军用机载通信设备机箱结构设计技术
【摘要】本文内容为军用机载通信设备机箱的结构设计技术，概括地介绍了机箱的种类及其特点，并对不同种类机箱的结构设计要点进行梳理。由于军用机载设备的工作环境、设备组成形式等方面具有自身的特点，以机箱结构设计、热设计、隔振设计、电磁兼容设计和三防设计作为切入点，可以对机箱的设计的独特之处阐述说明。本文所述的研究内容，可以为同类设备机箱的结构设计提供成熟的设计成果及经验。
【关键词】军用设备；机载通信设备；机箱结构设计
1.引言
机载通信电子设备一般为独立设备，是机载电子系统中重要的组成部分。军用设备通常在非常恶劣的环境下服役，工作环境、使用要求和用户要求比其他电子设备更为严苛，因此，其结构设计要求具有特殊性。
为适应现代战争作战要求，机载平台通信系统一直维持高科技化的发展，对军用机载通信电子设备要求越来越高。对于机箱结构设计需要满足多功能、高性能、高可靠性、小型轻量化、通用化、维修快速化等要求。军用通信设备研制周期短，产品变化多，往往是电路设计、结构设计同时并行，多专业同时协调优化设计，以成熟可靠的机箱设计技术为基础，才能实现高效率、高品质的产品设计。
2.设计要求
军用机载通信设备的环境条件是用户根据GJB 150A、GJB 367A或HB 5830系列标准，结合设备的实际使用、运输、贮存环境制定的。
机箱的结构设计，首先应满足工作环境以及技术指标要求：
1）机箱的结构设计方案应简捷，且细节设计到位。零部件加工工艺性良好，机箱具有良好的操作维修性，便于装配、调试、使用、维修。机箱的内部走线工整，牢固。
2）机箱的模块化设计程度高，继承性高。结构设计应尽量采用通用件、标准件。
3）机箱的结构设计方案应充分考虑散热，对于功率放大器件等热耗大的器件，应在方案设计阶段阐明采取的热设计措施。
4）机箱应具有足够的刚强度，能适应搬运和运输过程中的振动环境，机载通信设备在飞机行驶中的振动环境下能正常工作。同时，还应能适应在使用、搬运、装卸和和运输等过程中可能遭受的非重复性冲击。
5）机箱的结构设计应遵循小型化、轻量化要求，采用减重设计。
6）机箱应有电磁兼容性设计。
7）机箱应进行三防设计，保证在气候恶劣的环境下长期服役。
3.机箱结构设计要点
机箱是实现设备技术指标要求的基础，通常也是结构设计的主要对象。通信设备通常为独立的箱壳式机箱，按结构形式可细分为钣金式机箱、铣制机箱、焊接机箱、模块化铝材机箱等。除另有规定外，军用机载电子设备的机箱尺寸其附件应符合GJB 441和GJB 780的规定。
军用机载通信设备通常置于飞机舱内，根据GJB 376A要求，机箱的外观为黑色（无光泽）。设备外观及内部模块都应有标识，名牌安装于设备明显位置，内容清晰、耐久，除非特殊规定，不使用不干胶作为设备名牌。机箱的结构设计应充分考虑“三化”的要求，采用模块化的设计，最大化统一螺纹规格，尽量采用标准件、通用件。机载设备的机箱要求小型化、轻量化设计，结构方案设计阶段需采用减重措施。为满足机箱安全性要求，机箱外观不应有尖锐棱角，外壳的不连续性（盖板、窗口等）应尽可能少，外露器件（接插件等）要有防护措施，前面板安装把手可以在前面板向下放置时能保护面板上的突出器件，外部安装的不连续使用的插座均应装保护罩，前后面板排布要美观合理，设备超过10kg时考虑用双把手，所有紧固件都要有效防松脱，机箱还应有漏电保护措施等。
3.1 钣金结构机箱
钣金结构是军用机载通信设备机箱的常见形式，其结构简洁、规则、对称、重量轻，而且有成本低和便于加工的优点。钣金结构的机箱整体是由折弯零件装配而成，具有良好的刚、强度。结构设计时要注意以下几点：
1）材料选择塑性好的防锈铝，机箱用料厚度一致。
2）折弯内缘半径过小会引起开裂，而过大会产生回弹。应以工艺要求为设计依据，合理设计折弯内径，利用现有的折弯模具加工。
3）考虑钣金零件机械加工的工艺性，如单边折弯高度不宜过小，冲孔落料直接要有安全间距，以及弯边冲孔边距合理等问题。
4）钣金折弯后以弯边为基准的尺寸公差应放至0.3mm较为经济，应合理设计机箱外形、孔位等尺寸的精度，避免公差过高增加不必要的成本。
图1是钣金结构机箱，图2为铣制结构机箱。
3.2 铣制结构机箱
铣制机箱在军用机载通信设备中非常普遍。铣制机箱结构灵活、复杂，突破了其他种类传统机箱的局限性。现代通信设备呈小型化、多功能化、外观时尚化的发展趋势，铣制机箱适应性强，而且机箱铣加工成薄板和加强筋的形式利于增强整体刚度和减重。设计时要注意以下几点：1）铣制机箱螺纹全部属于紧固连接螺纹，应合理布置紧固处的间距，铝合金强度不够时应采用不锈钢螺套来增强螺纹强度。
2）机箱应避免使用沉头、半沉头螺钉，且必有防松脱措施。
3）机箱的零部件设计，应便于加工和装夹，仅在必要时提高精度。
4）机箱外部的门、板应方便拆卸。装配、维修方便，避免使用特制工具。
3.3 焊接结构机箱
焊接机箱框架牢固且刚、强度高，焊接缝强度高于基材的一半。军用设备工作于恶劣的机械环境中，焊接机箱在抗冲击和振动的性能优越。军用机载通信设备机箱的焊接结构常采用真空钎焊，其他种类的焊接也多有应用。焊接机箱结构设计时要注意以下几点：
1）航空铝合金中3A21、5A06、5A05、6061、6063适用于手弧焊、电子束焊、点焊。在真空钎焊炉加热温度不大于800℃的条件下，只有3A21、6063适合用于钎焊（因为钎焊温度低）。2）采用铝合金3A21、6063焊缝致密度较好，但应避免垂直焊缝，焊接面的宽度不小于10mm。焊前用不锈钢或与母材同材质的螺钉紧固被焊零件，螺钉间距20-30mm为宜，精度要求高处采用不锈钢圆柱销定位。
3）机箱采用等厚度的板料焊接，不等厚时应设计过渡区以达到等厚。使用手弧焊主要用V型坡口，板厚度不大于3mm可以不设计坡口。
4）焊后加工会削弱焊缝强度，应避免焊后加工。
图3是焊接结构模块化的机箱，图4为模块化结构机箱。
3.4 模块化机箱设计
模块化设计是军用通信设备的显著特点。欧美有SEM-E、ASAAC标准模块规范等，国内也制定了GJB 1422、HB 7091和HB 7092等针对航空机载电子模块的标准。模块化结构设计=通用模块（大量）+专用模块（少量）+模块连接器。结构设计人员只需注重专用的结构形式和接口设计，而不必从头开始，可以有效简化设计程序，缩短研制周期。
通信电子设备常见的模块划分：电源模块、接口及数据处理、终端模块、信道模块、功率放大模块。模块间的电路互联主要有低频、射频，有时会有光纤等模块化结构设计时要注意以下几点：1）模块的结构设计应是有效的利用空间，尺寸与重量尽量小，一般能够单人手持。
2）模块应是可维修、更换的，并且在正常安装位置或从设备卸下时都能较容易地对其调试测试。模块上应使用快速分离式连接器，分离时不需要使用工具（或只需一般手工工具）。同一模块接插件数量较多时，应考虑到插拔受力。
3）盲插模块需用导向装置和定位销的导向与定位，安装模块时可轻易对准，而且一定要有防插错的措施。盲插模块接插件要有浮动量，对于射频接口浮动量以1.5mm为宜，避免过小或过大。
4）固定模块用的紧固件应容易拆卸，要防止紧固件掉入设备，尽量使用松不脱组合螺钉。
4.结构设计关键技术
4.1 热设计
