可靠性设计应遵循的原则

可靠性设计应遵循的原则

1 简化设计应遵循的原则

(1) 应对产品功能进行分析权衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能。

(2) 应在满足规定功能要求的条件下，使设计简单，尽可能减少产品层次和组成单元的数量。

(3) 尽量减少执行同一（或相近）功能的零部件、元器件数量。

(4) 应优先选用标准化程度高的零部件、紧固件与连接件、管线、缆线等。

(5) 最大限度地采用通用的组件、零部件、元器件，并尽量减少其品种。

(6) 必须使故障率高、容易损坏、关键性的单元具有良好的互换性和通用性。

(7) 采用不同工厂生产的相同型号成品件必须能够实现安装互换和功能互换。

(8) 产品的修改不应改变其安装和联接方式以及有关部位的尺寸，应使新旧产品可以实现安装互换。

2 冗余设计应遵循的原则

(1) 当简化设计、降额设计及选用的高可靠性零部件、元器件仍然不能满足任务的可靠性要求时，应采用冗余设计。

(2) 在重量、体积、成本允许的条件下，选用冗余设计比其他可靠性设计方法更能满足任务的可靠性要求。

(3) 影响任务成功的关键部件如果具有单点故障模式，则应考虑采用冗余设计技术。

(4) 硬件的冗余设计一般在较低层次（如设备、部件）使用，功能冗余设计一般在较高层次进行（如分系统、系统）。

(5) 冗余设计中应重视冗余转换的设计：在进行切换冗余设计时，必须考虑切换系统的故障概率对系统的影响，尽量选择高可靠的转换器件。

(6) 冗余设计应考虑对共模/共因故障的影响。

3 热设计应遵循的原则

(1) 传导散热设计：如选用导热系数大的材料，加大与导热零件的接触面积，尽量缩短热传导的路径，在传导路径中不应有绝热或隔热件等。

(2) 对流散热设计：如加大温差，即降低周围对流介质的温度；加大流体与固体间的接触面积；加大周围介质的流动速度，使它带走更多的热量等。

(3) 辐射散热设计：如在发热体表面涂上散热涂层以增加黑度系数；加大辐射体的表面积等。

(4) 耐热设计：如接近高温区的所有操纵组件、电线、线束和其他附件均应采取防护措施并用耐高温材料制成；导线间应有足够的间隙，在特定高温源附近的导线要使用耐高温绝缘材料。

4 防潮湿、防盐雾腐蚀、防霉菌设计应遵循的原则

(1) 采取具有防水、防霉、防锈蚀的材料。

(2) 提供排水疏流系统或除湿装置，消除湿气聚集物。

(3) 采取干燥装置吸收湿气。

(4) 应用保护涂层以防锈蚀。

(5) 憎水处理，以降低产品的吸水性或改变其亲水性能。

(6) 浸渍，用高强度和绝缘性能好的涂料来填充某些绝缘材料。

(7) 防止盐雾导致的电化学腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、均匀氧化等。

(8) 采用防霉剂处理零部件或设备。

(9) 设备、部件密封，并且放进干燥剂，保持内部空气干燥。

(10) 在密封前，材料用足够强度的紫外线辐照，抑杀霉菌。

5 抗冲击、振动和噪声设计应遵循的原则

(1) 消源设计：如通过各种措施降低噪声。

(2) 隔离设计：如采用主动隔离或被动隔离的方法将设备与振源隔离开。

(3) 减振设计：如采用阻尼减振、动力减振、摩擦减振、冲击减振等方法消耗或者吸收振动能量。

(4) 抗振设计：如改变安装部位、提高零部件的安装刚性、安装紧固、采用约束阻尼处理技术、采用部件密封、防止共振等。

6 稳定性设计应遵循的原则

(1) 在进行非电产品的可靠性设计过程中，应该运用稳健性设计方法，减少产品质量特性波动、提高产品抗干扰能力。

(2) 采用正交表安排试验方案，通过对各种试验方案的统计分析，找出抗干扰能力强、调整性好、性能稳定的设计方案。

7 安装设计应遵循的原则

(1) 各零部件、元器件、组件（特别是易损件和常拆件）的安装要简便，安装件周围要有足够的空间。

(2) 系统、设备、组件的配置应根据其故障率、尺寸、重量以及安装特点等统筹安排；尽量做到在安装时不拆卸、不移动其他部分，在必须拆卸和移动其他部分时，要满足操作简便的要求。

