第一篇：網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)探析論文

摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域的高速發(fā)展與快速進(jìn)步，從而國(guó)民生活水平的不斷提高，整個(gè)社會(huì)已逐漸步入了信息時(shí)代，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性也越來(lái)越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)不僅在日常工作以及商業(yè)中成為不可缺少的部分，而且人們?cè)谌粘Ｉ钪幸策_(dá)到了離不開(kāi)的地步?？墒?，伴隨而來(lái)的會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)可靠性是一個(gè)主要問(wèn)題，受到人們的廣泛關(guān)注，增強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究，能夠有效的確保網(wǎng)絡(luò)正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，而且可以推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。文中將主要研究網(wǎng)絡(luò)可靠性以及影響網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素，同時(shí)提出了有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò);可靠性;優(yōu)化設(shè)計(jì);問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)線路的高速覆蓋以及各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，快速改變了人們的工作流程以及生活方式，使得現(xiàn)代人越來(lái)越依賴網(wǎng)絡(luò)，越來(lái)越離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。所以，如果網(wǎng)絡(luò)突然出現(xiàn)了問(wèn)題，在工作以及生活中，幾乎離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的情況下，從表面看影響的只是工作以及生活，再進(jìn)一步看，影響的是整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)或者更重要其它方面。身體再好的人，都會(huì)有生病的時(shí)候，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)故障等現(xiàn)象也是不可避免的，特別是我國(guó)，計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，還沒(méi)有豐富的優(yōu)化計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)安全可靠性的經(jīng)驗(yàn)。由此，文中將主要提出：通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，增強(qiáng)安全以及可靠性的設(shè)計(jì)，提高網(wǎng)絡(luò)各個(gè)方面的性能，降低網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)的幾率，從而降低各個(gè)方面的影響以及損失。

1網(wǎng)絡(luò)可靠性概述

現(xiàn)代社會(huì)中，人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中網(wǎng)絡(luò)作為不可缺少的一部分。人們利用計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)W習(xí)想學(xué)習(xí)的知識(shí)，網(wǎng)上教學(xué)已經(jīng)十分普遍，對(duì)上班族來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步，也可以讓他們充分使用空閑時(shí)間，使用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)將自身水平提高。網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展保證人們可以足不出戶盡知天下事，同樣發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物，不出門就可以買到合適的物品，網(wǎng)絡(luò)交易利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛普及，給人們帶來(lái)便利，所以，人們?cè)絹?lái)越鐘愛(ài)網(wǎng)絡(luò)模式?？墒前殡S著網(wǎng)絡(luò)的逐漸開(kāi)放，產(chǎn)生了一系列不良的影響，例如，網(wǎng)絡(luò)詐騙和網(wǎng)絡(luò)陷阱等，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)是虛擬的，就帶給詐騙人員機(jī)會(huì)。所以，要十分關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的可靠性與真實(shí)性。網(wǎng)絡(luò)將資源擴(kuò)大到最大，讓更多的人對(duì)自己喜歡感興趣的知識(shí)充分了解。網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)性，也讓人們喜歡使用這樣的方法，對(duì)任何事情都能輕易的了解。網(wǎng)絡(luò)傳播速度十分快，范圍影響力大。例如，某地方出現(xiàn)自然災(zāi)害，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)⒏鱾€(gè)不同地方的人們集聚起來(lái)，利用網(wǎng)絡(luò)可以讓更多的人們提供幫助。計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)也同樣有脆弱的環(huán)節(jié)，容易遭受木馬、病毒、攻擊等的危害，比如網(wǎng)絡(luò)中的某臺(tái)計(jì)算機(jī)中病毒，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)給個(gè)人隱私和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)傷害。所以，網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性是重中之重，只有安全可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，才能讓使用者不擔(dān)心自己的財(cái)產(chǎn)安全的情況下創(chuàng)造更多更高的價(jià)值。

2網(wǎng)絡(luò)可靠性遵循設(shè)計(jì)原則

2.1安全第一原則

伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)是綜合了大多數(shù)的高新先進(jìn)技術(shù)之后產(chǎn)生的。網(wǎng)絡(luò)幾乎囊括了所有的軟、硬件產(chǎn)品，如果存在安全問(wèn)題，將直接威脅到網(wǎng)絡(luò)的可靠性。因而，工作人員要關(guān)注利用高度安全性產(chǎn)品，同時(shí)采用更加合理科學(xué)的技術(shù)方案。

2.2良好的可擴(kuò)展能力

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷進(jìn)步發(fā)展以及各種應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)融合相通變成了發(fā)展的必然潮流。所以，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性就成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中必不可少的部分，特別是網(wǎng)絡(luò)對(duì)各種應(yīng)用領(lǐng)域不同的通信協(xié)議的支持與相融。網(wǎng)絡(luò)之間互連、相融的同時(shí)，必然會(huì)引發(fā)多種安全隱患，故而網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，使用多種保護(hù)對(duì)策也是重中之重。利用多個(gè)保護(hù)層之間的互相補(bǔ)充，保證即便其中某一層出現(xiàn)損壞，其他各個(gè)保護(hù)層依然還可以確保信息可靠安全。

2.3在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)行

網(wǎng)絡(luò)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)需要遵循有關(guān)的設(shè)計(jì)原則，從而保證網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以長(zhǎng)久的被利用。所以，此原則的第一要?jiǎng)?wù)就是要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的道路，要進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中盡量的節(jié)約資源使用開(kāi)發(fā)，要最大程度上使用現(xiàn)存的資源，對(duì)軟硬件有關(guān)設(shè)備進(jìn)行了科學(xué)合理的二次應(yīng)用，防止出現(xiàn)不必要的損失和浪費(fèi)。

3影響網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要因素

3.1用戶設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)相互連通的能力保證其支持多種協(xié)議一同存在。為了保證可以在多種協(xié)議的環(huán)境下工作，要對(duì)數(shù)據(jù)安全和用戶服務(wù)器工作進(jìn)行強(qiáng)化，確保多個(gè)協(xié)議當(dāng)中工作可以確保客戶數(shù)據(jù)安全，確保用戶服務(wù)終端的正常運(yùn)行。正常情況之下，網(wǎng)絡(luò)可靠性的確保，來(lái)源于容錯(cuò)技術(shù)和冗余設(shè)計(jì)，主要是因?yàn)橛脩艚K端和用戶設(shè)備之間直接聯(lián)系，所以有效確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性。平常生活當(dāng)中維護(hù)網(wǎng)絡(luò)工作，要保證可靠的客戶端以及選用高效的聯(lián)絡(luò)媒介，采用輔助管理的軟件，傳輸交互高效的設(shè)備。只有提高了終端的交互能力，才能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性水平。

3.2網(wǎng)絡(luò)管理

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地域性十分復(fù)雜，然而隨著虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，以及被廣泛應(yīng)用的形勢(shì)下，使得網(wǎng)絡(luò)也具備了虛擬性的特征，導(dǎo)致了不受地域限制。網(wǎng)絡(luò)如同人體經(jīng)脈一樣，錯(cuò)綜復(fù)雜，但卻是一個(gè)完整系統(tǒng)，對(duì)于以往網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，主要依靠人工操作，地域性的問(wèn)題造成了管理困難，任何細(xì)枝末節(jié)的失誤都有可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，而且網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的成本也很巨大。所以引入先進(jìn)技術(shù)以及輔助管理軟件，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性具有重大影響。

3.3網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理的實(shí)際情況可以知道，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的過(guò)程中，一旦技術(shù)工作人員不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的布線系統(tǒng)和其故障進(jìn)行準(zhǔn)確分析、判斷，將直接造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰，嚴(yán)重的損壞系統(tǒng)設(shè)備，更有甚者直接影響到數(shù)據(jù)信息的正常交換或者數(shù)據(jù)信息的丟失。所以，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)流程中，科學(xué)合理的選擇網(wǎng)絡(luò)布線以及通信線路系統(tǒng)，尤其是需要綜合全面考慮網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)和冗余的設(shè)計(jì)。這個(gè)過(guò)程中技術(shù)工作人員需要利用雙向布線的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在不同的兩條運(yùn)行線路中進(jìn)行有效的切換，所以一旦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一條運(yùn)行系統(tǒng)線路出現(xiàn)安全故障的時(shí)候，另外一條系統(tǒng)線路依然可以進(jìn)行安全運(yùn)行。

