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（厦门歌乐电子企业有限公司开发设计中心,福建 厦门 361000）
摘 要：电子设备结构设计走过了由低级到高级、由简单到复杂的发展过程.在我国,电子设备结构设计在很长一段时间内以电子设备中元件的装容、支承和对外界环境的防护以及外观造型、色彩等方面作为自己的专业方向,在元器件装机箱结构、机械传动、热设计、冲击与振动的隔离、天线结电磁兼容以及结构总体等方面起到重要作用.
关键词：电子设备；结构设计；热设计
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
直线振动筛的设计图纸:振动机械设计
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,电子润滑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,又有机械润滑的作用.
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
[D]．西安电子科技大学,2010．
作者简介：晏黎晖（1974—）,男,福建厦门人,厦门歌乐电子企业有限公司开发设计中心助理工程师,研究方向：电子技术.
总结：本论文主要论述了设计振动论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
直线振动筛的设计图纸引用文献:
[1] 机械毕业设计图纸查重么
[2] 毕业设计图纸能查重吗
[3] 毕业设计图纸如何查重