军用机载电子设备热设计的基本理论和计算方法以及热可靠性分析与鉴定的方法在GJB/Z 27、QJ 1474均有详述。机载通信设备内部的高密度集成电路和功率放大部位热密度很高，散热设计往往是结构设计的关键技术。
设备机箱在方案阶段的设计方法，多数借助数值传热学仿真技术模拟热环境辅设计。最常用的热分析软件有FLOTHERM和ICEPAK，它们利用计算流体动力学（CFD：Computational Fluid Dynamic）和数值传热学仿真技术来模拟电子设备中的流体流动、热传输以及热辐射（边界条件），并以此计算电子设备周围的流场、温度场、压力场。热分析软件的瞬态分析计算量非常大，因此绝大多采用稳态的分析的方法，而且允许有较大（30%左右）的误差。
军用机载通信设备的工作环境温度，以技术协议为依据，温度范围可达-50℃～+75℃。不少设备考虑占空比的因素后，平均热功率仍不少于200W，机箱强迫风冷散热方式被普遍采用。机箱的热设计设计时要注意以下几点：
1）冷却空气的入口应远离其他设备热空气的出口。
2）机箱结构设计时应考虑机箱内的热耗分布，为机箱内部单元设计传热、散热的途径，必要时采用热绝缘或热屏蔽措施。功放管等器件热耗突出，在机箱热设计中要着重分析。
3）选择风机时，应具备合适的风机尺寸和风量，还要考虑到风机的噪声（转速）、电磁干扰、振动、振幅等因素对机箱内的影响，要充分考虑风机的可靠性。鼓风产生的风压大、风量集中，很适用于局部冷却，应尽量使风机保持良好的工作点；抽风产生的风量大、负压分布均匀，对流道结构的要求比鼓风低，但要避免气流“短路”。通过风机的特性曲线找出合适的工作点，作为仿真结果的对比。风机有工作温度范围，不能超限值工作，有时必要配置风机的控制电路。
4）强迫风冷若不满足要求，则首先应优化散热器的几何参数。增加肋片高度和肋片数，可以增加散热表面积。但当肋片增加到一定数量时，肋片间距变小，导致流过肋片的风量变小，同时肋片间的温度会相互影响，所以，增加表面积须考虑流动阻力。
5）热设计与其他设计（电气设计、结构性设计、可靠性设计）要同时进行，当出现矛盾时应权衡解决，但不得损害电气性能。
4.2 隔振设计
军用机载通信设备对隔振的要求很高，必要时会使用多级隔振技术。机箱通常选用刚度较大的隔振器，而不耐振的器件则选用刚度小的局部隔振器或采用加固的方式。机载通信设备减振系统中，钢丝绳隔振器、金属网阻尼隔振器、金属干摩擦式隔振器（即无谐振峰隔振器）比较常见。对振动敏感的器件通常采用体积小的橡胶隔振器或隔振垫。具体隔振设计时应注意以下几点：1）机箱的设计应增强结构的刚性（应对较低的激振频率），避免悬臂结构和明显的应力集中。
2）机箱中重量大于7g的独立器件，均应考虑隔振加固，无法安装隔振器可用有弹性的胶状物质充在需要隔离的部位。
3）紧固机箱的安装架采用铝合金钣金结构，尽量用铆接或螺纹连接，以提高阻尼。应避免使用焊接，以防开裂。
4）选择隔振器须符合设备机箱的环境要求，尺寸尽量小、隔振效率尽量高。根据设备总重量及设备重心位置，遵循几何对称布置原则，确定每个隔振器的实际承载量。隔振器不超过额定载荷使用，如果各支撑点的载荷相差较大，则应采用同一型号不同刚度的隔振器。安装隔振器的部件应该具有最高的强度，隔振器间距应尽可能大，但要避免设备在静载荷、动载荷下发生弯曲变形。
4.3 电磁兼容设计
通信电子设备多是对静电放电和磁场敏感的设备，应采取诸如接地、隔离、屏蔽等措施以提高电磁兼容性。结构的电磁兼容性设计应与设备电气设计同步进行，并按照GJB/Z 25标准开展设计。机箱电磁兼容设计时应注意以下几点：
1）通信设备主要是高频屏蔽，对此屏蔽体材料须选用良导体，如铜、铝等，还需进行表面处理，增加表面导电能力（对于低频屏蔽体选用磁性材料，如铁等）。
2）机箱上必有接地装置（通常为通用件），用于接地的所有金属或其它电气连接件导电处应良好紧固接触，无间隙以及油漆等涂料。
3）机箱盖板的紧固件间距，通常使用1/4屏蔽波长。
4）机箱选用的导电材料应考虑抗腐蚀能力，并满足环境条件。导电橡胶条粘接用703硅橡胶分段单点粘接，每隔2.5cm～5.0cm分一点，切忌整段粘接。
4.4 三防设计
机载设备机箱考虑到材料的强度、刚度，一般选用铝镁合金作为主要材料。三防设计是机箱结构设计的重要一环，设计的相关要求应符合GJB/Z80标准。军用机载电子设备的机箱均需满足GJB 150A 所规定的湿热、盐雾、霉菌试验要求，三防设计时应注意以下几点：
外表防护层选用氟聚氨酯漆，其耐候性优于丙烯酸聚氨酯漆。外表油漆不撒花比撒细花耐霉菌能力好。
2）机箱中所用不锈钢零件须进行钝化处理，铜合金进行镀镍、镀银或镀金。
3）因为会变色，镀银通常用于机箱内部。在没有导电性能要求的地方，可用三防漆防护镀银层。
4）机箱外部接插件外壳首选不锈钢材质钝化，其次是防锈铝合金表面镀镉。
5）机箱的接地柱和有相对运动的器件，不能涂敷三防漆和油漆。
5.结束语
本文是在实际工程中总结经验，概况阐述了军用机载通信设备机箱结构设计技术的要点，对同类产品的结构设计具有一定的参考借鉴意义。技术进步要通过不断创新，只有遵从科学原理，不断总结经验和成果，方能减少设计创新的风险，增强产品的竞争力。
参考文献
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2.1.1 概述 轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。1. 轴的分类 根据工作过程中轴的中心线形状的不同，轴可以分为：直轴和曲轴。根据工作过程中的承载不同，可以将轴分为： ?传动轴：指主要受扭矩作用的轴，如汽车的传动轴。 ?心轴：指主要受弯矩作用的轴。心轴可以是转动的，也可以是不转动的。 ?转轴：指既受扭矩，又受弯矩作用的轴。转轴是机器中最常见的轴。 根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴；根据轴内部状况，又 可以将直轴分为实心轴和空。 2. 轴的设计 ⑴ 轴的工作能力设计。 主要进行轴的强度设计、刚度设计，对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。
⑵ 轴的结构设计。 根据轴的功能，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。 一般的设计步骤为：选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。 3. 轴的材料 轴是主要的支承件，常采用机械性能较好的材料。常用材料包括：?碳素钢：该类材料对应力集中的敏感性较小，价格较低，是轴类零件最常用的材料。常用牌号有：30、35、40、45、50。采用优质碳钢时，一般应进行热处理以改善其性能。受力较小或不重要的轴，也可以选用Q235、Q255等普通碳钢。 ?合金钢：对于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，可以选用合金纲。合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，但对应力集中较敏感，价格也较高。设计中尤其要注意从结构上减小应力集中，并提高其表面质量。 ?铸铁：对于形状比较复杂的轴，可以选用球墨铸铁和高强度的铸铁。它们具有较好的加工性和吸振性，经济性好且对应力集中不敏感，但铸造质量不易保证。 2.1.2 轴的结构设计