3.4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

大量研究事實(shí)表示，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不盡相同。傳統(tǒng)是用直線取值以及連通度來(lái)度量網(wǎng)絡(luò)的有效性與容錯(cuò)性，如今是利用圖形來(lái)描述。隨著時(shí)代的發(fā)展，出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)、規(guī)則，來(lái)進(jìn)行評(píng)測(cè)、度量等的概念，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)也形成了連通度、容錯(cuò)直徑、邊連通度等的參數(shù)概念。對(duì)于這些參數(shù)的了解程度，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的優(yōu)化至關(guān)重要，也直接影響到網(wǎng)絡(luò)的可靠性，和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的可執(zhí)行性。

3.5網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備

一般大家所說(shuō)的用戶客戶端就是網(wǎng)絡(luò)終端技術(shù)設(shè)備，之所以用戶利用網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資源的傳輸，從一定程度上是因?yàn)樗镁W(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多樣化數(shù)據(jù)信息資源進(jìn)行獲得，保證資源可以在不同運(yùn)行設(shè)備當(dāng)中實(shí)現(xiàn)廣泛運(yùn)行傳輸。所以，當(dāng)用戶終端接受信息資源不斷增多的情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架以及科學(xué)安全性的流程就受到非常大的威脅，因而在這個(gè)運(yùn)行環(huán)境之下，用戶要十分關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，同時(shí)造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全維護(hù)變成總體網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)流程中極為關(guān)鍵的內(nèi)容。所以，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及用戶系統(tǒng)的同時(shí)，用戶要選擇性能良好的終端系統(tǒng)，利用更加先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)保證終端系統(tǒng)獲得更好的維護(hù)。

4網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

4.1冗余設(shè)計(jì)

因?yàn)樘峁┓?wù)的設(shè)備或者終端設(shè)備的組成非常復(fù)雜，接入的方式也多樣化，那么為了保證這些服務(wù)設(shè)備和終端設(shè)備能夠穩(wěn)定、高效、安全的運(yùn)行，則必須在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中要采取多種架構(gòu)相結(jié)合的方式，從而確保信息傳輸過(guò)程中減少或者避免服務(wù)崩潰或者數(shù)據(jù)丟失等情況出現(xiàn)，確保服務(wù)穩(wěn)定，終端暢通無(wú)阻。故而在設(shè)計(jì)中要考慮引進(jìn)使用先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)輔助軟件，增強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、整理、規(guī)劃，時(shí)效性嚴(yán)格的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即處理，確保系統(tǒng)正確穩(wěn)定的運(yùn)行。將淘汰下來(lái)的性能、穩(wěn)定方面尚可的計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過(guò)虛擬技術(shù)做成冗余部分，相互連接，形成一個(gè)冗余網(wǎng)絡(luò)，與網(wǎng)絡(luò)中心相連，另外將不同客戶的服務(wù)器也組成不同的冗余網(wǎng)絡(luò)，再與網(wǎng)絡(luò)中心相連，從而形成多網(wǎng)絡(luò)交織的大網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這些冗余網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器進(jìn)行物理連接，再通過(guò)路由策略設(shè)置，實(shí)現(xiàn)主、備線路模式或者多線路模式，進(jìn)行信息傳輸，從而提高了信息傳輸穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，即使某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，備用線路或者其它線路也能即時(shí)提供信息傳輸?shù)耐ǖ?，不影響?shù)據(jù)的正常傳輸。

4.2容錯(cuò)設(shè)計(jì)

所謂容錯(cuò)，是指允許出現(xiàn)故障，而非允許出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)就是指允許網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。那么允許網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，那就必須要有備用的網(wǎng)絡(luò)通道即時(shí)替換出現(xiàn)故障的通道。所以在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，在線路方面通過(guò)雙線路或者多線路方式，在設(shè)備方面通過(guò)雙機(jī)熱備，分為一主一備或者一主多備的方式解決。容錯(cuò)性設(shè)計(jì)可以通過(guò)斷開(kāi)主線的設(shè)備或者線路，備用的設(shè)備或者線路是否即時(shí)啟用來(lái)檢測(cè)，那么主線與備線之間的跳轉(zhuǎn)，使用的方式也是多方式的，可以用路由器，三層交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用相同型號(hào)的設(shè)備通過(guò)各自供應(yīng)商提供的模塊連接實(shí)現(xiàn)。那么，網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)首先要根據(jù)功能需求來(lái)設(shè)計(jì)模型，比如是區(qū)域性的，還是全覆蓋的，再通過(guò)設(shè)計(jì)模型與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，同時(shí)要依據(jù)投入的經(jīng)費(fèi)等外部因素進(jìn)行綜合分析，從而確定最終適合的設(shè)計(jì)方案。容錯(cuò)設(shè)計(jì)要保證每一個(gè)容錯(cuò)區(qū)域出現(xiàn)故障，不會(huì)對(duì)其它區(qū)域造成影響，都能夠正常的持續(xù)的運(yùn)行。所以，為了減少故障的出現(xiàn)，在選擇服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)候，要選擇性能好，穩(wěn)定性強(qiáng)的設(shè)備，再通過(guò)容錯(cuò)設(shè)計(jì)的方式，從而提高網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

4.3架構(gòu)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)保證網(wǎng)絡(luò)的安全使用，起到至關(guān)重要的作用。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展的前提上，網(wǎng)絡(luò)容量也在逐漸增加。對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)講，正向著多層次設(shè)計(jì)的方向進(jìn)步發(fā)展。當(dāng)中，接入層主要對(duì)象是用戶，因此將訪問(wèn)控制和過(guò)濾作為主要措施。接入層作為第一道防線，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高。核心層當(dāng)做網(wǎng)絡(luò)主干，需要保證數(shù)據(jù)能夠快速交換、穩(wěn)定運(yùn)行，一旦核心層出現(xiàn)故障，整個(gè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將可能出現(xiàn)癱瘓。因此，為了更好的保證核心層設(shè)備能夠穩(wěn)定的將功能發(fā)揮出來(lái)，要在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)當(dāng)中利用高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。核心層設(shè)備與其他設(shè)備連接主要是依靠?jī)蓷l或者以上的鏈路。如果核心層中某個(gè)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)異常的情況，那么可以給核心層設(shè)備增加一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行備份，從而為核心層設(shè)備的可靠性帶來(lái)保證?？偠灾W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性也越來(lái)越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)使用的過(guò)程中出現(xiàn)的任何故障或者差錯(cuò)，都會(huì)造成或大或小的不便和影響。然而無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平最為發(fā)達(dá)的國(guó)家或者地區(qū)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不出現(xiàn)故障，所以只有對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，減少故障問(wèn)題出現(xiàn)的幾率，從而減少影響和損失。值得深思的是，網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化當(dāng)中，要對(duì)有關(guān)資源實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的分配，更加謹(jǐn)慎的使用新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是非常復(fù)雜、長(zhǎng)期探索的一個(gè)過(guò)程。

參考文獻(xiàn)

[1]冉興程.提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法研究[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè),2017(04):80-81.[2]劉小龍.關(guān)于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)的分析[J].中國(guó)新通信,2017,19(15):32-33.[3]胡曉宇.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)的分析[J].信息與電腦(理論版),2017(15):155-156.[4]孫濤.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的可靠性及優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題探討[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2017(19):23.[5]吳樂(lè)璋.淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].通訊世界,2017(03):56-57.[6]寇曉荷.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性分析與設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017(02):17.[7]張鴻志.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的初探[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(07):100.[8]占怡.對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究[J].通訊世界,2017(09):148.[9]朱婭晶.論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)化策略[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2017,16(02):66-69.[10]賀呈.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].信息與電腦(理論版),2017(05):180-182.

