可靠性設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則

可靠性設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則概述可靠性設(shè)計(jì)是為了在設(shè)計(jì)過(guò)程中挖掘和確定隱患〔和薄弱環(huán)節(jié)〕，并采取設(shè)計(jì)預(yù)防和設(shè)計(jì)改良措施有效地消除隱患〔和薄弱環(huán)節(jié)〕。而要提高產(chǎn)品的固有可靠性，只有通過(guò)各種具體的可靠性設(shè)計(jì)方法。含義可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是把已有的、相似的產(chǎn)品的工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)起來(lái)，使其條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化，成為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)所遵循的原則和應(yīng)滿(mǎn)足的要求。意義和作用可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是進(jìn)行可靠性定性設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。在可靠性設(shè)計(jì)工作中,當(dāng)產(chǎn)品的可靠性要求難于規(guī)定定量要求時(shí),就應(yīng)該規(guī)定定性的可靠性設(shè)計(jì)要求，為了滿(mǎn)足定性要求，必須采取一系列的可靠性設(shè)計(jì)措施,而制定和貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是一項(xiàng)重要內(nèi)容。貫徹設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以提高產(chǎn)品的固有可靠性。產(chǎn)品的固有可靠性是設(shè)計(jì)和制造賦予產(chǎn)品的內(nèi)在可靠性，是產(chǎn)品的固有屬性。而設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是設(shè)計(jì)人員在可靠性設(shè)計(jì)中必須遵循的原則。按此準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，就可以防止一些不該發(fā)生的故障，從而提高產(chǎn)品的可靠性?？煽啃栽O(shè)計(jì)準(zhǔn)則是使可靠性設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)相結(jié)合的有效方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員只要認(rèn)真貫徹設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，就能把可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去，從而提高產(chǎn)品的可靠性。工程實(shí)用價(jià)值高，費(fèi)效比低?？煽啃栽O(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要是經(jīng)驗(yàn)的積累，不需要花費(fèi)金錢(qián)去做試驗(yàn)或進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。但貫徹了設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，防止不少故障的發(fā)生，取得的效益是很大的，因此它的費(fèi)用比較低?？煽啃栽O(shè)計(jì)準(zhǔn)則的主要內(nèi)容可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的內(nèi)容很多，主要包括以下幾個(gè)方面：環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)降額設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)密封設(shè)計(jì)新技術(shù)采用原則機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)安全性設(shè)計(jì)工藝可靠性設(shè)計(jì)?