精密仪器设备可靠性的设计

常见的模型有可靠性框图、失效树、应力一强度 模型、疲劳模型等,精密机械还要着重考察精度模型 （包括磨损、腐蚀等模型）。 零件的磨损速度的快慢 将影响寿命的长短,因而 在设计时,需多方考虑选材、热处理、润滑、结构等, 使零件的耐磨性增加,减缓其磨损速度,延长其平均寿 命,采用摩擦学中的各种理论和有效措施,将使零件达 到预定的可靠度。
精密机械产品的可靠性是指精密机械产品在规定 的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。产 品丧失规定的功能称为 “失效’ ,对可修复的产品 也可称为 “故障’.“产品在规定时间内不失效”是 一个随机事件,所以研究精密机械设备的可靠性也要 用到概率论和数理统计的理论。 精密机械设备是机械、电子、光、液等有机结合 的产品(也是机电一体化产品的一种),它们大多有电 子系统和机械系统,因而它 的可靠性有其独特之处, 需要综合电子和机械这两方面的技术,并且要着重考 虑精度、刚度、磨损、疲劳等问题, 本文着重论述有 关精密机械设备可靠性设计的几个问题。
对于精密机械来说,“精度”是一个很重要的 参数,因而 它在使用过程中如何“保持精度气是人 们所关心 的事情,只有在设计阶段着重考虑它 的 “精度可靠性”,这个 问题才能得到解决。 我们对精密机械设备进行精度分析,找出各种 误差源,求出解析式,根据概率论进行综合,再根据 可靠性理论,利用上节的方法,导 出可靠度公式,就 可以得出精度可靠性。并全力找出主要误差源,采 取适当措施,以便有效地提高整机的可靠性。
总之 可靠性设计的必要性 逐渐为人们所认识, 在各行业中正在推广这些方法。形势的发展,促使 人们进一步去完善可靠性理论,丰富可靠性实践； 促使人们去作大量的实际工作,例如,精密机械的各 种系统（机械、电子、光学系统等），有实用价值 的统计数据,包括各种元器件的分布规律、失效判 据、失效率、MTB、FMTTF等,需要作大量的补充,使 得可靠性估计更接近实际,以便设计出更多的实用 可靠的新产品。
研究表明,大多数电子元器件的概率密度f(t)服从指数分 布,故其失效率 λ (t)为常数。 国际上常用应力分析法进行计算和预侧,元器件的通用失 效率λ p 百度文库：
为基本效率， 分别为 环境、应力、质量、复杂度系数 ， 为电压应力比。 具体数据和其它公式 参 阅美国军用手册《法国电子元 器件 可 靠 性数据手册》及国产元器件数据。
物质的损坏或退化,若从微观上看,则是起源于原子、分 子的变化,例如由于电、热、机械诸应力引起的物质内部平 衡状态的变化、化学变化等,这些都可能是失效的原 因。这 时,支配着失效发生过程的是气化、扩散、磨损,疲劳等失效 机理,它们影响材料和元器件的寿命。 根据这些规律可 以建立可靠性模型；也可以通过现场 工作的统计；或由样机作可靠性试验或由类似的产品实际跟 踪统计而得。理论推导得出的数学模型,需要经过实际脸证 和修正,使其尽量接近客观事实。
在精密机械设备迸行总体设计时,也要进行整机的 可靠性设计。首先确定合理的可靠性指标；然后我们 提出总体设计的几个方案,研究它们的失效模式和失败 机理,建立可靠性模型,画 出可靠性框图,进行可靠性 计算、分配、预测；按系统可靠性理论核算和安排,尽 量采用冗余设计 、减额设计等十大技术设计,并在 “人一机工程”方面采取一些合理措施,使它达到所要 求的整机可靠性指标；再综合权衡各种性能和各种指 标,进行方案论证,择优选取最佳方案。 可靠性指标有：可靠 度 R(t),概 率 密度f(t), 失效率λ (t) 。平均寿命,寿命方差等,当设 备 发生 故障后,其后果极为严重,如航天航空的飞行器,军用装 备,医疗器械等,它的可靠度 R(t) 应趋近于 1(R(t) >=0.9999),造成严重经济后果的, R(t) >=0.99;经济 损 失 不大 的, R(t) >=0.9。