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文本内容:
教师教案(2012—2013学年第2学期)课程名称机电产品可靠性设计授课学时32授课班级2010级任课教师朱顺鹏教师职称讲师教师所在学院机械电子工程学院电子科技大学教务处课程名称机电产品可靠性设计授课专业机械设计制造及其自动化班级2010课程编号08084025修课人数164课程类型必修公共基础课;学科基础课;专业核心课选修专业选修√;任选课();公选课;理论课√;实践课授课方式课堂讲授为主(√);实验为主();自学为主();专题讨论为主();其他是否采用多媒体授课是考核方式及成绩构成考试√考查成绩构成及比例考试80%+平时成绩20%是否采用双语教学否学时分配讲授32学时;实验学时;上机学时;习题学时;课程设计学时教材名称作者出版社及出版时间机电产品可靠性设计凌丹自编讲义,2012参考书目
1.机械可靠性设计
2.机械可靠性设计
3.机械零件的可靠性设计
4.系统可靠性设计与分析
5.ReliabilityinAutomotiveandMechanicalEngineering.
6.电子元器件可靠性工程孟宪铎刘惟信卢玉明宋保维BertscheB.孙青庄奕琪冶金工业出版社2008清华大学出版社2000高等教育出版社1987西北工业大学出版社2008Springer2008电子工业出版社2002授课时间第1周——第16周第一章可靠性设计概论4学时
一、教学内容及要求教学内容共4学时可靠性基本概念2学时1可靠性的内涵2可靠性工程发展现状3可靠性特征量可靠性数学基础2学时1数理统计基本概念2可靠性常用概率分布3随机变量均值与方差的近似计算教学要求1了解可靠性学科发展历程2掌握可靠性学科研究的内容3了解我国可靠性研究的发展现状4了解可靠性设计工作的重要意义及面临的主要挑战5掌握可靠性的定义6掌握可靠度、不可靠度、失效率的定义7掌握常用的概率分布(正态分布、指数分布、威布尔分布、对数正态分布)在可靠性设计工作中的应用8掌握随机变量均值与方差的近似计算方法
二、教学重点、难点教学重点可靠性的定义可靠性特征量定义及相互关系常用概率分布的统计特征量教学难点失效率的定义威布尔分布的相关概念及应用
三、教学设计列举航空航天产品(如卫星天线、卫星指向机构、太阳翼展开机构)、民用产品(如汽车)、制造装备(如数控机床)的实例,突出开展可靠性工作的重要意义随机变量及数理统计的知识系学生在先修课程中所学内容的复习,可以简要介绍,并要求学生查阅以前的书籍正态分布是学生熟知的内容,在教学过程中着重讲解其实际应用;指数分布、对数正态分布和威布尔分布是学生先修课程中没有学习过的,应详细讲解威布尔分布是难点内容,应重点介绍其发展历史,统计特征,以及威布尔分布在机械可靠性中的特殊作用,列举工程实例随机变量函数的均值与方差计算是后续机械产品可靠性设计需要用到的基本方法,讲解三种常用的方法原理即可,公式可以查表
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料
1.盛骤谢式千潘承毅.概率论与数理统计第四版高等教育出版社
20102.刘惟信.机械可靠性设计.北京:清华大学出版社2000
六、教学后记第二章系统可靠性设计8学时
一、教学内容及要求教学内容共8学时系统可靠性框图2学时串联系统;并联系统;混联系统;表决系统;旁联系统可靠性分配2学时可靠性分配的目的和原则可靠性分配方法(等分配法、再分配法、比例分配法、AGREE法)可靠性预计1学时可靠性预计的目的可靠性预计的方法(应力分析法、元器件计数法、相似产品法、上下限法)故障模式、影响及危害性分析FMECA1学时FMECA的定义及分类FMECA的一般过程风险优先数和危害性矩阵故障树分析FTA2学时故障树的各种符号故障树建树步骤常用故障树分析方法介绍教学要求1了解系统可靠性设计的任务;2掌握系统可靠性建模方法;3了解可靠性分配与预计的目的;4掌握可靠性分配与预计的常用方法5了解FMECA的步骤;6掌握故障影响严酷度、发生度、探测度的基本概念;7掌握风险优先数和危害性矩阵图的计算8掌握故障树分析常用的术语与逻辑门;9掌握故障树定性、定量分析方法