維修性設(shè)計(jì)2可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的內(nèi)容細(xì)分環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)環(huán)境條件是指產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中可能遇到的一切外界影響因素。主要環(huán)境因素氣候環(huán)境溫度〔高低溫〕、濕度、氣壓〔海拔高度〕、太陽(yáng)輻射〔如紫外線(xiàn)〕、風(fēng)力等級(jí)、降水、降雪、冰凍、雨露、霧、霜等。機(jī)械環(huán)境振動(dòng)、沖擊、碰撞、跌落、搖擺、翻倒、爆炸、沖擊波等?；瘜W(xué)環(huán)境鹽霧、腐蝕性氣體〔如CL2、H2S、SO2等，混合氣體〕。生物環(huán)境霉菌、動(dòng)物〔如防老鼠〕、植物〔如表苔〕。電磁條件電場(chǎng)、磁場(chǎng)、閃電、雷擊、電暈放電。機(jī)械活性物質(zhì)沙、塵其它人為條件使用、維護(hù)、包裝、保管不當(dāng)?shù)取－h(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的基本方法收集分析產(chǎn)品在壽命周期中的環(huán)境應(yīng)用情況。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為量化的設(shè)計(jì)要求。按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)材料防護(hù)：選用抵御有害環(huán)境因素的材料〔金屬類(lèi)、非金屬類(lèi)〕。工藝涂敷防護(hù)：外表進(jìn)行電鍍、油漆、塑料噴涂等。結(jié)構(gòu)防護(hù)：結(jié)構(gòu)上采取密閉措施、局部進(jìn)行隔離防護(hù)等。防潮設(shè)計(jì)：采用吸濕性小的元器件和材料；采用噴涂、浸漬、灌封、憎水〔具有良好的防污、防塵、防霉、防泛堿、防風(fēng)化和析白、防止微生物滋生物、防老化等作用〕等處理；局部采用密封結(jié)構(gòu)；放入吸潮劑；改善整機(jī)使用環(huán)境〔如采用空調(diào)、安裝加熱去濕裝置〕等。防霉設(shè)計(jì)：采用抗霉材料；采用密封裝置；外表涂覆；采用防霉劑進(jìn)行處理；控制環(huán)境溫度和濕度，抑制霉菌生長(zhǎng)〔如通風(fēng)、降溫〕。防鹽霧設(shè)計(jì)：采用防潮和防腐能力強(qiáng)的材料；電鍍；涂覆；采用密封結(jié)構(gòu)；防止不同金屬間的接觸腐蝕，金屬之間涂覆隔離或墊絕緣片；控制環(huán)境溫度和濕度〔注解：溫度每升高10度，腐蝕速度提高2?3倍，電解質(zhì)導(dǎo)電率提高10?20%；相對(duì)濕度大于70%時(shí)，腐蝕速度加快?！?.1.4環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)采取密封措施后，必須注意解決散熱問(wèn)題。?選擇導(dǎo)熱好的外殼材料；?選擇合理導(dǎo)熱方式。電鍍和涂覆應(yīng)注意工藝控制，保證質(zhì)量。結(jié)構(gòu)上防止出現(xiàn)積水現(xiàn)象。防止出現(xiàn)應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)形式。產(chǎn)品的組裝應(yīng)當(dāng)在干燥清潔的環(huán)境下進(jìn)行，防止內(nèi)部空氣不潔或溫度變化時(shí)產(chǎn)生凝露。簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)概述：產(chǎn)品越復(fù)雜，可靠性越低。在確保滿(mǎn)足其功能及不會(huì)給元器件、零部件造成過(guò)高應(yīng)力的情況下，采用簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)技術(shù)，可提高產(chǎn)品的可靠性。簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)原則深入進(jìn)行功能分析，去掉不必要或多余功能，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。在保證必要的功能性能的前提下，盡量減少零件數(shù)量及軟件指令數(shù)。