复合材料结构设计参考资料复合材料与工程 考试形式 笔试闭卷 考试时间和地点 时间：2015年6月25日14:00--15:40 地点：材料学院A107 题型与分数分布 一．名词解释 二．填空题 三．简答题 四．计算题
一、绪论 1.复合材料：由两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。 一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。 一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类： A按基体材料分：树脂基的复合材料、金属基复合材料、无机非金属复合材料 B按分散相形态分：连续纤维增强、纤维织物增强、片状材料增强、短纤维增强、颗粒增强C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。 D按用途分类：结构复合材料：利用复合材料的各种良好力学性能用于制造结构的材料。 功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料 3.复合材料的结构层次： 三次结构：纤维缠绕压力容器，即平常所说的制品结构（a） 二次结构：从容器壁上切取的壳元即是由若干具有不同纤 维方向的单层材料按一定顺序叠合而成的层合 板（b） 一次结构：层合板的一个个铺层，是层合板的基本单元（c） 二、单层板的宏观力学分析 1.单层板的正轴刚度 正向:也就是说应力方向与坐标方向一致方向为正向，相反为负向。 正面：截面外法线方向与坐标轴方向一致的面，否则为负面。 σ1和σ2——表示正应力分量:拉伸为正，压缩为负，也就是使整 个单层板产生拉伸时的应力为正应力，而使单层板产生压缩时的应 力为负应力。 τ12——表示剪应力分量:其中正面正向为正；负面负向也为正。 A．力学实验 a.纵向单轴试验： 纵向泊松比v1是单层板由于纵向单轴应力σ1而引起的横向线应变ε2(1)与纵向线应变ε1(1)的比值。（ε2(1)表示的是这个应变是由纵向应力σ1引起的） b.横向单轴试验
四、低速轴系的结构设计 1、根据轴的工作条件，选择材料及热处理方法，确定许用应力，由（二）（三）已算得从动齿轮转速n 2=71.7r/min 。齿轮分度圆直径d 2=360mm 。选用45号钢调质。查①表11－1得抗拉强度MPa 650b =σ，查①表11－9得许用弯曲应力[]MPa 60b 1=-σ。 2、按扭转强度估算最小直径 由（二）知，P 2=3.87kw ，T 2＝516.1N.m 查①表11－5取A=110，按①式（11－3）计算得： mm 57.417 .7187.3110n P A d 33 2==≥ 考虑轴和联轴器用一个键联接，故将轴放大5％并取标准值，即取d=45mm 。 3、轴的结构设计 （1）将轴设计成阶梯轴，按T=516.1N.m ，从②查用TL8型弹性联轴器，孔径为45mm ，长L=112mm ，与轴头配合长度为84mm 。取轴头直径为45mm ，故靠近轴头的轴身直径为52mm ，轴颈直径取55mm 。轴两端选用6011型轴承，轴承宽度B=18mm ，外径D=90mm 。轴承由套筒和轴肩实现轴向定位，圆角r=1mm 。取齿轮轴头直径为60mm ，定位环高度h=5mm ，其余圆角r=1.5mm ，挡油盘外径取D=89mm 。 （2）在（三）已经求得轮毂长为90mm ，因此轴头长度为88mm ，轴颈长度与轴承宽度相等为18mm ，齿轮两端与箱体内壁间距离各取15mm ，由于转速较低，故轴承用润滑脂，所以轴承端面与箱体内壁距离取10mm 。这样可定出跨距为158mm 。伸出箱体的轴段长度取44mm 。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，应将头长度取短一些，故取轴头长度为75mm 。 3、由于是单级齿轮减速器，因此齿轮布置在中央，轴承对称布置，齿轮与轴环、套筒实现轴向定位，以平键联接及选用过渡配合H7/n6实现周向固定。齿轮轴头有装配锥度，两端轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，采用过盈配合k6实现周向固定。整个轴系以两端轴承盖实现轴向定位，联轴器以轴肩、平键和选用过渡配合H7/k6实现轴向定位和周向固定。 4、草图如下：
第一章概述 1．1电子设备结构设计与制造工艺 1．1．1现代电子设备的特点 当前，电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。 由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现，使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代，再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境，就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面： 1．设备组成较复杂，组装密度大 现代电子设备要求具有多种功能，设备组成较复杂，元器件、零部件数量多，且设备体积要小，组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现，使电子设备的组装密度较过去提高了很多。 2．设备使用范围广，所处的工作环境条件复杂。 现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。 3．设备可靠性要求高、寿命长 现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备，不仅元器件质量要求高，在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。 4．设备要求高精度、多功能和自动化