二、教学重点、难点教学重点常用可靠性框图及其可靠性指标计算方法FMECA分析的过程FMECA中风险优先数计算及危害度矩阵图的绘制FTA的常用事件符号和逻辑门符号割集与最小割集的概念及确定方法路集与最小路集的概念及确定方法故障树的定量分析教学难点表决系统的可靠度计算旁联系统的可靠度计算利用最小割集进行故障树的定量分析底事件重要度的计算
三、教学设计系统的可靠性不仅取决于其组成单元的可靠性,而且与各单元的连接方式有关系统可靠性框图不同于系统的功能框图,针对不同失效模式可以绘制不同的可靠性框图,以滤油器为例讲解讲解各种典型可靠性框图(串联、并联、混联、表决、旁联)的可靠度计算方法时,要给出工程实例以美国“挑战者”号
(1986)、“哥伦比亚”号
(2003)航天飞机坠毁事故、切尔诺贝利核反应堆事故、美国F22隐形战机坠毁事故引出FMECA工作的重要意义以某型军用飞机升降舵系统FMECA为例介绍分析过程介绍故障树的发展历史,以泰坦尼克沉船为顶事件,介绍故障树的常用符号和建树过程,并给出一些故障树分析实例,如剪草机发动机不启动、柴油发动机燃油泄漏为顶事件的故障树故障树定性分析,割集与最小割集的上行法与下行法,课堂练习故障树定性分析,路集与最小路集的成功树法,课堂练习故障树定量分析是本章的难点,在教学过程中强调数据积累的重要性,可靠性数学如何应用于故障树分析;强调底事件重要度对于改进设计和设备维修的重要意义
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料
1.挪劳沙德著.郭强王秋芳刘树林译.系统可靠性理论模型、统计方法及应用.国防工业出版社
20102.梅启智廖炯生孙志中.系统可靠性工程基础.科学出版社
19923.周海京遇今.故障模式、影响及危害性分析与故障树分析.航空工业出版社2003
六、教学后记第三章机械可靠性设计原理6学时
一、教学内容及要求教学内容共6学时概述1学时机械产品可靠性设计的任务传统机械设计与可靠性设计的区别机械可靠性设计的步骤应力强度干涉模型及可靠度计算4学时应力-强度模型的基本思想用应力-强度干涉模型求可靠度的计算方法几种常用分布的可靠度计算应力分布类型及其参数的确定强度分布类型及参数的确定机构运动可靠性概述1学时教学要求1了解机械产品可靠性设计与传统设计的区别;2了解机械可靠性设计的过程;3掌握应力强度干涉模型的基本理论及可靠度计算方法;4掌握应力、强度分布的确定方法;5了解机构运动可靠性基本概况
二、教学重点、难点教学重点传统机械设计与可靠性设计的区别应力-强度模型的基本思想用应力-强度干涉模型求可靠度的计算方法几种常用分布的可靠度计算教学难点应力分布类型及其参数的确定强度分布类型及参数的确定机构运动可靠性分析方法
三、教学设计机械可靠性设计中,概率设计是一种主要的方法,以传统的机械可靠性设计方法为基础,将设计变量视为随机变量,运动概率运算方法,计算零件的可靠度或在给定可靠度时进行零件主要尺寸的设计讲解传统设计与可靠性设计的区别与联系以简单拉杆设计为例,分析设计过程中的不确定性,分析安全系数法的优缺点应力-强度干涉理论是机械可靠性设计的基本理论通过狭义应力与强度的概念引出广义应力与强度的概念利用第一章中的随机变量的概率密度曲线,绘制应力-强度干涉曲线详细讲解利用干涉计算可靠度的方法,重点讲解应力和强度均服从正态分布时可靠度的计算,并列举例题应力和强度分布参数的确定是应用应力-强度干涉理论的前提,要求学生了解各种设计手册的使用方法,理解工程中一些实用计算方法以飞机起落架为例介绍研究机构运动可靠性分析的意义,列举机构可靠性常用的分析方法,介绍机构可靠性的研究现状与发展趋势
