Q2668航天产品可靠性设计要求.
航天电子元器件可靠性设计与分析
航天电子元器件可靠性设计与分析 摘要：电子元器件作为航天产品基础组成部分，其质量与可靠性是影响航天产 品研发成败的重要因素之一。提高航天型号产品可靠性，必须提高电子元器件的 可靠性。本文概述了国内外电子元器件可靠性的研究进程，同时对电子元器件的 固有可靠性设计和使用可靠性设计进行分析并制定措施，进一步提高电子元器件 的可靠性，从根本上保证今后航天型号产品的高可靠性。 关键词：航天电子元器件；可靠性设计；分析 1国内电子元器件可靠性研究情况 20世纪70年代，航天部门率先提议严格电子元器件筛选。1978年，鉴于型 号任务的需要，航天工业部编制了《电子元器件优选手册》。1993年，由于通信卫星工程及武器型号研制的需要，航天工业总公司编制了《电子元器件选用目录》。1997年，根据载人航天工程和型号任务的需要，航天工业总公司编制了新版的《电子元器件选用目录》。2000年1月6日，中国航天科技集团公司元器件可靠性专家组在北京召开成立大会。该专家组的成立，促进了元器件可靠性的发展，对今后元器件的高可靠性具有深远意义。为了编制新的适应当前型号任务需 要的电子元器件选用目录，通过调研各院所和生产单位，收集并分析大量资料和 手册，于2003年7月2日，航天科技集团公司发布《航天型号电子元器件选用 目录》。在源头上将元器件的选用规范化落到实处，提高型号质量及可靠性。 2航天对电子元器件的特殊要求 2.1高可靠性 根据元器件环境试验的数据，如果某批电子元器件在实验室条件下出现故障 的可能性为1，那么在飞机使用条件下的可能性则为6.5，而在火箭使用条件下则为80。正是这种使用条件的不同，对电子元器件失效率要求也不同，家用电视机 要求器件失效率为100非特～500非特，地面通讯设备要求器件失效率为20非特～200非特，而航天飞行器按照长期、中期、短期工作寿命而要求器件失效率 分别为1非特，10非特，100非特。因此，实现元器件的高可靠性，是航天工程 和国防建设的需要。 2.2多品种、小批量、更新换代快 近代航天技术发展较为迅速，导弹、卫星不断更新换代。所用电子元器件也 要随航天产品更新。但是航天产品与其它工业品相比，所用电子元器件品种甚多，使用量却不大，这就很难调动电子元器件生产单位的积极性，同时也为采购管理 带来了一定的困难，这一点在市场经济的条件下表现得尤为突出。 2.3重量轻、体积小、功耗低 为了减少航天产品发射和运行时消耗的能量，要求航天用电子元器件尽可能 重量轻、体积小和功耗低。因此航天产品上经常采取集成度高、功耗低的电子元 器件。其质量保证难度很大，这些电子元器件往往用于关键部位，直接影响了航 天产品的质量和研制进度。 2.4特殊的环境适应性 航天产品要在恶劣的环境下工作或贮存，要求电子元器件具有相应的环境适 应性。在组成航天器的零部件中，电子元器件是相对比较脆弱的，而其使用条件 却是比较苛刻的。由于它们要经受各种高低温、潮热、高低气压、振动冲击、加 速度、辐射等环境的影响，所以对元器件可靠性的要求也越来越高。例如卫星对 电子元器件由不同的抗辐射要求，不同用途的导弹还有抗湿热、烟雾等特殊要求。
可靠性设计的主要内容
可靠性设计的主要内容 1、研究产品的故障物理和故障模型 搜集、分析与掌握该类产品在使用过程中零件材料的老化、损伤和故障失效等（均为受许多复杂随机因素影响的随机过程）的有关数据及材料的初始性能（强度、冲击韧性等）对其平均值的偏离数据，揭示影响老化、损伤这一复杂物理化学过程最本质的因素，追寻故障的真正原因。研究以时间函数形式表达的材料老化、损伤的规律，从而较确切的估计产品在使用条件下的状态和寿命。用统计分析的方法使故障（失效）机理模型化，建立计算用的可靠度模型或故障模型，为可靠性设计奠定物理数学基础，故障模型的建立，往往以可靠性试验结果为依据。 2、确定产品的可靠性指标及其等级 选取何种可靠性指标取决于产品的类型、设计要求以及习惯和方便性等。而产品可靠性指标的等级或量值，则应依据设计要求或已有的试验，使用和修理的统计数据、设计经验、产品的重要程度、技术发展趋势及市场需求等来确定。例如，对于汽车，可选用可靠度、首次故障里程、平局故障间隔里程等作为可靠性指标，对于工程机械则常采用有效度。 3、合理分配产品的可靠性指标值
