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篇(1)

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 可靠性

就目前形式下，人們借助電子學(xué)原理而制作成的各種設(shè)備、裝置、儀器、儀表等等都被統(tǒng)稱做電子設(shè)備。電子設(shè)備最主要的用途就是進(jìn)行電子元器件的支撐，借助電纜聯(lián)系電路能夠最大程度的滿足各種電氣需求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不但需要對(duì)固定安裝的各種元器件規(guī)格有所了解，而且需要將驅(qū)動(dòng)器、變頻器等一同納入進(jìn)考慮范圍。

1 電子設(shè)備設(shè)計(jì)的基本方式

1.1 確立設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)工作人員在接到了設(shè)計(jì)任務(wù)之后，需要對(duì)設(shè)備協(xié)議之中的各種內(nèi)容提出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。主要是因?yàn)槠涫窃O(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與使用的參照標(biāo)準(zhǔn)。在電子設(shè)備方案之中需要將設(shè)備的使用方式、使用參照條件、外形大小、裝飾與表面涂飾等各方面的要求，同時(shí)還需要標(biāo)注清楚具體的生產(chǎn)制造工藝、包裝運(yùn)輸以及保存等等多方方面的要求。設(shè)計(jì)人員同時(shí)需要工作的實(shí)際情況，明確各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)中的詳細(xì)內(nèi)容。

1.2 設(shè)計(jì)人員與電氣人員的配合

二者需要有商有量，需要配合協(xié)商的問題包括了：要清楚附有外形大小和安裝尺寸的電子元器件的參數(shù)表、需要對(duì)設(shè)備的使用環(huán)境情況以及設(shè)備的功率要求有明確的認(rèn)知、需要對(duì)各種重要元器件的屏蔽和散熱要求有清楚了解、需要對(duì)各種有關(guān)電子設(shè)備內(nèi)部走線和外部電纜走線的方式有清楚了解。

1.3 結(jié)合生產(chǎn)明確結(jié)構(gòu)方式

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中主要包含了插件的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)形式、單元盒結(jié)構(gòu)組成形式、插箱組成結(jié)構(gòu)形式、底板結(jié)構(gòu)形式以及機(jī)體具體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)形式等等。在這之中，使用范圍最全面的就是插件的結(jié)構(gòu)形式，詳見下圖，其構(gòu)成主要是印制的電路板。除此之外機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式也被大范圍的使用在工業(yè)建設(shè)之上，樣式通常分成了柜式、箱式、臺(tái)式以及盒式。

1.4 外形尺寸的確立

依照具體設(shè)備對(duì)外形尺寸做確立，首先需要對(duì)電子設(shè)備內(nèi)部零器件需要占用的空間大小做確定。車載船運(yùn)以及航空使用的各種設(shè)備，當(dāng)中的電子設(shè)備外形大小需要將門、艙、過道和安裝場(chǎng)地認(rèn)真考慮分析。

插件小單元

2 設(shè)計(jì)規(guī)范化的基本原則

設(shè)計(jì)規(guī)范化就是要確保其實(shí)現(xiàn)各種有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，針對(duì)一些可供維修使用的產(chǎn)品，指的是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，依照具體規(guī)定的程序內(nèi)容以及方式開展各項(xiàng)維修工作，這樣能夠讓產(chǎn)品始終維持或者恢復(fù)其工作的初始狀態(tài)。其針對(duì)著提升電子設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性的各項(xiàng)要求，可以對(duì)以下幾方面內(nèi)容做分析研究。

2.1 防腐蝕

首先，需要選擇有強(qiáng)耐腐蝕性的材料；另外，金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要有合理化建設(shè)，防止發(fā)生接觸性腐蝕，在一些較容易出現(xiàn)腐蝕以及腐蝕程度最嚴(yán)重的部位需要將組織構(gòu)建的厚度加厚。再次，對(duì)環(huán)境條件做調(diào)控，把設(shè)備抽成真空并且將干燥的氨氣以及氦氣等充進(jìn)去，并且密封保存。另外使用電化學(xué)保護(hù)方式，其中包含了對(duì)陽極的保護(hù)以及對(duì)陰極的保護(hù)等等。

2.2 隔振緩沖

在電子設(shè)備之中使用的防振以及緩沖方式，總結(jié)起來有三方面的內(nèi)容。第一，降低或者消除振動(dòng)與沖擊造成的干擾源；第二，當(dāng)出現(xiàn)外部環(huán)境有較高的振動(dòng)情況時(shí)，能夠選擇在設(shè)備與基礎(chǔ)條件之間，加裝一個(gè)減振器，從而實(shí)現(xiàn)減少振動(dòng)與沖擊等對(duì)設(shè)備造成危害的影響。第三，使用有阻尼的操作結(jié)構(gòu)，針對(duì)各種撓性設(shè)備的振動(dòng)分析需要充分考慮到設(shè)備彈性而誘發(fā)的各種共振效應(yīng)，為了有效的降低共振的頻率，需要在結(jié)構(gòu)之中添加入相應(yīng)的阻尼材料。

2.3 電子設(shè)備散熱

相關(guān)實(shí)踐因素證明，電子元件的故障會(huì)伴隨著元件溫度的上升而遞增，電子設(shè)備的線路性能和溫度之間的變化呈反比的關(guān)系。電子設(shè)備散熱結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)，首先需要將各項(xiàng)主要參數(shù)要素加入考慮范圍之中，比如各個(gè)元件的發(fā)熱功率和具體的散熱面積等等。設(shè)備冷卻方式的確定以及冷卻介質(zhì)的流量估計(jì)主要受制于這些數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。除此之外，還需要清楚的了解到各個(gè)設(shè)備適應(yīng)的工作環(huán)境。

3 電子設(shè)備規(guī)范化設(shè)計(jì)中的因素要點(diǎn)

3.1 利于操作與維修

為了讓電子設(shè)備的操作更加的簡單可靠，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電子設(shè)備設(shè)計(jì)之前，需要先做一次深入全面的研究，對(duì)比了解各種同類產(chǎn)品的具體工作情形，將一些需要修理的部位做記錄。切實(shí)的了解清楚各個(gè)電子設(shè)備內(nèi)部的零器件區(qū)位，比如維修過程中要使用到的區(qū)位等等。

3.2 提高生產(chǎn)率

電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)在技術(shù)上需要應(yīng)該選擇現(xiàn)金、創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)。使用各種全新的技術(shù)和全新的操作工藝，進(jìn)而不斷的提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率。在電子設(shè)備中的各個(gè)零部件和生產(chǎn)元器件的規(guī)格需要盡量的少，設(shè)備之中的機(jī)械零器件需要具備相對(duì)完好的結(jié)構(gòu)工藝性特點(diǎn)。在整個(gè)電子設(shè)備之中，零部件和各種元器件的技術(shù)參數(shù)與尺寸大小需要盡量的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化要求。整個(gè)設(shè)備之中需要使用到的各項(xiàng)原材料不管是品種還是規(guī)格都要盡量的少，設(shè)備的零部件加工精細(xì)程度和相應(yīng)的技術(shù)條件需要有所匹配，不能夠無限制的追求高精度。

3.3 造型美觀

電子設(shè)備的造型設(shè)計(jì)其實(shí)就是將一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化的審美理念做有機(jī)的結(jié)合，找尋一個(gè)最和諧統(tǒng)一的使用環(huán)境，遵循基本的協(xié)調(diào)要素。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要將美觀和實(shí)用的關(guān)系協(xié)調(diào)好，盡可能的創(chuàng)造出美觀且實(shí)用的產(chǎn)品。

4 結(jié)語

電子設(shè)備可靠性指的是在產(chǎn)品的限定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的使用條件之下，完成一些力所能及的事物。只有提升了電子設(shè)備的可靠性和設(shè)計(jì)的規(guī)范化，才可能保證工作的有效性與工作的質(zhì)量。本次研究中對(duì)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的可靠性和規(guī)范化設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要的闡述，并且分析了幾項(xiàng)提升電子設(shè)備可靠性的方式，以期最大程度的提升電子設(shè)備的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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篇(2)

【關(guān)鍵詞】軍用設(shè)備；機(jī)載通信設(shè)備；機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.引言

機(jī)載通信電子設(shè)備一般為獨(dú)立設(shè)備，是機(jī)載電子系統(tǒng)中重要的組成部分。軍用設(shè)備通常在非常惡劣的環(huán)境下服役，工作環(huán)境、使用要求和用戶要求比其他電子設(shè)備更為嚴(yán)苛，因此，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求具有特殊性。