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料
1.卢玉明机械零件的可靠性设计北京:高等教育出版社
19892.徐灏.机械强度的可靠性设计.北京:机械工业出版社
19843.孟宪铎机械可靠性设计.北京:冶金工业出版社
20084.王超王金.机械可靠性工程.北京:冶金工业出版社1992
六、教学后记第四章疲劳可靠性设计4学时
一、教学内容及要求教学内容共4学时疲劳失效及材料的疲劳曲线1学时材料的疲劳曲线全概率P-S-N曲线呈分布状态的疲劳极限应力图零件疲劳极限的分布1学时疲劳可靠度计算2学时稳定变应力下疲劳强度的可靠度计算不稳定变应力下的疲劳强度的可靠度计算教学要求1掌握呈分布状态的S-N曲线和疲劳极限应力图;2掌握稳定变应力下的疲劳可靠度计算;3了解疲劳累积损伤理论;4了解非稳定变应力下的疲劳可靠度计算
二、教学重点、难点教学重点全概率P-S-N曲线呈分布状态的疲劳极限应力图稳定变应力下疲劳强度的可靠度计算教学难点零件疲劳极限分布的确定不稳定变应力下的疲劳强度的可靠度计算
三、教学设计疲劳是机械零件的主要失效形式列举实例说明疲劳失效的危害疲劳寿命曲线和疲劳极限曲线是机械设计课程中学生已经掌握的内容,教学中应强调设计过程中存在的不确定性和全概率P-S-N曲线的重要意义,简单介绍全概率P-S-N曲线的获得方法在多个不同应力循环特性的全概率P-S-N曲线的基础上,能够获得呈分布状态的疲劳极限应力图建议学生查阅资料,自学疲劳应力载荷谱的处理方法;结合机械设计手册讲解零件疲劳极限分布参数的确定方法,注意强调零件疲劳极限与材料疲劳极限的区别稳定循环变应力下进行疲劳可靠性设计的主要是根据全概率P-S-N曲线或呈分布状态的疲劳极限应力图讲解基本方法,并列举例题简要介绍疲劳累积损伤理论及不稳定变应力下进行疲劳可靠性设计的方法
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料卢玉明机械零件的可靠性设计北京:高等教育出版社1989徐灏.机械强度的可靠性设计.北京:机械工业出版社1984孟宪铎机械可靠性设计.北京:冶金工业出版社2008王超王金.机械可靠性工程.北京:冶金工业出版社1992
六、教学后记第五章机械零件可靠性设计4学时
一、教学内容及要求教学内容共4学时轴的静强度可靠性设计1学时传动轴的静强度可靠性设计转轴的静强度可靠性设计圆柱齿轮轮齿强度的可靠性设计1学时齿面接触疲劳强度可靠性设计齿根弯曲疲劳强度可靠性设计滚动轴承的可靠性设计1学时滚动轴承的寿命计算滚动轴承的可靠性模型机械零件的可靠性优化设计1学时可靠性优化设计的意义以可靠度最大为目标的可靠性优化设计以可靠度为约束条件的可靠性优化设计教学要求1掌握轴的可靠性设计方法;2掌握齿轮的可靠性设计方法;3掌握滚动轴承的可靠性设计方法;4了解机械可靠性优化设计的基本思想
二、教学重点、难点教学重点圆柱齿轮轮齿强度的可靠性设计教学难点无
三、教学设计本章介绍几种常用机械零件的可靠性设计方法,对于轴仅讲解其静强度可靠性设计方法,轴的疲劳可靠性计算过程较为复杂,建议学有余力的学生自学齿轮则介绍其接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度可靠度计算和零件设计对于滚动轴承,主要讲解疲劳寿命可靠性建模及计算方法,滚动轴承的疲劳寿命服从威布尔分布紧密结合第三章的应力强度干涉模型,按照可靠性设计流程,针对不同零件,依次讲解确定应力分布类型和参数的方法及确定强度分布类型和参数,建立连接方程求解可靠度或进行给定可靠度下的零件几何尺寸计算列举例题