将确定的产品可靠性指标的量值合理分配给零部件，以确定每个零部件的可靠性指标值，后者与该零部件的功能、重要性、复杂程度、体积、重量、设计要求与经验、已有的可靠性数据及费用等有关，这些构成对可靠性指标值的约束条件。采用优化设计方法将产品（系统、设备）的可靠性指标值分配给各个零部件，以求得最大经济效益下的各零部件可靠性指标值最合理的匹配。 4、以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠性设计 即把规定的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。
机电设备可靠性设计准则条
A1 在确定设备整体方案时，除了考虑技术性、经济性、体积、重量、耗电等外，可靠性是首先要考虑的重要因素。在满足体积、重量及耗电等于数条件下，必须确立以可靠性、技术先进性及经济性为准则的最佳构成整体方案。 A2 在方案论证时，一定要进行可靠性论证。 A3 在确定产品技术指标的同时，应根据需要和实现可能确定可靠性指标与维修性指标。 A4 对己投入使用的相同（或相似）的产品，考察其现场可靠性指标，维修性指标及对这两种备标的影响因素，以确定提高当前研制产可靠性的有效措施。 A5 应对可靠性指标和维修性指标进行合理分配，明确分系统（或分机）、不见、以至元器件的的可靠性指标。 A6 根据设备的设计文件，建立可靠性框图和数学模型，进行可靠性预计。随着研制工作深入地进行，预计于分配应反复进行多次，以保持其有效性。 A7 提出整机的元器件限用要求及选用准则，拟订元器件优选手册（或清单）A8 在满足技术性要求的情况下，尽量简化方案及电路设计和结构设计，减少整机元器件数量及机械结构零件。 A9 在确定方案前，应对设备将投入使用的环境进行详细的现场调查，并对其进行分析，确定影响设备可靠性最重要的环境及应力，以作为采取防护设计和环境隔离设计的依据。 A10 尽量实施系列化设计。在原有的成熟产品上逐步扩展，抅成系列，在一个型号上不能采用过多的新技术。采用新技术要考虑继承性。 A11 尽量实施统一化设计。凡有可能均应用通用零件，保证全部相同的可移动模块、组件和零件都能互换。
A12 尽量实施集成化设计。在设计中，尽量采用固体组件，使分立元器件减少到最小程度。其优选序列为：大规模集成电路-中规模集成电路-小规模集成电路-分立元器件 A13 尽量不用不成熟的新技术。如必须使用时应对其可行性及可靠性进行充分论证，并进行各种严格试验。 A14 尽量减少元器件规格品种，增加元器件的复用率，使元器件品种规格与数量比减少到最小程度。 A15 在设备设计上，应尽量采用数字电路取代线性电路，因为数字电路具有标准化程度高、稳定性好、漂移小、通用性强及接口参数易匹配等优点。 A16 根据经济性及重量、体积、耗电约束要求，确定设备降额程度，使其降额比尽量减小，便不要因选择过于保守的组件和零件导致体积和重量过于庞大。A17 在确定方案时，应根据体积、重量、经济性与可靠性及维修性确定设备的冗余设计，尽量采用功能冗余。 A18 设计设备时，必须符合实际要求，无论在电气上或是结构上，提出局部过高的性能要求，必将导致可靠性下降。 A19 不要设计比技术规范要求更高的输出功率或灵敏度的线路，但是也必须在最坏的条件下使用而留有余地。 A20 在设计初始阶段就要考虑小型化和超小型化设计，但以不妨碍设备的可靠性与维修性为原则。 A21 对于电气和结构设计使用公差需考虑设备在寿命期内出现的渐变和磨损，并保证能正常使用。 A22 加大电路使用状态的公差安全系数，以消除临界电路。
雷达电子产品可靠性工程设计应用
雷达电子产品可靠性工程设计应用 摘要现阶段，雷达性能、指标都得到了很大提升，构成也越来越复杂，怎样能够使结构复杂的雷达兼具高可靠性是设计师们一直在研究的问题。在此对雷达电子产品研发当中进行可靠性设计需要依据的可靠性设计要求、电路可靠性设计、工艺可靠性设计方法展开进一步思考，制定完善的可靠性设计方案，提升雷达电子产品的可靠性。 关键词雷达电子产品；可靠性设计；设计要求；应用 1 总体方案可靠性设计要求 设计人员要大量收集所要设计雷达电子产品的可靠性指标与数据等相关信息，尤其要对该类雷达出现故障的现象、部位、失效原理及相应的措施有足够的了解，这也是产品设计或完善的重要根据，通过这些能够推测出新雷达可以实现的可靠性指标值。除此之外，设计人员要采取市场调查，了解世界上该产品的供需行情以及用户产品需求，其中涉及对产品应用现场方面的要求，以此确定雷达的应用场地分类与最高使用场地需求，依照其进行可靠性设计[1]。 