式
b) 案例分析
（3） 強(qiáng)度和應(yīng)力在給定壽命下的可靠度計算
a) 公式
b) 案例分析
（4） 強(qiáng)度為正太和應(yīng)力為指數(shù)下的可靠度計算
a) 強(qiáng)度-應(yīng)力概率密度函數(shù)
b) 可靠度函數(shù)
c) 案例分析
（5） 強(qiáng)度為指數(shù)和應(yīng)力為正太下的可靠度計算
a) 強(qiáng)度-應(yīng)力概率密度函數(shù)
b) 可靠度函數(shù)
第五節(jié) 可靠度與安全系數(shù)的關(guān)系
（1） 安全系數(shù)的均值
（2） 安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差
（3） 案例分析

第七章 可靠性中常用的物理量
第一節(jié) 載荷的統(tǒng)計數(shù)據(jù)
（1） 動載荷
a) 確定性載荷：周期性和非周期性
b) 隨機(jī)載荷
（2） 靜載荷
（3） 案例分析
第二節(jié) 幾何尺寸的統(tǒng)計方法
（1） 極差
（2） 標(biāo)準(zhǔn)差
（3） 案例分析
第三節(jié) 材料力學(xué)的特性參數(shù)
（1） 彈性模量
（2） 靜強(qiáng)度指標(biāo)
a) 拉伸
b) 剪切
c) 扭轉(zhuǎn)
d) 抗彎
（3） 材料的疲勞強(qiáng)度
a) 疲勞強(qiáng)度
b) 疲勞壽命
c) 案例分析
d) 復(fù)合疲勞強(qiáng)度概率分布曲線
e) 案例分析

第八章 典型機(jī)械零件的可靠性設(shè)計
第一節(jié) 受拉松螺栓的可靠性設(shè)計
（1） 參數(shù)值
a) 強(qiáng)度條件
b) 拉應(yīng)力值
c) 案例分析
（2） 設(shè)計步驟
a) 求應(yīng)力均值和標(biāo)準(zhǔn)差
b) 選擇材料，并確定強(qiáng)度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差
c) 求羅雙危險截面直徑
d) 確定螺栓直徑
e) 求可靠度
第二節(jié) 受拉緊螺栓聯(lián)接的可靠性設(shè)計
（1） 受力模型
（2） 預(yù)緊螺栓總拉力與危險截面拉應(yīng)力
（3） 預(yù)緊螺栓的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
（4） 緊螺栓聯(lián)接的可靠性設(shè)計
a) 計算螺栓的工作載荷
b) 確定預(yù)緊力或殘余預(yù)緊力
c) 計算螺栓總拉力
d) 計算拉應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
e) 計算復(fù)合應(yīng)力
f) 選擇材料、確定其強(qiáng)度分布均值和標(biāo)準(zhǔn)差
g) 用聯(lián)結(jié)方程計算可靠度，或按可靠度要求確定螺栓直徑
（5） 案例分析
第三節(jié) 受剪螺栓聯(lián)結(jié)的可靠性設(shè)計
（1） 特點(diǎn)
（2） 螺栓受剪切失效
a) 確定螺栓的剪切應(yīng)力分布
b) 選擇螺栓材料、確定其強(qiáng)度分布
c) 用聯(lián)結(jié)方程求螺栓桿部直徑或標(biāo)準(zhǔn)差
（3） 螺栓受擠壓失效
a) 確定擠壓分布
b) 選擇螺栓及被聯(lián)結(jié)件材料
c) 用聯(lián)結(jié)方程求螺栓桿部直徑或標(biāo)準(zhǔn)差
（4） 案例分析
第四節(jié) 軸的可靠性設(shè)計
（1） 軸載荷
a) 傳動軸：扭矩
b) 心軸：彎矩
c) 轉(zhuǎn)軸：扭矩 彎矩
（2） 傳動軸可靠性設(shè)計
a) 設(shè)計步驟
b) 案例分析
（3） 轉(zhuǎn)軸可靠性設(shè)計
a) 設(shè)計步驟
b) 案例分析
（4） 心軸可靠性設(shè)計
a) 設(shè)計步驟
b) 案例分析
第五節(jié) 滾動軸承的疲勞壽命與可靠度
（1） 壽命與可靠度之間的關(guān)系
a) 特點(diǎn)
b) 案例分析
（2） 載荷與可靠度之間的關(guān)系
a) 特點(diǎn)
b) 案例分析
第六節(jié) 圓柱螺旋彈簧的可靠性設(shè)計
（1） 彈簧設(shè)計的基本問題
（2） 確定應(yīng)力分布
（3） 確定各變量均值和標(biāo)準(zhǔn)差的方法
a) 軸向載荷
b) 曲度系數(shù)
c) 彈簧中徑
d) 彈簧絲直徑
e) 有效圈數(shù)
f) 剪切彈性模量
（4） 案例分析

第九章 系統(tǒng)可靠性模型與可靠性分配
（1） 系統(tǒng)可靠性模型
a) 串聯(lián)系統(tǒng)
b) 并聯(lián)系統(tǒng)
c) 表決系統(tǒng)
d) 儲備系統(tǒng)
e) 案例分析
（2） 復(fù)雜系統(tǒng)可靠性預(yù)測
a) 系統(tǒng)邏輯圖法
b) 布爾真值表法
c) 案例分析
（3） 系統(tǒng)可靠度分配
a) 系統(tǒng)的可靠度
b) 各零部件的可靠性預(yù)測的結(jié)果
c) 等同分配法
d) 相對失效率法和相對失效率概率法
e) AGREE分配法