可靠性設(shè)計(jì)大作業(yè)

元件的可靠性設(shè)計(jì)課程：學(xué)校編號(hào)：名稱：wenweiwei摘要：本學(xué)期選修了電子設(shè)備可靠性項(xiàng)目，對(duì)這門科學(xué)有了更深的理解，詳細(xì)了解了這門學(xué)科在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要性。海外相關(guān)資料顯示，海洋電子設(shè)備誤操作的原因中，有40%，電子部件質(zhì)量問題約30%，操作和維護(hù)引起的故障10%，制造工藝引起的故障約10%是不合理的。分析了我國(guó)某瞄準(zhǔn)雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)果顯示，約25%以上是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的。介紹：從可靠性技術(shù)的快速發(fā)展到指標(biāo)示范評(píng)價(jià)、指標(biāo)演示、設(shè)計(jì)、原材料選擇到過程控制和售后服務(wù)等全過程的綜合管理和評(píng)價(jià)，很多產(chǎn)品都展示了“零失敗”的王牌。產(chǎn)品的可靠性在很大程度上取決于設(shè)計(jì)的正確性，它基于組件的可靠性設(shè)計(jì)。零件的可靠性設(shè)計(jì)是以提高產(chǎn)品的可靠性為目的，以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)，綜合數(shù)學(xué)、物理、工程力學(xué)、機(jī)械工程、人機(jī)工程、系統(tǒng)工程、操作研究等多方面的知識(shí)，研究機(jī)械工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題?？煽啃栽O(shè)計(jì)可以降低組件和系統(tǒng)的效率，降低設(shè)備成本，提高設(shè)備的可靠性。電子設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括熱設(shè)計(jì)、還原設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、三種防御設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、振動(dòng)和沖擊隔離設(shè)計(jì)等。本文：在國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，機(jī)器結(jié)構(gòu)的可靠性由設(shè)計(jì)決定，由制造決定，安裝和管理保證。因此，將概率設(shè)計(jì)理論和可靠性分析及設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得到了具有充分安全可靠性和適當(dāng)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。這樣，以結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性估計(jì)為目標(biāo)，基于概率統(tǒng)計(jì)和概率過程理論，將各種結(jié)構(gòu)分析技術(shù)作為工具的各種結(jié)構(gòu)可靠性分析和設(shè)計(jì)方法正在迅速發(fā)展。Raizer回顧了基于一階二次矩法和一階二次矩法的現(xiàn)代可靠性分析理論。祖國(guó)號(hào)等建立了考慮廣義隨機(jī)空間中隨機(jī)變量相關(guān)性的結(jié)構(gòu)可靠性實(shí)用分析方法，擴(kuò)大了現(xiàn)有可靠性計(jì)算方法的應(yīng)用范圍。另外，研究了昆津和祖國(guó)本都不需要將非正規(guī)隨機(jī)變量映射為正規(guī)隨機(jī)變量或等化的原始空間內(nèi)可靠性分析方法，特別適用于對(duì)隨機(jī)變量的概率分布函數(shù)沒有明確置信度的計(jì)算。李云貴和趙國(guó)藩提出了計(jì)算可靠性的4次高階矩法，提高了可靠性的計(jì)算精度。胡云昌等在分析現(xiàn)有可靠性計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出了評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性的更全面的標(biāo)準(zhǔn)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)化可靠性設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。