用户发布新产品设计要求首先要对可靠性指标的急迫性与达成的可能性有所认识，据此提出其在可靠性方面的需求，设计人员要将这些需求融入设计当中。 2 电路可靠性设计 2.1 电路简化设计 在各项性能均达标的前提下，需要把线路、逻辑、电路最大限度地进行简化，利用ASIC取代分立元件。系统的供电方式为分布式供电，可以适当避免单板故障导致的连带故障。在条件允许的情况下，运用统一化设计，采用通用零件，使可移动模块保持一样，组件与零件可以更换。尽量运用模块设计的方法，用软件功能将硬件功能取代。 2.2 标准化设计 利用完善的标准电路及标准模块用零件进行集成化设计。在具体实施过程中，尽可能利用固体组件，最大限度地减少分立器件的使用量。若条件允许，可利用数字电路替代模拟电路。应用电路标准组件时，需务必注意精挑细选并进行多次试验，这样做的目的是既简化雷达电子产品的设计，又要保持产品的可靠性。譬如，各种数字单元电路的设计以及通用电源组件的应用，均是这一目的。 2.3 余度和稳定性设计 要想确保产品性能具有足够的稳定性，产品的强度、输出功率、耐压范围等
可靠性设计准则
可靠性设计准则 1、新技术采用准则： 实施合理的继承性设计，在原有成熟产品的基础上开发、研制新产品； 尽量不使用不成熟的新技术、新工艺及新材料； 新技术的采用必须有良好的预研基础，并按规定进行评审和鉴定。 2、简化设计准则： 分析权衡产品功能，合并相同或相似功能，消除不必要功能； 在满足技术指标前提下尽量简化设计方案，减少零部件的数量； 尽量减少执行同一或相近功能的零部件、元器件数量； 优选标准化程度高的零部件、紧固件、元器件、连接件等； 最大限度采用通用组件、零部件、元器件，并尽量减少其品种； 必须使故障率高、易损坏、关键件的单元具有良好互换性和通用性； 产品修改时，不应改变其安装和连接方式以及有关部位的尺寸，使新旧可互换；设计须尽量使电路、结构简单的同时不给其他电路、结构增加不合理应力。 3、热设计准则： 元器件布局时应考虑周围零部件热辐射影响，将发热较大器件尽可能分散; 将热敏感器件远离热源或采取隔离（如电容器）； 尽量采用温度漂移小的器件； 尽量降低接触面的热阻——加大热传导的面积、增加传导器件之间的接触压力、接触面应平整光滑且必要时可在发热体表面涂上散热图层以增加黑度系数、在传导路径中不应有绝热或隔热件； 应选用导热系数大的材料制造传导材料； 尽量缩短热传导的路径（加大横截面）； 接近高温区的所有器件均应采取防护措施（间隙及使用耐高温绝缘材料）； 发热器件应尽可能置于上方，条件允许应处于气流通道上； 发热量较大或电流较大元器件应安装散热器并远离其他器件； 尽可能利用金属机箱或底盘散热。
4、容差设计准则： 设计应考虑零部件元器件的制造容差、温漂、时漂的影响； 对系统参数影响较大的器件应选用低允差和高稳定性器件； 电路的阻抗匹配参数应保证在极限温度情况下电路工作稳定； 对稳定性要求高的电路，应通过容差分析进行参数设计； 正确选择元器件的工作点，使温度和使用环境的变化对电路影响最小。 5、机械环境设计准则： 应使电路结构对机械环境的影响最小； 元器件、材料的特性应满足产品的机械环境要求； 细长或较重的元器件应予以固定，以防振动疲劳断裂； 对振动和冲击强烈的部位应进行减震设计； 接插件等可移动的点接触部位，应加固和锁紧，以免振动时接触不良； 零部件应避免悬挂式安装，以防振动疲劳断裂； 供导线通过的金属隔板孔必须设置绝缘套，导线不得沿锐边、棱角铺设，以防磨损； 对于印制电路板应加固和锁紧，以免在振动时产生接触不良和脱开； 继电器安装应使触电的动作方向与衔铁的吸合方向相同，尽量不要与振动方向一致； 接插头处尽可能有支撑物； 在绕曲与振动环境下，应尽量使用软导线。 6、电磁兼容设计准则： 应采用良导体（如铜、铝）作为高频电场的屏蔽材料； 应采用导磁材料（如铁）作为低频磁场的屏蔽材料； 多重屏蔽能提高屏蔽效果和扩大屏蔽的频率范围； 有屏蔽要求的设备，应注意开口和间断处并做屏蔽处理； 金属表面之间必须紧密接触是获得良好搭接的关键； 搭接最好选用相同材料，选用不同材料时要注意搭接腐蚀问题； 在需要的场合，必须保护搭接免受潮气和其它腐蚀作用； 应把搭接片直接搭接在基体构件上，搭接片应能承受流过的电流；
机电设备可靠性设计准则1000条.
