可靠性设计准则

东北大学历年专业课真题机械设计【简答题】要点东北大学历年第一章基础知识1.（95‘）试画出材料的疲劳极限线图，标出特殊点的坐标，并说明等效系数的意义。

2.（95‘）什么是可靠性设计准则？为什么要建立可靠性设计准则？3.（96‘）承受静载荷作用的零件，试举例说明能否在危险截面上产生变应力作用？4.（97‘）机械零件的胶合失效是如何产生的？5.（97‘）机械零件上那些位置容易产生应力集中？6.（98‘）用文字描述迈内尔理论。

7.（99‘）在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需要将材料的疲劳曲线修正为零件的疲劳曲线，有几种修正方法？各有何有缺点？8.（99‘）机械零件的主要失效形式有那些？9.（01‘）静强度设计和疲劳强度设计主要共同点和不同点是什么？10（02‘）一承受非对称循环变应力作用的机械零件（应力循环特性r＝常数）。

试画图说明其有限寿命的疲劳强度计算方法（过程）。

11.（03‘）何谓应力集中？对零件的静强度、疲劳强度影响是否相同？12（03‘）线性疲劳损伤累积方程（Miner方程）的意义是什么？（04‘无简答题）第二章螺纹联结和轴毂联结13.（95‘）试画出铰制孔用螺栓联结的结构图。

14.（98’）螺栓组受力分析的目的是什么？15（99‘）为什么螺栓联结需要防松？放松的实质是什么？有哪几种防松措施？16（00’）花键联结有哪几种？它的定心方式如何？17（01‘）测力矩扳手和定力矩扳手是利用什么原理来测定螺纹联结预紧力的？18（02’）当螺栓联结受到轴向工作载荷F后，螺栓伸长的增量△δL和被联结件的变形量的恢复量△δF是什么关系，为什么？19.（02‘）试述花键联结的主要优点。

20（03’）平键联结设计中，键的尺寸bXhXL是怎么确定的？（04‘无简答题）第三章带传动21。

（96‘）试述带传动设计准则，并说明哪种失效形式限制了带传动的承载能力？22.（97’）V带传动中，张紧装置应该放在什么位置？为什么？23.（99‘）在设计V带传动时，为什么要限制带的根数？限制条件如何？24.（00’）在普通V带传动中，影响带疲劳破坏的主要应力是哪些，为什么？25.（01‘）画图并说明正常工作中V带与主动轮接触弧上带受拉力的变化情况。

配电系统可靠性准则及规定一、电力系统可靠性准则的一般概念所谓电力系统可靠性准则，就是在电力系统规划、设计或运行中，为使发电和输配电系统达到所要求的可靠度满足的指标、条件或规定，它是电力系统进行可靠性评估所依据的行为原则和标准。

电力系统可靠性准则的应用范围为发电系统、输电系统、发输电合成系统和配电系统的规划、设计、运行和维修工作。

电力系统可靠性准则考虑的因素一般有：①电力系统发、输、变、配设备容量的大小；②承担突然失去设备元件的能力和预想系统故障的能力；③对系统的控制、运行及维护；④系统各元件的可靠运行；⑤用户对供电质量和连续性的要求；⑥能源的充足程度，包括燃料的供应和水库的调度；⑦天气对系统、设备和用户电能需求的影响等。

其中①、②、⑥等因素可由规划、设计来控制，其余各因素则反映在生产运行过程之中。

电力系统可靠性准则按其所要求的可靠度获取的方法、考虑的系统状态过程及研究问题的性质不同，有以下几种不同的分类方法：1.1. 概率性准则和确定性准则电力系统可靠性准则按其要求的可靠度获取的方法，分为概率性准则和确定性准则。

（1）概率性准则。

它是以概率法求得数字或参量来表示提供或规定可靠度的目标水平或不可靠度的上限值，如电力（电量）不足期望值或事故次数期望值。

因此，概率性准则又称为指标或参数准则。

此类准则又被构成概率性或可靠性评价的基础。

（2）确定性准则。

它采取一组系统应能承受的事件如发电或输电系统的某些事故情况为考核条件，采用的考核或检验条件往往选择运行中最严重的情况。

考虑的前提是如果电力系统能承受这些情况并保证可靠运行，则在其余较不严重的情况下也能够保证系统的可靠运行。

因此，确定性准则又称为性质或性能的检验准则。

此类准则是构成确定性偶发事件评价的基础。

概率性准则较之确定性准则考虑更为广泛，用概率法求得的可靠性指标可以得出对事故风险度的较佳估计。

1.2. 静态准则和暂态准则电力系统可靠性准则按照电力系统的动态过程和静态过程的不同，可分为暂态准则和静态准则。

可靠性设计的十个重点规定定性定量的可靠性要求规定定性定量的可靠性要求。

有了可靠性指标，开展可靠性设计才有目标，才能对开发的产品可靠性进行考核，避免产品在顾客使用中因故障频繁而使开发商和顾客利益受到损失。

最常用的可靠性指标有平均故障间隔时间（MTBF）和使用寿命。

建立可靠性模型建立产品系统级、分系统级的可靠性模型，可用于定量分配、估计和评价产品的可靠性。

可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型。

对于复杂产品的一个或多个功能模式，用方框图表示各组成部分的故障或它们的组合。

方框图分为串联模型和并联模型。

做法就是：预计或估计所设计产品可靠性模型的串联模型和并联模型框图，利用数学公式求定量求出该产品的可靠度与故障率，最后推导出可靠性指标。

可靠性分配可靠性分配就是将产品总的可靠性的定量要求分配到规定的产品层次。

通过分配使整体和部分的可靠性定量要求协调一致。

它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。

可靠分配有很多方法，如评分分配法、比例分配法等。

下面我们以评分分配法举例说明：评分分配法是一种常用的分配方法。

在产品可靠性数据缺乏的情况下，可以请熟悉产品、有工程实际经验的专家，按照影响产品可靠性的几种因素既复杂度、技术成熟度、重要度及环境条件，给每一种因素打分（1—10分之间）。

