耐環境設計是在設計時就考慮產品在整個壽命周期內可能遇到的各種環境影響,例如裝配、運輸時的衝擊,振動影響,貯存時的溫度、濕度、黴菌等影響,使用時的氣候、沙塵振動等影響。
因此,必須慎重選擇設計方案,採取必要的保護措施,減少或消除有害環境的影響。
具體地講,可以從認識環境、控制環境和適應環境三方面加以考慮。
認識環境指的是:不應只註意產品的工作環境和維修環境,還應瞭解產品的安裝、貯存、運輸的環境。在設計和試驗過程中必須同時考慮單一環境和組合環境兩種環境條件;不應只關心產品所處的自然環境,還要考慮使用過程所誘發出的環境。
控制環境指的是:在條件允許時,應在小範圍內為所設計的零部件創造一個良好的工作環境條件,或人為地改變對產品可靠性不利的環境因素。
適應環境指的是:在無法對所有環境條件進行人為控制時,在設計方案、材料選擇、表面處理、塗層防護等方面採取措施,以提高機械零部件本身耐環境的能力。
環境設計產性是產品重要質量特性之一。產品耐环境能力(或環境適應性)优劣主要取决于其选用的材料、构件、元器件、零部件等耐环境的能力和结构设计、工艺设计时采取的耐环境措施是否完整、有效。耐环境设计是在产品设计过程中,研究或考虑环境因素对产品可靠性及性能的影响,从而采取相应的对策,减少或缓减环境因素对产品的影响。
环境是指任一时刻和任一地点产生或遇到的自然环境因素(如温度、湿度等)和诱发环境因素(如振动和冲击等)的综合体,是影响产品在运输、储存和使用中可靠性的重要因素,是进行产品可靠性设计和耐环境设计的基本依据。
环境因素包括自然环境因素和诱发环境因素,其分类和组成见表1。
⑴、明確產品的平臺環境條件
當前產品的環境適應性設計基本上以標準中的考核條件為設計依據的,其目的是交付,結果是使用中仍然故障不斷,究其原因,其中最重要的是:產品實際所經受到的環境條件並不是標準中給出的環境條件(即標準中的試驗條件或試驗嚴酷等級)。所以當前國外的最新標準,對整機已不規定具體的試驗條件(即試驗嚴酷等級),只給出自然或誘發環境條件的參考量值。可見,作為環境適應性的設計的第一步首先要弄清產品的平臺環境條件,特別是大型系統工程,各分系統、子系統、設備、分機所經受到的環境條件又不同於整個系統所經受到的環境條件。
⑵、確定產品壽命期的環境剖面
一個產品從出廠到報廢,除使用過程中的平臺環境條件外,還要經受到運輸和貯存環境條件;另外還涉及到經受各種環境因素的概率,所謂環境剖面就是產品全壽命期所遇到的各種環境因素及其出現概率。可見作為環境適應性設計的第二步,應知道產品全壽命期的環境剖面,並以此作為設計依據。
⑶、制訂環境適應性設計準則
一個產品通常有許多分機組成,特別是大型系統工程,會更有許多分系統、子系統、設備單元組成,因此要搞好環境適應性設計,必須制定能保證產品環境適應性的統一設計準則,讓每一設計師進行環境適應性設計時有統一的依據。環境適應性設計準則應採用先進的、成熟的材料、工藝、結構等,並且有好的費效比。
⑷、環境適應性設計評審
環境適應性設計評審是對環境適應性設計輸入進行的全面、系統審查,從中發現環境適應性設計中的薄弱環節、提出改進意見、完善設計降低設計風險。
⑸、環境適應性設計輸入驗證
一個產品完成了環境適應性設計輸入後,如果這種設計沒有以前試驗結果報告證實是可行的,則應進行設計驗證試驗來證明可行的。
進行環境適應性設計時,可按下列原則進行:
⑴、減緩影響產品的環境應力、增強產品自身耐環境應力的能力
環境適應性設計首先應綜合考慮所設計產品可能經受到的各種環境因素及其應力,採用減緩環境應力的措施、增強自身耐環境應力的能力,即用有效的防護設計、材料、工藝等來達到所設計產品的環境適應性要求。
⑵、逐級明確防護物件和防護等級。
按從大到小的順序,即從系統、整機、單元、零部件、模組、元器件到材料逐級明確防護物件和防護等級。
⑶、建立有效、合理的防護體系。
環境適應性設計應從多方面入手:採用合理的結構設計,正確選擇材料,嚴格進行計算並確定使用應力,選用穩定的加工、裝聯工藝,建立有效、合理的防護體系。
⑷、綜合考慮環境因素的不良影響
一種環境因素可能產生多種不良影響;一種不良影響往往是多種環境因素協同作用的結果,設計時應予以綜合考慮。
請參考 可靠性設計方法課程(Reliability Design Methods)http://www.musigmagroup.com/tw/showser-267.html