可靠性设计基本准则

可靠性设计基本准则

1 概述

可靠性设计是为了在设计过程中挖掘和确定隐患（和薄弱环节），并采取设计预防和设计改进措施有效地消除隐患（和薄弱环节）。而要提高产品的固有可靠性，只有通过各种具体的可靠性设计方法。

1.1 含义

可靠性设计准则是把已有的、相似的产品的工程经验总结起来，使其条理化、系统化、科学化，成为设计人员进行可靠性设计所遵循的原则和应满足的要求。

1.2 意义和作用

1.2.1 可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据。在可靠性设计工作中,当产品的可

靠性要求难于规定定量要求时,就应该规定定性的可靠性设计要求，为了满足定性要求，必须采取一系列的可靠性设计措施,而制定和贯彻可靠性设计准则是一项重要内容。

1.2.2 贯彻设计准则可以提高产品的固有可靠性。产品的固有可靠性是设计和制造赋予产品

的内在可靠性，是产品的固有属性。而设计准则是设计人员在可靠性设计中必须遵循的原则。按此准则设计，就可以避免一些不该发生的故障，从而提高产品的可靠性。

1.2.3 可靠性设计准则是使可靠性设计和性能设计相结合的有效办法。在设计过程中，设计

人员只要认真贯彻设计准则，就能把可靠性设计到产品中去，从而提高产品的可靠性。

1.2.4 工程实用价值高，费效比低。可靠性设计准则主要是经验的积累，不需要花费金钱去

做试验或进行复杂的数学运算。但贯彻了设计准则，避免不少故障的发生，取得的效益是很大的，因此它的费用比较低。

1.3 可靠性设计准则的主要内容

可靠性设计准则的内容很多，主要包括以下几个方面：

·环境防护设计

·简化设计

·降额设计

·热设计

·密封设计

·新技术采用原则

·机械可靠性设计

·节能环保设计

·安全性设计

·工艺可靠性设计

·维修性设计

2 可靠性设计准则的内容细分

2.1 环境防护设计

2.1.1 环境条件是指产品在贮存、运输和使用过程中可能遇到的一切外界影响因素。

2.1.2 主要环境因素

a)气候环境

温度（高低温）、湿度、气压（海拔高度）、太阳辐射（如紫外线）、风力等级、降水、降雪、冰冻、雨露、雾、霜等。

b)机械环境

振动、冲击、碰撞、跌落、摇摆、翻倒、爆炸、冲击波等。

c)化学环境

盐雾、腐蚀性气体（如CL2、H2S、SO2等，混合气体）。

d)生物环境

霉菌、动物（如防老鼠）、植物（如表苔）。

e)电磁条件

电场、磁场、闪电、雷击、电晕放电。

f)机械活性物质

沙、尘

g)其它人为条件

使用、维护、包装、保管不当等。

2.1.3 环境防护设计的基本方法

a)收集分析产品在寿命周期中的环境应用情况。

b)根据相关标准转化为量化的设计要求。

c)按照要求进行设计

·材料防护：选用抵御有害环境因素的材料（金属类、非金属类）。

·工艺涂敷防护：表面进行电镀、油漆、塑料喷涂等。

·结构防护：结构上采取密闭措施、局部进行隔离防护等。

·防潮设计：采用吸湿性小的元器件和材料；采用喷涂、浸渍、灌封、憎水（具有良好的防污、防尘、防霉、防泛碱、防风化和析白、防止微生物滋生物、防老化等作用）等处理；局部采用密封结构；放入吸潮剂；改善整机使用环境（如采用空调、安装加热去湿装置）等。

·防霉设计：采用抗霉材料；采用密封装置；表面涂覆；采用防霉剂进行处理；控制环境温度和湿度，抑制霉菌生长（如通风、降温）。

·防盐雾设计：采用防潮和防腐能力强的材料；电镀；涂覆；采用密封结构；避免不同

金属间的接触腐蚀，金属之间涂覆隔离或垫绝缘片；控制环境温度和湿度（注解：温度每升高10度，腐蚀速度提高2～3倍，电解质导电率提高10～20%；相对湿度大于70%时，腐蚀速度加快。）

2.1.4 环境防护设计的注意事项

a)采取密封措施后，必须注意解决散热问题。

·选择导热好的外壳材料；

·选择合理导热方式。

b)电镀和涂覆应注意工艺控制，保证质量。

c)结构上避免出现积水现象。

d)避免出现应力集中的结构形式。

e)产品的组装应当在干燥清洁的环境下进行，避免内部空气不洁或温度变化时产生凝

露。

2.2 简化设计

2.2.1 概述：产品越复杂，可靠性越低。在确保满足其功能及不会给元器件、零部件造成过

高应力的情况下，采用简化设计技术，可提高产品的可靠性。

2.2.2 简化设计原则

a)深入进行功能分析，去掉不必要或多余功能，简化设计目标。

b)在保证必要的功能性能的前提下，尽量减少零件数量及软件指令数。

c)尽可能实现零部件的标准化、系列化与通用化，控制非标准零部件的比例。

d)压缩元器件、零部件、标准件的品种规格，争取用较少的零部件实现多种功能。

e)尽可能采用经过考验的可靠性有保证的零部件以至整机，即共用成熟的零部件或成

熟的电路。

f)尽可能采用模块化设计。

2.3 降额设计

2.3.1 定义：使元器件或设备工作时承受的工作应力适当低于元器件或产品规定的额定值，

从而达到降低故障率，提高使用可靠性的目的。

2.3.2 意义

a)延缓器件参数退化，增加工作寿命。

b)防止瞬态应力过载，降低失效率。

c)防止电路参数容差和变异带来不利影响。

2.3.3 降额设计的基本要求

a)使元器件在安全区内工作。

b)特别强调符合系统权衡确定的重量、体积、成本及可靠性的要求。

c)降额是有限度的。