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电子设备结构设计范文1
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）22-0054-02
20世纪80年代中期，美国的机械电子学开始快速发展，并开始传入我国，机械电子学是电子技术将机、电、磁、声、光、热、化学、生物等多门全新的独立交叉的学科的融合，我们将它称之为机电一体化。它研究多种学科各自特征参量相互间的关系，综合处理与利用这些参量之间的耦合关系以解决电子设备在设计生产和使用中面临的各种问题。这就是现代电子机械学原理的依据，它和传统的结构设计或机械设计原理的根本区别在于，它不再依靠各自单一的技术，而是最大限度地综合应用各门学科最新技术成果的优势，将产品设计得更合理、更可靠、更经济。现对电子设备结构设计中几个关键技术做一简述。
1 热设计
电子设备的使用实践证明，电子元器件的过热是设备不稳定乃至发生故障的主要原因。这个事实决定了热设计的基本任务。近年来，随着电子技术的快速发展，要求集成化器件的功能日趋复杂，输出功率不断加大，而电子设备，特别是军用电子装备由于小型化和机动性的需要，要求缩小器件的封装体积，器件的封装密度也就随之增高；加之不断升级的严酷的军用环境，使得热设计对电子产品可靠性的影响举足轻重。
热设计研究的基本方向是如何减少元器件、部件和设备的内部和外部热阻，使其产生的热量以尽可能短的途径，迅速地传至最终散热器。
减小元器件内部热阻的努力可归结为改进封装结构和采用何种封装材料的问题，这是元器件设计和制造厂家要解决的课题，而对电子设备结构设计师来说，热设计的任务是在满足环境条件和可靠性要求的前提下，选择简单、经济、有效的冷却方法，并进行必要的分析与计算。作为确保设备可靠工作的技术手段，要求在规定的使用期内，冷却系统的故障率应比被冷却元器件的故障率低。针对热设计这一门技术，我国已制订了一系列有关电子设备热设计的部标、国标、国军标等标准文件，为热设计提供了技术依据，从而也将热设计技术提高到一个新的高度。现代电子设备中，除了像发射机这样的大功率放大电路和微功率的微波电路外，其他电路的组装形式基本上实现了印制电路化，因此印制电路的冷却成了人们关注的重点，适于印制电路组装的ATR机箱也就应运而生。
关于热设计过程的计算与试验问题，由于传热过程中各种参数存在着相耦合，使得计算与试验变得相当复杂。尽管出现了用有限元预测温度场的手段，但由于边界条件复杂，计算的结果往往会不尽人意，唯一可靠的方法还是在严格的环境中经受实际考验来验证设计。
2 冲击、振动隔离设计
在电子设备的结构设计中，往往会面临一个颇为棘手的问题，就是如何在结构的刚性与柔性之间取得适当的折衷。在特定的冲击、振动环境下，外界冲击传给敏感组件的能量（通常用加速度g来表示）是由支承结构的固有频率决定的。支承结构的刚性小，其固有频率就低，传至敏感组件上的冲击能量就小（加速度g小），使组件得到保护。但柔软的支承结构在频繁的振动中会遭到疲劳破坏。结构破坏通常是由共振引起的，即当一种结构的固有频率和外界的强迫振动频率相重合时，其共振振幅在理论上可达到无限大。由于结构阻尼对能量的消耗，振动能量不可能被无限地放大，但放大十几倍，甚至几十倍则是完全可能的。所以在冲击振动隔离设计中首要的任务是防比结构共振，其次在冲击与共振的隔离之间进行折衷考虑。有时还要兼顾到设备的体积、重量和造价等因素。所以冲击振动隔离设计往往不是一门单一的技术，而形成一门系统
工程。
在军用装备中，由于使用环境的不同而具有各自的特点。在舰船上强迫振动频率低，频率范围也小，通常在0～20Hz之间，一般能做到使结构的固有频率高于强迫振动频率的上限，最好是2倍，这是防比结构共振最简单有效的方法。而在飞机上振动频率要高得多，一般达500Hz，导弹上可达2000～2500Hz。这样高的强迫振动频率，要使结构避开共振点是不可能的，只有利用阻尼技术来耗散共振时的能量，使其保持在许可的范围内。