為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)要求，機(jī)載平臺(tái)通信系統(tǒng)一直維持高科技化的發(fā)展，對(duì)軍用機(jī)載通信電子設(shè)備要求越來越高。對(duì)于機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足多功能、高性能、高可靠性、小型輕量化、通用化、維修快速化等要求。軍用通信設(shè)備研制周期短，產(chǎn)品變化多，往往是電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)并行，多專業(yè)同時(shí)協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以成熟可靠的機(jī)箱設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，才能實(shí)現(xiàn)高效率、高品質(zhì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.設(shè)計(jì)要求

軍用機(jī)載通信設(shè)備的環(huán)境條件是用戶根據(jù)GJB 150A、GJB 367A或HB 5830系列標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合設(shè)備的實(shí)際使用、運(yùn)輸、貯存環(huán)境制定的。

機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先應(yīng)滿足工作環(huán)境以及技術(shù)指標(biāo)要求：

1）機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)簡捷，且細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)到位。零部件加工工藝性良好，機(jī)箱具有良好的操作維修性，便于裝配、調(diào)試、使用、維修。機(jī)箱的內(nèi)部走線工整，牢固。

2）機(jī)箱的模塊化設(shè)計(jì)程度高，繼承性高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件。

3）機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分考慮散熱，對(duì)于功率放大器件等熱耗大的器件，應(yīng)在方案設(shè)計(jì)階段闡明采取的熱設(shè)計(jì)措施。

4）機(jī)箱應(yīng)具有足夠的剛強(qiáng)度，能適應(yīng)搬運(yùn)和運(yùn)輸過程中的振動(dòng)環(huán)境，機(jī)載通信設(shè)備在飛機(jī)行駛中的振動(dòng)環(huán)境下能正常工作。同時(shí)，還應(yīng)能適應(yīng)在使用、搬運(yùn)、裝卸和和運(yùn)輸?shù)冗^程中可能遭受的非重復(fù)性沖擊。

5）機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循小型化、輕量化要求，采用減重設(shè)計(jì)。

6）機(jī)箱應(yīng)有電磁兼容性設(shè)計(jì)。

7）機(jī)箱應(yīng)進(jìn)行三防設(shè)計(jì)，保證在氣候惡劣的環(huán)境下長期服役。

3.機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

機(jī)箱是實(shí)現(xiàn)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)要求的基礎(chǔ)，通常也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要對(duì)象。通信設(shè)備通常為獨(dú)立的箱殼式機(jī)箱，按結(jié)構(gòu)形式可細(xì)分為鈑金式機(jī)箱、銑制機(jī)箱、焊接機(jī)箱、模塊化鋁材機(jī)箱等。除另有規(guī)定外，軍用機(jī)載電子設(shè)備的機(jī)箱尺寸其附件應(yīng)符合GJB 441和GJB 780的規(guī)定。

軍用機(jī)載通信設(shè)備通常置機(jī)艙內(nèi)，根據(jù)GJB 376A要求，機(jī)箱的外觀為黑色（無光澤）。設(shè)備外觀及內(nèi)部模塊都應(yīng)有標(biāo)識(shí)，名牌安裝于設(shè)備明顯位置，內(nèi)容清晰、耐久，除非特殊規(guī)定，不使用不干膠作為設(shè)備名牌。機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮“三化”的要求，采用模塊化的設(shè)計(jì)，最大化統(tǒng)一螺紋規(guī)格，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。機(jī)載設(shè)備的機(jī)箱要求小型化、輕量化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段需采用減重措施。為滿足機(jī)箱安全性要求，機(jī)箱外觀不應(yīng)有尖銳棱角，外殼的不連續(xù)性（蓋板、窗口等）應(yīng)盡可能少，外露器件（接插件等）要有防護(hù)措施，前面板安裝把手可以在前面板向下放置時(shí)能保護(hù)面板上的突出器件，外部安裝的不連續(xù)使用的插座均應(yīng)裝保護(hù)罩，前后面板排布要美觀合理，設(shè)備超過10kg時(shí)考慮用雙把手，所有緊固件都要有效防松脫，機(jī)箱還應(yīng)有漏電保護(hù)措施等。

3.1 鈑金結(jié)構(gòu)機(jī)箱

鈑金結(jié)構(gòu)是軍用機(jī)載通信設(shè)備機(jī)箱的常見形式，其結(jié)構(gòu)簡潔、規(guī)則、對(duì)稱、重量輕，而且有成本低和便于加工的優(yōu)點(diǎn)。鈑金結(jié)構(gòu)的機(jī)箱整體是由折彎零件裝配而成，具有良好的剛、強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1）材料選擇塑性好的防銹鋁，機(jī)箱用料厚度一致。

2）折彎內(nèi)緣半徑過小會(huì)引起開裂，而過大會(huì)產(chǎn)生回彈。應(yīng)以工藝要求為設(shè)計(jì)依據(jù)，合理設(shè)計(jì)折彎內(nèi)徑，利用現(xiàn)有的折彎模具加工。

3）考慮鈑金零件機(jī)械加工的工藝性，如單邊折彎高度不宜過小，沖孔落料直接要有安全間距，以及彎邊沖孔邊距合理等問題。

4）鈑金折彎后以彎邊為基準(zhǔn)的尺寸公差應(yīng)放至0.3mm較為經(jīng)濟(jì)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)機(jī)箱外形、孔位等尺寸的精度，避免公差過高增加不必要的成本。

圖1是鈑金結(jié)構(gòu)機(jī)箱，圖2為銑制結(jié)構(gòu)機(jī)箱。

3.2 銑制結(jié)構(gòu)機(jī)箱

銑制機(jī)箱在軍用機(jī)載通信設(shè)備中非常普遍。銑制機(jī)箱結(jié)構(gòu)靈活、復(fù)雜，突破了其他種類傳統(tǒng)機(jī)箱的局限性。現(xiàn)代通信設(shè)備呈小型化、多功能化、外觀時(shí)尚化的發(fā)展趨勢(shì)，銑制機(jī)箱適應(yīng)性強(qiáng)，而且機(jī)箱銑加工成薄板和加強(qiáng)筋的形式利于增強(qiáng)整體剛度和減重。設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1）銑制機(jī)箱螺紋全部屬于緊固連接螺紋，應(yīng)合理布置緊固處的間距，鋁合金強(qiáng)度不夠時(shí)應(yīng)采用不銹鋼螺套來增強(qiáng)螺紋強(qiáng)度。

2）機(jī)箱應(yīng)避免使用沉頭、半沉頭螺釘，且必有防松脫措施。

3）機(jī)箱的零部件設(shè)計(jì)，應(yīng)便于加工和裝夾，僅在必要時(shí)提高精度。

4）機(jī)箱外部的門、板應(yīng)方便拆卸。裝配、維修方便，避免使用特制工具。

3.3 焊接結(jié)構(gòu)機(jī)箱

焊接機(jī)箱框架牢固且剛、強(qiáng)度高，焊接縫強(qiáng)度高于基材的一半。軍用設(shè)備工作于惡劣的機(jī)械環(huán)境中，焊接機(jī)箱在抗沖擊和振動(dòng)的性能優(yōu)越。軍用機(jī)載通信設(shè)備機(jī)箱的焊接結(jié)構(gòu)常采用真空釬焊，其他種類的焊接也多有應(yīng)用。焊接機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1）航空鋁合金中3A21、5A06、5A05、6061、6063適用于手弧焊、電子束焊、點(diǎn)焊。在真空釬焊爐加熱溫度不大于800℃的條件下，只有3A21、6063適合用于釬焊（因?yàn)殁F焊溫度低）。

2）采用鋁合金3A21、6063焊縫致密度較好，但應(yīng)避免垂直焊縫，焊接面的寬度不小于10mm。焊前用不銹鋼或與母材同材質(zhì)的螺釘緊固被焊零件，螺釘間距20-30mm為宜，精度要求高處采用不銹鋼圓柱銷定位。

3）機(jī)箱采用等厚度的板料焊接，不等厚時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)過渡區(qū)以達(dá)到等厚。使用手弧焊主要用V型坡口，板厚度不大于3mm可以不設(shè)計(jì)坡口。

4）焊后加工會(huì)削弱焊縫強(qiáng)度，應(yīng)避免焊后加工。

圖3是焊接結(jié)構(gòu)模塊化的機(jī)箱，圖4為模塊化結(jié)構(gòu)機(jī)箱。

3.4 模塊化機(jī)箱設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)是軍用通信設(shè)備的顯著特點(diǎn)。歐美有SEM-E、ASAAC標(biāo)準(zhǔn)模塊規(guī)范等，國內(nèi)也制定了GJB 1422、HB 7091和HB 7092等針對(duì)航空機(jī)載電子模塊的標(biāo)準(zhǔn)。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)=通用模塊（大量）+專用模塊（少量）+模塊連接器。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員只需注重專用的結(jié)構(gòu)形式和接口設(shè)計(jì)，而不必從頭開始，可以有效簡化設(shè)計(jì)程序，縮短研制周期。