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料卢玉明机械零件的可靠性设计.高等教育出版社1989徐灏.机械强度的可靠性设计.机械工业出版社1984孟宪铎机械可靠性设计.冶金工业出版社2008王超王金.机械可靠性工程.冶金工业出版社1992
六、教学后记第六章电子产品可靠性设计4学时
一、教学内容及要求教学要求共4学时电子元器件的选用与控制1学时电子元器件的质量等级电子元器件的选用电子元器件的控制电子元器件的可靠性管理电子元器件的失效分析1学时电子元器件失效模式与失效机理电子元器件失效分析的目的和内容电子元器件失效分析方法电子元器件可靠性设计方法2学时元器件的降额设计冗余设计热设计电磁兼容设计容差和参数漂移设计教学要求1了解电子产品可靠性的特点;2了解电子产品可靠性设计的一般程序;3了解电子元器件选用与控制原则;4了解电子元器件失效分析方法;5掌握电子产品可靠性设计的常用方法(降额设计、冗余设计、热设计、电磁兼容设计、容差设计)
二、教学重点、难点教学重点电子元器件的质量等级划分电子元器件失效模式与失效机理的定义电子产品可靠性设计方法教学难点无
三、教学设计(如何讲授本章内容,尤其是重点、难点内容的设计、构思)电子元器件是元件和器件的总称电子元器件是电子、电气系统的基础产品,是能够完成预定功能而不能再分割的电路基本单元,其可靠性影响整机的可靠性水平航天工业电子元器件可靠性在国、内外的研究状况列举因为电子元器件失效造成的事故,如欧洲航空局的Ariane火箭、1998年8月至1999年5月美国火箭发射的6次失利;高可靠性非常成功的例子-俄罗斯的和平号空间站电子产品的可靠性试验方法较为成熟,已有很多适用于电子产品可靠性的标准介绍国标及国军标中的各项标准及其应用列举统计数据,说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,而是由于使用者对元器件选择不当或使用有误引入电子元器件选用规则和依据概要介绍元器件常用可靠性设计方法
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料曹白杨.电子产品设计原理与应用.电子工业出版社2010王蕴辉于宗光.电子元器件可靠性设计.科学出版社2007卢昆祥.电子设备系统可靠性设计与试验技术指南.天津大学出版社2011
六、教学后记第七章可靠性试验2学时
一、教学内容及要求教学内容共2学时可靠性试验的目的和分类环境应力筛选可靠性增长试验可靠性鉴定和验收试验可靠性寿命试验教学要求1了解可靠性试验的目的和分类;2掌握环境应力筛选试验的目的和种类;3了解可靠性增长过程及常用的可靠性增长数学模型;4了解可靠性鉴定和验收试验的目的;5了解寿命试验的过程和方法
二、教学重点、难点教学重点环境应力筛选试验的目的和种类教学难点可靠性增长试验的数学模型及其应用
三、教学设计可靠性试验是可靠性工程的重要环节首先介绍可靠性试验的分类,从不同角度可以将可靠性试验分成不同的种类,介绍每一种试验的目的和应用范围可靠性增长试验的数学模型是本章的难点,在教学中应讲清楚使用数学模型的意义,分析常用的两种数学模型的不同用途可靠性鉴定和验收试验统称为可靠性统计试验,两种试验的目的不同以汽车产品、航天电子产品、滚动轴承为例,介绍各种试验的应用
四、作业通过课程网站发布
五、参考资料梅文华.可靠性增长试验.北京:国防工业出版社.2005何国瑞陈浩华.可靠性试验.北京:人民邮电出版社1993
六、教学后记1。