机电设备可靠性 设计准则1000条 陕西神木神源煤炭矿业有限公司 2016年1月
机电设备可靠性设计准则1000条 A1 在确定设备整体方案时，除了考虑技术性、经济性、体积、重量、耗电等外，可靠性是首先要考虑的重要因素。在满足体积、重量及耗电等条件下， 必须确立以可靠性、技术先进性及经济性为准则的最佳构成整体方案。 A2 在方案论证时，一定要进行可靠性论证。 A3 在确定产品技术指标的同时，应根据需要和实现可能确定可靠性指标与维修性指标。 A4 对己投入使用的相同（或相似）的产品，考察其现场可靠性指标，维修性指标及对这两种备标的影响因素，以确定提高当前研制产可靠性的有效措 施。 A5 应对可靠性指标和维修性指标进行合理分配，明确分系统（或分机）、不见、以至元器件的的可靠性指标。 A6 根据设备的设计文件，建立可靠性框图和数学模型，进行可靠性预计。 随着研制工作深入地进行，预计于分配应反复进行多次，以保持其有效性。 A7 提出整机的元器件限用要求及选用准则，拟订元器件优选手册（或清单）A8 在满足技术性要求的情况下，尽量简化方案及电路设计和结构设计，减少整机元器件数量及机械结构零件。 A9 在确定方案前，应对设备将投入使用的环境进行详细的现场调查，并对其进行分析，确定影响设备可靠性最重要的环境及应力，以作为采取防护设计 和环境隔离设计的依据。 A10 尽量实施系列化设计。在原有的成熟产品上逐步扩展，抅成系列，在一个型号上不能采用过多的新技术。采用新技术要考虑继承性。 A11 尽量实施统一化设计。凡有可能均应用通用零件，保证全部相同的可移动模块、组件和零件都能互换。 A12 尽量实施集成化设计。在设计中，尽量采用固体组件，使分立元器件减少到最小程度。其优选序列为：大规模集成电路-中规模集成电路-小规模集成 电路-分立元器件 A13 尽量不用不成熟的新技术。如必须使用时应对其可行性及可靠性进行充分论证，并进行各种严格试验。 A14 尽量减少元器件规格品种，增加元器件的复用率，使元器件品种规格与数量比减少到最小程度。 A15 在设备设计上，应尽量采用数字电路取代线性电路，因为数字电路具有标准化程度高、稳定性好、漂移小、通用性强及接口参数易匹配等优点。 A16 根据经济性及重量、体积、耗电约束要求，确定设备降额程度，使其降额比尽量减小，便不要因选择过于保守的组件和零件导致体积和重量过于庞 大。 A17 在确定方案时，应根据体积、重量、经济性与可靠性及维修性确定设备的冗余设计，尽量采用功能冗余。 A18 设计设备时，必须符合实际要求，无论在电气上或是结构上，提出局部过高的性能要求，必将导致可靠性下降。 A19 不要设计比技术规范要求更高的输出功率或灵敏度的线路，但是也必须
可靠性设计技术工作规范
可靠性设计技术工作规范 1. 范围 本规范规定了可靠性设计大纲、工作计划编制的相关要求。 本规范规定了可靠性设计准则、原则与方法的相关要求。 2. 规范性引用文件 GJB450A-2004 装备可靠性工作通用要求 GJB841-1990 故障报告、分析和纠正措施系统 GJB899A-2009 可靠性鉴定和验收试验 GB/T7826-20012 系统可靠性分析技术――失效模式和影响分析(FMEA)程序 3. 术语和定义 3.1 可靠性 可靠性(Reliability)指产品(包括零件和元器件、整机设备、系统)在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。 可靠性指标主要反映产品或设备的可靠性(Reliability),可靠性是部件(Part)、元件(Component)、产品(Product)或系统(System)的完整性的最佳数量的度量。 平均故障间隔时间又称平均无故障时间(Mean Time Between Failure,MTBF)指可修复产品两次相邻故障之间的平均时间,是衡量一个产品的可靠性指标。 3.2 可靠性设计 可靠性设计(Reliability Design),即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。 可靠性设计,在产品设计过程中,为消除产品的潜在缺陷和薄弱环节,防止故障发生,以确保满足规定的固有可靠性要求所采取的技术活动。可靠性设计是可靠性工程的重要组成部分,是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节,是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。 4. 可靠性设计大纲 为了保证产品满足规定的可靠性要求而制定的一套文件,包括可靠性设计组织机构及其职责,要求按进度实施的工作项目、工作程序和需要的资源等。
通用的可靠性设计分析方法
通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 （1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案； 3）产品工作的时间与程序； 4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 （2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。