通信電子設(shè)備常見的模塊劃分：電源模塊、接口及數(shù)據(jù)處理、終端模塊、信道模塊、功率放大模塊。模塊間的電路互聯(lián)主要有低頻、射頻，有時(shí)會(huì)有光纖等模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1）模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)是有效的利用空間，尺寸與重量盡量小，一般能夠單人手持。

2）模塊應(yīng)是可維修、更換的，并且在正常安裝位置或從設(shè)備卸下時(shí)都能較容易地對(duì)其調(diào)試測(cè)試。模塊上應(yīng)使用快速分離式連接器，分離時(shí)不需要使用工具（或只需一般手工工具）。同一模塊接插件數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)考慮到插拔受力。

3）盲插模塊需用導(dǎo)向裝置和定位銷的導(dǎo)向與定位，安裝模塊時(shí)可輕易對(duì)準(zhǔn)，而且一定要有防插錯(cuò)的措施。盲插模塊接插件要有浮動(dòng)量，對(duì)于射頻接口浮動(dòng)量以1.5mm為宜，避免過小或過大。

4）固定模塊用的緊固件應(yīng)容易拆卸，要防止緊固件掉入設(shè)備，盡量使用松不脫組合螺釘。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 熱設(shè)計(jì)

軍用機(jī)載電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)的基本理論和計(jì)算方法以及熱可靠性分析與鑒定的方法在GJB/Z 27、QJ 1474均有詳述。機(jī)載通信設(shè)備內(nèi)部的高密度集成電路和功率放大部位熱密度很高，散熱設(shè)計(jì)往往是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

設(shè)備機(jī)箱在方案階段的設(shè)計(jì)方法，多數(shù)借助數(shù)值傳熱學(xué)仿真技術(shù)模擬熱環(huán)境輔設(shè)計(jì)。最常用的熱分析軟件有FLOTHERM和ICEPAK，它們利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD：Computational Fluid Dynamic）和數(shù)值傳熱學(xué)仿真技術(shù)來模擬電子設(shè)備中的流體流動(dòng)、熱傳輸以及熱輻射（邊界條件），并以此計(jì)算電子設(shè)備周圍的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)。熱分析軟件的瞬態(tài)分析計(jì)算量非常大，因此絕大多采用穩(wěn)態(tài)的分析的方法，而且允許有較大（30%左右）的誤差。

軍用機(jī)載通信設(shè)備的工作環(huán)境溫度，以技術(shù)協(xié)議為依據(jù)，溫度范圍可達(dá)-50℃～+75℃。不少設(shè)備考慮占空比的因素后，平均熱功率仍不少于200W，機(jī)箱強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱方式被普遍采用。機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1）冷卻空氣的入口應(yīng)遠(yuǎn)離其他設(shè)備熱空氣的出口。

2）機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮機(jī)箱內(nèi)的熱耗分布，為機(jī)箱內(nèi)部單元設(shè)計(jì)傳熱、散熱的途徑，必要時(shí)采用熱絕緣或熱屏蔽措施。功放管等器件熱耗突出，在機(jī)箱熱設(shè)計(jì)中要著重分析。

3）選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)具備合適的風(fēng)機(jī)尺寸和風(fēng)量，還要考慮到風(fēng)機(jī)的噪聲（轉(zhuǎn)速）、電磁干擾、振動(dòng)、振幅等因素對(duì)機(jī)箱內(nèi)的影響，要充分考慮風(fēng)機(jī)的可靠性。鼓風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)壓大、風(fēng)量集中，很適用于局部冷卻，應(yīng)盡量使風(fēng)機(jī)保持良好的工作點(diǎn)；抽風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)量大、負(fù)壓分布均勻，對(duì)流道結(jié)構(gòu)的要求比鼓風(fēng)低，但要避免氣流“短路”。通過風(fēng)機(jī)的特性曲線找出合適的工作點(diǎn)，作為仿真結(jié)果的對(duì)比。風(fēng)機(jī)有工作溫度范圍，不能超限值工作，有時(shí)必要配置風(fēng)機(jī)的控制電路。

4）強(qiáng)迫風(fēng)冷若不滿足要求，則首先應(yīng)優(yōu)化散熱器的幾何參數(shù)。增加肋片高度和肋片數(shù)，可以增加散熱表面積。但當(dāng)肋片增加到一定數(shù)量時(shí)，肋片間距變小，導(dǎo)致流過肋片的風(fēng)量變小，同時(shí)肋片間的溫度會(huì)相互影響，所以，增加表面積須考慮流動(dòng)阻力。

5）熱設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)（電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)）要同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)矛盾時(shí)應(yīng)權(quán)衡解決，但不得損害電氣性能。

4.2 隔振設(shè)計(jì)

軍用機(jī)載通信設(shè)備對(duì)隔振的要求很高，必要時(shí)會(huì)使用多級(jí)隔振技術(shù)。機(jī)箱通常選用剛度較大的隔振器，而不耐振的器件則選用剛度小的局部隔振器或采用加固的方式。機(jī)載通信設(shè)備減振系統(tǒng)中，鋼絲繩隔振器、金屬網(wǎng)阻尼隔振器、金屬干摩擦式隔振器（即無諧振峰隔振器）比較常見。對(duì)振動(dòng)敏感的器件通常采用體積小的橡膠隔振器或隔振墊。具體隔振設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）機(jī)箱的設(shè)計(jì)應(yīng)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛性（應(yīng)對(duì)較低的激振頻率），避免懸臂結(jié)構(gòu)和明顯的應(yīng)力集中。

2）機(jī)箱中重量大于7g的獨(dú)立器件，均應(yīng)考慮隔振加固，無法安裝隔振器可用有彈性的膠狀物質(zhì)充在需要隔離的部位。

3）緊固機(jī)箱的安裝架采用鋁合金鈑金結(jié)構(gòu)，盡量用鉚接或螺紋連接，以提高阻尼。應(yīng)避免使用焊接，以防開裂。

4）選擇隔振器須符合設(shè)備機(jī)箱的環(huán)境要求，尺寸盡量小、隔振效率盡量高。根據(jù)設(shè)備總重量及設(shè)備重心位置，遵循幾何對(duì)稱布置原則，確定每個(gè)隔振器的實(shí)際承載量。隔振器不超過額定載荷使用，如果各支撐點(diǎn)的載荷相差較大，則應(yīng)采用同一型號(hào)不同剛度的隔振器。安裝隔振器的部件應(yīng)該具有最高的強(qiáng)度，隔振器間距應(yīng)盡可能大，但要避免設(shè)備在靜載荷、動(dòng)載荷下發(fā)生彎曲變形。

4.3 電磁兼容設(shè)計(jì)

通信電子設(shè)備多是對(duì)靜電放電和磁場(chǎng)敏感的設(shè)備，應(yīng)采取諸如接地、隔離、屏蔽等措施以提高電磁兼容性。結(jié)構(gòu)的電磁兼容性設(shè)計(jì)應(yīng)與設(shè)備電氣設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，并按照GJB/Z 25標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計(jì)。機(jī)箱電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）通信設(shè)備主要是高頻屏蔽，對(duì)此屏蔽體材料須選用良導(dǎo)體，如銅、鋁等，還需進(jìn)行表面處理，增加表面導(dǎo)電能力（對(duì)于低頻屏蔽體選用磁性材料，如鐵等）。

2）機(jī)箱上必有接地裝置（通常為通用件），用于接地的所有金屬或其它電氣連接件導(dǎo)電處應(yīng)良好緊固接觸，無間隙以及油漆等涂料。

3）機(jī)箱蓋板的緊固件間距，通常使用1/4屏蔽波長。

4）機(jī)箱選用的導(dǎo)電材料應(yīng)考慮抗腐蝕能力，并滿足環(huán)境條件。導(dǎo)電橡膠條粘接用703硅橡膠分段單點(diǎn)粘接，每隔2.5cm～5.0cm分一點(diǎn)，切忌整段粘接。

4.4 三防設(shè)計(jì)

機(jī)載設(shè)備機(jī)箱考慮到材料的強(qiáng)度、剛度，一般選用鋁鎂合金作為主要材料。三防設(shè)計(jì)是機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，設(shè)計(jì)的相關(guān)要求應(yīng)符合GJB/Z80標(biāo)準(zhǔn)。軍用機(jī)載電子設(shè)備的機(jī)箱均需滿足GJB 150A所規(guī)定的濕熱、鹽霧、霉菌試驗(yàn)要求，三防設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

外表防護(hù)層選用氟聚氨酯漆，其耐候性優(yōu)于丙烯酸聚氨酯漆。外表油漆不撒花比撒細(xì)花耐霉菌能力好。

2）機(jī)箱中所用不銹鋼零件須進(jìn)行鈍化處理，銅合金進(jìn)行鍍鎳、鍍銀或鍍金。

3）因?yàn)闀?huì)變色，鍍銀通常用于機(jī)箱內(nèi)部。在沒有導(dǎo)電性能要求的地方，可用三防漆防護(hù)鍍銀層。

4）機(jī)箱外部接插件外殼首選不銹鋼材質(zhì)鈍化，其次是防銹鋁合金表面鍍鎘。

5）機(jī)箱的接地柱和有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的器件，不能涂敷三防漆和油漆。

5.結(jié)束語

本文是在實(shí)際工程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，概況闡述了軍用機(jī)載通信設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的要點(diǎn)，對(duì)同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的參考借鑒意義。技術(shù)進(jìn)步要通過不斷創(chuàng)新，只有遵從科學(xué)原理，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和成果，方能減少設(shè)計(jì)創(chuàng)新的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]GJB367A-2001.軍用通信設(shè)備通用規(guī)范[S].總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2001，9.