在冲击与振动的隔离中，最普遍的方法是使用隔振器。伴随隔振器的发展，隔振技术的另一门类，阻尼材料也取得了长足的发展。粘弹材料由于在隔振与降噪方面的独特功能，自一出现起就倍受工程界的青睐。我国的航空航天部门首先研制出了国产粘弹材料，也首先在该部门得到了工程应用。但由于生产成本太高，难于推广普及，主要应用在航空与航天工程中。还有一种叫减震铬铁铝新材料。据有关资料介绍，该材料在受到打击或振动时，几乎不发出声音，它将机械能几乎全部转化成了热能。当材料受震时300%，10个周期后，在第一个振动周期就使能量经测消耗降到1%。如果这种奇特的材料能得到推广使用，将其作为结构材料，在这种场合，隔振器就会是多余的了。从日前的发展趋势可以预见，今后冲击、振动隔离技术的发展不仅取决于隔振器新形式的出现，更是取决于新的、廉价的隔振材料的问世。
3 电磁兼容性（EMC）设计
现代电子设备的品种日益齐全，灵敏度不断提高，发射功率愈来愈大，而频段日趋拥挤的今天，使得电磁兼容性问题显得尤其突出。电磁兼容性设计在技术上具有多学科交叉的特征，因此是一项系统工程。我国在改革开放后，用巨资从国外引进了各种监测、实验手段，各种微波暗室相继成立，加上有关EMC标准的制订与颁布以及EMC预测软件的发展，已将我国的EMC设计水平从定性推到定量的阶段。
前几年，诸如导电衬垫、导电胶、导电涂料、屏蔽玻璃、屏蔽通风板、屏蔽不干胶带、电源滤波器以及EMC元件等国外产品正式打入国内市场，给EMC技术的工程实施提供了必要材料与元件。我国的EMC技术还处在起步
阶段。
首先，工程技术人员具备的有关EMC方面的知识远不如其他如热设计或冲击、振动隔离方面的知识普及和系统。这不但是该门技术比起其他的技术发展得要晚，更是由于这是一门介于电机之间的边缘学科具有多种学科交叉的特征。其次由于测试设备的昂贵，它不可能像其他设备那样普及，做一次实验往往不是一件轻而易举的事。随着我国经济的发展，也由于该门技术的重要性，它定能在一定时期内发展起来。
4 互连技术
互连技术在电子设备中至关重要。如一部雷达的电触点很多，从理论上讲，这些触点都是串联在电路中的。每一个触点相当于一个电子元件，它的质量好坏将直接影响设备的可靠性。
电接触问题看似简单，但实质上是很复杂的，因为这不是两个导体间的单一的机械接触问题。电接触问题实际上是以材料学为基础的，金属导体间、金属导体与气体及液体间通电后的接触界面微观的与宏观的接触状态，且不仅仅是静比的接触状态，还有在滑动过程中的接触状态以及从闭合到开启或从开启到闭合的接触状态。在这小小的触点中，机械力、电子运动、化学和电化学作用，还有热的作用统统施加影响，最后以电的形式反映出来。前几年，国内生产出了线网型接触式的插头座，比起簧片式的，接触可靠性要高出好多，而插拔力却大为下降。这种插头座已在军用设备中得到普遍应用。此外，电子液的使用也已从国外传入国内。它的功能保护膜是去除金属表面的氧化层且在金属表面形成一层膜，这层膜既有抗氧化作用，又有机械的作用。
5 结构总体设计
每一个装备的战术技术要求中，也必然要包括机动性、可维修性及操作性等内容，这些要求都是通过结构总体设计来达到的。对军用产品，这类问题尤为显得重要，因为在实战中，有些问题会变得很突出。首先是机动性问题，其中包括运输性。对机动式装备，实战要求快速转移、展开、架设与折收，并可以多种手段进行运输。要同时满足这些要求，最重要的设计思想是实现小型化、轻便化，采用快速调平、快速连接技术，这对天线来说尤为重要。结构总体设计要从系统设计和综合设计入手，运用新的设计理论与设计概念，善于移植其他行业已成熟的设计成果，采用新材料、新工艺，特别要贯穿机电一体化
思想。
参考文献
[1] 张斌.电子设备结构设计中CAD技术的应用研究
电子设备结构设计范文2
关键词：层次分析法；层次结构；判断矩阵；电子设备
电子设备结构设计是一项复杂的综合多学科的系统工程，范围涉及力学、机械学、材料学、热学、化学、人机工程学、电子学、环境科学、美学等多门学科，包含着相当广泛的技术内容，是多门基础学科的综合应用。随着时代的发展和科学技术的进步，结构设计面临着越来越多的要求和挑战，如何得到综合因素影响下的优化方案，是追求的目标。这里提出运用层次分析法（AHP）对结构设计方案进行评价，寻求将定性问题量化，从而得到更为直观全面的评价结果。