第二篇：可靠性論文

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)

1.機(jī)械可靠性技術(shù)的發(fā)展歷程

可靠性技術(shù)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)20年代，在結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用始于20世紀(jì)柏年代?？煽啃约夹g(shù)最早應(yīng)用在二戰(zhàn)末期德國(guó)V一Ⅱ火箭的誘導(dǎo)裝置上。德國(guó)火箭研究機(jī)構(gòu)參加人之一R．Lusser首先提出了利用概率乘積法則，把一個(gè)系統(tǒng)的可靠度看成該系統(tǒng)的子系統(tǒng)可靠度的乘積。自從1946年Freuenthal在國(guó)際上發(fā)表“結(jié)構(gòu)的安全度”一文以來(lái)，可靠性問(wèn)題扦始引起學(xué)術(shù)界和工程界的普遍關(guān)注與重視。從已有的資料了解到國(guó)內(nèi)外機(jī)械產(chǎn)品可靠性研究狀況如下：

美國(guó)的可靠性研究起步較早，在機(jī)械產(chǎn)品可靠性理論方面，一亞利桑那大學(xué)

D.Kececioglu教授為首。主要研究機(jī)械零件的可靠性概率設(shè)計(jì)方法。在機(jī)械故障預(yù)防和檢測(cè)方面，以機(jī)械故障預(yù)防小組（MFPG）為代表對(duì)設(shè)計(jì)、診斷、監(jiān)測(cè)、故障等進(jìn)行研究，在可靠性數(shù)據(jù)的收集和分析方面取得了很大的進(jìn)步，并且編制了一些可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè)和指南、可靠性數(shù)據(jù)手冊(cè)。

日本的可靠性設(shè)計(jì)是從美國(guó)引進(jìn)的，以民用產(chǎn)品為主，強(qiáng)調(diào)實(shí)用化，日本科技聯(lián)盟是其全國(guó)可靠性技術(shù)的推廣機(jī)構(gòu)。在可靠性工程應(yīng)用方面，比較重視可靠性試驗(yàn)、故障診斷和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用，以及產(chǎn)品失效分析、現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù)的收集和反饋。原蘇聯(lián)對(duì)機(jī)械可靠性的研究十分重視，并有其獨(dú)到之處。其可靠性技術(shù)應(yīng)用主要靠國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)，發(fā)布了一系列可靠性標(biāo)準(zhǔn)。他們認(rèn)為可靠性技術(shù)的主要內(nèi)容是預(yù)測(cè)，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和樣機(jī)試驗(yàn)階段，預(yù)測(cè)和評(píng)估在規(guī)定的條件下的使用可靠性，研究各項(xiàng)指標(biāo)隨時(shí)間變化的過(guò)程。他們認(rèn)為可靠性研究的方向主要有兩個(gè)：一是可靠性數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法和使用信息的統(tǒng)計(jì)處理技術(shù)，以及保證復(fù)雜系統(tǒng)可靠性的技術(shù)。二是適于機(jī)械制造行業(yè)，包括無(wú)力故障學(xué)機(jī)械零件的耐磨、耐熱、耐蝕等設(shè)計(jì)方法以及保證可靠性的工藝的方法研究。

英國(guó)國(guó)家可靠性分析中心（NCRS）成立了機(jī)械可靠性研究小組，匯編出版了《機(jī)械系統(tǒng)可靠性》一書(shū)。從失效模式、使用環(huán)境、故障性質(zhì)、篩選效果、實(shí)驗(yàn)難度、維修方式和數(shù)據(jù)積累等7個(gè)方面闡明了機(jī)械可靠性應(yīng)用的重點(diǎn)，提出了幾種機(jī)械系統(tǒng)可靠性的評(píng)估方法，并強(qiáng)調(diào)重視數(shù)據(jù)積累。

我國(guó)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可靠性研究起步較晚，20世紀(jì)80年代才得到較快發(fā)展，機(jī)械行業(yè)相繼成立了可靠性研究的相關(guān)協(xié)會(huì)，各有關(guān)院所和高校也開(kāi)展了機(jī)械產(chǎn)品可靠性研究，制定了一批可靠性標(biāo)準(zhǔn)，取得了較大的成果。但總的看來(lái)，理論研究多，實(shí)際應(yīng)用少，與西方國(guó)家差距大，有些成果尚不能完整地成熟地應(yīng)用在不同的機(jī)械系統(tǒng)中

2.廣義可靠性的研究現(xiàn)狀

廣義可靠性包括：狹義可靠性與維修性，是指產(chǎn)品在其整個(gè)壽命期限內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。廣義可靠性亦稱隨即模糊可靠性，是同時(shí)考慮，不確定因素中隨機(jī)性和模糊性的總稱，廣義可靠性對(duì)于可能維修的產(chǎn)品和不可維修的產(chǎn)品有不同的意義，對(duì)于可能維修的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，除了要考慮提高其可靠性外，還應(yīng)考慮提高其維修性，而對(duì)不可維修的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，由于不存在維修問(wèn)題，只需考慮提高其可靠性。1 可靠性理論

1.1 常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常采用安全系數(shù)法或許用應(yīng)力法，它的出發(fā)點(diǎn)是使作用在危險(xiǎn)截面上的工作應(yīng)力S小于或等于其許用應(yīng)力[S]，而[S]是由極限應(yīng)力S除以大于1的安全系數(shù)n而得到的；也可以使機(jī)械零件的計(jì)算安全系數(shù)n大于預(yù)期的許用安全系數(shù)

[n]。即：

S≤[S]=S/n n=S/n≥[n]

這種常規(guī)設(shè)計(jì)方法沿用了許多年，只要安全系數(shù)選用適當(dāng)，是一種可行的設(shè)計(jì)方法，但是隨著產(chǎn)品日趨復(fù)雜，對(duì)其可靠性要求愈來(lái)愈高，常規(guī)方法就顯得不夠完善。首先，大量的實(shí)驗(yàn)表明，現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)變量如截荷、極限應(yīng)力以及材料硬度、尺寸等都是隨機(jī)變量，都呈現(xiàn)或大或小的離散性，都應(yīng)該依概率取值，不考慮這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)果難免與實(shí)際脫節(jié)。其次，常規(guī)設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵是選取安全系數(shù)，過(guò)大，造成浪費(fèi)，過(guò)小，影響正常使用，但在選取安全系數(shù)時(shí)常常沒(méi)有確切的選擇尺度，其結(jié)果是使設(shè)計(jì)極易受局部經(jīng)驗(yàn)所影響。所以為了使設(shè)計(jì)更符合實(shí)際，應(yīng)該在常規(guī)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行概率設(shè)計(jì)。概率設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：第一，概率設(shè)計(jì)與常規(guī)設(shè)計(jì)的關(guān)系不是對(duì)立的，而是繼承和發(fā)展的，在概率設(shè)計(jì)中同樣用到各種符合實(shí)際的力學(xué)模型、系數(shù)和經(jīng)驗(yàn)公式，但是，概率設(shè)計(jì)所使用的數(shù)據(jù)是以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，要在統(tǒng)計(jì)分布的基礎(chǔ)上觀察所有設(shè)計(jì)變量。比如在選用材料時(shí)，只有均值高、標(biāo)準(zhǔn)差又得到控制的才是好材料。第二，概率設(shè)計(jì)用平均安全裕度（平均安全系數(shù)）和可靠度作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，尤以后者更為重要。因?yàn)榭煽慷染C合考慮了各設(shè)計(jì)變量的統(tǒng)計(jì)分布特性，定量地用概率表達(dá)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠程度，因而更能反映實(shí)際情況。第三，概率設(shè)計(jì)重視收集和積累各種可靠性數(shù)據(jù)，特別注意信息反饋，從而在客觀上形成了良性循環(huán)，并能使設(shè)計(jì)和管理工作有機(jī)結(jié)合。最終使概率設(shè)計(jì)逐步走上實(shí)用化的道路。

1.2 應(yīng)力--強(qiáng)度干涉模型概率設(shè)計(jì)所依據(jù)的模型主要是應(yīng)力--強(qiáng)度干涉模型。在常規(guī)設(shè)計(jì)中，將強(qiáng)度γ和應(yīng)力S都視為常量，然而，零件本身的固有強(qiáng)度要受許多偶然因素的影響。比如，零件材料和金相不均勻、零件表面光潔度具有離散性、零件尺寸加工具有隨機(jī)誤差等等，因此實(shí)際中強(qiáng)度是一個(gè)隨機(jī)變量。當(dāng)然工作應(yīng)力由于溫度、載荷、濕度及振動(dòng)等偶然因素的影響，在實(shí)際中也是一個(gè)隨機(jī)變量。這樣機(jī)械零件的強(qiáng)度和工作應(yīng)力在實(shí)際中都服從一定的概率分布，兩者的pdf曲線通常都部分重疊或稱干涉。其重疊程度或干涉面積直接反映了可靠度的大小，應(yīng)用應(yīng)力與強(qiáng)度的干涉模型提出的一種概率設(shè)計(jì)理論是進(jìn)行概率設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。

3.機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的幾大難點(diǎn)

與電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)相比，機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。

（1）機(jī)械產(chǎn)品故障模式多，且復(fù)雜。電子產(chǎn)品的失效模式比較簡(jiǎn)單，而機(jī)械產(chǎn)品的失效模式比較復(fù)雜，多元化，主要表現(xiàn)為疲勞、磨損、腐蝕、老化等。

（2）故障原因復(fù)雜，多為關(guān)聯(lián)故障。電子產(chǎn)品在使用過(guò)程中發(fā)生的故障主要是由偶然因素造成的，而機(jī)械產(chǎn)品在使用過(guò)程中發(fā)生的故障原因比較復(fù)雜，有許多不定因