（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。
系统可靠性设计与分析
可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];
机电产品的可靠性浅析
机电产品的可靠性探讨 摘要：对机电产品的可靠性进行了探讨。其中包括可靠性设计的目的、元器件的选择与使用、三防设计、抗震设计、电磁兼容性设计、安全性设计和使用与定期维护等。其目的在于提高机电产品的质量。 关键词：机电产品；可靠性；探讨 0 引言 随着科学技术的迅速发展，机电产品在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多，而且都离不开电源技术和其它技术的应用。如果在其应用中忽略了可靠性管理，机电产品的质量也不会得到保证。可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。所以，可靠性是产品质量的时间指标，是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。机电产品的可靠性是设计出来的、生产出来的。可靠性设计必须与机电产品的功能设计同步进行。因此，设计人员必须明确可靠性设计的目的并掌握可靠性设计的方法。 下面仅对机电产品的可靠性进行部分简要探讨。 1 可靠性设计 1.1 可靠性设计的目的 可靠性设计的目的一般包括以下几个方面： ——政治目的任何国家的产品的先进性和可靠性对其国际贸易、国际声誉和国际地位都有很大的影响，因此，各国政府都很重视产品的可靠性问题； ——经济目的对销售而言，产品的质量和可靠性水平是其占领市场份额和获得信誉的关键性因素；对生产而言，生产设备的可靠性故障会影响生产，造成经济损失；因此，各厂家和用户都很重视产品的可靠性问题；
——军事目的军用设备的可靠性直接关系到战斗的成败，人员的伤亡，甚至国家的安全，因此，各国都很重视军用产品的可靠性问题。 1.2 可靠性设计的指导思想 可靠性设计技术是在产品的设计中采取相应的措施，以提高产品的可靠性并达到可靠性指标的一门技术。为此应当充分注意以下几个方面： ——充分估计现有的技术水平，尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计； ——准确掌握产品在运输、储存和使用中可能遇到的环境条件，采取相应的可靠性设计技术，以便使产品增强对环境的适应能力； ——应当充分满足设计与工艺制造、调试检测和维护使用的相互要求； ——可靠性定量活动应当贯穿于产品研制的全过程，包括可靠性分析、预计、论证、指标的确定和分配、设计、制造、调试检测和维护使用等； ——重视和加强设计阶段的可靠性管理，在设计中，必须贯彻和执行可靠性设计的技术标准和规范、产品可靠性要求事项、可靠性工作计划和可靠性审查程序等管理措施。 1.3 可靠性与维修性指标的论证和确定 可靠性与维修性指标的论证应当特别注意以下两个问题： ——被论证的机电产品应该具有哪些可靠性与维修性指标用来表征产品可靠性的数量特征有很多，对被论证的机电产品应该根据其用途选用适当的可靠性与维修性指标，例如对可修复的连续工作的机电产品，应以规定时间内的可靠度或平均无故障工作时间和平均维修时间作为主要可靠性指标； ——决定机电产品可靠性与维修性指标的高低应当根据使用要求、成本和研制进度来决定机电产品可靠性与维修性指标的高低，例如军用机电产品的可靠性与维修性指标过低，不仅会丧失战机，而
硬件系统可靠性设计规范
硬件系统可靠性设计规范 一、概论 可靠性的定义：产品或系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力 可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。设备可靠性设计规范的一个核心思想是监控过程，而不是监控结果。 二、可靠性设计方法 1、元器件：构成系统的基本部件，作为设计与使用者，主要是保证所选用的元器件的质量或可靠性指标满足设计的要求 2、降额设计：使电子元器件的工作应力适当低于其规定的额定值，从而达到降低基本故障率，保证系统可靠性的目的。幅度的大小可分为一、二、三级降额，一级降额（(实际承受应力)/(器件额定应力) < 50%的降额），建议使用二级降额设计方法，一级降额<70% 3、冗余设计：也称为容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能的并联或备用单元（包括硬件单元或软件单元）数目来提高系统可靠性的一种设计方法，实现方法主要包括：硬件冗余；软件冗余；信息冗余；时间冗余等 4、电磁兼容设计：系统在电磁环境中运行的适应性，即在电磁环境下能保持完成规定功能的能力。电磁兼容性设计的目的是使系统既不受外部电磁干扰的影响，也不对其它电子设备产生电磁干扰。硬件措施主要有滤波技术、去耦电路、屏蔽技术、接地技术等；软件措施主要有数字滤波、软件冗余、程序运行监视及故障自动恢复技术等 5、故障自动检测及诊断 6、软件可靠性设计：为了提高软件的可靠性，应尽量将软件规范化、标准化、模块化 7、失效保险技术 8、热设计 9、EMC设计：电磁兼容（EMC）包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）两个方面 三、可靠性设计准则