1 方法基本思路
AHP（The Analytic Hierarchy Process），即层次分析法，是一种系统分析方法。它充分体现定性与定量相结合，把复杂问题分解为若干有序层次，并根据对一定客观事实的判断，就每一层次的相对重要性给予定量表示，利用数学方法确定出表达每一层次的全部元素相对重要性次序的数值，并通过各层次的分析导出对整个问题的分析[2]。
用层次分析法作系统分析， 首先要把问题层次化。根据问题的性质及需要达到的总目标， 将问题分解成不同的组成因素， 并按照因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合， 形成一个多层次的分析结构模型。并最终把系统分析归结为最低层（供选择的方案）， 相对于最高层（总目标）的相对重要性权值的确定或相对优劣次序的排序问题[1]。
本应用的AHP模型由上至下共分四层次：目标层（A）、准则层（B）、基础指标层（C）和方案层（D）。
基本思路是：首先根据具体的用户需求目标，提炼结构方案需要考虑的指标因素，进行两两比较评价，得到判断矩阵A-B、B-C、C-D，并计算出它们的权重，然后根据得出的权重，对结构方案进行打分量化，实现对多个方案量化评价和比较，最终得到满意的结果。
2 目标分析
某电子设备的用户需求目标如表1所示。
表1明确了电子设备的基本尺寸和组成，并对环境适应性提出了具体要求。明确的用户要求与潜在的研制需要，构成了目标层。而满足目标或需要优化的指标、因素就构成了准则层。
3 层次结构
通过对目标层的分析，提取出包括结构形式、可靠性、工艺性、人机工程以及经济性等五个主要因素构成准则层，并且针对准则层的每一个特征进一步细化分解，尽量涵盖影响设计目标的主要因素，并且避免交叉和概念歧义。形成的层次结构见图1。
4 评价过程和步骤
依照层次分析法，评价过程分为：建立判断矩阵、计算关键特征的权重、检验一致性、层次排序等几个步骤。
4.1 建立判断矩阵
首先，组织包括设备总师、结构师、工艺师等相关人员， 依据表2的比例标度，对准则层各因素在目标层中的重要性以及指标层各因素在其对应准则层的因素中的重要程度进行两两比较打分，从而构建判断矩阵。
在层次分析法中，定量化是通过Saaty提出的1-9 比例标度法实现的[3]，取1-9 之间的整数以及它们的倒数作为衡量bj对bk的相对重要程度的数值，用这些标度来量化自然语言，各个数值标度的含义如表2 所示。
建立准则层相对于目标层的判断矩阵，见表3；建立指标层相对于准则层的判断矩阵，见表4。
4.4 层次排序
经过以上的评价计算过程，并对层次结构进行总排序，可以得到方案评价体系。见表6。
对层次分析法获得的数据信息进行评价和研究，可获得以下成果：
（1）通过对权重排序，可找出结构方案中较为重要的设计因素，主要包括：外形要素、散热性能、PCB安装方式、加工工艺性、电磁兼容性等；
（2）针对分析出的重要设计因素，着重进行方案设计和计算机仿真分析，可提高方案的整体水平；
（3）针对备选方案的各指标进行评价和打分，分别与权重值相乘并相加获得综合得分，通过各方案的分数比较，可直观地得到较优方案。
5 结束语
在多因素多方面影响的方案筛选中，层次分析法有着较为清晰的方法脉络，可将复杂问题量化，将意见和建议用数字来表达。特别是对电子设备结构这类涉及学科较广、需要大量经验积累的工程实践活动，可应用层次分析法，采用头脑风暴法广纳众人之力，收集相关信息和资料，完善目标相关因素，建立准确的数学模型，并利用科学的计算方法，可获得较佳的决策。
参考文献
电子设备结构设计范文3
3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成多样形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率并降低生产成本。在工业生产中3D打印技术的应用已衍生到很多领域，装饰行业、医疗行业、赛车零件、飞机零件以及为个人定制产品等可以用3D软件刻画的实体都可以用该技术制造出来。