盡可能實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化，控制非標(biāo)準(zhǔn)零部件的比例。壓縮元器件、零部件、標(biāo)準(zhǔn)件的品種規(guī)格，爭(zhēng)取用較少的零部件實(shí)現(xiàn)多種功能。盡可能采用經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的可靠性有保證的零部件以至整機(jī)，即共用成熟的零部件或成熟的電路。盡可能采用模塊化設(shè)計(jì)。降額設(shè)計(jì)定義：使元器件或設(shè)備工作時(shí)承受的工作應(yīng)力適當(dāng)?shù)陀谠骷虍a(chǎn)品規(guī)定的額定值，從而到達(dá)降低故障率，提高使用可靠性的目的。意義延緩器件參數(shù)退化，增加工作壽命。防止瞬態(tài)應(yīng)力過(guò)載，降低失效率。防止電路參數(shù)容差和變異帶來(lái)不利影響。降額設(shè)計(jì)的基本要求使元器件在安全區(qū)內(nèi)工作。特別強(qiáng)調(diào)符合系統(tǒng)權(quán)衡確定的重量、體積、成本及可靠性的要求。降額是有限度的。主要降額的項(xiàng)目溫度敏感器件：降低熱應(yīng)力〔相對(duì)于額定值〕。電阻器：降低工作功率，實(shí)際使用中要低于極限電壓、溫度。電容器：降低施加的電壓值，應(yīng)用的最高額定環(huán)境溫度降額。二極管器件：降低功耗和結(jié)溫。三極管器件：降低電流、電壓、功耗和結(jié)溫。集成電路：結(jié)溫、輸出負(fù)載。電感元件：熱點(diǎn)溫度、瞬態(tài)電壓/電流。開(kāi)關(guān)：觸點(diǎn)電流、電壓、功率。連接器：工作電壓、額定工作電流、溫度降額。導(dǎo)線(xiàn)和電纜：電壓、電流、應(yīng)用溫度降額。繼電器：觸點(diǎn)電流根據(jù)負(fù)載性能降額。鎮(zhèn)流器：工作電壓、額定工作電流、應(yīng)用溫度降額。觸發(fā)器：工作電壓、應(yīng)用溫度降額。n)光源：觸點(diǎn)電流、電壓、功率〔有限度的〕、應(yīng)用溫度降額。o)電池：充放電電壓、電流、應(yīng)用溫度降額。熱設(shè)計(jì)目的：重點(diǎn)是通過(guò)器件的選擇、電路設(shè)計(jì)〔包括容差與漂移設(shè)計(jì)和降額設(shè)計(jì)等〕及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)減少溫度變化對(duì)產(chǎn)品性能的影響，控制產(chǎn)品內(nèi)部所用元器件的工作溫度，使其在產(chǎn)品內(nèi)部能在所處的工作環(huán)境條件下不超過(guò)規(guī)定的最高允許溫度，以保證產(chǎn)品正常、可靠地工作。溫度是影響產(chǎn)品可靠性主要因素之一熱和冷成為化學(xué)變質(zhì)和物理變質(zhì)的重要作用因素，幾乎所有已知的材料的物理性能都會(huì)因?yàn)闇囟鹊母淖兌芯薮蟮淖兓?。反?yīng)物的溫度顯著影響幾乎所有化學(xué)反應(yīng)的變化率。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)，常見(jiàn)的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法是溫度上升10℃,許多反應(yīng)的變化率是加倍的，大約等于0.6eV〔電子伏特〕的激活能。對(duì)大部分元器件而言，溫度每升高十度，壽命下降一倍。熱設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容熱設(shè)計(jì)方法的選擇要考慮的因素是：元器件的熱耗散密度〔即熱耗散量與產(chǎn)品組裝外殼體積之比〕，元器件工作狀態(tài)，產(chǎn)品的復(fù)雜積蓄，產(chǎn)品用途和使用環(huán)境條件(如電網(wǎng)電壓、海拔高度、氣溫等)以及經(jīng)濟(jì)性等。元器件的熱設(shè)計(jì)。主要是減小元器件的發(fā)熱量，合理地散發(fā)元器件的熱量，防止熱量蓄積和過(guò)熱，降低元器件的溫升。印制板的熱設(shè)計(jì)。主要是有效地把印制板上的熱引導(dǎo)到外部〔散熱器或外殼的大氣中〕。殼體的熱設(shè)計(jì)。主要是在保證產(chǎn)品承受外部各種環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力的前提下，充分保證對(duì)流換熱、傳導(dǎo)、輻射,最大限度地的把產(chǎn)品產(chǎn)生的熱散發(fā)出去。熱設(shè)計(jì)的基本原則減小發(fā)熱源。選擇效率高的器件，減少發(fā)熱源?？