篇(3)

【關(guān)鍵詞】 電子產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理 使用壽命

一、前言

現(xiàn)如今，各行各業(yè)運(yùn)用的電子產(chǎn)品越來越多，電子產(chǎn)品的安全性和使用壽命受到越來越大的重視。而為了保障電子產(chǎn)品的安全性和更長的使用壽命必須保障電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理合理，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。本文重點(diǎn)的分析了電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，原則以及影響因素。通過電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，原則及影響因素的分析，為以后的電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有力的幫助，保障設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更加合理，安全性更高，使用壽命更久的電子產(chǎn)品。

二、電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

第一，功能要求。電子產(chǎn)品歸根結(jié)底是一件商品，對(duì)于使用者來說，滿足其功能是其基本的要求。所以，電子產(chǎn)品必須在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)自身的價(jià)值。第二，質(zhì)量要求。電子產(chǎn)品要想有更好的效率和更高的效益，必須質(zhì)量可靠，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上必須更加合理，外觀美觀。第三，結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化。合理優(yōu)化的電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要是從其尺寸，工藝，使用材料等方面體現(xiàn)，通過這些方面的考慮和選擇，找到最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。第四，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要滿足創(chuàng)新性的要求。現(xiàn)如今，電子產(chǎn)品都能滿足自身的功能要求，但要體現(xiàn)其創(chuàng)新性才能有更好的市場(chǎng)，比如多功能的電子產(chǎn)品，外觀設(shè)計(jì)獨(dú)特，更加吸引人的注意力等等。只有電子產(chǎn)品的創(chuàng)新性做好，產(chǎn)品安全性高，實(shí)用性強(qiáng)，外觀設(shè)計(jì)美化，才能有更好的市場(chǎng)。

三、電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

第一，各部分功能滿足設(shè)計(jì)要求的原則。電子產(chǎn)品的基本原則就是設(shè)計(jì)的各部件，各部分的功能得以滿足預(yù)先設(shè)計(jì)，能夠滿足基本的使用。第二，產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度滿足要求的原則。電子產(chǎn)品作為一件商品，其強(qiáng)度和剛度必須滿足要求，達(dá)到該產(chǎn)品的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，只有滿足這個(gè)原則，才能有更大的使用壽命。第三，工藝和裝配上滿足要求的原則。電子產(chǎn)品在工藝設(shè)計(jì)和裝配上必須滿足電子產(chǎn)品裝配的要求，在這個(gè)原則滿足后，產(chǎn)品才能更好的進(jìn)行裝配使用。第四，滿足用戶的審美要求的原則。電子產(chǎn)品最終作為商品使用，在滿足使用者基本功能需求的基礎(chǔ)上，要更加美觀，這樣才能更好的吸引使用者。

四、電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素

1、生產(chǎn)和維修方面的因素。電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，必須考慮后續(xù)的生產(chǎn)和維修因素。在設(shè)計(jì)中必須保障后續(xù)的生產(chǎn)更加合理，方便后續(xù)的生產(chǎn)，保障后續(xù)生產(chǎn)更加流暢合理。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，就必須考慮電子產(chǎn)品的后續(xù)維修。因?yàn)椋粋€(gè)電子產(chǎn)品不可能在使用中不出現(xiàn)問題，而出現(xiàn)問題后，就必須進(jìn)行維修，所以在維修上更加方便的電子產(chǎn)品更容易滿足要求。這需要設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就必須考慮好。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以在電子產(chǎn)品出現(xiàn)問題進(jìn)行維修時(shí)，能夠方便的進(jìn)行維修，而不破壞電子產(chǎn)品的本體。

2、零部件材料選擇方面的因素。電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中，零部件材料的選擇會(huì)直接影響電子產(chǎn)品的使用壽命以及電子產(chǎn)品的安全性。所以，選擇合適的材料是非常必要的。這就要求在電子產(chǎn)品零部件材料選擇上，必須考慮環(huán)保，安全，可回收利用等等因素。在選擇材料的時(shí)候，不能貪圖便宜，要認(rèn)真選擇生產(chǎn)廠家，選擇資質(zhì)齊全，口碑好的材料生產(chǎn)廠家。

3、功能實(shí)現(xiàn)方面的因素。功能實(shí)現(xiàn)方面因素考慮是保障后續(xù)電子產(chǎn)品后續(xù)投入使用良好的關(guān)鍵。為了滿足功能要求，必須考慮元器件布局、電路板布線、組件部件布局方面的相互影響。保障三者合理的實(shí)現(xiàn)功能，同時(shí)元器件布局、電路板布線、組件部件布局三者方面不會(huì)產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象。

4、產(chǎn)品使用壽命方面的因素。電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮使用壽命的因素。用戶購買電子產(chǎn)品首先考慮的就是能夠長久使用。所以提升使用壽命，是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者必須考慮的重要問題。而為了保障使用壽命更久，就必須設(shè)計(jì)更加合理，零部件參數(shù)選擇更加優(yōu)化，材料選擇更加安全等等。

總結(jié)：總之，在以后的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在保障其設(shè)計(jì)原理合理的基礎(chǔ)上，注重其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常有必要的，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，并且根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境來設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，來滿足人們的需求，同時(shí)保持產(chǎn)品的安全性，保障電子產(chǎn)品使用壽命更長。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]曹偉智，田野. 產(chǎn)學(xué)研背景下的自行車產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 美苑. 2015（06）

[2]李曉明，姜紅明，任召. 某高密度電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與解析[J]. 科技風(fēng). 2016（01）

[3]巫發(fā)茂，蔣龍，王健，朱維兵. 基于ANSYS Workbench某機(jī)載電子設(shè)備隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2016（10）

篇(4)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代各種電子、電氣、信息設(shè)備的數(shù)量和種類越來越多，性能越來越先進(jìn)，其使用場(chǎng)合和數(shù)量密度也越來越高。這就使得電子設(shè)備工作時(shí)常受到各種電磁干擾，包括自身干擾和來自其它設(shè)備的干擾，同時(shí)也對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生干擾[1]。在這種情況下，要保證設(shè)備在各種復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作，則在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就必須認(rèn)真考慮電磁兼容性設(shè)計(jì)。如果忽視了這一問題,到新產(chǎn)品使用時(shí)，干擾問題就會(huì)暴露出來。因此及早地解決電磁干擾問題是電子設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要環(huán)節(jié)。

2.理論基礎(chǔ)

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中常見的電磁干擾方式主要有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種，因此電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)的主要方法有屏蔽、濾波、接地等。

2.1屏蔽

電磁屏蔽是利用金屬板、網(wǎng)、蓋、罩、盒等屏蔽體阻止或減小電磁能量傳播所采取的一種結(jié)構(gòu)措施。常用的方法有靜電屏蔽，磁屏蔽和電磁屏蔽。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在著手電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)產(chǎn)品所提出的抗干擾要求進(jìn)行有針對(duì)性的電磁屏蔽設(shè)計(jì)。屏蔽通常有靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三種。

2.2濾波

電路中的干擾信號(hào)常常通過電源線、信號(hào)線、控制線等進(jìn)入電路造成干擾，所以對(duì)公用電源線及通過干擾環(huán)境的導(dǎo)線一般均要設(shè)置濾波電路。