3D打印快速成型技术，已经出现几十年，在生产制造领域的应用研究已经取得了一些进度，3D打印金属的性能在某些领域已经接近甚至超越传统的常规加工。从材料角度讲，传统常规工艺采用原始的液体、固体、粉末等材料，材料本身无特殊处理；而3D打印使用的金属粉末材料，是经过特殊处理的，加入了更多成分元素，已经具有了屈伸强度、拉伸强度、延伸率、杨氏模量、硬度、断裂拉伸界点、热膨胀系数、弹性模数、熔度范围、耐腐蚀性、粘合强度等几十项指标。而此类材料的性能是经过研究、测试、引用，已经证明是符合结构件的需求。
目前3D打印技术虽然可应用领域广泛，但其也有自身的局限性，主要体现在加工材料上，目前打印材料主要是塑料、树脂和金属，骨骼等有机原料的研究也正在进行并有了初步成果。受材料限制，3D 打印最初的应用局限在建模和工业设计领域。但如今，3D 打印技术逐渐开始被用于生产环节，可定制个性化造型的各种产品，它适用于小批量加工，由于不需要模具，对产品的修改不会增加额外成本，只需修改设计图即可。这也意味着，小批量个性化定制的成本被降低。未来，定制个性化的家具、食品、工艺品等商品将变得更加划算。
二、民用雷达电子设备加工方式及现状
在电子设备中，由工程材料按合理的连接方式进行连接，且能安装电子元器件及机械零部件，使设备成为一个整体的基础结构，称为电子设备结构。目前电子设备技术的进一步发展，组成设备的元器件越来越多，体积越来越小，使用范围也趋于广泛，设备所处的工作环境也越来越复杂，对设备的使用精度和可靠性要求也越来越高。因此，电子设备的结构设计已经称为产品研发的一个重要技术环节。
民用雷达电子设备主要包括机柜、机箱、插件及盒体，机柜机箱类通常采用的加工方式有钣金折弯或运用铝型材进行组合装配。钣金折弯的方式灵活多样，适合单件多品种生产方式，其用料品种少，生产周期短，且成型件的强度与刚度能够达到使用要求。但由于其外形尺寸的加工公差较大，且对钣金工的要求较高，因此不宜于批量生产。型材组合的结构形式可采用多种不同断面形状的铝型材通过螺钉在转角处连接组成机箱框架，再加前后面板及左右、上下盖板组成机箱，其优点在于外形尺寸变换方便，适应于多品种及有一定批量的产品。但由于机加工的工作量大，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。
盒体在电子设备设计中属于中小型器件，一般装配在机箱及机柜内，其外形规整，常用加工材料主要为铝，盒体内常装配的零件有印制板、连接器、电源板等精密设备，且装配精度要求较高，因此在这类盒体加工时需要特别注重加工精度。由于雷达电子设备的设计以模块化为主，设计的主导思想是自上而下，层层嵌套，所以各种尺寸的盒体在整个雷达电子设备的结构总体设计中占有很大数量。完成一套电子设备器件需要经过设计、投产、加工、质检、装配等一系列过程，这些环节层层相扣但相互独立，不同的环节由不同的人员负责，这就要求每个环节能够衔接紧密且相互沟通顺畅，但实际加工中往往很难无缝沟通，周期延迟和加工问题会频频出现。
三、3D打印与加工中心的优势对比
数控机床（Numerical Control Machine Tools）是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床或加工中心。它被广泛应用于各类机械加工领域，其加工精度、强度等指标都能够达到当今机械加工要求，是较为成熟的一种机械加工方式。与3D打印技术相比，CNC使用的时间较长，有着更深的技术积淀，但也同时存在很多问题，从机械加工长远的发展角度来看，3D打印技术如能得到普及，将会是工业加工生产的一次重要蜕变。