现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合，有的电子设备要求有智能实现人机交流，使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。 上述电子设备的特点，只是对整体而言，具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点，对电路设计和结构设计的要求更高了，设计、生产人员充分了解电子设备的特点，对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。 1．1．2 电子设备的制造工艺和结构设计 工艺工作是企业生产技术的中心环节，是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段，它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段，它的主要内容是组织指导符合设计要求的加工生产，直至出厂为止而采取的必要的技术和管理措施。工艺工作按内容可分为工艺技术和工艺管理，前者是生产实践劳动技能和应用科学研究成果的积累和总结，是工艺工作的核心；后者是对工艺工作的计划、组织、协调与实施，是保证工艺技术在生产中贯彻和发展的管理科学。工艺技术的实现和发展是由科学的工艺管理工作来保证和实现的。工艺工作将各个部门、各个生产环节联系起来成为一个完整的整体。它的着眼点就是促进每项工作操作简单、流畅、高效率、低强度。 设计和制造电子设备，除满足工作性能的要求外，还必须满足加工制造的要求，电路性能指标的实现，要通过具体的产品结构体现出来。电子设备是随着电子技术的发展而发展的，其结构和构成形式也随之发生变化。初期的设备较简陋，考虑的主要问题是电路设计。到二十世纪四十年代，出现了将复杂设备分为若干部件，树立起结构级别的先进想法；为防止气候影响，研制出密封外壳；为防止机械过载而研制出减振器，设备结构功能进一步完善，结构设计成为电子设备设计的内容。随后，由于军用电子技术的发展和野战的需要，结构设计的内容逐步丰富起来。目前，结构设计在电子设备的设计中占有较大的
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前言 本标准制订的目的，主要是为了适应公司日益全球化发展的需要，也是为了增强公司机柜可互换性、提高公司机柜设计效率和质量、降低公司机柜研发和生产成本的需要。 本标准主要以IEC标准为主，参照了ETSI、NEBS标准对机柜性能部分的要求及NEBS标准对机柜工程安装的要求。 标准起草：徐建华
1．1电子设备结构设计与制造工艺 1．1．1现代电子设备的特点 当前，电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。 由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现，使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代，再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境，就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面： 1．设备组成较复杂，组装密度大 现代电子设备要求具有多种功能，设备组成较复杂，元器件、零部件数量多，且设备体积要小，组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现，使电子设备的组装密度较过去提高了很多。 2．设备使用范围广，所处的工作环境条件复杂。 现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。
3．设备可靠性要求高、寿命长 现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备，不仅元器件质量要求高，在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。 4．设备要求高精度、多功能和自动化 现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合，有的电子设备要求有智能实现人机交流，使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。 上述电子设备的特点，只是对整体而言，具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点，对电路设计和结构设计的要求更高了，设计、生产人员充分了解电子设备的特点，对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。 1．1．2 电子设备的制造工艺和结构设计 工艺工作是企业生产技术的中心环节，是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段，它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段，它的主要内容是组织指导符合设计要求的加
航空电子产品结构设计中的电磁兼容性(EMC 设计 摘要 :本文简述了航空电子产品电磁兼容设计的重要性 , 着重介绍了电磁兼容性结构设计的重要内容之一——屏蔽设计的原理及几种屏蔽设计的实用方法。 关键词:电磁兼容性屏蔽 一引言 电磁兼容性技术又称环境电磁学,是近代发展起来的新的学科领域。它涉及到电路设计、结构设计、工艺及安装等方面的问题。随着电子技术的发展 ,电子设备的发射功率将更高, 无线电射频源的密度将更太, 未来的电磁环境也将更加严酷。现在我国已经将电磁兼容性能提高到与产品指标同等重要的地位 ,不满足电磁兼容性要求的军品不能装机。对于从事军工产品的设计人员来说 ,应该尤为重视产品的电磁兼容性设计。在飞机中,窄小的空间装备着大量的各种类型的电子设备,如接收系统、发射系统、控制设备、天线、雷达等等 ,导致电磁环境极为复杂 , 相互间的电磁干扰非常严重。系统电磁兼容性设计不良的飞机,发生防御电子系统和进攻电子系统的相互干扰不能同时工作 ,甚至发生通信设备导致武备系统误动作的情况都是不乏其例的。 二电磁干扰方式 电子设备结构设计中常见的电磁干扰方式主要有: 传导干扰 传导干扰一般是指通过电源,电缆,布线系统,接地系统引起的串扰。辐射干扰 在高频情况下,电磁能量比较容易产生辐射。通常,在 MHz 以上,辐射就较明显,当导线长度超过四分之一波长时,辐射功率将很大。 三电磁兼容(EMC 设计的主要内容及方法
电磁兼容设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。屏蔽是结构设计中的主要使用方法。 3.1屏蔽 电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽,磁屏蔽和电磁屏蔽。 (1静电屏蔽 静电屏蔽主要是为了抑制寄生电容的耦合, 使电路由于分布电容泄漏出来的电磁能量经屏蔽接地而不致于串入其它电路,从而使干扰得到抑制。静电屏蔽的基本方法是采用低电阻率材料作屏蔽体, 在感应源与受感器之间加一块与机壳接触良好的金属隔板网、罩或盒。可用铜、铝材做屏蔽外壳,要求不高的也可用钢材。机壳必须是导电良好、稳定可靠的导电体。静电屏蔽必须保证良好的接地,否则屏蔽效果将大大下降。 (2磁屏蔽 磁屏蔽主要是针对一些低阻抗源。例如变压器、线圈及一些示波器、显示器就可考虑用磁屏蔽。良好的低频屏蔽必须具有合适的电导率和高磁导率。磁屏蔽的基本方法是用高磁导率材料,如铁镍合金、镍铅合金、纯铁、铜作屏蔽材料, 做成屏蔽罩。 (3电磁屏蔽 电磁屏蔽就是对高频电磁辐射的屏蔽。 电磁屏蔽的主要方法是用金属材料做成屏蔽壳体。电磁屏蔽理论指出:电磁干扰在通过屏蔽体时, 一部分被反射, 未被反射的部分进入屏蔽层而被吸收转化为热能, 剩余的部分则穿透屏蔽层, 继续向外传播。 四几种屏蔽设计的实用方法