劉寧、呂珍國(guó)本可靠性理論研究與應(yīng)用的發(fā)展及現(xiàn)狀綜合探討。極限狀態(tài)函數(shù)的編寫是可靠性分析的前提，在復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)情況下，狀態(tài)變量和基本變量之間不存在顯式函數(shù)關(guān)系，因此在進(jìn)一步的可靠性分析中存在困難。為了解決這種復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性問題，Wen Raashekhar等提出了可靠性分析的響應(yīng)面方法，該方法易于與一般有限元軟件連接，以便對(duì)大型復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。但是，如果問題的規(guī)模大，隨機(jī)變量多，響應(yīng)表面法的計(jì)算量就很難接受。吳等提出的修正平均法是在隱式極限狀態(tài)函數(shù)下進(jìn)行可靠性分析的有效方法。與響應(yīng)曲面方法相比，其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算少，準(zhǔn)確度高。目前，基于確定性有限元開發(fā)的任意有限元方法已成為對(duì)任意參數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不確定分析的一種非常有效的數(shù)值方法。張義民等應(yīng)用隨機(jī)有限元法和一階可靠性技術(shù)，研究了隨機(jī)結(jié)構(gòu)的可靠性問題，為基于一階二階矩法、攝動(dòng)技術(shù)、有限元理論和實(shí)際概率統(tǒng)計(jì)的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性分析和設(shè)計(jì)理論開辟了新的道路。在可靠性設(shè)計(jì)中，通過適當(dāng)?shù)臒嵩O(shè)計(jì)、電磁防護(hù)設(shè)計(jì)、機(jī)械防震設(shè)計(jì)等，可以非常有效地提高零件的穩(wěn)定性。(a)熱設(shè)計(jì)：熱設(shè)計(jì)有一些基本規(guī)則。有溫差的地方就有傳熱。傳熱過程可分為穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程兩類。在純熱導(dǎo)率方面，通過給定面積的單位時(shí)間的熱與該點(diǎn)的溫度和熱導(dǎo)率垂直的橫截面積，即傅立葉定理成正比。有三種基本的傳遞方法：熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。熱設(shè)計(jì)的基本理論基礎(chǔ)是傳熱學(xué)。掌握不同傳熱過程的機(jī)理、理論和計(jì)算方法，可以有效地解決電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)中的各種實(shí)際問題。要提高導(dǎo)熱性，必須減少接觸電阻。方法有：提高接觸面拋光，增加接觸面之間的壓力，在接觸面上涂抹薄層的導(dǎo)熱系數(shù)，或添加高熱導(dǎo)率材料的板材層。道路設(shè)計(jì)方法強(qiáng)制冷卻道路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1.如果熱量分布均勻，則組件間距必須均勻，以便風(fēng)均勻地流過每個(gè)熱源。2、熱量分布不均勻的情況下，應(yīng)使發(fā)熱量大的地區(qū)的組件稀疏排列，熱量小的地區(qū)的組件稍微密集，或添加方向條，使風(fēng)力有效地流向核心熱力設(shè)備。3、如果風(fēng)扇同時(shí)冷卻散熱片和模組內(nèi)的其他散熱裝置，請(qǐng)務(wù)必在模組內(nèi)部使用阻擋方法，讓大部分的氣流進(jìn)入散熱片。4、進(jìn)氣口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：最小化氣流阻力，同時(shí)考慮防塵的影響，必須考慮二者的影響。風(fēng)管設(shè)計(jì)原理1、風(fēng)管盡可能短，縮短管道長(zhǎng)度可以減少風(fēng)管阻力。2、盡可能直錐形風(fēng)管，直管加工容易，局部阻力??；3、風(fēng)管的截面尺寸和出口形狀、風(fēng)管的截面尺寸與風(fēng)扇的出口最匹配，以防止過渡段造成阻力損失；截面形狀可以是花園、方形或矩形；垂直封閉中間層的自然對(duì)流換熱問題分為三種情況。1、中間層的冷熱壁上的兩個(gè)流道邊界層可以相互結(jié)合形成循環(huán)；2、在中間層厚度和高度比/h 0.3中，冷熱自然對(duì)流邊界層不相互干涉，不發(fā)生循環(huán)，根據(jù)自然對(duì)流傳熱計(jì)算方法，可以分別計(jì)算冷熱自然對(duì)流傳熱。