机电产品可靠性设计教案
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
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,2010 2. 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FMECA 1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FTA 2学时
电子产品可靠性试验
电子产品可靠性试验 第一章 可靠性试验概述 1 电子产品可靠性试验的目的 可靠性试验是对产品进行可靠性调查、分析和评价的一种手段。试验结果为故障分析、研究采取的纠正措施、判断产品是否达到指标要求提供依据。具体目的有： (1) 发现产品的设计、元器件、零部件、原材料和工艺等方面的各种缺陷； (2) 为改善产品的完好性、提高任务成功性、减少维修人力费用和保障费用提供信息； (3) 确认是否符合可靠性定量要求。 为实现上述目的，根据情况可进行实验室试验或现场试验。 实验室试验是通过一定方式的模拟试验，试验剖面要尽量符合使用的环境剖面，但不受场地的制约，可在产品研制、开发、生产、使用的各个阶段进行。具有环境应力的典型性、数据测量的准确性、记录的完整性等特点。通过试验可以不断地加深对产品可靠性的认识，并可为改进产品可靠性提供依据和验证。 现场试验是产品在使用现场的试验，试验剖面真实但不受控，因而不具有典型性。因此，必须记录分析现场的环境条件、测量、故障、维修等因素的影响，即便如此，要从现场试验中获得及时的可靠性评价信息仍然困难，除非用若干台设备置于现场使用直至用坏，忠实记录故障信息后才有可能确切地评价其可靠性。当系统规模庞大、在实验室难以进行试验时，则样机及小批产品的现场可靠性试验有重要意义。 2 可靠性试验的分类 2.1 电子装备寿命期的失效分布 目前我们认为电子装备寿命期的典型失效分布符合“浴盆曲线”，可以划分为三段：早期失效段、恒定（随机或偶然）失效段、耗损失效段。可参阅图1.2.1。 早期失效段，也称早期故障阶段。早期失效出现在产品寿命的较早时期，产品装配完成即进入早期失效期，其特点是故障率较高，且随工作时间的增加迅速下降。早期故障主要是由于制造工艺缺陷和设计缺陷暴露产生，例如原材料缺陷引起绝缘不良，焊接缺陷引起虚焊，装配和调整不当引起参数漂移，元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通过加强原材料和元器件的检验、工艺检验、不同级别的环境应力筛选等严格的质量管理措施加以暴露和排除。 恒定失效段，也称偶然失效段，其故障由装备内部元器件、零部件的随机性失效引起，其特点是故障率低，比较稳定，因此是装备主要工作时段。 耗损失效段，其特点是故障率迅速上升，导致维修费用剧增，因而报废。其故障原因主要是结构件、元器 件的磨损、疲劳、老化、损耗等引起。 2.2 试验类型及其分布曲线的变化 针对电子装备寿命期失效分布的三个阶段，人们在设计制造和使用装备时便有针对地采取措施，以提高可靠性和降低寿命周期的费用。在设计制造阶段，要尽量减少设计缺陷和制造缺陷，即便如此仍然会存在早期失效和随机失效。为此，承制方需要运用工程试验的手段来暴露和消除早期失效，降低随机失效的固有水平。通过这些措施，可以改变产品的寿命分布曲线的形状，可参阅图1.2.2。在耗损阶段，用户可通过维修和局部更新的手段延长装备的使用寿命。 图 1.2.2 示意了两组产品寿命失效率分布曲线，图中表明产品B 的可靠性水平比产品A 的优良，因为B 的恒定失效率比A 的低，B 的早期失效段比A 的短。如果曲线A 和B 是同一种产品的不同阶段的失效率分布，则表明该产品经过了可靠性增长试验，取得成效，因此曲线B 的恒定失效率大为 失效率 早期 耗损 失效 偶然失效段 失效 时间 图1.2.1 电子装备寿命期失效分布的浴盆曲线示意
机电产品可靠性设计方法总结