机柜设计 2.1 影响机柜结构设计的因素 机柜是电气控制设备不可缺少的组成部分，是电气控制设备的‘载体’。机柜既要满足各电气单元的组合功能条件(安全的要求，检修性能，形式的统一，组合的标准，功能的分配，外形美观等),还要满足柜体本身要求(如坚固可靠,美观,调整容易,符号规范,制造的适用性以及针对特殊场合的特殊设计等)。 机柜设计应在满足成套电气产品使用功能要求的前提下，同时满足结构工艺性要求，即机柜的总体及其零部件制造的可行性及经济性要求，以及满足电器装配的工艺性和运行中的可维修性要求。 由于长期以来缺乏系统设计,人机工程学设计思想,重电气设计而忽略结构设计,重主机而轻视附件,我国机柜在外观,整体布局,色彩,加工精度及互换性,配套性等方面与发达国家有一定的差距,尤其在专利技术方面,我们仍然受制于工业发达国家,以至于外商企业占有了我国高端机柜市场的较大份额， 机柜结构本身发展形成的各种形式，不同的组件，不同电压等级，不同使用场合，加工设备的发展，不同生产厂家的自身条件等都决定了控制柜的制造受到甚多因素影响。由于机柜结构要求不一，以及各个企业加工手段不同，它们的制造工艺就不能强求完全一致，但制造中也存在带普遍意义的较关键的工艺特点，现将这些特点结合柜体结构选择与设计进行介绍。 2.1.1机柜的结构及基本类型 2.1.1.1机柜的基本结构模式 1.基本结构模式 通过长期的实践，电气控制设备的壳体逐步形成了盒,箱,柜(包括屏)，台四大基本结构模式，定义如下： 1）机柜 用于容纳电气或电子设备的独立式或自支撑的机壳。机柜通常配置有门，可拆或不可拆的侧板。机柜一般安装在地面上或大型设备平台上。 机箱 机箱的体积较小，一般安装在台面，桌面，墙壁上或设备壁龛中，是用于容纳电气或电子设备的小型机壳。 3）控制台 安装在台面或地面上，具有水平面，垂直面或倾斜面，以容纳控制，信息和监控设备的机壳。4）机盒 用于容纳电气或电子设备的便携式小型机壳，或用于电气单元隔离的小型机壳（电磁屏蔽盒）。机盒也可以作为部件安装在机柜，机箱和控制台内。 2.机柜的典型结构 由于电气控制设备被广泛应用于多个技术领域，并且由于其功能的差异，使用场合的差异及
军用电子设备结构设计“六性” 发表时间：2019-05-10T16:14:15.637Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：秦俊沛[导读] 六性，即可靠性、保障性、维修性、安全性、测试性和环境适应性。 广州广电计量检测股份有限公司广东省广州市 510000摘要：六性，即可靠性、保障性、维修性、安全性、测试性和环境适应性。随着当今社会科学技术的不断发展，军用设备的性能和使用要求越来越高，为适应现代化作战的高标准，高要求，科学家们对军用电子设备的性能不断进行优化。基于此，本文将对军用电子设备的“六性”问题进行简要阐述并提出自己的看法。 关键词：军用电子设备；结构设计；环境适应性 随着科技的不断进步，各种设备在日常生活中的应用越来越广泛，军用电子设备相较于其他设备，不仅在设备制造过程中有着严格的要求，而且由于军事信息安全的特殊性和机密性，对军用设备各方面的性能也有着超高的标准。产品指标在军用电子设备的研发过程中十分重要，社会的不断发展也使得军用设备的“六性”逐渐拥有与产品指标同等重要的地位。军用电子设备使用的特殊性，内容应用的广泛性，以及信息的安全性等问题，都要求产品的生产达到更高标准。所以明确军用电子产品结构设计工作，注重“六性”问题，是科学家们关心的重点内容。 1 “六性”的产生 2011年11月1日《武器装备质量管理条例》正式颁布，其中第二十条提出军用电子设备的保障性、测试性、安全性、可靠性以及维修性等五项内容。而在GJB 9001《质量管理体系要求》中，相对于《武器装备质量管理条例》多增加一项性能，即环境适应性。此外，除去本文所说“六性”中的测试性，另外有军用电子产品的稳定性、电磁兼容性，互换性和运输性等均在GJB 6000《标准编写规定》中出现。本文中只对军用电子设备的“六性”进行分析。 2 结构设计中的“六性” 2.1可靠性根据GJB 450中可靠性定义，我们可以将可靠性理解为所用设备的系统，零部件等各个组成部分，在一定时间内根据不同工作要求，完成要求任务的基本能力。而可靠度作为衡量设备可靠性的重要标准，指的是设备在规定时间和条件下完成工作要求的概率。为了使军用设备高标准产生，我们要从源头提高产品的可靠性，通过采用成熟的加工工艺，将新工艺，新材料融入到设备生产，在设计上减少操作步骤，并选择优秀的组装原件，可靠的电路等等，这些符合要求的生产过程都可以大大提高军用电子设备的性能。 2.2保障性保障性是指装备性能满足军队战备和战斗过程中的要求，可以给与官兵保障的能力。而设备的保障性关系到它的质量好坏，一个真正合格的产品在没有特殊因素的情况下，不会轻易失去工作能力，使用者的保障也就不会随意发生变化。所以为提高设备保障性，提出以下措施：1、尽可能优化设备，既可以降低人员的劳动强度，也可以从源头减少问题出现的机会；2、注重设备原材料，元器件的选择，从正规渠道选择正规商家；3，对设备零部件的维修提供相应的参考资料，方便使用者平时的维修保养；4、在可以用通用设备代替的基础上，尽量减少特殊设备的存在，方便工作应用。 2.3维修性维修性是指产品在一定时间内，根据特定条件，进行规定程序的维修，而重新达到工作要求的能力。设备的维修度则是指维修性的概率。修复性维修和预防性维修是除设备日常维修以外的产品维修性的主要内容，对于如何提高设备维修性，总结出以下几点建议：1、简化设备结构，方便日常维护维修工作的开展；2，将设备体积进行缩减，减轻拆卸、运输、搬运等压力；3、对设备零部件进行详细分类，比如根据使用时间的长短，可以分为单寿件，长寿件和短寿件，以便于维修人员工作和记录；4、对设备容易出现问题的地方加以标记，为维修工作提供便利；5、注意防差错识别标识，安全警示必须醒目，设备零件的编号、功能详细记录，这些不仅使用时需要，在设备的日常维修过程中也必不可少。 2.4安全性 GJB 900给出的安全性定义是指不会导致人员伤亡、危害身体健康及自然环境、设备或财产造成破坏或损失的能力。安全性作为军用电子设备的一个重要特征，可以用来描述装备对其他事物存在的潜在危险，同时对装备性能进行评价的过程中，安全性也是必不可少的因素之一。所以提高设备安全性至关重要，基于这种情况，技术人员可以事先通过精密的计算和合理的设计来降低危险出现的可能性，在无法避免使用危险器材的情况下，选择风险最小的。而为了保证不相关人员的安全，需要将有危险的物品单独放置，与其他活动区域进行隔离。与此同时，在对设备进行日常维护时，减少天气等因素带来的问题，同时注意操作保养过程中的危险，避免意外的发生。 2.5测试性和环境适应性在GJB 2547中对设备测试性是这样定义的，即指产品可以及时、准确地确定设备无论是否在工作过程中时的状态并与内部故障相隔离的一种设计特性。而环境适应性则是说，在设备的使用年限内，根据不同环境影响，比如电场环境，磁场坏境，力学环境，生物环境等特殊环境，依旧可以实现预定功能以及不会被破坏的能力。对设备的这两种性能问题的出现，我们也在找寻解决的方法，比如对设备进行热设计，选择适合环境温度的零部件并对其开展热设计工作；在海洋环境下注重对设备的保护，防止其受海风，潮湿空气等影响；设置检测系统，及时对出现的故障报警等等。 3 “六性”的结构工作工程研制是军用电子设备研制过程中的重要节点，在此阶段工程中以参加到军用电子设备的工作计划中，使得设备的方案设计达到“六性”的各个要求指标，在结构方面对军用电子设备的“六性”进行设计，分析，评审，试验等过程，将设计想法落实到实处，积极开展该种设备的结构工作。结束语