s短散熱途徑。熱通路盡可能短，橫截面盡可能大；盡可能利用金屬機(jī)箱或底盤(pán)散熱；盡量降低接觸面的熱阻；應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)大的材料制造傳導(dǎo)零件。合理選擇器件材料?選用耐溫高的器件材料；?盡量采用溫漂小的器件。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加快散熱的措施加快傳導(dǎo)。在固體材料中，熱流是由分子之間相互作用產(chǎn)生的，這就是傳導(dǎo)。加快傳導(dǎo)散熱的措施有：選用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料制造傳導(dǎo)零件；加大與導(dǎo)熱零件的接觸面積；盡量縮短熱傳導(dǎo)的路徑，在傳導(dǎo)路徑中不應(yīng)有絕熱或隔熱元件。加快對(duì)流。對(duì)流是固體外表與流體外表的熱流動(dòng)，有自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流之分。流體通常指的是空氣。加快對(duì)流散熱的措施有:加大溫差，即降低周?chē)鷮?duì)流介質(zhì)的溫度；加大流體與固體間的接觸面積，如把散熱器或殼體外表做成肋片，直尾形，叉指形等多種形狀的散熱筋；加大周?chē)橘|(zhì)的流動(dòng)速度，使它帶走更多的熱量，如散熱窗設(shè)計(jì)。加快輻射。熱由物體沿直線(xiàn)向外射出去是輻射。加快輻射散熱的措施有:在發(fā)熱體外表涂上散熱的涂層；加大輻射體與周?chē)h(huán)境的溫差，亦即周?chē)鷾囟扔陀?；加大輻射體的外表面積。密封設(shè)計(jì)目的：通過(guò)外殼件之間的密封，從而到達(dá)設(shè)計(jì)所要求的防水、防塵以及防腐的作用，以保證能在所處的工作環(huán)境條件下正常、可靠地工作。密封的原理〔要素〕：壓縮量、壓力、接觸面積。密封的結(jié)構(gòu)形式：徑向密封、端面密封、膠封。常用合理的密封結(jié)構(gòu)軸與孔之間的徑向密封最好用0型圈。對(duì)于用螺釘聯(lián)接固定的殼體端面密封應(yīng)該根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，應(yīng)選用合理截面形狀的密封條和密封條的材料。隔爆型防爆燈具的透明件最好用膠粘的形式，但要考慮環(huán)氧樹(shù)脂膠封時(shí)玻璃破裂的情況。外殼固定用的螺釘?shù)拿芊饪梢圆捎闷綁|密封或0型圈密封方式，但要從結(jié)構(gòu)上考慮密封圈不被擰出。新技術(shù)采用原則新技術(shù)的范疇：新電路的應(yīng)用和擴(kuò)展、新工藝、新器件等。設(shè)計(jì)原則合理的繼承設(shè)計(jì)：拿來(lái)主義，風(fēng)險(xiǎn)小、投入少。限制對(duì)不成熟技術(shù)的應(yīng)用。主要電路、工藝、器件等技術(shù)需經(jīng)過(guò)充分預(yù)研；只有當(dāng)不存在大的不確定因素的情況才進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段；降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)。使用集成化高、可靠性高的新型器件，集成降低了整體的復(fù)雜度。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)概述：機(jī)械可靠性主要包含產(chǎn)品的抗振動(dòng)、沖擊、跌落等性能以及機(jī)械強(qiáng)度方面的可靠性。通過(guò)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)，以保證產(chǎn)品能在所處的機(jī)械環(huán)境下正常、可靠地工作。常見(jiàn)的易損部件燈泡：強(qiáng)度薄弱，容易受振動(dòng)或跌落而造成松動(dòng)或泡殼破碎。燈座：容易因振動(dòng)或跌落等產(chǎn)生接觸不良或破碎。鎮(zhèn)流器/電容器/觸發(fā)器/電池：質(zhì)量較大，容易受振動(dòng)而松動(dòng)。燈具的固定支架：是受力最大的部位，受振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊及其它外力沖擊而造成疲勞損壞。電氣連接及電氣觸點(diǎn)：容易因振動(dòng)或跌落等因素產(chǎn)生接觸不良或松動(dòng)脫落。透明件：易受外力沖擊或跌落而造成破碎。外殼：易受外力沖擊或跌落或爆炸等情況而造成變形或開(kāi)裂。