2.3接地

接地問題在電磁兼容性設(shè)計(jì)中也是一個(gè)極其重要的問題，正確的接地方法可以減少或避免電路間的互相干擾。根據(jù)不同的電路可用不同的接地方法。通常組合單元電路接地有串聯(lián)一點(diǎn)接地、并聯(lián)一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地三種方式。整機(jī)接地方式也是保障產(chǎn)品電磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故電路差別甚大，接地狀況也不大相同。一般常用的方法是：將模擬電路、數(shù)字電路、機(jī)殼分開，各自獨(dú)立接地，避免相互間的干擾，最后三地合一接入大地，這種方式較好地抑制了電磁噪聲，減少了數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)之間的干擾。

3.機(jī)箱EMC的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一電子設(shè)備中的機(jī)箱，機(jī)箱有電源線、信號(hào)線、控制線等的穿入及穿出以及散熱用的通風(fēng)孔、調(diào)節(jié)用的調(diào)節(jié)孔、顯示窗等，同時(shí)機(jī)箱也是由多個(gè)零件組合而成，各部分的連接處難免有泄漏。如何抑制電磁能從上述因素中泄漏，就成了電磁兼容性的關(guān)鍵。在這里僅介紹幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較簡單可行的方法：

3.1縫隙的屏蔽

縫隙指的是連接后要拆卸的，如機(jī)箱上下蓋、前后面板和箱體的連接縫，這類連接通常用螺釘來緊固。這類情形增加屏蔽效能的途徑有如下：

（1）增加縫隙深度，也就是增加箱體與蓋板的配合寬度。

（2）在結(jié)合處加入導(dǎo)電襯墊或者提高結(jié)合面的加工精度，即減少縫隙長度。一般比較經(jīng)濟(jì)的辦法是在接合面安裝導(dǎo)電襯墊。這樣既可以減少縫隙泄漏，又不要求接合面有很高的加工精度。

（3）接合面上涂上導(dǎo)電涂料：在用螺釘、鉚釘緊固的交疊接縫處，由于配合表面微觀上是凹凸不平的，接合面上只能是部分點(diǎn)接觸；而導(dǎo)電涂料是一種呈流體狀的液體，極易流入縫隙，填補(bǔ)結(jié)合面上的不平部位，可顯著地改善接合處金屬之間的電接觸使用時(shí)應(yīng)先把接合面上的不導(dǎo)電物質(zhì)清除干凈。對(duì)于那些易遭腐蝕的接縫也可用這種涂料來減小腐蝕。如果接縫的配合表面過于粗糙，孔隙很大，應(yīng)先用導(dǎo)電填隙料把孔隙填平。導(dǎo)電填隙料具有如同油灰的粘稠性，可像刮底漆那樣嵌攆。

（4）縮短螺釘間距：接合面不加導(dǎo)電襯墊時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)可能的條件下盡量增加連接螺釘數(shù)量，減小螺釘間距，使縫隙長度相應(yīng)減小。

3.2通風(fēng)孔的屏蔽[3]

為了滿足機(jī)箱內(nèi)部通風(fēng)散熱的要求，有時(shí)必須在箱體上開設(shè)通風(fēng)孔。因此，也必須對(duì)通風(fēng)孔進(jìn)行電磁屏蔽，這類情形增加屏蔽效能的途徑有如下：

（1）窗口上覆蓋金屬絲網(wǎng)：金屬絲網(wǎng)覆蓋在通風(fēng)孔上的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是采用焊接方式安裝，這種方法使金屬網(wǎng)與屏蔽體之間有良好的電接觸，但工藝復(fù)雜，金屬網(wǎng)性能變壞以后又難以更換，且焊接時(shí)易破壞周圍的保護(hù)層，所以很少采用這種方法。另一種是采用環(huán)形壓圈通過緊固螺釘把金屬網(wǎng)安裝在屏蔽體的通風(fēng)孔上。安裝之前，應(yīng)把配合面上的絕緣層、氧化層、油垢等不導(dǎo)電物質(zhì)除去，并應(yīng)安裝足夠數(shù)量的螺釘以獲得連續(xù)的接觸。這種安裝方式，只要在結(jié)構(gòu)和工藝上仔細(xì)考慮，即可使金屬網(wǎng)與屏蔽體之間獲得良好的電接觸，所以應(yīng)用比較廣泛。

（2）用穿孔金屬板作通風(fēng)孔：用許多小孔代替大口徑的通風(fēng)孔是提高屏蔽效能的有效方法，它可以直接在屏蔽體上開許多小孔，亦可單獨(dú)制成穿孔金屬板安裝到屏蔽體的通風(fēng)孔上。與金屬網(wǎng)相比，穿孔金屬板的特點(diǎn)是屏蔽體性能穩(wěn)定，因?yàn)樗淮娼饘倬幙椌W(wǎng)固有的網(wǎng)絲交叉點(diǎn)接觸電阻不穩(wěn)定的問題。在屏蔽壁上直接開小口徑通風(fēng)孔,具有結(jié)構(gòu)與工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用已較普遍。

（3）采用截止波導(dǎo)式通風(fēng)窗：金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板在較高頻下屏蔽效能都要下降,特別是當(dāng)孔眼尺寸與電磁波波長可比擬時(shí)，則孔眼將引起嚴(yán)重的泄漏。在較高頻以上，欲有高的屏蔽性能，且通風(fēng)良好，可采用截止波導(dǎo)式通風(fēng)孔板(如蜂窩狀通風(fēng)孔板)，它與金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板相比有如下優(yōu)點(diǎn)：工作的頻段寬，即便到微波頻段仍有較高的屏蔽性能；對(duì)空氣的阻力小，風(fēng)壓損失少；機(jī)械強(qiáng)度高，工作可靠穩(wěn)定。

3.3表頭孔的屏蔽

電子設(shè)備的機(jī)箱面板上往往裝有指示電參數(shù)的表頭，安裝表頭需在面板上開相應(yīng)尺寸的孔。為防止從表頭孔中泄漏電磁能量，結(jié)構(gòu)上有兩種方法可供選用：

（1）在表頭背面進(jìn)行附加屏蔽，且在面板和屏蔽體之間加入導(dǎo)電襯墊以減少縫隙，改善電接觸，穿入屏蔽體的表頭引線由裝在屏蔽體上的穿心電容引入，使引線感應(yīng)的干擾信號(hào)旁路到地。

（2）表面上覆蓋導(dǎo)電玻璃：表面覆蓋導(dǎo)電玻璃蓋時(shí)，必須確保導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層與面板有良好的電接觸，通常在連接處加入導(dǎo)電襯墊。由于導(dǎo)電玻璃主要對(duì)電場(chǎng)和高頻電磁場(chǎng)有屏蔽作用，所以表頭本身最好具有屏蔽作用，或者采用帶有細(xì)金屬網(wǎng)夾層的導(dǎo)電鈕子開關(guān)和指示燈的附加屏蔽玻璃，這樣對(duì)磁場(chǎng)也有一定的屏蔽效能。

3.4開關(guān)、指示燈的屏蔽

電子設(shè)備的機(jī)箱面板上均裝有電源開關(guān)或工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。較常用的有兩類，一是鈕子開關(guān)，二是按鈕開關(guān)。它們都可以泄漏電磁能量。鈕子開關(guān)的防泄漏安裝結(jié)構(gòu)是在面板與開關(guān)端面間襯入導(dǎo)電襯墊。按鈕開關(guān)和指示燈的防泄漏可采用附加的屏蔽罩。引線的穿入處應(yīng)采用穿心電容或插針式濾波連接器，防止電磁能量通過引線泄漏。較簡單的指示燈屏蔽可在燈罩上覆蓋導(dǎo)電玻璃。并使導(dǎo)電玻璃與面板保持良好接觸。

3.5顯示屏的屏蔽

帶有陰極射線管的電子設(shè)備,如示波器、計(jì)算機(jī)終端監(jiān)視器等，在陰極射線管的開口處電磁能量很容易泄漏，把陰極射線管的屏蔽罩與機(jī)箱連成一個(gè)整體，并保持電氣上的連續(xù)性。若陰極射線管屏蔽罩采用鐵磁性材料，則能有效地實(shí)現(xiàn)磁屏蔽，使顯示的圖像不受周圍雜散磁場(chǎng)的影響。對(duì)于信息處理設(shè)備的終端顯示器而言，由于它的主要目的是防止信息的泄漏，采用上述屏蔽措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。對(duì)于信息設(shè)備的顯示器，防止周圍干擾磁場(chǎng)不是主要目的，關(guān)鍵是要防止信息從顯示器屏幕的開口處向外界泄漏，所以必須對(duì)顯示器屏幕進(jìn)行屏蔽。它還要求屏蔽層有一定的透光性，不影響觀察。常用的方法有兩種：

（1）屏幕上覆蓋導(dǎo)電玻璃或?qū)щ娝芰希箤?dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層與機(jī)箱有連續(xù)的電接觸。這種方法對(duì)屏蔽電場(chǎng)和平面波場(chǎng)較為有效，但對(duì)磁場(chǎng)幾乎沒有屏蔽作用。