复杂度：根据组成分系统的元部件数量以及它们组装调试的难易程度评定。

最复杂的评10分，最简单的评1分。

技术成熟度：根据分系统的技术水平和成熟程度评定。

技术成熟度低平10分，技术成熟度高的评1分。

重要度：根据分系统的得要性评定。

重要性最低的评10分，重要性最高的评1分。

环境条件：根据分系统所处环境条件评定。

经受恶劣条件的评10分，环境条件最好的评1分。

利用数学公式定量的算出可靠性指标平均故障间隔时间（MTBF），这样就可以利用评分分配法将可靠性指标分配到各部件中去了。

可靠性预计可靠性预计。

可靠性预计是在设计阶段对系统可靠性进行定量的估计，是根据相似产品可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境等因素估计组成系统的部件及系统的可靠性。

可靠性设计要求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。

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）的安全名词术语可靠性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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

工作项目组成可靠性设计的相对独立的工作内容和过程。

可靠性设计评审由不直接参加设计的专家对可靠性设计进行论证和确认的过程。

一般要求可靠性设计是产品设计的一部分，应与产品设计同时进行。

可靠性部负责可靠性设计标准的制定，可靠性设计的技术支持，参加重要产品可靠性设计的评审。

各事业部设可靠性负责人，负责本事业部可靠性工作。

各产品设可靠性工程师，负责本产品的可靠性设计、试验和改进。

机电设备可靠性设计准则1000条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，应依照需要和实现可能确定可靠性指标与修理性指标。

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，修理性指标及对这两种备标的阻碍因素，以确定提高当前研制产可靠性的有效措施。

A5 应对可靠性指标和修理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 依照设备的设计文件，建立可靠性框图和数学模型，进行可靠性估量。

随着研制工作深入地进行，估量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形下，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，确定阻碍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纳过多的新技术。

采纳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，尽量采纳固体组件，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，应尽量采纳数字电路取代线性电路，因为数字电路具有标准化程度高、稳固性好、漂移小、通用性强及接口参数易匹配等优点。

A16 依照经济性及重量、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。

建筑结构可靠性设计统一标准[附条文说明] GB50068-20181总则1.0.1为统一各种材料的建筑结构可靠性设计的基本原则、基本要求和基本方法，使结构符合可持续发展的要求，并符合安全可靠、经济合理、技术先进、确保质量的要求，制定本标准。

1.0.2本标准适用于整个结构、组成结构的构件以及地基基础的设计；适用于结构施工阶段和使用阶段的设计；适用于既有结构的可靠性评定。

既有结构的可靠性评定，可根据本标准附录A的规定进行。

1.0.3本标准依据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的原则制定，是建筑结构可靠性设计的基本要求。

1.0.4建筑结构设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法；当缺乏统计资料时，建筑结构设计可根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行，也可采用容许应力或单一安全系数等经验方法进行。

1.0.5制定建筑结构荷载标准、各种材料的结构设计标准以及其他相关标准时，应符合本标准规定的基本准则，并应制定相应的具体规定。

1.0.6建筑结构设计除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号2.1术语2.1.1结构能承受作用并具有适当刚度的由各连接部件有机组合而成的系统。

2.1.2结构构件结构在物理上可以区分出的部件。

2.1.3结构体系结构中的所有承重构件及其共同工作的方式。

2.1.4结构模型用于结构分析、设计等的理想化的结构体系。

2.1.5设计使用年限设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。

2.1.6设计状况表征一定时段内实际情况的一组设计条件，设计应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态。

2.1.7持久设计状况在结构使用过程中一定出现，且持续期很长的设计状况，其持续期一般与设计使用年限为同一数量级。

2.1.8短暂设计状况在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，其持续期很短的设计状况。

2.1.9偶然设计状况在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计状况。

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。

GJB450A-2004 GJB841-1990 GJB899A-2022 GB/T7826-20012装备可靠性工作通用要求故障报告、分析和纠正措施系统可靠性鉴定和验收试验系统可靠性分析技术――失效模式和影响分析(FMEA)程序可靠性(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者设备的可靠性( Reliability)，可靠性是部件( Part)、元件 (Component)、产品(Product)或者系统(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。

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份，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。

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。

目的和任务目标可靠性指标及定义工作组织及其职责可靠性工作项目及其实施表(见附表 1)可靠性设计的目的是在综合考虑产品的性能、可靠性、费用和设计等因素的基础上，通过采用相应的可靠性设计技术，使产品的寿命周期内符合所规定的可靠性要求。

系统可靠性设计的主要任务是：通过设计，基本实现系统的固有可靠性。

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。