例1 已知传递的功率P=3.32kw，从动轮的转速n=76.4r/min,直齿圆柱齿轮分度圆直 径d2=250mm,传递的转矩T=415.82Nm （1）选择轴的材料确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率，材料无特殊要求，故选用45#钢调质处理，由表6-1查得强度极限σB=650Mpa，许用弯曲应力【σ-1b】=60Mpa （2）按扭矩强度估算直径 根据表6-2得C=118～107，又由式（6-5）得d≥c(p/n)1/3 =(107～118)×(3.32/76.4)1/3=37.6～41.5mm 考虑到轴的最小直径处要求安装联轴器，会有键槽存在，故将计算直径加3%～5%取38.73～41.5mm,由设计手册取标准直径d1=42mm （3）设计轴的结构并绘制草图 由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两 侧轴的外伸端安装半联轴器。 1）、确定轴上零件的位置和固定方式，要确定轴的结构形状，必须确定轴上零件的装 拆顺序和固定方式，确定齿轮从右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端 用套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置完全被确定，齿轮的周向固定采用平键联接， 轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向固定采用过盈配合。 2）、确定各轴段的直径，如图所示，轴段a（外伸端）直径最小，d1=42mm,考虑到要对 安装在轴段a上的联轴器进行定位，轴段b上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段c、 f 上安装轴承，轴段c、f必须满足轴承的内径的标准，故取轴段c、f的直径分别为 d3=55mm d6=55mm,用相同的方法确定轴段b、d、e的直径d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,选用6211轴承。 3）、确定各轴段的长度，齿轮的轮毂宽为72mm，为保证齿轮固定可靠，轴段d的长度 应略短于齿轮轮毂宽，取L4=70mm。为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱 体内壁间应留有一定的间距取该间距为13mm。为保证轴承安装在轴承座孔中（轴承宽 度为21mm）并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm。所以轴段e的 长度L5=18mm, 轴段f的长度L6=20mm。轴段c由轴承安装的对称性知，L3=40mm,轴段 b的长度L2=66mm,轴段 a的长度由联轴器的长度确定得L1=83mm(由轴颈d1=42mm知联 轴器和轴配合部分的长度为84mm),在轴段a 、d 上分别加工出键槽，使两键槽处于轴 的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5—10mm,键槽的宽度按轴段直 径查手册得到，a处选用平键12×8×70，d处选用平键18×11×60。 4）、选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。
文件名称：机箱结构设计规范 编号：RD-SJ-004 版本：A0 页次： 1 / 23 编写：审核：批准/ 日期： 1 范围 本规范适用于工业类计算机机箱的结构设计，并针对军工产品与需要实施特性分 类的工业计算机规定了特性分类在设计文件上的表示方法。 2 规范性引用标准及参考文献 2.1 GB/T 3047.2-1992 高度进制为44.45mm的面板、机架和机柜基本尺寸系列 2.2 GB/T 14665-1998 机械工程CAD制图规则 2.3 GB/T 2822-1991 标准尺寸 2.4 SJ/T 207.1-3-1999 中华人民共和国电子行业标准《设计文件管理制度》 2.5 《电子设备结构设计原理》 3 定义： 特性分类：根据特性的重要程度，对其实施分类的过程。特性分为三类：关键特性、重要特性和一般特性； 关键特性：如有故障，可能危及人身安全、导致武器或完成所要求使命的主要系统失效的特性；具有此特性的零件称关键零件； 重要特性：如有故障，可能会导致最终产品不能完成所要求使命的特性；具有此特性的零件称重要零件； 一般特性：该特性虽与产品质量有重要关系，但如有故障，一般不会影响产品的使用性能；仅有此特性的零件称一般特性； 4 机箱设计的基本要求 4.1 证产品技术指标的实现：设计机箱时，必需考虑机箱内部元、器件相互间的 电磁干扰和热的影响，以提高电性能的稳定性；必需注意机箱的强度、钢度 问题，以免产生变形，引起电气接触不良、门、插接件卡滞，甚至受振后损 坏；必需按实际工作环境和使用条件，采取相应的措施以提高设备的可靠性 和使用寿命，保证产品技术指标的实现。 4.2 便于设备的操作使用与安装维修：为了能有效地操作和使用设备，必须使机
本次初步设计正文用宋体四号，1.5倍行距。编码按照:第六章 6.1 6.1.1类推。以下典型设计仅供参考，周五下午排好版审定初稿。 一、涝池设计 1、设计原则 涝池布设在沟头、路旁和田间地头等地段，以拦水保护道路和农田设施为主要作用，一般要距沟头、沟边10米以上或选择在村庄、道路等宜形成径流的低洼地，修筑涝池5处，以集蓄径流、防止道路冲刷或沟头前进，同时解决畜禽饮水及小片园地灌溉用水。 2、池场工程 涝池一般以圆形为主，也可根据地形设施为方形和多边形，由于其主要起拦水护冲作用，一般不用防渗处理。 3、设计容积 涝池设计容积在100——200立方米，顶宽大于1米，安全超高大于0.5米，内坡比1:1.5,外坡比1:1。 4、涝池断面设计（见附图） ①设计为土质涝池； ②形状与大小依据具体地形设计，深度一般为 m,容积100~200m3； ③岸埂顶宽1～2m，迎水坡1：1～1：1.5，外坡1：1。 蓄水计算公式V=3/5πR2H