（2）屏幕上覆蓋金屬絲網(wǎng)或?qū)щ姴Ａc金屬絲網(wǎng)的復(fù)合層。要求金屬網(wǎng)不影響觀察，為了提高屏蔽效能，最好把交叉點(diǎn)都焊上。采用金屬網(wǎng)與導(dǎo)電玻璃復(fù)合層既能屏蔽磁場(chǎng)(交變的)，也能屏蔽電場(chǎng)和平面波場(chǎng)。

3.6電源線的處理

屏蔽機(jī)箱的電源線必須通過電源濾波器才能引入機(jī)箱，濾波器應(yīng)有良好的屏蔽。安裝時(shí)要注意兩點(diǎn)：

（1）濾波器應(yīng)安裝在電源線的入口處。

（2）電源濾波器的安裝不能破壞機(jī)箱的屏蔽，因此濾波器屏蔽罩必須與機(jī)箱壁板有連續(xù)而良好的電接觸。

3.7保險(xiǎn)絲座的屏蔽

單個(gè)保險(xiǎn)絲座的屏蔽用金屬帽蓋把保險(xiǎn)絲座覆蓋起來，帽蓋內(nèi)裝彈性簧片使其與機(jī)箱有良好的電接觸。多個(gè)保險(xiǎn)絲座的屏蔽把設(shè)備的所有保險(xiǎn)絲集中起來，用附加屏蔽罩將其屏蔽，附加屏蔽罩的結(jié)構(gòu)和安裝與表頭孔的附加屏蔽相似。

4.總結(jié)

電磁兼容性（EMC）是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽略的問題，直接影響到系統(tǒng)設(shè)備工作的可靠性、穩(wěn)定性和品質(zhì)指標(biāo)。本文所述的方法是從設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮的，涉及到屏蔽、濾波、接地等有關(guān)的問題，與電路設(shè)計(jì)相輔相成，缺一不可。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)各干擾源的性質(zhì)及設(shè)備所處的工作環(huán)境，與電路設(shè)計(jì)人員一起采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分注意采取措施的穩(wěn)定性與持久性，避免代價(jià)昂貴和費(fèi)時(shí)的返工，從而取得最佳設(shè)計(jì)效果。

篇(5)

[關(guān)鍵詞]T/R組件 熱設(shè)計(jì) 強(qiáng)迫風(fēng)冷 風(fēng)道 仿真分析

中圖分類號(hào)：TN957 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）03-0395-02

1 引言

電子設(shè)備的熱控制就是采用必要的措施，為設(shè)備和系統(tǒng)提供良好的熱環(huán)境，保證他們?cè)谝?guī)定的熱環(huán)境下正常可靠的工作。目前廣泛應(yīng)用的熱控制方法有：自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷和強(qiáng)迫液冷等。 T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)天線中最重要的組成部分，不僅數(shù)量多、發(fā)熱量高，而且價(jià)格昂貴、使用條件要求高，因此T/R組件散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要保證T/R組件能夠在安全的溫度范圍內(nèi)工作，同時(shí)又要考慮成本、體積、重量、三防及系統(tǒng)本身的可靠性、可維修性等因素。

2 某微波箱體T/R組件散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 天線結(jié)構(gòu)布局

某相控陣?yán)走_(dá)天線結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)如圖1，為方便拆卸和安裝，T/R組件要求采用盲插結(jié)構(gòu)，天線陣面共48行，每個(gè)T/R組件發(fā)熱功率為10W，雷達(dá)為常年室外工作，要求T/R組件工作溫度不超過75℃。

2.2 T/R組件散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于天線的使用環(huán)境對(duì)天線的外形尺寸要求不高，從維修性及經(jīng)濟(jì)成本考慮，采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱方式。在強(qiáng)迫風(fēng)冷中，風(fēng)道設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的一環(huán)，合理設(shè)計(jì)和安裝通風(fēng)風(fēng)道對(duì)散熱效果有很大影響，根據(jù)天線的結(jié)構(gòu)布局及環(huán)境要求，天線上方及天線陣面不能布置風(fēng)道的進(jìn)出風(fēng)口，因此進(jìn)出風(fēng)口只有設(shè)計(jì)在天線左右兩側(cè)、天線下方或者中間“凹”形空間內(nèi)；由于T/R組件數(shù)量多，且要求盲插，因此設(shè)計(jì)中將T/R組件分為四組，左右對(duì)稱；如圖2所示，天線微波箱體兩側(cè)為進(jìn)風(fēng)風(fēng)道，出風(fēng)風(fēng)道在微波箱內(nèi)饋電網(wǎng)絡(luò)下；進(jìn)風(fēng)口在進(jìn)風(fēng)風(fēng)道下方，出風(fēng)口分別在微波箱“凹”形空間及天線陣面下。

為使T/R件達(dá)到最好散熱效果，每個(gè)T/R組件采用獨(dú)立風(fēng)道，然后與整個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道連接，T/R組件在裝入后散熱片處于風(fēng)道位置，如圖3所示，T/R組件獨(dú)立風(fēng)道通過插箱形式實(shí)現(xiàn)。

設(shè)計(jì)采用鼓風(fēng)形式，風(fēng)機(jī)安裝在進(jìn)風(fēng)口，為使每個(gè)T/R組件能獲得均勻的風(fēng)量及風(fēng)速，進(jìn)風(fēng)風(fēng)道采用錐形設(shè)計(jì)；風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口裝防塵網(wǎng)。

2.3 風(fēng)機(jī)選擇

T/R組件總熱流量。

3 設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證

由于左右兩側(cè)對(duì)稱，為簡化模型，取散熱系統(tǒng)的一半進(jìn)行建模仿真，仿真結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，T/R組件最高溫度為334.9K，即最高溫度61.6℃，滿足T/R組件使用要求。

4 結(jié)束語

對(duì)于有專門風(fēng)道的強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)，風(fēng)道的設(shè)計(jì)尤為重要，在風(fēng)道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：避免采用急劇彎曲和驟然擴(kuò)張或收縮的風(fēng)道；風(fēng)道應(yīng)盡量短；風(fēng)道應(yīng)密封；大型機(jī)柜應(yīng)采用錐形風(fēng)道；進(jìn)風(fēng)口氣流阻力應(yīng)小且有防塵作用；采用光滑材料做風(fēng)道。本文采用獨(dú)立風(fēng)道的散熱系統(tǒng)對(duì)T/R組件進(jìn)行散熱，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，防塵防潮效果好，維修方便而且經(jīng)濟(jì)性成本較低，該設(shè)計(jì)在工程實(shí)踐中也取得了很好的效果，對(duì)電子設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)也有參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

1. 平麗浩、黃普慶、張潤逵等編， 雷達(dá)結(jié)構(gòu)與工藝， 電子工業(yè)出版社，2007年4月

2. 邱成悌，趙殳，蔣全興等， 電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理， 東南大學(xué)出版社，2005年1月

3. 王健石等編， 電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)， 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001年10月

作者簡介

史 浩，男，工程師，從事雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作

篇(6)

 

3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成多樣形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率并降低生產(chǎn)成本。在工業(yè)生產(chǎn)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用已衍生到很多領(lǐng)域，裝飾行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、賽車零件、飛機(jī)零件以及為個(gè)人定制產(chǎn)品等可以用3D軟件刻畫的實(shí)體都可以用該技術(shù)制造出來。

 

3D打印快速成型技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)幾十年，在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)度，3D打印金屬的性能在某些領(lǐng)域已經(jīng)接近甚至超越傳統(tǒng)的常規(guī)加工。從材料角度講，傳統(tǒng)常規(guī)工藝采用原始的液體、固體、粉末等材料，材料本身無特殊處理;而3D打印使用的金屬粉末材料，是經(jīng)過特殊處理的，加入了更多成分元素，已經(jīng)具有了屈伸強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率、楊氏模量、硬度、斷裂拉伸界點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、彈性模數(shù)、熔度范圍、耐腐蝕性、粘合強(qiáng)度等幾十項(xiàng)指標(biāo)。而此類材料的性能是經(jīng)過研究、測(cè)試、引用，已經(jīng)證明是符合結(jié)構(gòu)件的需求。

 

目前3D打印技術(shù)雖然可應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但其也有自身的局限性，主要體現(xiàn)在加工材料上，目前打印材料主要是塑料、樹脂和金屬，骨骼等有機(jī)原料的研究也正在進(jìn)行并有了初步成果。受材料限制，3D 打印最初的應(yīng)用局限在建模和工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。但如今，3D 打印技術(shù)逐漸開始被用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可定制個(gè)性化造型的各種產(chǎn)品，它適用于小批量加工，由于不需要模具，對(duì)產(chǎn)品的修改不會(huì)增加額外成本，只需修改設(shè)計(jì)圖即可。這也意味著，小批量個(gè)性化定制的成本被降低。未來，定制個(gè)性化的家具、食品、工藝品等商品將變得更加劃算。