素引起的，多為關(guān)聯(lián)故障。

（3）工作應(yīng)力變化大，材料本身也存在區(qū)別。電子產(chǎn)品的應(yīng)力容易預(yù)計(jì)而機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)力波動(dòng)比較大，材料的強(qiáng)度難以預(yù)計(jì)。

（4）早期故障不易排除。電子產(chǎn)品可以通過(guò)篩選等排除早期失效，在經(jīng)濟(jì)上是合理且有效的，而機(jī)械產(chǎn)品要開(kāi)展這項(xiàng)工作在經(jīng)濟(jì)上是困難的。

（5）難以采用標(biāo)準(zhǔn)零部件。一般情況下組成電子產(chǎn)品的元器件是標(biāo)準(zhǔn)件，其基本失效率接近常數(shù)，應(yīng)此可按指數(shù)分布進(jìn)行處理。一旦獲得其基本失效率數(shù)據(jù)、考慮環(huán)境因子等，則可進(jìn)行電子產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)，而組成機(jī)械產(chǎn)品的零部件除標(biāo)準(zhǔn)件外有許多是非標(biāo)準(zhǔn)件，由于工作和使用環(huán)境的變化性，即使是標(biāo)準(zhǔn)件，在不同的情況下，它的失效率也不一樣，而且很難測(cè)定分布情況。

（6）維修方式也存在區(qū)別。電子產(chǎn)品常常用更換的方式進(jìn)行維修，而機(jī)械產(chǎn)品常用修復(fù)和更換相結(jié)合的方式進(jìn)行。

（7）試驗(yàn)方案相差巨大。電子產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)方案比較成熟，而機(jī)械產(chǎn)品的壽命和可靠性試驗(yàn)一般是小子樣，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，且無(wú)公認(rèn)的可靠性鑒定試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方案，不同的機(jī)械產(chǎn)品其可靠性試驗(yàn)方案也存在差別。

（8）可靠性數(shù)據(jù)比較缺乏。電子產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)已經(jīng)形成若干手冊(cè)或文件，而機(jī)械產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)還十分缺乏，這為機(jī)械可靠性研究帶來(lái)困難。

4.現(xiàn)有的可靠性設(shè)計(jì)方法

將規(guī)定的可靠性各種指標(biāo)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到零件中去，從而提高產(chǎn)品的可靠性的各種方法統(tǒng)稱為可靠性設(shè)計(jì)方法。它包括定性分析和定量計(jì)算兩種，有代表性的機(jī)械產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)方法有TCCP法、概率設(shè)計(jì)法、平均故障率法、穩(wěn)健性設(shè)計(jì)、FMECA分析和FTA分析。2 應(yīng)用實(shí)例由常規(guī)設(shè)計(jì)得到的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，其危險(xiǎn)截面的參數(shù)如表1所示。軸的材料為45鋼。由手冊(cè)查得σ=650N/mm，σ=300N/mm，試按可靠度R=0.999來(lái)設(shè)計(jì)I—I截面的軸徑（按正態(tài)分布計(jì)算）。解：

①工作應(yīng)力計(jì)算，由于軸徑d未知，只計(jì)算V取V=0.13，V=0.12

由變差系數(shù)公式得V==0.11

②計(jì)算極限應(yīng)為。暫取綜合影響系數(shù)

K=3.5，V=0.04，Vσ=0.06則

σ===85.71N/mm

V=V+V+V?V）=（0.06+0.04+0.06×0.04）=0.087

tgθ=?==2.19906

p===5420.05

σ=－p=－5420.05=38.84N/mm

σ=?σ=93.83N/mm

③計(jì)算R=0.999下軸能承受的工作應(yīng)為σ。此時(shí)取V=Vσ=0.087，由于R=0.999查表得β=Φ（R）=3.090，故

β=1－βV=1－3.090×0.087=0.92773

β=1－βV=1－3.090×0.11=0.88447

σ=ι==61.15N/mm

④設(shè)計(jì)軸徑d=()=(?）=67.94mm

若取d=68mm，或70mm可以保證R=0.999

5.機(jī)械可靠性發(fā)展展望

可靠性的思想與目前最先進(jìn)的6&管理思想不謀而合，同樣是以精確的數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)質(zhì)量、性能進(jìn)行控制，二者從不同角度提高產(chǎn)品質(zhì)量，不同于以往模糊的定性的方法。當(dāng)前對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)方法還處于靜態(tài)預(yù)測(cè)，不能考慮衡量其磨損老化過(guò)程，國(guó)外提出的可靠性概率——物理模型，應(yīng)用失效機(jī)理的物理參數(shù)作為預(yù)計(jì)參數(shù)，為機(jī)械產(chǎn)品可靠性的預(yù)計(jì)指出了研究方向。

機(jī)械產(chǎn)品可靠性是小樣本，有時(shí)候甚至是零失效，因此利用其老化數(shù)據(jù)的獲取對(duì)小樣本或無(wú)失效數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)估方法的研究也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

機(jī)械產(chǎn)品有著復(fù)雜的環(huán)境應(yīng)力，因此環(huán)境引力對(duì)機(jī)械系統(tǒng)材料老化、損耗過(guò)程的影響和機(jī)械材料失效機(jī)理與環(huán)境的關(guān)系研究也是非常重要的。

可靠性增長(zhǎng)目前還沒(méi)有具體的解決模型，對(duì)于機(jī)械類產(chǎn)品，應(yīng)用高應(yīng)力進(jìn)行加速可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)是非常有必要的。

微型零件在其他領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛微型機(jī)械的失效機(jī)理和宏觀的失效機(jī)理有很大不同，因此微型機(jī)械的可靠性問(wèn)題也是可靠性未來(lái)發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。

綜上表明：只有把宏觀上的可靠性統(tǒng)計(jì)、試驗(yàn)、技術(shù)等問(wèn)題和微觀上材料的失效機(jī)理及其老化過(guò)程等問(wèn)題研究結(jié)合起來(lái)，共同解決才會(huì)更有助于推進(jìn)機(jī)械可靠性技術(shù)的發(fā)展。

結(jié)束：

機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性是由設(shè)計(jì)決定的，而由制造、安裝和管理來(lái)保證的。因此將概率設(shè)計(jì)理論和可靠性分析與設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，才能得到既有足夠安全可靠性又有適當(dāng)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

[15] 牟致忠.機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.[16] 葉永烈,蘇智劍等.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概論[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,1996.[17] 劉惟信.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社,1996.[18] 臧勇.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1998.[19] 王成燾.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)思想與方法[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.[20] 高社生，張玲霞.可靠性理論與工程應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002.[21] 朱文予.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1992

[22] 年致忠.機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.[23] 丁宗海,董麗筠等.中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展后30年[M].(1991年-2020年)北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社,1993.[26] 王時(shí)任，陳繼平.可靠性工程概論[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1983.[27] 張小勤，莫才頌.機(jī)械零部件的可靠性設(shè)計(jì)分析[J].茂名學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（2）,29-31.[28] 王啟,王文博.常用機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.7］王梓坤.概率論基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1979

［8］東北大學(xué)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：冶金工業(yè)出版社，1994

［9］孫志理，陳良玉.實(shí)用機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)理論與方法［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2003 ［10］金星，洪延姬，沈懷榮等.可靠性數(shù)據(jù)計(jì)算及應(yīng)用［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003

［11］劉品編著.可靠性工程基礎(chǔ)［M］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2008

［12］吳波，黎明發(fā).機(jī)械零件與系統(tǒng)可靠性模型[M ].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2003 ［13］葉永，田斌.結(jié)構(gòu)可靠度分析方法探討[J ].云南水利發(fā)電，2003，20(1)：48255 ［27］趙永翔.低周疲勞短裂紋行為和可靠性分析[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2006 ［28］謝里陽(yáng)，何雪浤，李佳.機(jī)電系統(tǒng)可靠性與安全性設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006

［29］高鎮(zhèn)同.疲勞應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986

［30］楊為民，盛一興.系統(tǒng)可靠性數(shù)字仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990 ［31］孫志禮，陳良玉.實(shí)用機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)理論與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2003 ［32］Ernst G Frankel，Systems Reliability and Risk Analysis，Marionus Nijjboff Pub.，1984

[5] Bazovsky I Reliability Theory and Practice[M].New York: Academic Press., 1968.