開(kāi)關(guān)件：易受多次按壓或撥動(dòng)等機(jī)械力而造成接觸不良或損壞。設(shè)計(jì)要求和方法收集和分析產(chǎn)品使用場(chǎng)所的機(jī)械環(huán)境情況：振動(dòng)、沖擊、碰撞、跌落、搖擺、翻倒、爆炸、沖擊波等。對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部器件加強(qiáng)硬性固定。對(duì)燈泡/燈座類(lèi)易損件可采用加強(qiáng)硬性固定或采用柔性連接，兩端支撐，防止懸臂。質(zhì)量大的器件可考慮膠粘固定，如印制板上的電容。連接件均要用彈性元件防松。合理選擇材料和厚度。透明件采用合理選材和鋼化工藝，外部增加防護(hù)網(wǎng)罩。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防止應(yīng)力集中，如采用圓角過(guò)渡。外殼外表設(shè)計(jì)考慮增加加強(qiáng)筋，增加剛性。設(shè)計(jì)要注意產(chǎn)品系統(tǒng)的重心合理，以防止在受到風(fēng)力或外力沖擊時(shí)變形、斷裂或翻倒。節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)概述：“節(jié)約能源，環(huán)境保護(hù)”已成為全球照明技術(shù)的新主題和發(fā)展趨勢(shì)。其結(jié)果能直接給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。設(shè)計(jì)的要求和措施提高反射率和透光率。反射器和透明件選用反射效率和透光效率高的材料，采用合理的加工工藝和外表處理工藝。反射器設(shè)計(jì)防止光線(xiàn)多次反射。設(shè)計(jì)要防止出現(xiàn)眩光。d)采用光效高壽命長(zhǎng)的光源〔如HID、LED、無(wú)極熒光燈等〕。選用匹配的配套電器件，提高元器件功率因素、采用低功耗元件、采用無(wú)功損耗的電路，以提高電氣效率。選用環(huán)保材料。如用可充電電池代替一次性電池，不用石棉隔熱等。增加消聲裝置，降低噪音污染。如降低發(fā)電機(jī)的噪音。2.8.3設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)配光設(shè)計(jì)時(shí)防止光線(xiàn)反射或折射到燈泡上。選材和外表處理工藝時(shí)要考慮耐溫、耐紫外線(xiàn)、耐氣候等性能。安全性設(shè)計(jì)基本危害的防治措施電擊：絕緣等級(jí)，距離絕緣，溫度絕緣，漏電流，接地設(shè)計(jì)，外殼材料。能量危險(xiǎn)：隔離，屏蔽，安全互鎖。起火：阻燃材料，降低溫升，隔離氧氣。過(guò)熱：過(guò)熱過(guò)溫保護(hù)，警告標(biāo)記。機(jī)械傷害：限制接觸，互鎖開(kāi)關(guān)，警告標(biāo)記。輻射：屏蔽，互鎖開(kāi)關(guān)，警告標(biāo)記。磁鐵：防止夾手，貼警告標(biāo)記。電磁干擾：屏蔽，濾波。爆炸：增加外殼強(qiáng)度，降低熱源溫度，加長(zhǎng)隔爆面長(zhǎng)度。玻璃破裂：合理設(shè)計(jì)透明件形狀和尺寸，改善玻璃鋼化工藝，增加防護(hù)網(wǎng)罩。工藝可靠性設(shè)計(jì)目的：通過(guò)合理的分析和設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)加工、組裝和測(cè)試等環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品的可靠性影響。設(shè)計(jì)的內(nèi)容工藝過(guò)程對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響，如波峰焊時(shí)的短時(shí)高溫對(duì)產(chǎn)品的影響。印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)，如機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)力、銅箔的寬度。生產(chǎn)加工過(guò)程的環(huán)境防護(hù)，如車(chē)間的溫度、濕度。靜電防護(hù)。e)工藝可靠性試驗(yàn)，如PCB板上的焊點(diǎn)是否牢固。盡量考慮標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化裝配工藝，盡量不用復(fù)雜的專(zhuān)用裝配工裝和夾具。多設(shè)計(jì)定位裝置，少固定。盡量共用成熟簡(jiǎn)單的器件