3.冷熱壁的溫差和厚度都很小，厚度固定大小的Gr=(Bgt 3)/在32000的情況下，通過中間層的熱可以根據(jù)純熱導(dǎo)率計(jì)算。水平中間層的自然對(duì)流換熱問題分為三種情況。(b)電磁防護(hù)設(shè)計(jì)電磁脈沖電磁防護(hù)原理：所有電子設(shè)備可以按照原始設(shè)計(jì)要求正常工作，設(shè)備或系統(tǒng)本身產(chǎn)生的電磁噪聲不能對(duì)周圍電磁場(chǎng)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，也不能干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行。也就是說，具有電磁兼容性的設(shè)備或系統(tǒng)要使設(shè)備或系統(tǒng)具有電磁兼容性，必須采取適當(dāng)?shù)碾姶疟Ｗo(hù)措施。屏蔽和接地保護(hù)實(shí)施電磁屏蔽時(shí)，必須分別屏蔽EMP電場(chǎng)和磁場(chǎng)組件，并考慮EMP脈沖的寬帶特性。電場(chǎng)屏蔽主要為了防止電子元件或設(shè)備的電容耦合，金屬屏蔽層必須密封電子元件或設(shè)備，其屏蔽體用良好導(dǎo)體(銅、鋁等)制作，并良好接地。磁場(chǎng)屏蔽主要抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間的磁場(chǎng)耦合，將磁力線封閉在屏蔽層中，防止內(nèi)部磁場(chǎng)向外擴(kuò)散或外部磁場(chǎng)流入。一般來說，鐵或其他高磁導(dǎo)率材料構(gòu)成了用于分散磁場(chǎng)的低磁阻過程。具體實(shí)施屏蔽時(shí)，應(yīng)根據(jù)屏蔽的性能要求，結(jié)合相應(yīng)屏蔽的理論確定屏蔽的方法，防止可能發(fā)生的共振現(xiàn)象。復(fù)雜的電磁系統(tǒng)通常包含很多高低壓設(shè)備，一般還需要考慮防雷接地、保護(hù)接地、直流工作和交流工作場(chǎng)所等接地的各種接地要求。一般來說，防雷接地電阻小于10 ，接地電阻應(yīng)遠(yuǎn)離其他接地極25米以上，以防止干擾。為了保護(hù)人員和設(shè)備的安全，必須接地各種儀表的外殼，保護(hù)接地電阻一般應(yīng)小于4 。由于操作和安全操作的需要，直流電源輸出的端外殼必須通過接地網(wǎng)絡(luò)連接在一起，成為穩(wěn)定的零電位，直流操作接地電阻必須小于2 。此外，交流電源零線也必須與地球連接。(c)機(jī)械防震設(shè)計(jì)防震設(shè)計(jì)原則在機(jī)械環(huán)境下，確保設(shè)備的中長(zhǎng)期可靠性，減少或消除常用保護(hù)設(shè)計(jì)源、失諧源、解耦、阻尼阻尼、剛度、小型化、隔離源等。采用適當(dāng)?shù)姆缐m設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)設(shè)備的機(jī)箱部分時(shí)，選擇適合每個(gè)設(shè)備工作環(huán)境的材料，通過防震保護(hù)機(jī)箱內(nèi)部的組件。在機(jī)械振動(dòng)較多的工作環(huán)境中，機(jī)箱材料必須使用鋼等剛性材料。在材料力學(xué)中，如果零部件的材料固定，扭轉(zhuǎn)剛度取決于零部件的截面形狀和大小，因此，如果為底盤材料板材選擇合理的截面形狀和大小，并增加底盤壁邊，則可以有效地提高剛度，因此，如果滿足結(jié)構(gòu)要求、過程、重量指標(biāo)，選擇截面慣性矩大的截面形狀是提高彎曲剛度的有效方法。第二，提高機(jī)箱部分的連接剛度。2、厚回路安裝結(jié)構(gòu)材料(例如電路PCB板)的強(qiáng)度，在滿足強(qiáng)度時(shí)，選擇盡可能硬、質(zhì)量輕的材料。3、注意組件的安裝位置。對(duì)于振動(dòng)強(qiáng)的電子設(shè)備，最好獨(dú)立安裝電氣控制部分。如果不能獨(dú)立安裝，則應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離振動(dòng)源。將振動(dòng)的影響降至最低。強(qiáng)度大的部件可以放置在電路板中央，作為加強(qiáng)材料。組件最大限度地分布在邊界框附近，尤其是高質(zhì)量的設(shè)備上。為了盡量減少倒結(jié)構(gòu)的安裝，加強(qiáng)對(duì)倒結(jié)構(gòu)根部的支撐，減少懸臂梁的影響。4、采取必要的減振措施。將電氣零件或零件與振動(dòng)實(shí)體的剛性連接更改為柔性連接。也就是說，使用機(jī)械阻尼最大限度地衰減機(jī)械波，向電氣零部件添加防震彈簧、防震墊圈等。(d)結(jié)論和展望隨著集成電路的快速發(fā)展，可