第三篇：可靠性設(shè)計(jì)感想

可靠性設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)感想

可靠性學(xué)科的出現(xiàn)已經(jīng)有近80年的歷史，但是真正得到廣泛應(yīng)用則要在第二次世界大戰(zhàn)以后了。可靠性學(xué)科的最大功績(jī)是將以往人們對(duì)產(chǎn)品的可靠性由模糊的定性概念變?yōu)榍逦亩恐笜?biāo)；并將其貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及使用的整個(gè)過(guò)程。什么是可靠性設(shè)計(jì)呢？它是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的能力。

通過(guò)近一個(gè)月的學(xué)習(xí)，我逐漸體會(huì)到可靠性設(shè)計(jì)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位。它不僅為產(chǎn)品的質(zhì)量提供定性保障，更是生產(chǎn)、銷售企業(yè)與購(gòu)買一方進(jìn)行溝通的最根本依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，現(xiàn)在可靠性設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠?qū)Ξa(chǎn)品何時(shí)出現(xiàn)故障以及故障出現(xiàn)的可能性大小做出準(zhǔn)確判斷。同時(shí)，可靠性設(shè)計(jì)還對(duì)產(chǎn)品的維護(hù)、更新?lián)Q代提供依據(jù)?？煽啃栽O(shè)計(jì)不僅能夠保證設(shè)計(jì)的合理性，提高產(chǎn)品的安全性，還能夠避免設(shè)計(jì)過(guò)程中不必要的材料浪費(fèi)，提高材料的使用效率。

當(dāng)沒(méi)有學(xué)習(xí)可靠性設(shè)計(jì)這門課以前，評(píng)價(jià)一件設(shè)計(jì)產(chǎn)品往往從它的功能的完成與否、外觀設(shè)計(jì)的美觀與否及其價(jià)格的定位，根本不會(huì)去考慮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否合理。這在工程機(jī)械的生產(chǎn)上就有很好的例子，日本和德國(guó)同時(shí)為一個(gè)工程提供挖掘隧道用的盾構(gòu)機(jī)，日本能夠使用可靠性設(shè)計(jì)的方法保證盾構(gòu)機(jī)掘削刀具在完成該工程后就幾乎會(huì)報(bào)廢了，而德國(guó)早不能很好的使用可靠性設(shè)計(jì)的情況下，設(shè)計(jì)的盾構(gòu)機(jī)掘削刀具往往會(huì)在完成該項(xiàng)目后還能使用很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是施工方又不敢投入到下一個(gè)工程使用，這就是極大的浪費(fèi)?？煽啃栽O(shè)計(jì)在前期的研究中往往需要大量的資金投入，但是一旦可靠性參數(shù)研究確定下來(lái)，在后期的生產(chǎn)過(guò)程中，定會(huì)在保證產(chǎn)品性能的情況下，為生產(chǎn)廠商節(jié)約大量的生產(chǎn)成本?？煽啃栽O(shè)計(jì)研究的開(kāi)展是需要資金投入的，需要一定的生產(chǎn)周期反復(fù)試驗(yàn)，才能夠投入生產(chǎn)實(shí)踐中去。對(duì)于像飛行器這樣一些航空機(jī)構(gòu)，可靠性設(shè)計(jì)的明顯優(yōu)點(diǎn)是重量減小，并能降低成本和提高性能，使得其發(fā)射成功率以及有效的載荷大大增加。

課堂上理論知識(shí)的學(xué)習(xí)固然簡(jiǎn)單，也許你會(huì)說(shuō)：不就是那么幾個(gè)公式嗎，當(dāng)我們要在生產(chǎn)實(shí)踐中想要去使用它，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)從下手，原因之一就是我們不會(huì)把實(shí)際的問(wèn)題抽象化，進(jìn)而建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；也許還有另外一個(gè)原因，我們?nèi)狈?shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不能準(zhǔn)確地選取某些生產(chǎn)參數(shù)，到頭來(lái)發(fā)現(xiàn)許多問(wèn)題在學(xué)習(xí)中是一回事，可是到了實(shí)際生產(chǎn)中又成了另一件事?？煽啃栽O(shè)計(jì)就是這么一回事，很多事情都需要我們到實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中去積累，去總結(jié)，只有這樣，我們才會(huì)將可靠性設(shè)計(jì)學(xué)好。

第四篇：可靠性設(shè)計(jì)心得

可靠性設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)心得

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的要求不斷提高，不僅要具有好的性能，更要具有高的可靠性水平。采用可靠性設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了常規(guī)設(shè)計(jì)的不足，使得設(shè)計(jì)方案更加貼近生產(chǎn)實(shí)際。所謂可靠性是指“產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的使用條件下，完成規(guī)定功能的能力或性質(zhì)”?？煽啃缘母怕识攘糠Q為可靠度?？煽啃怨こ痰恼Q生已近半個(gè)世紀(jì)的歷史, 以電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)為先導(dǎo)的可靠性工程迄今發(fā)展得比較成熟, 已形成一門獨(dú)立的學(xué)科。相比之下, 機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與研究則起步較晚。所謂機(jī)械可靠性，是指機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。由于工程材料特性的離散性以及測(cè)量、加工、制造和安裝誤差等因素的影響，使機(jī)械產(chǎn)品的系統(tǒng)參數(shù)具有固有的不確定性，因此考慮這種固有隨機(jī)性的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)至關(guān)重要。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的貢獻(xiàn)率可達(dá)70%～80%，可見(jiàn)設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的固有質(zhì)量特性(如：功能、性能、壽命、安全性和可靠性等)，賦予了產(chǎn)品“先天優(yōu)劣”的本質(zhì)特性。上世紀(jì)60年代, 對(duì)機(jī)械可靠性問(wèn)題引起了廣泛的重視并開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)研究。雖然國(guó)內(nèi)外都投入了研究力量, 取得了一定的進(jìn)展，但終因機(jī)械產(chǎn)品可靠性涉及的領(lǐng)域太多、可靠性研究的范圍大、基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)缺乏等原因，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)在工程實(shí)際中應(yīng)用得并不廣泛。本文簡(jiǎn)要介紹了可靠性技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要介紹了一些在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的較為成熟的可靠性技術(shù)和可靠性設(shè)計(jì)方法，并且結(jié)合當(dāng)今可靠性工程學(xué)科的發(fā)展，指出了可靠性技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中的發(fā)展和趨勢(shì)。

常規(guī)設(shè)計(jì)中，經(jīng)驗(yàn)性的成分較多，如基于安全系數(shù)的設(shè)計(jì)。常規(guī)設(shè)計(jì)可通過(guò)下式體現(xiàn)：

S

計(jì)算中，F(xiàn)、l、E、μ、slim等各物理量均視為確定性變量，安全系數(shù)則是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的系數(shù)。

上式給出的結(jié)論是：若s≤[s]則安全；反之則不安全。

應(yīng)該說(shuō)，上述觀點(diǎn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。首先，設(shè)計(jì)中的許多物理量明是隨機(jī)變量；基??f(F,l,E,?...)?[?]??lim于前一個(gè)觀點(diǎn)，當(dāng)s≤ [s]時(shí)，未必一定安全，可能因隨機(jī)數(shù)的存在而仍有不安全的可能性。

在常規(guī)設(shè)計(jì)中，代入的變量是隨機(jī)變量的一個(gè)樣本值或統(tǒng)計(jì)量，如均值。按概率的觀點(diǎn)，當(dāng)μσ= μ [σ]時(shí)，s≤[s]的概率為50%，即可靠度為50%，或失效的概率為50%，這是很不安全的。

顯然有必要在設(shè)計(jì)之中引入概率的觀點(diǎn)，這就是概率設(shè)計(jì)，也是可靠性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。概率設(shè)計(jì)就是要在原常規(guī)設(shè)計(jì)的計(jì)算中引入隨機(jī)變量和概率運(yùn)算，并給出滿足強(qiáng)度條件（安全）的概率─可靠度。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是常規(guī)設(shè)計(jì)方法的進(jìn)一步發(fā)展和深化，它更為科學(xué)地計(jì)及了各設(shè)計(jì)變量之間的關(guān)系，是高等機(jī)械設(shè)計(jì)重要的內(nèi)容之一。

可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法，在機(jī)械工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)或零部件具有足夠的強(qiáng)度是設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的主要不同點(diǎn)在于，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是以計(jì)算安全系數(shù)為主要內(nèi)容，以計(jì)算安全系數(shù)時(shí)用到的應(yīng)力、強(qiáng)度等參數(shù)均取單值為前提的。而可靠性設(shè)計(jì)則考慮了載荷、零部件的尺寸及材料性能等參數(shù)的多值性，即它們均呈一定的概率分狀態(tài)。若按傳統(tǒng)的安全系數(shù)法進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)或零部件的設(shè)計(jì)，在有些場(chǎng)合下可能會(huì)出現(xiàn)材料浪費(fèi)、或可靠度不足等問(wèn)題。