3D打印机以数字模型为基础，采用材料堆叠的方法将模型逐层打印成型，CNC加工则需要预先选择尺寸合适的材料，以数字模型为基础，对选材进行切削。 从材料利用率来看，3D打印机采用加法的方式，对材料进行逐层堆叠，CNC加工中心则采用减法的形式，对材料进行切削，3D打印的材料利用率更高。从工艺角度出发，3D打印机可以加工各种优美曲面及复杂的工业造型，并且能够一次成型，也无需考虑工装夹具的使用。CNC加工中心加工复杂的工业造型难度很大，且需要专人设计，也需使用夹具，大多造型需要分多次才可加工完成。从加工流程来看，3D打印只需导入相应格式的文件，即可完成打印，而CNC则需要专业编程人员对数字模型进行编程后将数字输入机器中才能完成整个模型的加工。在材料选择上，3D打印目前选用较多，较成熟的为工程塑料，颜色可多样化。CNC在用料上有着明显的优势，以加工金属原料为主，在材料运用上更胜一筹。
从以上对比中可以得出，3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维打印技术通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。
四、3D打印技术对民用雷达电子设备实际生产中的启示
3D打印技术在电子设备设计中能够带来首要的优势就是设计和制作的协同合作，电子设备设计中设计师的外观设计以及结构设计的设计方法，决定了每个模块都是独立的，这意味着设计、制造、材料、维护、采购等不同的环节以及人员之间需要相互协作。在整个设计和生产过程中设计师不得不协同合作，因此返工和拖延时间的事件也时有发生。
3D打印技术可在电子设备设计中简化设计流程，将设计和制造过程融为一体。电子设备结构设计的流程一般为输入―设计―交流―输出，设计与交流阶段往往是一个往复的过程，设计师在输出产品之前通过模型、图纸等方式与需求方进行沟通，最终确定设计方案。接下来就是生产环节，在这个环节中，设计师任然需要提供一定技术支持，产品加工完成后经过质量检验最终到设计师手中。通过3D打印的方式在电子设备设计中，整个设计与加工流程可实现同步优化，在设计完成后可以直接将模型文件导入3D打印机内，实物很快就能呈现在设计师面前，这对设计与加工起到了关键的衔接作用。
在电子设备产品生产中，成本和效率是重要的因素，盒体加工生产在电子设备加工生产中占有很大的比例，通常采用加工方式为数控加工，但由于流程偏长导致其成本偏高，效率偏低。3D打印可在设计师的办公室里直接运用，随用随打，在设计研发初期能够节省材料大量节省成本，大幅度提高生产加工效率，同时也缩短了产品研发周期。
因此，随着3D打印技术的兴起并逐步走向成熟，它所应用的领域会逐步渗透到工业生产的每个角落。民用雷达电子设备的加工生产，在不久的将来也一定会受3D打印技术的影响，实现加工方式和加工效率的改革。
参考文献：
[1]邱成悌，赵殳，蒋全兴编著.电子设备结构设计原理.南京：东南大学出版社， 2001.12
[2]高编.产品造型设计.北京：机械工业出版社，1992.10
[3]程树祥，张桂秋主编.电子产品造型与工艺手册.南京：江苏科学技术出版社，1990.9
电子设备结构设计范文4
【关键词】可靠性；可靠度；平均工作时间；平均无故障时间
随着科技进步，对电子产品也提出了更高的要求，可靠性是衡量电子设备质量的一项重要指标。从元器件的角度出发，其可靠性水平决定了整机的可靠程度。而整机的可靠性程度高低又代表产品的质量优劣，同时也反映出设计师得水平。可靠性贯穿于设计、生产和管理之中，如何提高产品可靠性，使其发挥最佳性能，是一个电子产品的核心竞争力，也是用户的最佳使用体检。因此，电子设备的可靠性提升是一个极其重要且具备极大挑战的工作，对未来的经济发展和科技进步起到了至关重要的意义。
1可靠性定义
GJB450中对可靠性的定义是：系统、机械设备或零部件，在规定的工作条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠度在军用标准中也有相关释义，即：在规定的条件和时间内，完成规定功能的概率，它是可靠性水平高低的一个重要指标。
2可靠性指标
