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          可靠性设计通用准则,新产品研发工程师必须掌握的知识。 

          可靠性工程的核心是持续不断地与故障做斗争。与故障做斗争的设计分析方法又可以分为可靠性定性设计和可靠性定量设计分析。可靠性的定量设计分析方法的应用需要有大量的基础数据,而基础数据的获得一方面需要开展大量的基础工作,另一方面由于影响产品的可靠性的因素很多,加之科学技术的发展迅速,产品的更新换代很快,要想得到准确的可靠性基础数据是非常困难的,因此可靠性的定性设计分析方法就非常重要。可靠性定性设计分析方法是在产品设计和开发中制定和实施产品可靠性设计准则,这是提高设计开发产品可靠性最有效的方法。 

          新产品可靠性设计准则的制定依据有三个方面:

          一是本单位的相似产品在开发、生产和使用过程中,与故障做斗争的成功经验和失败教训的总结和升华;

          二是国内外相关专业和产品的标准、规范和手册中提出的可靠性设计准则;

          三是使用方或用户方的可靠性要求。 

          通用可靠性设计准则

          01可靠性简化设计
          1、应对产品功能进行分析权衡,合并相同或相似功能,消除不必要的功能。

          2、应在满足规定功能要求的条件下,使其设计简单,尽可能减少产品层次和组成单元的数量。

          3、尽量减少执行同一或相近功能的零部件、元器件数量。

          4、应优先选用标准化程度高的零部件、紧固件、连接件、管线、缆线。

          5、最大限度地采用通用的组件、零部件、元器件,并尽量减少其品种。

          6、必须使用故障率高、容易损坏、关键的单元应具有良好的互换性和通用性。

          7、采用不同工厂生产的相同型号成品件必须能安装互换和功能互换。

          8、产品的修改不应改变其安装和连接方式以及有关部位的尺寸,使新旧产品可以互换安装。

          02可靠性冗余设计
          1、当简化设计、降额设计及选用的高可靠性的零部件、元器件仍然不能满足任务可靠性要求时,则应采用冗余设计。

          2、在重量、体积、成本允许的条件下,选用冗余设计比其他可靠性设计方法更能满足任务可靠性要求。

          3、影响任务成功的关键部件如果具有单点故障模式,则应考虑采用冗余设计技术。

          4、硬件的冗余设计一般在较低层次(设备、部件)使用,功能冗余设计一般在较高层次(分系统、系统)进行。

          5、冗余设计中应重视冗余切换装置的设计,必须考虑切换装置的故障概率对系统的影响,尽量选择高可靠性的切换装置。6、冗余设计应考虑对共模/共因故障的影响。

          03可靠性热设计
          1、传导散热设计。例如,选用导热系数大的材料;加大与导热零件的接触面积;尽量缩短热传导的路径;在传导路径中不应该有绝热或隔热件等。

          2、对流散热设计。例如,加大温差,即降低周围对流介质的温度;加大流体与固体间的接触面积;加大周围介质的流动速度,使它带走更多的热量等。

          3、辐射散热设计。例如,在发热体表面涂上散热的涂层以增加黑度系数;加大辐射体的表面面积等。

          4、耐热设计。例如,接近高温区的所有操纵组件、电线、线束和其他附件均采取防护措施并用耐高温材料制成;导线间应有足够的间隙,在特定高温源附近的导线要使用耐高温绝缘材料。

          5、保证热流通道尽可能短,横截面积尽量大。

          6、尽量使用金属机箱或底盘散热。

          7、力求使所有的接触面都能传热,必要时,加一层导热硅胶提高传热性能。尽量加大热传导面积和传导零件之间的接触面积,提高接触表面的加工精度、加大接触压力或垫入可展性导热材料。

          8、器件的方向及安装方式应保证最大热对流。

          9、将热敏部件装在热源下面,或将其隔离,或加上光滑的热屏蔽涂层。

          10、安装零件时,应充分考虑到周围零件辐射出的热,以使每一器件的温度都不超过其最大工作温度。

          11、尽量确保热源具有较好的散热性能。

          12、玻璃环氧树脂线路板是不良散热器,不能全靠自然冷却。若它不能充分散发所产生的热量,则应考虑加设散热网络和金属印制电路板。

          13、选用导热系数大的材料制造热传导零件。例如,银、紫铜、铜、氧化铍陶瓷及铝等。

          14、尽可能不将通风孔及排气孔开在机箱顶部或面板上。

          15、尽量减低气流噪音与振动,包括风机与设备箱间的共振。

          16、尽量选用以无刷交流电动机驱动的风扇、风机和泵,或者适当屏蔽的直流电动机。

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