優(yōu)化設(shè)計(jì)不再是過(guò)去那種憑借經(jīng)驗(yàn)或直觀判斷來(lái)確定結(jié)構(gòu)方案，也不是在滿足所提出要求的前提下，先確定結(jié)構(gòu)方案，再進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等的分析和校核，然后進(jìn)行修改以確定結(jié)構(gòu)尺寸。它的設(shè)計(jì)方法是，借助于電子計(jì)算機(jī)，應(yīng)用非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)理論及數(shù)值計(jì)算方法，從所有可行的設(shè)計(jì)方案中尋找出一種最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。它是一種用理論計(jì)算代替經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，用精確計(jì)算代替近似計(jì)算，用最優(yōu)設(shè)計(jì)代替一般的安全壽命可行性設(shè)計(jì)的方法。將優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與可靠性理論結(jié)合，用于進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)或零部件的設(shè)計(jì)，稱為可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。其最終的設(shè)計(jì)方案即考慮了機(jī)械結(jié)構(gòu)或零部件的可靠性要求，又是最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。因此，可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法非常適合于工程實(shí)際應(yīng)用。

機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)主要涉及三個(gè)方面（1）機(jī)械系統(tǒng)可靠性的最優(yōu)分配：以機(jī)械系統(tǒng)的目標(biāo)可靠度及其它條件為約束，最優(yōu)地給各子系統(tǒng)分配系統(tǒng)的可靠度，使系統(tǒng)的某些指標(biāo)，如成本、總費(fèi)用等達(dá)到最優(yōu)方案。（2）以可靠度最大為目標(biāo)的機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)：在保證機(jī)械產(chǎn)品的某些功能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的條件下，使機(jī)械產(chǎn)品具有最大的可靠度。（3）以可靠度為約束條件的機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)：在保證可靠性指標(biāo)的前提下，使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。

可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)（1）在常規(guī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，采用的是確定性的結(jié)構(gòu)分析模型和方法，其模型和方法本身決定了它無(wú)法反映出作用荷載和結(jié)構(gòu)參數(shù)等的隨機(jī)性。而在可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)中是以結(jié)構(gòu)的概率分析為基礎(chǔ)，因此能夠考慮荷載和參數(shù)的隨機(jī)性。（2）常規(guī)的優(yōu)化結(jié)果往往降低了結(jié)構(gòu)的安全余度或設(shè)防水平，所獲得的最優(yōu)解～般處于設(shè)計(jì)可行域的臨界面上，且沒(méi)有足夠的安全概率上的保證，從工程的觀點(diǎn)看，這些結(jié)果是不能被接受的。麗可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得的是滿足可靠性要求的最佳方案，或者使結(jié)構(gòu)在滿足其它要求條件下其可靠度達(dá)到最大值。（3）在常規(guī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的安全性只能通過(guò)對(duì)各單元的強(qiáng)度約束條件來(lái)保證。但從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，單元的功能滿足并不能確保整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的功能得以滿足。而在可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)中，既可以單元的可靠性作為約束，亦可以結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性作為約束，自然可以獲得滿足系統(tǒng)功能要求的最佳設(shè)計(jì)方案。

可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。重要關(guān)鍵產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題比較突出，如航空航天產(chǎn)品；量大面廣的產(chǎn)品，可靠性與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，如洗衣機(jī)等；高可靠性的產(chǎn)品，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)；可靠性工作周期長(zhǎng)、耗資大，非幾個(gè)人、某一個(gè)部門可以做好的，需全行業(yè)通力協(xié)作、長(zhǎng)期工作；目前，可靠性理論不盡成熟，基礎(chǔ)差、需發(fā)展。與其他產(chǎn)品相比機(jī)械產(chǎn)品的可靠性技術(shù)有以下特點(diǎn)：因設(shè)計(jì)安全系數(shù)較大而掩蓋了矛盾，機(jī)械可靠性技術(shù)落后；機(jī)械產(chǎn)品的失效形式多，可靠性問(wèn)題復(fù)雜；機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、耗資大、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可參考性差；機(jī)械系統(tǒng)的邏輯關(guān)系不清晰，串、并聯(lián)關(guān)系容易混淆；

綜上所述，要實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)，需要綜合各個(gè)學(xué)科知識(shí)，同時(shí)需要大量工作實(shí)踐，尤其針對(duì)目前國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)的具體情況而言，各種材料性能參數(shù)的不確定性、標(biāo)準(zhǔn)零件的質(zhì)量問(wèn)題等因素，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)師就提出了更高的要求。

只有把宏觀上的可靠性統(tǒng)計(jì)、試驗(yàn)技術(shù)等問(wèn)題與微觀的材料失效機(jī)理及其老化過(guò)程等問(wèn)題研究以及實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等聯(lián)合起來(lái)共同解決，才會(huì)更有助于推進(jìn)機(jī)械可靠性技術(shù)的發(fā)展。

第五篇：《機(jī)電產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)》教案

教師教案

（2012—2013學(xué)年第2學(xué)期）課程名稱：機(jī)電產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì) 授課學(xué)時(shí)：32 授課班級(jí)：2010級(jí) 任課教師：朱順鵬 教師職稱：講師

教師所在學(xué)院：機(jī)械電子工程學(xué)院 電子科技大學(xué)教務(wù)處 課程名稱

機(jī)電產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)

授課專業(yè)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

班級(jí)

2010

課程編號(hào)

08084025

修課人數(shù)

164

課程類型

必修

公共基礎(chǔ)課（）；學(xué)科基礎(chǔ)課（）；專業(yè)核心課（選修)

專業(yè)選修(√)；任選課（）；公選課（）；

理論課(√)；實(shí)踐課（）

授課方式

課堂講授為主（√）；實(shí)驗(yàn)為主（）； 自學(xué)為主（）；專題討論為主（）； 其他：

是否采用 多媒體授課

是

考核方式及成績(jī)構(gòu)成

考試(√)考查（）成績(jī)構(gòu)成及比例：考試80%+平時(shí)成績(jī)20%

是否采用 雙語(yǔ)教學(xué)

否

學(xué)時(shí)分配

講授32學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)；上機(jī)學(xué)時(shí)；習(xí)題學(xué)時(shí)；課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)

教材

名稱

作者

出版社及出版時(shí)間

機(jī)電產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)

凌丹

自編講義，2012

參考書(shū)目

1.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì) 2.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)

3.機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì) 4.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)與分析

5.Reliability in Automotive and

Mechanical Engineering.6.電子元器件可靠性工程

孟憲鐸 劉惟信 盧玉明 宋保維 Bertsche B.孫青, 莊奕琪

冶金工業(yè)出版社, 2008 清華大學(xué)出版社, 2000 高等教育出版社, 1987 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2008 Springer, 2008 電子工業(yè)出版社, 2002

授課時(shí)間

第 1 周——第 16 周第一章可靠性設(shè)計(jì)概論 4學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容共4學(xué)時(shí)

可靠性基本概念 2學(xué)時(shí) 可靠性的內(nèi)涵

可靠性工程發(fā)展現(xiàn)狀 可靠性特征量

可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 2學(xué)時(shí) 數(shù)理統(tǒng)計(jì)基本概念 可靠性常用概率分布

隨機(jī)變量均值與方差的近似計(jì)算 教學(xué)要求

了解可靠性學(xué)科發(fā)展歷程 掌握可靠性學(xué)科研究的內(nèi)容 了解我國(guó)可靠性研究的發(fā)展現(xiàn)狀

了解可靠性設(shè)計(jì)工作的重要意義及面臨的主要挑戰(zhàn) 掌握可靠性的定義

掌握可靠度、不可靠度、失效率的定義

掌握常用的概率分布（正態(tài)分布、指數(shù)分布、威布爾分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布）在可靠性設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用

掌握隨機(jī)變量均值與方差的近似計(jì)算方法

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 可靠性的定義

可靠性特征量定義及相互關(guān)系 常用概率分布的統(tǒng)計(jì)特征量 教學(xué)難點(diǎn) 失效率的定義

威布爾分布的相關(guān)概念及應(yīng)用

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

列舉航空航天產(chǎn)品（如衛(wèi)星天線、衛(wèi)星指向機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)翼展開(kāi)機(jī)構(gòu)）、民用產(chǎn)品（如汽車）、制造裝備（如數(shù)控機(jī)床）的實(shí)例，突出開(kāi)展可靠性工作的重要意義。隨機(jī)變量及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)系學(xué)生在先修課程中所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，可以簡(jiǎn)要介紹，并要求學(xué)生查閱以前的書(shū)籍。