(3) 功能相同且对称安装的部、组、零件，应设计成可互换通用的；修改设计时，应考虑同型号先后产品的替换性。

(4) 安装人员的操作应按逻辑和顺序安排。

① 安装对象和安装设备应使安装人员经过适当培训即能适应安装工作。

② 安装规程和方法应简单、明确、有效并尽量图解化，使安装人员易于理解和记忆。

③ 应避免或消除在安装操作时发生人为差错的可能，即使发生差错也应容易被发觉；外形相近而功能不同或安装时容易发生差错的零、部件，应从结构上加以限制或有明显的识别标记。

④ 不允许倒装或不允许旋转某一部位安装的零件，应采用非对称安装结构。

⑤ 左、右（或上、下）及周向对称配置的零部件，应尽可能设计成能互换的；若功能上不可互换，则应在结构、联接上采取措施，使之不会装错。

⑥ 在安装时可能发生危险事件的部位，须设危险警告标志。

⑦ 安装部位应提供自然或人工的适度照明条件。

⑧ 应采取措施，减少系统、设备、机件的振动，避免安装人员在超出有关规定标准的振动条件下工作。

⑨ 避免在两个刚性支承接头之间安装直导管。

⑩ 在两个允许有相对运动的接头之间不应采用铝导管。

⑪ 液压管路要远离人员所处的位置。

⑫ 液压管路必须远离排气管道、热总管、电气线路、无线电线路、氧气管道、各种设备和绝缘材料。

8 元器件、材料选型应遵循的原则

(1) 设计选材要满足产品在具体环境中的使用要求，注重发挥先进的设计方法在结构设计中的作用，注重材料对各种严酷环境下装备可靠性的保证，注重材料改善人机环境的效能。

(2) 材料的选用不仅要考虑满足各零、部件的性能要求，即满足整机的各分功能要求，还应考虑各零、部件对整机性能或者其他零（部）件分功能的影响。

(3) 设计选材应遵循标准化、通用化和系列化原则。

(4) 设计选材应首先择优选用已纳入国标、国军标的材料。

(5) 对于设计中可能遇到的国外牌号材料，应首先在国内牌号中进行筛选，尽量做好国外牌号材料的替代；对于不能替代的国外牌号材料，在设计选材时也应注意材料标准的转化。

(6) 工程设计应对材料的牌号、品种、规格进行综合分析，力求通用。

(7) 应注意所选材料的制造加工性能，包括锻造性能、切削性能、热处理工艺性能等。

(8) 考虑材料应用技术的成熟程度。

(9) 在选用新材料时，设计评审中要重视新材料的应用可行性评审，对重要新材料的应用必须经过验证。

(10) 结构材料在其预期的结构使用寿命期内对裂纹应具有高的耐受能力，并且在使用环境下，应耐受脆性裂纹扩展。

(11) 选材时应考虑材料强度、塑性的合理配合：如承受交变载荷的零件上因带有尖锐缺口而造成高应力集中，有可能使原来整个结构承受的低应力高周疲劳，在缺口局部形成高应变塑性疲劳载荷；可采用局部复合强化的方法，使缺口处的塑性应变减小以致消除，从而提高局部有效承载能力。

(12) 根据零部件、元器件优选清单，选择成熟的零部件和元器件。

(13) 对零部件进行必要的筛选、磨合。

(14) 选用的零部件应满足使用环境（防盐雾、防酶菌等）要求。

(15) 关键零部件应列出清单，严格控制公差精度。

(16) 应采用陶瓷、金属、玻璃封装的器件，尽量少采用塑料封装的器件。