式中V——蓄水容积（m3），根据当地涝池建设情况取200m3； H——有效水深（m），为了安全期间，设计涝池水深为2m，超过0.5m。 R——圆的半径（m），按照蓄水量推算的半径为7.5m。 5、放线与施工 ①依据来水量及地形条件，确定涝池形状、规格及进出口，在实定放样作为施工参考； ②施工采用挖掘机开挖，挖出的土料堆放在池周，每层堆放厚度不超过30cm，然后用推土机碾压夯实，人工配合整修边埂及池底； ③铺垫粘土，人工夯实，池底用10~15cm粘土做防渗层。（详见附图）进行防渗处理。 6、涝池的管理 ①每年暴雨期制定专人巡视，发现问题及时处理，防止渗漏垮塌或直接冲毁； ②每年清淤一次，确保有足够的容积。 7、设置位置及工程量 根据实地勘察，项目区确定涝池数量为座，布设在项目区的1 条流域中，依据上述公式计算的工程量见表1—1，设计图见各流域设计报告。 表1—1项目区涝池建设规模及工程量统计表
深圳市研祥智能 编号：WC-R&D- 版本： A0 页次： 1 / 23 科技股份有限公司 编写：审核：批准/日期： 1.范围 本规范适用于工业计算机类标准19＂上架机箱的结构设计。 2规范性引用标准及参考文献 2.1GB/T 3047.2-1992 高度进制为44.45mm的面板、机架和机柜基本尺寸系列 2.2GB/T 14665-1998 机械工程CAD制图规则 2.3GB/T 2822-1991 标准尺寸 2.4《电子设备结构设计原理》 3机箱设计的基本要求 3.1.1保证产品技术指标的实现：设计机箱时，必需考虑机箱内部元、器件相互间 的电磁干扰和热的影响，以提高电性能的稳定性；必需注意机箱的强度、钢 度问题，以免产生变形，引起电气接触不良、门、插接件卡滞，甚至受振后 损坏；必需按实际工作环境和使用条件，采取相应的措施以提高设备的可靠 性和使用寿命，保证产品技术指标的实现。 3.1.2便于设备的操作使用与安装维修：为了能有效地操作和使用设备，必须使机 箱的结构设计符合人的心理和生理特点，同时还要求结构简单，装拆方便。 此外，面板上的控制器、显示装置必须进行合理选择与布局，以及考虑操作 人员的人身安全等等。 3.1.3良好的结构工艺性：结构与工艺是密切相关的，采用不同的结构就相应有不 同的工艺，而且机箱结构设计的质量必须要有良好的工艺措施来保证。因此， 要求设计者必须结合生产实际考虑其结构工艺性。 3.1.4贯彻标准化、模块化： 3.1. 4.1标准化是国家的一项重要技术经济政策和管理措施，它对于提高产 品质量和生产率、便于使用维修、加强企业管理、降低生产成本等 都具有重要作用。结构设计中必须尽量减少特殊零、部件的数量， 增加通用件的数量，尽可能多的采用标准化、规格化的零、部件和 尺寸系列(尽量采用标准库中和国标零部件)。
军用电子产品可靠性设计 研究 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
军用电子产品可靠性设计研究 摘要：现代战争是信息化战争，电子产品在战争中起着举足轻重的作用；军用电子产品的可靠性直接关系战争成败；如何保证军用电子产品的高可靠性可以作橐桓鲎门研究课题。本文针对如何提高军用电子产品可靠性进行讨论。 关键词：电子产品；可靠性；设计 DOI： 电子产品已深入人们生活。军队信息化也离不开电子产品的使用；电子产品已深入到军队作战指挥和日常生活中，其可靠性直接决定军队的战斗力。如何保证军用电子产品可靠性成为军用电子产品研制生产的首要问题。笔者根据多年来的实践经验，对军用电子产品可靠性设计进行了一些深入研究，论文将从五个方面进行阐述。 1 需求分析准确性 对比民用电子产品来说，军用电子产品除了对电子产品的基本需求外，还有一些特殊需求――可靠、耐用、抗摔、抗震动冲击和适应复杂恶劣环境；因此，在军用电子产品研制时，必须考虑军品的特殊需求和使用场合，只有需求准确，才可能制定合适的实现方案和方法。 2 结构设计可靠性 首先根据军用电子产品的使用场合考虑结构设计，包括大小、高度、机壳材质、外观喷涂材质、全密封机箱还是非全密封机箱、板卡布局、外部接口使用航空插座还是普通插座、散热方式选择等等。下面将对结构设计的几个重要考虑因素进行讨论：布局
结构布局好坏直接影响电子产品的加工难度、散热性能、使用维护、维修。 结构布局始终应坚持一个原则：简单；简单包含两层含义：（1）装配简单、拆卸简单；（2）使用维护简单。如果结构布局不合理，就可能装配效率低，拆卸难；外部接口布局不合理，导致使用不便，同时也会带来可靠性降低的问题。 内部线路走线必须整齐、规范，模拟信号线应该远离板卡高频信号和时钟信号。 热敏感模块或器件应该远离发热源；针对高功率或发热部件进行散热处理。 电磁兼容性 电磁兼容性作为军用电子产品的一个重要考核指标，在设计之初应整体考虑：首先应充分了解各种元器件的工作特性；各板卡的排版布局走线符合电气特性要求；电源模块及滤波模块设计、屏蔽结构设计和机壳设计都应作为整体考虑因素。只有全面考虑设备的电磁兼容性，才可能满足军用电子产品对EMC要求。 持续工作稳定性及保养维护便利性 高发热模块或元器件必须采取散热措施；如果风冷散热，必须考虑风机的持续工作可靠性和持续工作时间。根据笔者经验，合格风机持续工作时间为5年左右，部分风机可能寿命会延长。对于军用电子产品来说，如果持续工作5年后需要对风冷设备进行维护保养。风机更换必须简单便捷。如果采用散热片散热，必须考虑散热片的散热面积能够满足模块或器件要求。 设备供电模块至少需要考虑板级更换，目前电源供电模块持续工作的有效时间一般在5年至8年，部分模块工作寿命会延长。因此，必须考虑5年至8年后更换电源模块的可能性和便利性。
电子产品结构设计技术高级班 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 系统设计师、电子结构设计工程师、总质量师、产品质量师、工艺师、质量可靠性管理者。【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生 【报名邮箱】martin#https://www.doczj.com/doc/e017959091.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 如今的中国已成为世界电子设备制造中心，整个电子制造业的结构正在发生新的变化与调整，新器件、新材料、新工艺不断问世，特别是日新月异的微电子技术正在向各个领域广泛渗透。因此传统的电子设备结构设计和工艺方法受到严重挑战，中国电子制造业迫切需要大量精通各方面知识的设计、制造工程师。现代电子设备所处的环境主要包括气候环境、机械环境、电磁环境、生物化学环境和核辐射环境等。各种环境因素的影响可能导致电子设备可靠性降低、失效甚至损坏，必须采取防护措施。 培训对象: 系统设计师、电子结构设计工程师、总质量师、产品质量师、工艺师、质量可靠性管理者。 课程大纲：（根据学员反映，授课内容可能会有所调整） (一)、阐述电子产品结构设计的突破与创新 1、结构设计对电子产品整机的影响有哪些？ 2、怎样突破传统的设计概念？ 3、怎样学会运用创新理念？设计出让人满意的产品。 4、国外结构设计技术的介绍与借鉴。 (二)、电子产品的造型设计与结构设计 1、什么是电子设备的造型设计？ 2、工业造型设计的要素有哪些？ 3、工业造型设计所遵循的基本原则。 4、造型设计的程序介绍。 5、造型设计中的色彩是怎么考虑的？用色彩弥补造型的不足。 6、造型设计的几个美学原则。