正態(tài)分布是學(xué)生熟知的內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中著重講解其實(shí)際應(yīng)用；指數(shù)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布是學(xué)生先修課程中沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的，應(yīng)詳細(xì)講解。威布爾分布是難點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)重點(diǎn)介紹其發(fā)展歷史，統(tǒng)計(jì)特征，以及威布爾分布在機(jī)械可靠性中的特殊作用，列舉工程實(shí)例。隨機(jī)變量函數(shù)的均值與方差計(jì)算是后續(xù)機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)需要用到的基本方法，講解三種常用的方法原理即可，公式可以查表。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

1.盛驟, 謝式千, 潘承毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(第四版), 高等教育出版社,2010 2.劉惟信.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社, 2000

六、教學(xué)后記

第二章系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 8學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容共8學(xué)時(shí) 系統(tǒng)可靠性框圖 2學(xué)時(shí)

串聯(lián)系統(tǒng)；并聯(lián)系統(tǒng)；混聯(lián)系統(tǒng)；表決系統(tǒng)；旁聯(lián)系統(tǒng) 可靠性分配 2學(xué)時(shí)

可靠性分配的目的和原則

可靠性分配方法（等分配法、再分配法、比例分配法、AGREE法）可靠性預(yù)計(jì) 1學(xué)時(shí) 可靠性預(yù)計(jì)的目的

可靠性預(yù)計(jì)的方法（應(yīng)力分析法、元器件計(jì)數(shù)法、相似產(chǎn)品法、上下限法）故障模式、影響及危害性分析FMECA 1學(xué)時(shí) FMECA的定義及分類 FMECA的一般過(guò)程

風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)和危害性矩陣 故障樹(shù)分析FTA 2學(xué)時(shí) 故障樹(shù)的各種符號(hào) 故障樹(shù)建樹(shù)步驟

常用故障樹(shù)分析方法介紹 教學(xué)要求

了解系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)； 掌握系統(tǒng)可靠性建模方法； 了解可靠性分配與預(yù)計(jì)的目的； 掌握可靠性分配與預(yù)計(jì)的常用方法。了解FMECA的步驟；

掌握故障影響嚴(yán)酷度、發(fā)生度、探測(cè)度的基本概念； 掌握風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)和危害性矩陣圖的計(jì)算。掌握故障樹(shù)分析常用的術(shù)語(yǔ)與邏輯門； 掌握故障樹(shù)定性、定量分析方法。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)

常用可靠性框圖及其可靠性指標(biāo)計(jì)算方法 FMECA分析的過(guò)程

FMECA中風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)計(jì)算及危害度矩陣圖的繪制 FTA的常用事件符號(hào)和邏輯門符號(hào) 割集與最小割集的概念及確定方法 路集與最小路集的概念及確定方法 故障樹(shù)的定量分析 教學(xué)難點(diǎn)

表決系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算

利用最小割集進(jìn)行故障樹(shù)的定量分析 底事件重要度的計(jì)算

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的可靠性不僅取決于其組成單元的可靠性，而且與各單元的連接方式有關(guān)。系統(tǒng)可靠性框圖不同于系統(tǒng)的功能框圖，針對(duì)不同失效模式可以繪制不同的可靠性框圖，以濾油器為例講解。講解各種典型可靠性框圖（串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、表決、旁聯(lián)）的可靠度計(jì)算方法時(shí)，要給出工程實(shí)例。以美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)（1986）、“哥倫比亞”號(hào)（2003）航天飛機(jī)墜毀事故、切爾諾貝利核反應(yīng)堆事故、美國(guó)F22隱形戰(zhàn)機(jī)墜毀事故引出FMECA工作的重要意義。以某型軍用飛機(jī)升降舵系統(tǒng)FMECA為例介紹分析過(guò)程。

介紹故障樹(shù)的發(fā)展歷史，以泰坦尼克沉船為頂事件，介紹故障樹(shù)的常用符號(hào)和建樹(shù)過(guò)程，并給出一些故障樹(shù)分析實(shí)例，如剪草機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泄漏為頂事件的故障樹(shù)。故障樹(shù)定性分析，割集與最小割集的上行法與下行法，課堂練習(xí)。故障樹(shù)定性分析，路集與最小路集的成功樹(shù)法，課堂練習(xí)。故障樹(shù)定量分析是本章的難點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)積累的重要性，可靠性數(shù)學(xué)如何應(yīng)用于故障樹(shù)分析；強(qiáng)調(diào)底事件重要度對(duì)于改進(jìn)設(shè)計(jì)和設(shè)備維修的重要意義。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

(挪)勞沙德著.郭強(qiáng), 王秋芳, 劉樹(shù)林譯.系統(tǒng)可靠性理論：模型、統(tǒng)計(jì)方法及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社, 2010 梅啟智, 廖炯生, 孫志中.系統(tǒng)可靠性工程基礎(chǔ).科學(xué)出版社, 1992 周海京, 遇今.故障模式、影響及危害性分析與故障樹(shù)分析.航空工業(yè)出版社, 2003

六、教學(xué)后記

第三章機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)原理 6學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容共6學(xué)時(shí) 概述 1學(xué)時(shí)

機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)的區(qū)別 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的步驟

應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型及可靠度計(jì)算 4學(xué)時(shí) 應(yīng)力-強(qiáng)度模型的基本思想

用應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型求可靠度的計(jì)算方法 幾種常用分布的可靠度計(jì)算 應(yīng)力分布類型及其參數(shù)的確定 強(qiáng)度分布類型及參數(shù)的確定 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性概述 1學(xué)時(shí) 教學(xué)要求

了解機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)別； 了解機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的過(guò)程；

掌握應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型的基本理論及可靠度計(jì)算方法； 掌握應(yīng)力、強(qiáng)度分布的確定方法； 了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性基本概況。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)的區(qū)別 應(yīng)力-強(qiáng)度模型的基本思想

用應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型求可靠度的計(jì)算方法 幾種常用分布的可靠度計(jì)算 教學(xué)難點(diǎn)

應(yīng)力分布類型及其參數(shù)的確定 強(qiáng)度分布類型及參數(shù)的確定 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性分析方法

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中，概率設(shè)計(jì)是一種主要的方法，以傳統(tǒng)的機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，將設(shè)計(jì)變量視為隨機(jī)變量，運(yùn)動(dòng)概率運(yùn)算方法，計(jì)算零件的可靠度或在給定可靠度時(shí)進(jìn)行零件主要尺寸的設(shè)計(jì)。講解傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)的區(qū)別與聯(lián)系。以簡(jiǎn)單拉桿設(shè)計(jì)為例，分析設(shè)計(jì)過(guò)程中的不確定性，分析安全系數(shù)法的優(yōu)缺點(diǎn)。

應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論是機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的基本理論。通過(guò)狹義應(yīng)力與強(qiáng)度的概念引出廣義應(yīng)力與強(qiáng)度的概念。利用第一章中的隨機(jī)變量的概率密度曲線，繪制應(yīng)力-強(qiáng)度干涉曲線。詳細(xì)講解利用干涉計(jì)算可靠度的方法，重點(diǎn)講解應(yīng)力和強(qiáng)度均服從正態(tài)分布時(shí)可靠度的計(jì)算，并列舉例題。

應(yīng)力和強(qiáng)度分布參數(shù)的確定是應(yīng)用應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論的前提，要求學(xué)生了解各種設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用方法，理解工程中一些實(shí)用計(jì)算方法。

以飛機(jī)起落架為例介紹研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性分析的意義，列舉機(jī)構(gòu)可靠性常用的分析方法，介紹機(jī)構(gòu)可靠性的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

盧玉明, 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì), 北京:高等教育出版社, 1989 徐灝.機(jī)械強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1984 孟憲鐸, 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).北京:冶金工業(yè)出版社, 2008 王超, 王金.機(jī)械可靠性工程.北京:冶金工業(yè)出版社, 1992

六、教學(xué)后記

第四章疲勞可靠性設(shè)計(jì) 4學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容共4學(xué)時(shí)

疲勞失效及材料的疲勞曲線1學(xué)時(shí) 材料的疲勞曲線 全概率P-S-N曲線

呈分布狀態(tài)的疲勞極限應(yīng)力圖 零件疲勞極限的分布1學(xué)時(shí) 疲勞可靠度計(jì)算 2學(xué)時(shí)