可靠性是一个非常重要的产品质量指标，它定性描述显然是不够充分的，必须要进行量化处理，这样才能精准地描述和比较。可靠性的量化描述有两个非常重要的指标是：平均工作时间（MTTF）和平均无故障时间（MTBF）。平均工作时间是指产品在最终失效，或无必要修复时的前面的工作时间或次数，其中包括由于有故障而修复后继续使用的时间或次数。平均无故障时间是指产品从使用开始直到出现故障前得连续工作时间或次数，不包含排除故障后使用的时间或次数。一般来说，电子元器件的平均寿命越长，其产品可靠性越高。但是，可靠性与寿命有关系却又不是同一个概念，不能认为可靠性高，寿命就长，或寿命长其可靠性就肯定高，这都与使用要求有关系。故障率也可以反映可靠性的高低，现实工作中，电子设备的故障率是可以计算获得的。电子元器件的寿命服从指数分布的规律，设备故障率就是通过对内含所有元器件的寿命及失效机理分析计算而来，即设备总故障率入P是元器件工作故障率；入b是元器件基本故障率；πe是环境系数；πq是质量系数；πr是电流额定值系数；πa是应用系数；πs是电压应力系数；πc是配置系数；入Pi是第i中元器件的工作故障率；Ni是第i种元器件数量；n为所用元器件的种类数目；入s为系统总故障率。
3影响可靠性的因素
3.1环境因素
电子元器件在工作中受环境因素影响较大，如：温度、湿度、盐雾、霉菌、气压、海拔高度、大气污染颗粒等都会对电子元器件的正常运行产生影响，使其电气性能下降，甚至损伤元器件，造成故障的发生。
3.2机械性能结构
电子产品的机械结构设计要满足使用工况的要求，强烈的机械振动或冲击，会使设备产生机械结构的损伤变形，甚至导致电子元器件的物理损伤或失效，致使电子产品无法正常运行工作。
3.3电磁环境
环境中的电磁波无处不在，使电子产品在运行中无时无刻不与空间中的电磁干扰信号进行接触。在电磁信号的干扰影响下，电子电路噪声变大，稳定性变差，干扰严重的情况下，可能会导致设备运行故障，甚至安全性也将会受到威胁。
3.4组装工艺
电子产品在生产中组装工艺的不同，使电子元器件的牢固程度、受干扰程度、受环境影响的耐腐蚀程度均有不同的表现，造成的结果是电子产品的质量和可靠性也是参差不齐。因此，选择合理规范的组装工艺是保证产品生产中产品质量和可靠度提升的重要保障。
4提高可靠性的具体措施
（1）确定电子产品的使用工况，确定研发方案、战术技术指标、组装工艺及防护等级等信息。（2）降额设计。将电子元器件的工作应力适度降低，低于规定的额定值，从而降低元器件的基本故障率。电子元器件对电应力和温度应力较为敏感，降额设计是降低基本故障率的常用手段，在最佳降额范围内，采取I级、II级、III级降额等级，可实现可靠性提高和成本控制的最优方案。（3）散热设计。首先，在硬件设计上尽可能地提高电能利用率，将发热量控制在尽可能小的程度，减少热阻，降低元器件失效率。采用模块化布局，将功耗件、发热源进行最优化布局，设计合理的散热通道，将热能竟可能地快速排出到外部空间，降低元器件基本故障率，提升设备整体的可靠性。（4）电磁兼容性设计。采用屏蔽手段将干扰限制在可接受的范围内，并限制自身的电磁信号向外部空间辐射，而影响其他设备。根据使用环境中的干扰源性质、强度、频率等，确定合理的屏蔽手段和屏蔽体，解决电子元器件由于受到电磁干扰而引起的失效或故障率，从而提升整机运行的可靠性。（5）采用成熟度更高的元器件及组装工艺，尽量选用标准间，尤其是在易损易耗件的选择上优先采用标准件。（6）进行冗余设计，使系统具备多种手段来实现同一种功能，尤其在关键技术环节采用此设计。如：并联结构设计，当一个功能模块失效时，并联支路的其它功能模块一样可以保障系统的正常运行，以此来提高系统的工作可靠性。（7）薄弱环节要提高最低可靠度元器件的可靠度，以增强整个系统或模块的可靠度。（8）增设全方位的保护功能，如过载保护、过压保护、欠压保护等保护措施，提升产品运行可靠性。（9）进行防振、防冲击的设计，以及在包装、运输、存储过程中的安全防护，提升产品可靠性。
5综述
电子设备可靠性的提高是多方面、多方位的系统性工作，在选择和控制元器件的品质、合理软硬件电路设计、规范的组装工艺等方面要严格要求和把关。做好电子元器件的品控把关、合理设计、严格要求是提高电子产品可靠性的重要手段，提高产品的可靠性也就是提高了产品的核心竞争力。科技进步的体现就是产品质量的升级及可靠性能的增强。
参考文献
[1]杨虹.微电子工艺可靠性研究[J].重庆邮电学院学报(自然科学版),2003(02).
