机电一体化技术――可靠性抗干扰技术课件.ppt

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1、一、概述第一节可靠性技术机电一体化系统及产品要能正常地发挥其功能，首先必须稳定、可靠地工作。可靠性是系统和产品的主要属性之一，是考虑到时间因素的产品质量，对于提高系统的有效性、降低寿命期费用和防止产品发生故障具有重要意义。可靠性高，意味着故障少、寿命长、维修费用低；可靠性低，意味着故障多、寿命短、维修费用高。第四章可靠性技术与抗干扰技术国家标准GB3187－82（可靠性甚本名词术语及定义）规定。二、可靠性的定义可靠性：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。1．产品2．规定的条件即可靠性研究的对象，它可以是一个零件、一部设备或一个由若干零部件或设备组

2、成的系统。这些条件包括运输条件、储存条件和使用条件。3．规定的时间可靠性是有时间要求的，产品只能在一定的时间内达到目标可靠度。规定时间长短不同，产品的可靠性也不同。4．规定的功能产品的可靠性不能脱离“规定的功能”。“完成规定的功能”就是能够连续地保持产品的工作能力，使各项技术指标符合规定值。如果产品不能完成规定的功能，就称为失效。对于可修复的产品，也称为故障。三、可靠性指标1．可靠度R（t）可靠性指标是可靠性量化分析的尺度。衡量可靠性高低的数量指标有两类，一类是概率指标；另一类是寿命指标。它们一般都是时间的函数。可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定

3、功能的概率。0≤R(t)≤1。2．失效率λ(t)产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率。λt早期失效交付使用点更新点偶然失效耗损失效3.平均寿命产品从使用开始，直到发生故障，所经历的时间就是产品的寿命。平均寿命是指一批产品的寿命平均值。1．提高系统各组成元、器件的设计、制造质量及系统的装配质量。如采用可靠度高的元器件，在设计阶段就应考虑到在使用阶段如何保证产品的可靠性，应规定适当的环境条件、维护保养条件及操作规程，产品结构应具有良好的维修性等。四、可靠性技术与可靠性设计1）所有元器件必须100％经过测试、检验、筛选等处理，合格后才允许装机使用。2）电子元器

4、件的正确使用对可靠性有重要影响。因此，规定降额使用电子元器件。功率电子元件进行热设计，以防止其温升过高而失效；电子线路，特别是计算机控制系统，应采用电磁兼容设计，加强抗干扰措施。3）机械零件尽可能采用强度可靠性设计，并进行适当的工艺处理，以提高抗疲劳、耐磨损、抗腐蚀等性能；还应进行严格加工和精密装配，有的零件配合要进行磨合试验或精细调整。5）有为防止人为差错和提高维修效率而设的明显标记，如不同插头插座的位置标记等。6）对产品使用环境条件、操作规程、预防性维修等制定一系列规定。如机械传动件、轴承等的注油、清洗、调整；伺服电动机用炭刷的定期更换、炭粉的清除；紧急停车

5、按钮功能的定期模拟检查等等。4）对计算机控制系统、伺服电路板、伺服电动机、谐波齿轮减速器、滚珠丝杠等关键部件，应进行可靠性试验。2．容错法设计按容错法设计的系统，能在一定条件下允许系统出现故障而不影响系统功能的发挥，大大提高了系统的可靠性。容错技术的关键是冗余技术。即采用备用的硬件或软件参与系统的运行或处于准备状态，一旦系统出现故障，能自动切换，保持系统不间断地正常工作。（1）软件冗余：采取程序复执的方式，能有效地预防和处理瞬时故障。所谓复执，是指在系统出现瞬时故障时，重复执行故障的那一部分程序，这样系统不必停机，往往可以自动回复到原来正确的动作，这实际上是一种

6、时间冗余方式。（2）硬件冗余：在没有冗余的串联系统中，某一零部件发生故障，就会引起系统发生故障而不能正常工作。因此，串联系统的可靠性最低。重要的系统必须有冗余，即在系统中增加一些冗余部件（或子系统），以便当系统的某一零部件发生故障时，整个系统能正常工作。（a）并联冗余:只有当组成系统的所有单元都失效后，整个系统才会失效，这种系统称为并联系统。这种系统只要有一个单元不失效，整个系统就不会失效，所以是一种工作冗余。（b）表决冗余:如果组成系统的n个单元中，只要有k个单元不失效，系统就不会失效，这种系统称k/n表决系统。热储备系统（3）旁联（待机）冗余：这种系统由n个

7、单元组成，其中只有一个单元在工作，其余n－1个处于等待状态，当工作元件失效时，通过失效检测装置及转换装置，使另一单元开始工作，单元逐个顶替工作，直到全部单元失效为止，因此是一种后备冗余。要确保一个系统完全不出故障是不可能的，也是不现实的。那么，当系统发生故障时，如何检测故障、判断故障原因并准确定位故障点，这就需要故障诊断术。目前，许多机电一体化系统都具有自诊断功能。有些机电一体化系统还具有自适应、自调整、自诊断、甚至自修复的功能，遇到过载、过压、过流、短路、漏电等情况时，能自动采取对策和保护措施，避免事故的发生，这样可以大大提高系统的可靠性和安全性。冷储备系统3

8、．采用故障诊断术，提高系