穩(wěn)定變應(yīng)力下疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算 不穩(wěn)定變應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算 教學(xué)要求

掌握呈分布狀態(tài)的S-N曲線和疲勞極限應(yīng)力圖； 掌握穩(wěn)定變應(yīng)力下的疲勞可靠度計(jì)算； 了解疲勞累積損傷理論；

了解非穩(wěn)定變應(yīng)力下的疲勞可靠度計(jì)算。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)

全概率P-S-N曲線 呈分布狀態(tài)的疲勞極限應(yīng)力圖

穩(wěn)定變應(yīng)力下疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算 教學(xué)難點(diǎn)

零件疲勞極限分布的確定

不穩(wěn)定變應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

疲勞是機(jī)械零件的主要失效形式。列舉實(shí)例說(shuō)明疲勞失效的危害。疲勞壽命曲線和疲勞極限曲線是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中學(xué)生已經(jīng)掌握的內(nèi)容，教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不確定性和全概率P-S-N曲線的重要意義，簡(jiǎn)單介紹全概率P-S-N曲線的獲得方法。在多個(gè)不同應(yīng)力循環(huán)特性的全概率P-S-N曲線的基礎(chǔ)上，能夠獲得呈分布狀態(tài)的疲勞極限應(yīng)力圖。

建議學(xué)生查閱資料，自學(xué)疲勞應(yīng)力載荷譜的處理方法； 結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)講解零件疲勞極限分布參數(shù)的確定方法，注意強(qiáng)調(diào)零件疲勞極限與材料疲勞極限的區(qū)別。

穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力下進(jìn)行疲勞可靠性設(shè)計(jì)的主要是根據(jù)全概率P-S-N曲線或呈分布狀態(tài)的疲勞極限應(yīng)力圖。講解基本方法，并列舉例題。

簡(jiǎn)要介紹疲勞累積損傷理論及不穩(wěn)定變應(yīng)力下進(jìn)行疲勞可靠性設(shè)計(jì)的方法。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

盧玉明, 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì), 北京:高等教育出版社, 1989 徐灝.機(jī)械強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1984 孟憲鐸, 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).北京:冶金工業(yè)出版社, 2008 王超, 王金.機(jī)械可靠性工程.北京:冶金工業(yè)出版社, 1992

六、教學(xué)后記

第五章機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì) 4學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容共4學(xué)時(shí)

軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì) 1學(xué)時(shí) 傳動(dòng)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)

圓柱齒輪輪齒強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì) 1學(xué)時(shí) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì) 滾動(dòng)軸承的可靠性設(shè)計(jì) 1學(xué)時(shí) 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 滾動(dòng)軸承的可靠性模型

機(jī)械零件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 1學(xué)時(shí) 可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

以可靠度最大為目標(biāo)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 以可靠度為約束條件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 教學(xué)要求

掌握軸的可靠性設(shè)計(jì)方法； 掌握齒輪的可靠性設(shè)計(jì)方法； 掌握滾動(dòng)軸承的可靠性設(shè)計(jì)方法； 了解機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本思想。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)

圓柱齒輪輪齒強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì) 教學(xué)難點(diǎn) 無(wú)

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

本章介紹幾種常用機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)方法，對(duì)于軸僅講解其靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)方法，軸的疲勞可靠性計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，建議學(xué)有余力的學(xué)生自學(xué)。齒輪則介紹其接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度可靠度計(jì)算和零件設(shè)計(jì)。對(duì)于滾動(dòng)軸承，主要講解疲勞壽命可靠性建模及計(jì)算方法，滾動(dòng)軸承的疲勞壽命服從威布爾分布。

緊密結(jié)合第三章的應(yīng)力強(qiáng)度干涉模型，按照可靠性設(shè)計(jì)流程，針對(duì)不同零件，依次講解確定應(yīng)力分布類型和參數(shù)的方法及確定強(qiáng)度分布類型和參數(shù)，建立連接方程求解可靠度或進(jìn)行給定可靠度下的零件幾何尺寸計(jì)算。列舉例題。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

盧玉明, 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì).高等教育出版社, 1989 徐灝.機(jī)械強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社, 1984 孟憲鐸, 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社, 2008 王超, 王金.機(jī)械可靠性工程.冶金工業(yè)出版社, 1992

六、教學(xué)后記

第六章電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì) 4學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)要求共4學(xué)時(shí)

電子元器件的選用與控制 1學(xué)時(shí) 電子元器件的質(zhì)量等級(jí) 電子元器件的選用 電子元器件的控制

電子元器件的可靠性管理

電子元器件的失效分析 1學(xué)時(shí) 電子元器件失效模式與失效機(jī)理 電子元器件失效分析的目的和內(nèi)容 電子元器件失效分析方法

電子元器件可靠性設(shè)計(jì)方法 2學(xué)時(shí) 元器件的降額設(shè)計(jì) 冗余設(shè)計(jì) 熱設(shè)計(jì)

電磁兼容設(shè)計(jì)

容差和參數(shù)漂移設(shè)計(jì) 教學(xué)要求

了解電子產(chǎn)品可靠性的特點(diǎn)； 了解電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的一般程序;了解電子元器件選用與控制原則； 了解電子元器件失效分析方法；

掌握電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的常用方法（降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)）。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)

電子元器件的質(zhì)量等級(jí)劃分

電子元器件失效模式與失效機(jī)理的定義 電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)方法 教學(xué)難點(diǎn) 無(wú)

三、教學(xué)設(shè)計(jì)（如何講授本章內(nèi)容，尤其是重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、構(gòu)思）

電子元器件是元件和器件的總稱。電子元器件是電子、電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，是能夠完成預(yù)定功能而不能再分割的電路基本單元，其可靠性影響整機(jī)的可靠性水平。航天工業(yè)電子元器件可靠性在國(guó)、內(nèi)外的研究狀況。

列舉因?yàn)殡娮釉骷г斐傻氖鹿?，如歐洲航空局的Ariane火箭、1998年8月至1999年5月美國(guó)火箭發(fā)射的6次失利；高可靠性非常成功的例子-俄羅斯的和平號(hào)空間站。電子產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)方法較為成熟，已有很多適用于電子產(chǎn)品可靠性的標(biāo)準(zhǔn)。介紹國(guó)標(biāo)及國(guó)軍標(biāo)中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用。列舉統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，說(shuō)明近一半的元器件失效并非由于元器件本身的固有可靠性不高，而是由于使用者對(duì)元器件選擇不當(dāng)或使用有誤。引入電子元器件選用規(guī)則和依據(jù)。概要介紹元器件常用可靠性設(shè)計(jì)方法。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

曹白楊.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社, 2010 王蘊(yùn)輝, 于宗光.電子元器件可靠性設(shè)計(jì).科學(xué)出版社, 2007 盧昆祥.電子設(shè)備系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)與試驗(yàn)技術(shù)指南.天津大學(xué)出版社, 2011

六、教學(xué)后記

第七章可靠性試驗(yàn) 2學(xué)時(shí)

一、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容共2學(xué)時(shí)

可靠性試驗(yàn)的目的和分類 環(huán)境應(yīng)力篩選 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)

可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn) 可靠性壽命試驗(yàn) 教學(xué)要求

了解可靠性試驗(yàn)的目的和分類；

掌握環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)的目的和種類；

了解可靠性增長(zhǎng)過(guò)程及常用的可靠性增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型； 了解可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)的目的； 了解壽命試驗(yàn)的過(guò)程和方法。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)

環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)的目的和種類 教學(xué)難點(diǎn)

可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

可靠性試驗(yàn)是可靠性工程的重要環(huán)節(jié)。首先介紹可靠性試驗(yàn)的分類，從不同角度可以將可靠性試驗(yàn)分成不同的種類，介紹每一種試驗(yàn)的目的和應(yīng)用范圍?？煽啃栽鲩L(zhǎng)試驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型是本章的難點(diǎn)，在教學(xué)中應(yīng)講清楚使用數(shù)學(xué)模型的意義，分析常用的兩種數(shù)學(xué)模型的不同用途。

可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)統(tǒng)稱為可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，兩種試驗(yàn)的目的不同。以汽車產(chǎn)品、航天電子產(chǎn)品、滾動(dòng)軸承為例，介紹各種試驗(yàn)的應(yīng)用。

四、作業(yè)

通過(guò)課程網(wǎng)站發(fā)布。

五、參考資料

梅文華.可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn).北京:國(guó)防工業(yè)出版社.2005 何國(guó)瑞, 陳浩華.可靠性試驗(yàn).北京:人民郵電出版社, 1993

六、教學(xué)后記