第三章 受弯构件正截面承载力计算习题及作业 一、思考题 1、 试述少筋梁、适筋梁和超筋梁的破坏特征，在设计中如何控制梁的破坏形态。 2、 什么是有效截面高度、相对受压区高度、界限相对受压区高度、最小配筋率和最大配筋 率？ 3、 梁的截面高度、截面宽度与哪些因素有关，设计中通常如何选取？ 4、 梁中共有几种钢筋，其作用分别是什么？ 5、 受弯构件计算中采用了几个基本假定，这些基本假定是什么？如何理解？ 6、 单筋矩形截面梁的计算方法是什么？对矩形截面受弯构件而言，为提高其受弯承载力， 可采取的措施有多少种？其中最有效的是哪种？ 7、 何时采用双筋截面梁？双筋截面梁的计算方法是什么？双筋截面梁有少筋或超筋问题 吗？如何在设计中进行控制？ 8、 T 形截面形成的原因？如何计算T 形截面最小配筋率，为什么？ 9、 T 形截面的计算方法是什么？工程中何时采用T 形截面进行计算？ 10、翼缘在受拉区的T 形截面对承载力有无影响？工程中还有无应用价值？若有价值何时采用？ 二、作业题 1、某办公楼一钢筋混凝土简支梁，梁的计算跨度m l 2.50 ，承受均布线荷载，其中可变荷载标准值为8m kN /，永久荷载标准值为9.5m kN /（不包括梁的自重），拟采用C30混凝土和HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一类。钢筋混凝土容重为25m kN /3。试设计该构件所需的纵向钢筋面积，并选配钢筋。 2、某办公楼一矩形截面简支梁，截面尺寸为200X450mm 2 ，计算跨度4.5m ，承受均布荷载设计值为79kN/m （含自重）。结构安全等级为二级，环境类别为一类。混凝土强度等级C30，钢筋采用HRB500级。A 、试设计该梁？B 、若该梁已经配有HRB500级受压钢筋3 20，受拉钢 筋需要多少？ 3、已知梁截面尺寸为b ×h ＝250×500mm ，混凝土强度等级C30，纵向钢筋级别为HRB335，受压区配有216钢筋，受拉区配有625钢筋，试求该梁能够承受的极限弯矩是多少？ 4、一T 形截面梁，截面尺寸如图，混凝土强度等级C30，钢筋级别为HRB400，结构安全等级为二级，环境类别为一类。试按以下三种弯矩设计值M ，分别设计纵向受拉钢筋面积。 （1）M=300kNm(a s =40mm) （2）M=500kNm(a s =65mm) （1）M=600kNm(a s =65mm)
电子产品的结构设计过程 一个完整产品的结构设计过程 1.ID 造型; a. .......................... I D 草绘 b. ............................. ID 外形图 c. ............................. MD 外形图 2.建模; a. 资料核对 ..... b. 绘制一个基本形状...... c. 初步拆画零部件 ..... 1.ID 造型; 一个完整产品的设计过程, 是从ID 造型开始的，收到客户的原始资料（可以是草图，也可以是文 字说明），ID即开始外形的设计；ID绘制满足客户要求的外形图方案，交客户确认，逐步修改直至客户认同；也有的公司是ID 绘制几种草案，由客户选定一种，ID 再在此草案基础上绘制外形图；外形图的类型，可以是2D的工程图，含必要的投影视图；也可以是JPG彩图；不管是哪一种，一般需注名整体尺寸，至于表面工艺的要求则根据实际情况，尽量完整；外形图确定以后，接下来的工作就是结构设计工程师（以下简称MD的了； 顺便提一下，如果客户的创意比较完整，有的公司就不用ID直接用MD故外形图； 如果产品对内部结构有明确的要求，有的公司在ID绘制外形图同时MD就要参与进来协助外形的调整；MD开始启动，先是资料核对，ID给MD的资料可以是JPG彩图，MD将彩图导入PROEt描线；ID 给MD勺资料还可以是IGES线画图，MD各IGES线画图导入PROE!描线，这种方法精度较高；此外，如果是手机设计，还需要客户提供完整的电子方案，甚至实物； 2。建摸阶段， 以我的工作方法为例，MD根据ID提供的资料，先绘制一个基本形状（我习惯用BASE乍为文件名）；BASE就象大楼的基石，所有的表面元件都要以BASB的曲面作为参考依据； 所以MD故3D的BASE和ID做的有所不同，ID侧重造型，不必理会拔模角度，而MD不但要在BASE 里做出拔模角度，还要清楚各个零件的装配关系，建议结构部的同事之间做一下小范围的沟通，交换一下意见，以免走弯路；
轴的强度计算 一、按扭转强度初步设计阶梯轴外伸端直径 由实心圆轴扭转强度条件 τ＝ 3 3 10 2.09550?=n d P W T ρ ≤［τ］ 式中，τ为轴的剪应力，MPa ；T 为扭矩，N ·mm ；ρW 为抗扭截面系数，mm 3；对圆截面，ρW ＝π 3 d /16≈0.23d ； P 为轴传递的功率， KW ；n 为轴的转速， r/min ；d 为轴的直径，mm ；［τ］为许用切应力，MPa 。 对于转轴，初始设计时考虑弯矩对轴强度的影响，可将［τ］适当降低。将上式改写为设计公式 d ≥ [] 3 3 3 32.0109550n P A n P =?τ (16.1) 式中，A 是由轴的材料和承载情况确定的常数。见表16.7；P 为轴传递的功率， KW ；n 为轴的转速，r/min ；d 为轴径，mm 。 表16.7常用材料的［τ］和A 值 注：1.轴上所受弯矩较小或只受转矩时，A 取较小值；否则取较大值。
2.用Q235、3SiMn 时，取较大的A 值。 3.轴上有一个键槽时，A 值增大4%～5%；有两个键槽时，A 值增大7%～10%。 可结合整体设计将由式(16.1)所得直径圆整为按优先数系制定的标准尺寸或与相配合零件(如联轴器、带轮等)的孔径相吻合，作为转轴的最小直径。 二、按弯扭组合强度计算 轴系结构拟定以后，外载荷和轴的支点位置就可确定，此时可用弯扭组合强度校核。如图16.39(a)，装有齿轮的传动轴，切向力 P 作用在齿轮的节圆上， 通过齿轮的受力分析(图16.39(b))，可知齿轮作用于轴上的是一个通过轴线并与之轴线垂直的力P 和一个作用面垂直于轴线的力偶PR m = (图16.39(c))。 力 P 使轴产生弯曲变形(图16.39(d))，力偶PR m =则产生扭转变形(图 16.39(e))，所以此轴是弯扭组合变形。 分别考虑力 P 与力偶 m 的作用，画出弯矩图(图16.39(f))和扭矩图(图 16.39(g))，其危险截面上的弯矩和扭矩值分别为 l Pab M = T ＝PR m = 危险截面上的弯曲正应力和扭转剪应力的分布情况如图(16.40(a))，由于 C 、 D 两点是危险截面边缘上的点，扭转剪应力和弯曲正应力绝对值最大，故 为危险点，其正应力和剪应力分别为 σ=W M τ = ρ W T