 

二、民用雷達(dá)電子設(shè)備加工方式及現(xiàn)狀

 

在電子設(shè)備中，由工程材料按合理的連接方式進(jìn)行連接，且能安裝電子元器件及機(jī)械零部件，使設(shè)備成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，稱為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)。目前電子設(shè)備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，組成設(shè)備的元器件越來越多，體積越來越小，使用范圍也趨于廣泛，設(shè)備所處的工作環(huán)境也越來越復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的使用精度和可靠性要求也越來越高。因此，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)稱為產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)。

 

民用雷達(dá)電子設(shè)備主要包括機(jī)柜、機(jī)箱、插件及盒體，機(jī)柜機(jī)箱類通常采用的加工方式有鈑金折彎或運(yùn)用鋁型材進(jìn)行組合裝配。鈑金折彎的方式靈活多樣，適合單件多品種生產(chǎn)方式，其用料品種少，生產(chǎn)周期短，且成型件的強(qiáng)度與剛度能夠達(dá)到使用要求。但由于其外形尺寸的加工公差較大，且對(duì)鈑金工的要求較高，因此不宜于批量生產(chǎn)。型材組合的結(jié)構(gòu)形式可采用多種不同斷面形狀的鋁型材通過螺釘在轉(zhuǎn)角處連接組成機(jī)箱框架，再加前后面板及左右、上下蓋板組成機(jī)箱，其優(yōu)點(diǎn)在于外形尺寸變換方便，適應(yīng)于多品種及有一定批量的產(chǎn)品。但由于機(jī)加工的工作量大，且型材尺寸精度要求高，因此型材加工也具有一定的局限性。

 

盒體在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中屬于中小型器件，一般裝配在機(jī)箱及機(jī)柜內(nèi)，其外形規(guī)整，常用加工材料主要為鋁，盒體內(nèi)常裝配的零件有印制板、連接器、電源板等精密設(shè)備，且裝配精度要求較高，因此在這類盒體加工時(shí)需要特別注重加工精度。由于雷達(dá)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)以模塊化為主，設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想是自上而下，層層嵌套，所以各種尺寸的盒體在整個(gè)雷達(dá)電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)中占有很大數(shù)量。完成一套電子設(shè)備器件需要經(jīng)過設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、加工、質(zhì)檢、裝配等一系列過程，這些環(huán)節(jié)層層相扣但相互獨(dú)立，不同的環(huán)節(jié)由不同的人員負(fù)責(zé)，這就要求每個(gè)環(huán)節(jié)能夠銜接緊密且相互溝通順暢，但實(shí)際加工中往往很難無縫溝通，周期延遲和加工問題會(huì)頻頻出現(xiàn)。

 

三、3D打印與加工中心的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

 

數(shù)控機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)是指裝備了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，簡稱CNC機(jī)床或加工中心。它被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械加工領(lǐng)域，其加工精度、強(qiáng)度等指標(biāo)都能夠達(dá)到當(dāng)今機(jī)械加工要求，是較為成熟的一種機(jī)械加工方式。與3D打印技術(shù)相比，CNC使用的時(shí)間較長，有著更深的技術(shù)積淀，但也同時(shí)存在很多問題，從機(jī)械加工長遠(yuǎn)的發(fā)展角度來看，3D打印技術(shù)如能得到普及，將會(huì)是工業(yè)加工生產(chǎn)的一次重要蛻變。

 

3D打印機(jī)以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，采用材料堆疊的方法將模型逐層打印成型，CNC加工則需要預(yù)先選擇尺寸合適的材料，以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，對(duì)選材進(jìn)行切削。 從材料利用率來看，3D打印機(jī)采用加法的方式，對(duì)材料進(jìn)行逐層堆疊，CNC加工中心則采用減法的形式，對(duì)材料進(jìn)行切削，3D打印的材料利用率更高。從工藝角度出發(fā)，3D打印機(jī)可以加工各種優(yōu)美曲面及復(fù)雜的工業(yè)造型，并且能夠一次成型，也無需考慮工裝夾具的使用。CNC加工中心加工復(fù)雜的工業(yè)造型難度很大，且需要專人設(shè)計(jì)，也需使用夾具，大多造型需要分多次才可加工完成。從加工流程來看，3D打印只需導(dǎo)入相應(yīng)格式的文件，即可完成打印，而CNC則需要專業(yè)編程人員對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行編程后將數(shù)字輸入機(jī)器中才能完成整個(gè)模型的加工。在材料選擇上，3D打印目前選用較多，較成熟的為工程塑料，顏色可多樣化。CNC在用料上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，以加工金屬原料為主，在材料運(yùn)用上更勝一籌。

 

從以上對(duì)比中可以得出，3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本;大幅減少了材料浪費(fèi);而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器;另外，在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的情況下，三維打印技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品。

 

四、3D打印技術(shù)對(duì)民用雷達(dá)電子設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)中的啟示

 

3D打印技術(shù)在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中能夠帶來首要的優(yōu)勢(shì)就是設(shè)計(jì)和制作的協(xié)同合作，電子設(shè)備設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師的外觀設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，決定了每個(gè)模塊都是獨(dú)立的，這意味著設(shè)計(jì)、制造、材料、維護(hù)、采購等不同的環(huán)節(jié)以及人員之間需要相互協(xié)作。在整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中設(shè)計(jì)師不得不協(xié)同合作，因此返工和拖延時(shí)間的事件也時(shí)有發(fā)生。

 

3D打印技術(shù)可在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中簡化設(shè)計(jì)流程，將設(shè)計(jì)和制造過程融為一體。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程一般為輸入—設(shè)計(jì)—交流—輸出，設(shè)計(jì)與交流階段往往是一個(gè)往復(fù)的過程，設(shè)計(jì)師在輸出產(chǎn)品之前通過模型、圖紙等方式與需求方進(jìn)行溝通，最終確定設(shè)計(jì)方案。接下來就是生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)師任然需要提供一定技術(shù)支持，產(chǎn)品加工完成后經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)最終到設(shè)計(jì)師手中。通過3D打印的方式在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，整個(gè)設(shè)計(jì)與加工流程可實(shí)現(xiàn)同步優(yōu)化，在設(shè)計(jì)完成后可以直接將模型文件導(dǎo)入3D打印機(jī)內(nèi)，實(shí)物很快就能呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)師面前，這對(duì)設(shè)計(jì)與加工起到了關(guān)鍵的銜接作用。

 

在電子設(shè)備產(chǎn)品生產(chǎn)中，成本和效率是重要的因素，盒體加工生產(chǎn)在電子設(shè)備加工生產(chǎn)中占有很大的比例，通常采用加工方式為數(shù)控加工，但由于流程偏長導(dǎo)致其成本偏高，效率偏低。3D打印可在設(shè)計(jì)師的辦公室里直接運(yùn)用，隨用隨打，在設(shè)計(jì)研發(fā)初期能夠節(jié)省材料大量節(jié)省成本，大幅度提高生產(chǎn)加工效率，同時(shí)也縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期。

 

因此，隨著3D打印技術(shù)的興起并逐步走向成熟，它所應(yīng)用的領(lǐng)域會(huì)逐步滲透到工業(yè)生產(chǎn)的每個(gè)角落。民用雷達(dá)電子設(shè)備的加工生產(chǎn)，在不久的將來也一定會(huì)受3D打印技術(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)加工方式和加工效率的改革。

篇(7)

【關(guān)鍵詞】線管收縮器；卷尺；渦旋扭簧

Abstract：In real life，the electronic equipment of line pipe when use frequently，tie up into a ball，when using the trouble and remove the problems easy to be broken line.In order to facilitate the use of line pipe，and improve the service life of line pipe，don't cause unnecessary waste.Starting from the design of tape measure，put forward a kind of line pipe can be instruments of contraction.Its depend on the torsional spring，make the pipe line to achieve the effect of pared with other existing set line device，its applicability is wide and easy to remove，is more safe and practical，can play a more important role in our daily life.

