可靠性设计大作业

元件的可靠性设计课程：学校编号：名称：wenweiwei摘要：本学期选修了电子设备可靠性项目，对这门科学有了更深的理解，详细了解了这门学科在工业生产和科学研究中的重要性。海外相关资料显示，海洋电子设备误操作的原因中，有40%，电子部件质量问题约30%，操作和维护引起的故障10%，制造工艺引起的故障约10%是不合理的。分析了我国某瞄准雷达现场故障统计结果，结果显示，约25%以上是由于设计不当造成的。介绍：从可靠性技术的快速发展到指标示范评价、指标演示、设计、原材料选择到过程控制和售后服务等全过程的综合管理和评价，很多产品都展示了“零失败”的王牌。产品的可靠性在很大程度上取决于设计的正确性，它基于组件的可靠性设计。零件的可靠性设计是以提高产品的可靠性为目的，以概率论和数理统计理论为基础，综合数学、物理、工程力学、机械工程、人机工程、系统工程、操作研究等多方面的知识，研究机械工程的优化设计问题。可靠性设计可以降低组件和系统的效率，降低设备成本，提高设备的可靠性。电子设备可靠性设计技术主要包括热设计、还原设计、动态设计、三种防御设计、电磁兼容性设计、振动和冲击隔离设计等。本文：在国内外实践经验中，机器结构的可靠性由设计决定，由制造决定，安装和管理保证。因此，将概率设计理论和可靠性分析及设计方法应用于机械结构设计，得到了具有充分安全可靠性和适当经济性的优化结构。这样，以结构系统可靠性估计为目标，基于概率统计和概率过程理论，将各种结构分析技术作为工具的各种结构可靠性分析和设计方法正在迅速发展。Raizer回顾了基于一阶二次矩法和一阶二次矩法的现代可靠性分析理论。祖国号等建立了考虑广义随机空间中随机变量相关性的结构可靠性实用分析方法，扩大了现有可靠性计算方法的应用范围。另外，研究了昆津和祖国本都不需要将非正规随机变量映射为正规随机变量或等化的原始空间内可靠性分析方法，特别适用于对随机变量的概率分布函数没有明确置信度的计算。李云贵和赵国藩提出了计算可靠性的4次高阶矩法，提高了可靠性的计算精度。胡云昌等在分析现有可靠性计算方法的基础上，提出了评价结构系统可靠性的更全面的标准，为结构系统的优化可靠性设计提供了可靠的设计依据。刘宁、吕珍国本可靠性理论研究与应用的发展及现状综合探讨。极限状态函数的编写是可靠性分析的前提，在复杂的机械结构中，大多数情况下，状态变量和基本变量之间不存在显式函数关系，因此在进一步的可靠性分析中存在困难。为了解决这种复杂机械结构的可靠性问题，Wen Raashekhar等提出了可靠性分析的响应面方法，该方法易于与一般有限元软件连接，以便对大型复杂机械结构进行可靠性分析和设计计算。但是，如果问题的规模大，随机变量多，响应表面法的计算量就很难接受。吴等提出的修正平均法是在隐式极限状态函数下进行可靠性分析的有效方法。与响应曲面方法相比，其优点是计算少，准确度高。目前，基于确定性有限元开发的任意有限元方法已成为对任意参数结构进行不确定分析的一种非常有效的数值方法。张义民等应用随机有限元法和一阶可靠性技术，研究了随机结构的可靠性问题，为基于一阶二阶矩法、摄动技术、有限元理论和实际概率统计的现代结构可靠性分析和设计理论开辟了新的道路。在可靠性设计中，通过适当的热设计、电磁防护设计、机械防震设计等，可以非常有效地提高零件的稳定性。(a)热设计：热设计有一些基本规则。有温差的地方就有传热。传热过程可分为稳定过程和不稳定过程两类。在纯热导率方面，通过给定面积的单位时间的热与该点的温度和热导率垂直的横截面积，即傅立叶定理成正比。有三种基本的传递方法：热传导、对流和辐射。热设计的基本理论基础是传热学。掌握不同传热过程的机理、理论和计算方法，可以有效地解决电子设备热设计中的各种实际问题。要提高导热性，必须减少接触电阻。方法有：提高接触面抛光，增加接触面之间的压力，在接触面上涂抹薄层的导热系数，或添加高热导率材料的板材层。道路设计方法强制冷却道路设计设计要点：1.如果热量分布均匀，则组件间距必须均匀，以便风均匀地流过每个热源。