第六章可靠性和维修性设计.doc

第六章 可靠性和维修性设计可靠性和维修性是产品的固有属性，它们由设计所决定。 “产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。”第一节 可靠性设计一、可靠性设计的内容或程序 1.可靠性设计：“赋予产品可靠性为目的进行的设计”或 “用最少的费用设计出所要求的可靠性，并使其得以保持的一系列程序” 2.可靠性设计的两种情况 根据给定的可靠性目标值进行设计如对可靠性有特殊要求的新产品的设计开发，要求在设计阶段能定量地预测和评估产品的可靠性。典型的设计程序如下图所示。 明确可靠性指标 建立系统的可靠性模型 可靠性分配 可靠性分析(FMEA、FMECA和FTA) 可靠性预测 设计评审 可靠性试验 在原型基础上的改进设计 保留设计部分：根据原型产品使用数据和经验反馈，针对薄弱环节应用可靠性设计方法加以改进提高，达到可靠性增长的目的。 功能扩充部分：应重点进行可靠性的分析和预测， 以保证达到要求的可靠性指标。二、可靠性设计方法 1.概率设计方法 应力-强度干涉模型 2.FMEA和FMECA 3.FTA三、可靠性设计准则 1.简单化和标准化：减少零部件发生失效的概率。 减少零部件的规格和数量 简化结构 采用成熟或标准化的零部件或元器件 2.零部件或元器件的选择和控制 供应商的控制 使用有良好使用纪录或试验数据的零部件或元器件 零部件或元器件的进厂检验 储存环境控制 2.冗余设计：工作储备或非工作储备系统 如重要系统的备用电源、汽车的备用轮胎及两个前灯等。 在较低层次而非较高层次上使用硬件冗余 采用冗余技术时，应注意避免诸冗余硬件的共因失效 如诸冗余硬件共用一个电源或同一通信通道。 采用的元器件可靠性不高时，应优先考虑应用冗余技术 构成冗余所必需的差错比较检测器、切换装置或开关应是高可靠性的 3.降额设计：使零部件或元器件的工作应力小于额定应力或提高零部件或元器件承载能力的安全裕度，以降低零部件或元器件的失效概率。 4.失效安全设计：当系统的一部分发生失效时， 依靠系统的自身结构而确保系统安全的设计。 如压力表的防暴塞等。 5.人机工程设计：防止误操作、误装配的设计； 事故发生时的显示； 抗误用（防愚）设计。 6.特定产品的可靠性设计准则 印刷电路板的可靠性设计 电源的可靠性设计 静电防护设计 电磁兼容设计 热设计 振动、冲击防护设计 防潮、防盐雾和防霉菌的“三防”设计 机械安装设计第二节 维修性设计一、维修性设计的内容 如何以最少的人力、物力和时间，取得最好的维修效果，包括确定：维修时间的分布，维修度、修复率、平均修复时间，最佳维修方针、最佳维修周期，以及最经纪的备件数等。二、维修性设计准则 1.简化设计 设计时就考虑多种简化维修性的方案，从中选优 降低寿命周期内的维修频率及维修的复杂性 降低对维修人员的技术水平、熟练程度及人员数量的要求 减少维修所需的测试仪器、设备和工具的品种、规格和数量 尽可能地采用标准化的零部件或元器件， 标准化的工具、设备和仪器。 尽可能采用“单元化设计”：将若干零部件或功能件， 组合成一个可拆装的单元。 2.互换性设计 互换性的类型： 尺寸的互换性；功能的互换性。 互换性要求：来自不同厂家的同一种零部件或元器件； 在系统不同部位完成相同功能的零部件或元器件； 改进设计时沿用老设计部分涉及的零部件或元器件； 3.可达性设计 用目视检查和维修时，有目视空隙并设透明窗口或可快速开启的口盖 结构设计时考虑检测和维修对空间的需要 设计时考虑不经拆卸即可进行故障检测及故障定位 紧固件数量尽可能少，拆卸尽可能方便 4.模块化设计 根据需要与可能，将系统分为若干个机械、电气、电子和机电模块 模块应能单独进行检测和调整或装拆，而不会影响系统的其它部分 模块的设计应使其组成部分没有多余的无关功能 模块应设计的小而轻，便于携带 模块的装拆能使用标准工具 5.人机设计 系统的测试点、组成部分的调整和组成部分之间的连接应便于识别与维修操作 维修操作应有充分的空间 维修场合的温、湿度应控制在规定范围内，维修操作部位应有规定照度，环境噪声应控制在规定水平。 维修操作工作点的振动应予控制强烈振动下工作一般不可靠。 人的体力限度及维修操作的方便 如单人搬动的机件重量，双人搬动的机件重量。人工搬运的机件应有把握。 重量超过的机件搬动应使用起重装置。 6.防错误设计 定律：如果存在搞错的可能性，就肯定将会有个人搞错。 防错设计的指导思想：尽可能设计得不可能搞错；尽可能减少出差错的可能性。 “能装上就装对了”和“不对就装不上” 对外形相近而功能不同的零部件， 应从结构上就能保证不能互换安装。 对可能出现安装错位或误装的零部件必须有定位装置、定位标记或防错标志 7.标志设计 执行统一的图案、色彩、文字、符号和数码标志规定 一个产品或系统内不能有一种有几个不同意义的标志。 标志在产品寿命周期内应长期保持清晰耐用 标志的位置应能无可阻挡地充分辨识 常见的标志有：产品标志（铭牌），控制器的运动