机电产品可靠性设计方法总结 随着社会物质文明的高速发展，机电产品越来越广泛地应用于社会的各个领域。自动化、小型化的普及发展，使很多机电产品结构愈加复杂，使用条件和应用环境也越来越严酷，由此产生的产品可靠性问题必然增多。本文针对机电产品，从可靠性的设计方法角度归纳总结现代技术常用的可靠性设计方法。 一、原材料、元器件、电路和工艺的选择与使用。原材料、元器件是机电产品可靠性的基础之一，很多机电产品的失效是由于材料或元器件的性能和质量问题造成的，而电路及制作工艺的选择是对产品的可靠性起决定性作用。如果要提高产品可靠性，应充分估计现有的技术水平，尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计，另外电子元器件还应适当考虑降温降额设计。 二、耐环境设计。任何机电产品都是在一定的环境下工作的，而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度，引起漏电，导致故障。因此，必须采取防止或减少环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法，以保证机电产品工作中的性能。耐环境设计是指产品在三防(防潮湿、防盐雾和霉菌)设计、耐热设计、耐振设计、耐湿设计、耐腐蚀及防微生物等。对产品进行耐环境设计，首先应对恶劣环境进行分析调查，再对各类应力进行分析估算。如果部分元件或单元难以承受这些环境应力的影响而产生故障，我们可以通过采取环境防护设计措施，减少这些环境应力对产品的影响，提高产品的使用寿命和可靠性。 三、人一机工程设计。所有机电产品的研制、生产和使用都是由人来完成的，人为故障必然会占据相当的比例。某生产厂曾对其进行售后维护的变频电源出现的800例故障进行统计分类，其中环境系统故障336例，占42％，操作系统故障238例，占29．7％，仪器系统故障226例，占28．3％。由此可见，随着机电产品精度的提高和智能化程度提高，人为因素对系统的影响越来越大，这些人为因素包括人员缺乏系统i／II练、环境条件不好、技术资料不全面、管理不到位等。人为因素的影响会因时、因地、甚至产品类别的不同而不同。人一机工程设计，要求根据人的能力容限，如生理限制、病理限制、体力限制、心理限制等，科学地确定产品的具体设计、操作方法、操作环境使产品达到安全易用、便于维护的目的，防止人员操作差错，包括操作错误、装配错误、设计错误、维修错误、安装错误、使用错误等，提高产品的可靠性和操作成功的可靠度。所以，在产品的可靠性设计时，要充分考虑人对系统可靠性的影响，使人与产品有机的结合成一个协调的整体。 四、冗余设计。冗余设计是指在产品设计时，用一套以上的设备(器件、线路、能源等)来完成规定的任务。对于机电产品，必要时应考虑冗余设计。比如说，某个产品在工作的时候不能停止供电，否则会产生设备故障，那么在设计时就会有蓄电池电路设计，作为备用电源供电系统，这就是冗余设计。再举个大家都熟悉的产品电热水壶，它通常都采双自复位热断路器设计，这就是为了提高产品的可靠性而提供的双重保护功能，即使一个器件失效，另一个还可以继续发挥作用。但是，冗余设计虽然可以提高产品实现任务的可靠性，但是却增加了系统的复杂性、体积、重量，使系统的基本可靠性降低了，因此应根据产品的研制目标及限制条件进行综合权衡。 五、1概率设计。概率设计法是应用概率统计理论进行机械零件及构件设计的方法。它将载荷、材料性能与强度及零部件尺寸，都视为属于某种概率分布的统计量．以通用的广义应力强度干涉模型作为基本运算公式，广泛沿用机械零件传统的设计计算模型，求出给定可靠度下的零件的尺寸或给定尺寸下零件的可靠度及相应寿命．概率法设计的核心是将设计变量视为随机变量．应用应力强度干涉模型．保证所设计的零件具有指定的可靠性指标。
航天产品部件可靠性分析简介
航天电连接器的可靠性分析 电连接器及其组件是航天系统工程重要的配套接口元件，散布在各个系统和部位，负责着信号和能量的传输。其连接好坏，直接关系到整个系统的安全可靠运行。由电连接器互连组成各种电路，从高频到低频、从圆形到矩形、从通过上百安培的大电流连接器到通过微弱信号的高密度连接器、从普通印制板连接器到快速分离脱落等特种连接器，几乎所有类型品种的电连接器在航天系统工程中都得到了大量应用。 例如某型号地面设备就使用了各种电连接器400套。任何一个电连接器接点失灵，都将导致航天器的发射和飞行失败。战术导弹弹体内的导引头、战斗机、发动机、自动驾驶仪等关键部件，都是通过由电连接器为基础器件，使成百上千个接点的电缆网组成一个完整的武器互连系统，一个接点出现故障，即会导致整个武器系统的失效。 一、航天电连接器的可靠性分析 电连接器的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性两方面。图1列出了影响电连接器可靠性的主要因素。
1．固有可靠性 电连接器的固有可靠性一般是指电连接器制造完成时所具有的可靠性，它取决于电连接器的设计、工艺、制造、管理和原材料性能等诸多因素。电连接器制作完成后，其失效模式和失效机理已固定，因此只有在可靠性设计的基础上，保证生产线上严格采取可靠性技术措施（如生产工艺的严格控制、生产环境条件的控制、各工序过程中的质量检测等），才能保证电连接器的固有可靠性。 (1)设计可靠性 ①合理选材 选材是保证电连接器电性能和可靠性的重要前提，电连接器所用材料决定了工作温度上限，而起决定作用的是绝缘材料、环境密封电连接器所用的密封材料、胶粘材料、壳体和接触件所用材料等。材料选用涉及连接器的力学、电气、环境等性能要求和材料本身的理化性能等。其中材料热学性能（耐热温度、热导率、高温强度及热变形等）是设计必须考虑的主要因素。电连接器绝缘体选用不同的绝缘材料，其绝缘耐压等电气性能也有明显差异。电连接器壳体和接触件选用时，除考虑导电、导热和结构刚度外，还应考虑相互配合和接触材料的电化学相容性和硬度匹配性。 ②结构型式 结构型式是决定产品可靠性的重要因素，合理的结构型式既避免了误插，又提高了结构的稳定性。 (2)工艺可靠性 壳体的加工工艺、绝缘体的注塑和胶接工艺、接触件的成型和镀金工艺、电连接器总装工艺和与线缆的端接工艺等，对产品固有可靠性至关重要。 镀金接触件用手工滚镀，往往导致个别插孔内壁局部没有膜层，呈氧化色，而引进超声波镀金生产线，并用仪器严格监控镀金层厚度，使内壁形成均匀膜层，提高了接触可靠性。 (3)检验可靠性 电连接器在各关键工序加强检验，通过严格的工艺筛选，剔除失效产品。交收试验时，除检查常规电性能指标外，还应百分之百进行外观质量检查，特别是多余物检查十分重要，除目视和借助放大镜外，必要时可用体视显微镜判定缺陷性质。在交收试验和二次补充筛选过程中，必须按标准规定的质量水平严格控制。当超过不合格率时，应对每批
可靠性设计要求
可靠性设计要求 1适用范围 本标准规定了可靠性设计的一般要求和详细要求。 本标准适用于公司所有产品的可靠性设计工作。 2引用标准 IEC60300-2-1992 可靠性管理第2部分可靠性程序元素和任务 GB6993-86 系统和设备研制生产中的可靠性程序 GJB 450－88 装备研制与生产的可靠性通用大纲 GJB 451－90 可靠性维修性术语 GJB 437-- 88 军用软件开发规范 GB 4943-1995 信息技术设备（包括电气事务设备）的安全 3名词术语 3.1可靠性reliability 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。 3.2可信性dependability 产品在任一时刻完成规定功能的能力。它是一个集合性术语，用来表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、保障性。在不引起混淆和不需要区别的条件下，与可靠性等同使用。 3.3测试性testability 产品能及时并准确地确定其状态（可工作、不可工作或性能下降），并隔离其内部的一种设计特性。 3.4维修性maintainability 产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。 3.5可靠性要求（目标） 产品可靠性的高低是由一系列指标来描述的，包括MTBF值、环境应力范围、EMC应力范围等等。这一系列指标就是对产品的可靠性要求或产品的可靠性目标。 3.6可靠性（设计）方案 为实现产品可靠性目标而制定的技术路径和方法。 3.7可靠性（设计）报告 为实现产品可靠性目标而实施的技术路径和方法。 3.8可靠性设计 从制定可靠性目标到提供可靠性（设计）报告的全过程。 3.9工作项目
可靠性试验分析及设计
ji 第四章(44) 可靠性试验与设计 四、最小二乘法 用图估法在概率纸上描出[],()i i t F t 点后,凭目视作分布检验判别所作的回归直线往往因人而异，因此最好再通过数值计算求出精确的分布检验结论和求出数学拟合的回归直线。通常用相关系数作分布检验，用最小二乘法求回归直线。 相关系数由下式求得： ()() n i i X X Y Y γ--= ∑ 其中X,Y 是回归直线的横坐标和纵坐标，它随分布的不同而不同。下表是不同分布的 坐标转换 只有相关系数γ 大于临界值0γ时，才能判定所假设的分布成立。0γ临界系数可查相应的临界相关系数表，如给定显著水平0.05α=，n=10,可查表得00.576γ=。若计算的0γγ，则假设的分布成 立。 如果回归的线性方程为 Y mX B =- 则由最小二乘法得到系数为
1 1 111 221 1??1?1 ()n n i i i i n n n i i i i i i i n n i i i i Y m X B N X Y X Y N m X X N =======-+=-=-∑∑∑∑∑∑∑ 代入上表中的不同的分布，就可以得到相应分布的参数估计值。 五、最好线性无偏估计与简单线性无偏估计 1、无偏估计 不同子样有不同的参数估计值?q ，希望?q 在真值q 附近徘徊。若?()E q q =，则?q 为q 的无偏估计。如平均寿命的估计为?i t n q =? ，是否为无偏估计？ Q 1 [] ?()[]n i i i i t E t E E n n n q q q === = =? 邋 \ ?q 为q 的无偏估计 2、最好无偏估计定义 若?k q 的方差比其它无偏估计量的方差都小，即?()min ()k k D D q q =，则?k q 为最好无偏估计。 3、线性估计定义 若估计量?q 是子样的一个线性函数，即1 ?n i i i a q ==C ? ，则称?q 为线性估计。 4、最好线性无偏估计 当子样数25n ￡时，通过变换具有()F m s C -形式的寿命分布函数，其,m s 的最好线性无偏估计为： 1 ?(,,)r j i D n r j X m ==? ?(,,)j C n r j X s =? 其中(,,),(,,)D n r j C n r j 分别为,m s 的无偏估计，有了,,n r j 后，可有专门表格查无偏系数(,,),(,,)D n r j C n r j 。