[2]魏胜利,费敏锐.分布式网络控制系统研究进展[J].工业仪表与自动化装置,2009(02):16-22.
[3]畅黎鹏.电子设备的结构设计的维修性[J].舰船电子工程,2005,25(01):131-134.
[4]戈进飞.电子设备结构安全性设计概述[J].电子机械工程,2010,26(05):1-6,27.
电子设备结构设计范文5
[关键词]热设计 自然散热 功耗 自然对流和热辐射
中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0003-01
1 引言
热设计是雷达结构设计的重要内容之一，它对提高雷达的可靠性，保证雷达系统的正常可靠工作具有重要的意义。对于便携的小型雷达来说，热设计不仅要求能够满足设备的散热要求，保证设备在适宜的环境温度环境中达到电气性能指标，同时，要保证热设计不会给整个系统带来臃肿和系统庞大的问题。
2 问题的提出
为了保证雷达在指标要求的温度下可靠的工作，根据其耗散功率，元器件集中程度，元器件温升以及环境温度要求、可靠性指标等进行分析，选择合适的散热手段。
某雷达环境温度要求
环境温度： 工作温度：-40℃～+50℃； 存贮温度：-45℃～+55℃。
机箱内允许最高温度： +70℃
3 散热方式的选择
某雷达环境温度要求
环境温度： 工作温度：-40℃～+50℃； 存贮温度：-45℃～+55℃。机
箱内允许最高温度： +70℃
对于Pd200单元，其外部结构形式是典型“品”字形结构，其内部被分成三个相通的非独立区域，每个区域的发热密度不是很高，但每个区域的热效应各不相同，整个箱体是金属铸件，导热性能好，热量能够及时传递出。
4.电子设备的散热
pd200单元主要采用了以下四种方法以提高电子设备的自然散热能力。
① 采用散热器以增大铸件的散热面积。为了增强电子元器件的散热能力，可以采用各种形式的散热器以增大元器件的散热面积，图2是两种典型的散热器结构，其中分析和制造三角形截面的纵向肋比较困难，但其质量小、散热效果佳。Pd200单元铸件的各个面发热组件不同，发热温度也不同，对于发热温度不高的面采用矩形截面纵向肋的散热器进行散热，加工制造都比较简单；对于安装电源的面，温度高，需要散出的热量大，因此采用三角形界面的纵向肋。
② 充分利用对流散热。要实现舱体内部气流与发热元件之间充
分的热交换，组件与组件之间、组件与舱体之间必须形成畅通的气流通道，即它们之间的安装距离要便于形成自然对流。对于有限表面自然对流时，建议它们之间的最小相对位置尺寸为：邻近的垂直发热表面与冷表面，dmin=2.54cm；邻近垂直的发热表面，d/L=0.25。因此，在元件与组件的安装时，在考虑其结构要求的同时更要保证其最小相对尺寸，元件的排列也应沿着气流流动的方向分层排列，并能与气流进行直接的热交换。
③ 安装风机。对于A、B区安装元件密度相对高的位置安装风
机，一方面直接降低A、B区的温度，另一方面在舱体内部形成循环，使舱体内部温度趋于均匀，增大舱体与外界热交换的能力。
5 热设计校核计算
自然散热的方式主要是通过两种途径进行散热，自然对流和热辐射，两部分散去的热量合为自然散热散去的总热量，即Q总=Qc+Qr 。
其中：Q c为自然对流散去的热量。Qr为热辐射散去的热量。
机箱内允许达到的最高温度为：+70℃；外界环境温度取：+50℃
5.1 自然对流热设计计算
自然对流是由于流体内各部分温度的不均匀，引起了流体不均匀的密度场，密度小的热流体上升，密度大的冷流体下降形成对流循环。
6.结论
通过以上校核计算可以看出通过自然散热散去的热量大于舱体产生的热量，可见按其结构形式，功能参数在上述热设计措施的条件下，采用自然散热的热设计是可以满足某雷达的环境和温升要求。
该经过12小时连续试验及高低温循环实验后设备工作正常；在国家武器试验中心进行的外场试验中，外界环境温度45℃左右，连续工作8小时以上，设备工作正常，设备内部温升满足指标要求。