Key words：Line pipe contraction；A tape measure；Vortex torsional spring

目前，電子設(shè)備普及度很高，比如耳機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等電子設(shè)備在日常生活中處處可見。但是它們的線管卻不能被很好地保護(hù)，比如經(jīng)常發(fā)生耳機(jī)線纏在一起，導(dǎo)致使用時(shí)必須花費(fèi)不少的精力去拆解，有時(shí)甚至?xí)⑺瓟啵渌娮釉O(shè)備也經(jīng)常出現(xiàn)類似的情況，

為了解決這些問題，前人已經(jīng)做出了一些設(shè)計(jì)。是黎彬設(shè)計(jì)了耳機(jī)線自動(dòng)收縮器[1]；張德超設(shè)計(jì)了一種能收縮的掛機(jī)耳機(jī)[2]；鐘文雙設(shè)計(jì)了一種雙向手動(dòng)收縮耳機(jī)[3]；陳暉、周細(xì)應(yīng)等人設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)卷線鼠標(biāo)[4]。可見，前人已經(jīng)在此問題上取得了不小的成果。這些設(shè)計(jì)有一些共同的地方，基本上都是利用彈簧對(duì)線管進(jìn)行收縮。但是，它們也存在一些局限性，這些設(shè)計(jì)基本上都是針對(duì)某一種電子設(shè)備而設(shè)計(jì)的，適用范圍比較窄，用途單一。所以這一領(lǐng)域仍需進(jìn)一步的設(shè)計(jì)開發(fā)。

本文基于前人的研究成果，借助卷尺的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了一種便攜式線管收縮器，該收縮器由外殼、卷線器、漩渦扭簧三部分構(gòu)成，具有制作簡單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有裝置相比，其最大創(chuàng)新之處在于該裝置易拆卸安裝，可以適用于各種電子設(shè)備，如鍵盤、耳機(jī)、鼠標(biāo)等，使用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)。

1.便攜式線管收縮器的設(shè)計(jì)

1.1 便攜式線管收縮器的整體設(shè)計(jì)

線管收縮器借助了卷尺的設(shè)計(jì)理念，需要的時(shí)候可以將線管拉出來，不需要的時(shí)候可以放在容器里。不同之處在于卷尺本身可以達(dá)到收縮功能，一般線管沒有這個(gè)效果。因此扭簧和線之間應(yīng)該有個(gè)傳遞力的裝置，設(shè)計(jì)出的卷線盤便可以達(dá)到這個(gè)效果。線管收縮器的基本設(shè)計(jì)思想為拉伸線時(shí)，會(huì)使得卷線盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)著渦旋扭簧被拉緊，當(dāng)不拉伸時(shí)，彈簧在自身彈性回復(fù)力作用下向著初始位置反向旋轉(zhuǎn)，這樣會(huì)帶動(dòng)著卷線盤將線卷起來。

裝配時(shí)，先將扭簧凹槽與底殼的主軸固定，再將卷線盤固定在主軸上，同時(shí)保證卷盤器的銷與扭簧的凹槽無縫契合。接下來就可以將需要便攜收縮的線管卷在卷線器上，卷線時(shí)保證線管中央部分被卷線器凹槽卡緊，然后將線分別在兩側(cè)纏繞，注意不能重合。纏繞好了一后，用螺絲將上殼與底殼連接。使用時(shí)，將需要使用的電子設(shè)備的導(dǎo)線全部纏繞在卷線器上，合上外殼，然后你就可以根據(jù)自己的需要調(diào)整導(dǎo)線的長度了，使用過程中也可以隨意調(diào)整長度，這樣子就不需要但心電子設(shè)備的線管打結(jié)纏繞的問題了。當(dāng)你不使用電子設(shè)備時(shí)，便攜式線管收縮器在扭簧的回復(fù)力作用下會(huì)自動(dòng)收縮。

1.2 部分設(shè)計(jì)

線管收縮器由3部分構(gòu)成，外殼，卷線盤及渦旋扭簧。

1.2.1 外殼的設(shè)計(jì)

如圖1所示，線管收縮器的外殼由上下兩部分構(gòu)成。線管收縮器的外殼需要達(dá)到三個(gè)功能，一是容納線，二是為線的兩端設(shè)計(jì)出口，三是內(nèi)部有根軸可以固定彈簧和卷線器。

為了達(dá)到以上功能，外殼設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇充分大的空間來容納線，然后外殼兩側(cè)分別有兩個(gè)小孔，使得線可以從兩側(cè)引出。圖1中8和9分別為插銷和插孔，它利用長度優(yōu)勢(shì)保證線管收縮器有一個(gè)最大的容納量，使線管足夠卷進(jìn)去；同時(shí)采用四個(gè)這樣的插銷可以對(duì)線進(jìn)行引導(dǎo)作用，保證線管的兩端可以有規(guī)律的進(jìn)出。為了固定扭簧和卷線器，外殼內(nèi)部設(shè)計(jì)一軸，如圖所示，此軸由8和10構(gòu)成，其上端截面為圓，下端截面為正方形。如圖所示，下端設(shè)計(jì)是為了使外殼與彈簧的正方形掛鉤6契合，從而使得外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)彈簧會(huì)產(chǎn)生回復(fù)力。上端設(shè)計(jì)是與卷線器內(nèi)部凹槽有間隙契合，起到平衡卷線器的設(shè)計(jì)，同時(shí)也保證了線不會(huì)因此而打結(jié)。

1.2.2 卷線器的設(shè)計(jì)

卷線器由圖1中3、4、5構(gòu)成，其功能有二，一是卷線，保證線管在裝置中不會(huì)纏繞打結(jié)；二是將線固定在卷線器里面，保證線不會(huì)與卷線器發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；二是連接扭簧，從而使得扭簧轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)卷線器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)線的收縮。圖1中，3是一個(gè)梯形凹槽，如圖2所示，其第一個(gè)作用是將線管固定在集線器上，使用時(shí)將所需收縮線管的中間部分夾在凹槽里面，這樣拉動(dòng)線管時(shí)線管和卷線器就不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。第二個(gè)作用是保證線管在裝置中不會(huì)纏繞打結(jié)，由于凹槽為梯形凹槽，兩側(cè)的線管可以在不同高度進(jìn)行卷線，這樣保證了線管不會(huì)出現(xiàn)打結(jié)纏繞的情況。4是與扭簧最外側(cè)凹槽吻合的鍵，其功能是將扭簧的運(yùn)動(dòng)情況與卷線器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同步，使得扭簧可以通過這個(gè)卷線器帶動(dòng)線管的收縮。5是集線器的底部軸孔，如圖2所示，其作用是平衡卷線器，防止卷線器在卷線過程中不能保持平衡，導(dǎo)致線管纏在一起。但是由于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中集線器與外殼會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以5與10為有隙契合。為了更好得表達(dá)卷線器的設(shè)計(jì)，此處畫出了其三視圖：

1.2.3 渦旋扭簧的設(shè)計(jì)

渦旋扭簧是一種應(yīng)用很廣泛的彈性裝置，它是由細(xì)長的彈性材料彎曲成形而成的，其兩端均設(shè)置有彎曲的用于和其他部件連接的掛鉤，這就形成了一個(gè)位于中心的掛鉤和一個(gè)位于其外側(cè)圓周的掛鉤[5]。此處渦旋扭簧在線管收縮器內(nèi)的作用是給提供一個(gè)回復(fù)力的作用，使線管收縮器達(dá)到收縮的效果。為了使扭簧可以和外殼還有卷線器可以契合，此處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將彈簧中心掛鉤改成正方形正方形掛鉤6，可以與外殼上的軸契合。其外側(cè)圓周的掛鉤改成圓形掛鉤7，可以和卷線器的插銷契合，兩個(gè)掛鉤可以保證扭簧可以通過其回復(fù)力保持卷線器處于平衡位置。

2.結(jié)論與討論

為了解決電子設(shè)備由于線的原因不易攜帶而且使用不方面的問題，本文設(shè)計(jì)了一種便攜式線管收縮器。它具有制作簡單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有裝置相比，其最大創(chuàng)新之處在于該裝置易拆卸安裝，可以適用于各種電子設(shè)備，如鍵盤、耳機(jī)、鼠標(biāo)等，使用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)。

通過本文的設(shè)計(jì)，線管收縮器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)基本成熟。在后續(xù)研究中，需要對(duì)不同器具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定彈簧的彈性系數(shù)、繞線器半徑最佳范圍及外殼大小等參數(shù)，進(jìn)一步完善便攜式線管收縮器的設(shè)計(jì)，提高其適用范圍。

參考文獻(xiàn)

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[2]張德超.一種能收縮的掛件耳機(jī)：中國，201766693[P]. 2011-03-16

[3]鐘文雙.一種雙向手動(dòng)收縮耳機(jī)線：中國，203104739[P]. 2013-07-31

[4]李明潔.一種自動(dòng)卷線鼠標(biāo)：中國，201892928[P].2011 -07-06

[5]沈皓然.扭簧收縮裝置：中國，103157739[P].2013-06-19.

基金項(xiàng)目：2013年山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（2013102）。