2、热量分布不均匀的情况下，应使发热量大的地区的组件稀疏排列，热量小的地区的组件稍微密集，或添加方向条，使风力有效地流向核心热力设备。3、如果风扇同时冷却散热片和模组内的其他散热装置，请务必在模组内部使用阻挡方法，让大部分的气流进入散热片。4、进气口的结构设计原则：最小化气流阻力，同时考虑防尘的影响，必须考虑二者的影响。风管设计原理1、风管尽可能短，缩短管道长度可以减少风管阻力。2、尽可能直锥形风管，直管加工容易，局部阻力小；3、风管的截面尺寸和出口形状、风管的截面尺寸与风扇的出口最匹配，以防止过渡段造成阻力损失；截面形状可以是花园、方形或矩形；垂直封闭中间层的自然对流换热问题分为三种情况。1、中间层的冷热壁上的两个流道边界层可以相互结合形成循环；2、在中间层厚度和高度比/h 0.3中，冷热自然对流边界层不相互干涉，不发生循环，根据自然对流传热计算方法，可以分别计算冷热自然对流传热。3.冷热壁的温差和厚度都很小，厚度固定大小的Gr=(Bgt 3)/在32000的情况下，通过中间层的热可以根据纯热导率计算。水平中间层的自然对流换热问题分为三种情况。(b)电磁防护设计电磁脉冲电磁防护原理：所有电子设备可以按照原始设计要求正常工作，设备或系统本身产生的电磁噪声不能对周围电磁场环境造成严重污染，也不能干扰其他设备的正常运行。也就是说，具有电磁兼容性的设备或系统要使设备或系统具有电磁兼容性，必须采取适当的电磁保护措施。屏蔽和接地保护实施电磁屏蔽时，必须分别屏蔽EMP电场和磁场组件，并考虑EMP脉冲的宽带特性。电场屏蔽主要为了防止电子元件或设备的电容耦合，金属屏蔽层必须密封电子元件或设备，其屏蔽体用良好导体(铜、铝等)制作，并良好接地。磁场屏蔽主要抑制噪声源和敏感设备之间的磁场耦合，将磁力线封闭在屏蔽层中，防止内部磁场向外扩散或外部磁场流入。一般来说，铁或其他高磁导率材料构成了用于分散磁场的低磁阻过程。具体实施屏蔽时，应根据屏蔽的性能要求，结合相应屏蔽的理论确定屏蔽的方法，防止可能发生的共振现象。复杂的电磁系统通常包含很多高低压设备，一般还需要考虑防雷接地、保护接地、直流工作和交流工作场所等接地的各种接地要求。一般来说，防雷接地电阻小于10 ，接地电阻应远离其他接地极25米以上，以防止干扰。为了保护人员和设备的安全，必须接地各种仪表的外壳，保护接地电阻一般应小于4 。由于操作和安全操作的需要，直流电源输出的端外壳必须通过接地网络连接在一起，成为稳定的零电位，直流操作接地电阻必须小于2 。此外，交流电源零线也必须与地球连接。(c)机械防震设计防震设计原则在机械环境下，确保设备的中长期可靠性，减少或消除常用保护设计源、失谐源、解耦、阻尼阻尼、刚度、小型化、隔离源等。采用适当的防尘设计1.设计设备的机箱部分时，选择适合每个设备工作环境的材料，通过防震保护机箱内部的组件。在机械振动较多的工作环境中，机箱材料必须使用钢等刚性材料。在材料力学中，如果零部件的材料固定，扭转刚度取决于零部件的截面形状和大小，因此，如果为底盘材料板材选择合理的截面形状和大小，并增加底盘壁边，则可以有效地提高刚度，因此，如果满足结构要求、过程、重量指标，选择截面惯性矩大的截面形状是提高弯曲刚度的有效方法。第二，提高机箱部分的连接刚度。2、厚回路安装结构材料(例如电路PCB板)的强度，在满足强度时，选择尽可能硬、质量轻的材料。3、注意组件的安装位置。对于振动强的电子设备，最好独立安装电气控制部分。如果不能独立安装，则应尽可能远离振动源。将振动的影响降至最低。强度大的部件可以放置在电路板中央，作为加强材料。组件最大限度地分布在边界框附近，尤其是高质量的设备上。为了尽量减少倒结构的安装，加强对倒结构根部的支撑，减少悬臂梁的影响。4、采取必要的减振措施。将电气零件或零件与振动实体的刚性连接更改为柔性连接。也就是说，使用机械阻尼最大限度地衰减机械波，向电气零部件添加防震弹簧、防震垫圈等。(d)结论和展望随着集成电路的快速发展，可