参考书目
[1] 赵殳等 《电子设备结构设计原理》（第一册）江苏科学技术出版社
[2] 王知行 《机械原理》高等教育出版社
作者简介：
杨鑫，西安理工大学硕士研究生，结构设计师，西安黄河机电有限公司
电子设备结构设计范文6
关键词：模块化；航电设备；快速拆装
引言
50年代飞机中的航空电子设备，在飞机总成本中占的比例尚不足10%，但到了90年代，随着飞机功能的不断增强，航空电子设备在如EF-2000，F-22等飞机总成本中占的比例已上升到30%～40%，一些预警机，电子战飞机甚至达到了50%[1]。设备和电缆的数量也成倍增加，在以信息技术为代表的技术革命推动下，各种军事和民用航空电子设备朝着多功能，高性能；通用化，系列化，模块化，轻量化；高可靠性，低成本等方向迅猛发展[2-4]。
另一方面现代飞行器也在向着小型化的方向发展，内部空间狭小，布局紧凑，操作开口少，设备的安装固定困难，而且大都具有测试更换的需求。采用传统的设备单独固定的安装方案，更换内部设备可能需要数天才能完成，可维护性较差。为提高飞行器的可维护性，需要新的仪器设备安装模式。
1 模块化的设备安装方案
现代飞行器通常需要安装多个航电系统的大量仪器设备，如按照传统的仪器设备安装方案，安装支架结构重量较大，而且安装操作复杂，设备拆卸可能需要数天才能完成，可维护性差。以一个1000mm×1000mm×1000mm的装填空间中安装36台300mm×200mm
×200mm的设备为例，如图1所示，按照传统的安装方案，需要在飞行器狭小空间内由内向外逐个进行安装，并敷设设备间的电缆，如果位于下层某个设备需要进行维修更换，由于可达性差，则必须将上层所有设备和电缆拆除，工作量巨大。
模块化的安装方案是按照连接关系较多的设备就近安装的原则，先将多个设备和支撑结构在地面开敞的环境下组合安装在一起，并将此模块内部设备间的电缆敷设完成，再整体吊装到飞行器上，进行安装固定和剩余少量的模块间电缆连接，如图2所示。模块化的安装方案可以将大部分拆装工作在开敞的环境开展，极大的减少在飞行器内部狭小空间内的操作，多个模块内部的拆装可并行开展工作，有效提高飞行器的可维护性。
2 轻质导向锁紧机构方案
轻质导向锁紧机构是针对操作空间受限的情况下研制的快速安装机构，其可以实现多个仪器和支撑结构形成的组合体的整体吊装导向和安装到位后的快速锁紧，简化安装操作，从而缩短安装时间。
p质导向锁紧机构主要由内滑道、外滑道和底部限位块三部分组成，如图3所示，其中内滑道与设备支撑结构固定连接，外滑道与飞行器结构固定。设备与支撑结构组合体吊装时，在内外滑道的配合下，可以实现安装导向和定位，不仅降低对被安装物体吊装位置精度的要求，而且可以弥补由于吊点位置偏差导致的仪器托板组合体倾斜和晃动，保证了吊装时人员和设备的安全，并大大提高安装效率。
由于装填比大，飞行器内部可能无操作空间，内外滑道之间的配合面采用了单斜燕尾槽的形式，如图4所示，结合三角形的轨道布局设计，可将操作位置减少到一个，吊装完成后，仅需要将内滑道与外滑道使用紧固件进行连接，即可实现完全固定，大大简化了安装操作。在布局时，内外滑道的固定操作区域可以设置在飞行器操作开口附近，从而实现高装填比的安装。
3 结束语
基于轻质导向锁紧机构的设备模块化快速拆装装置可以实现大量设备的模块化安装，提供安装导向，其对操作空间要求低，适用于装填比大操作空间受限的新型飞行器，有效提高飞行器的可维护性。
参考文献
[1]霍曼，邓中卫.国外军用飞机航空电子系统发展趋势[J].航空电子技术，2004，35（4）：5-10.
[2]生建友.现代机载电子设备结构设计[J].电气工程师，1999，7：30-32.
[3]任苏中.航空电子设备结构设计[M].北京：航空工业出版社，1992.
