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電子設備結構設計范文1
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）22-0054-02
20世紀80年代中期，美國的機械電子學開始快速發展，并開始傳入我國，機械電子學是電子技術將機、電、磁、聲、光、熱、化學、生物等多門全新的獨立交叉的學科的融合，我們將它稱之為機電一體化。它研究多種學科各自特征參量相互間的關系，綜合處理與利用這些參量之間的耦合關系以解決電子設備在設計生產和使用中面臨的各種問題。這就是現代電子機械學原理的依據，它和傳統的結構設計或機械設計原理的根本區別在于，它不再依靠各自單一的技術，而是最大限度地綜合應用各門學科最新技術成果的優勢，將產品設計得更合理、更可靠、更經濟。現對電子設備結構設計中幾個關鍵技術做一簡述。
1 熱設計
電子設備的使用實踐證明，電子元器件的過熱是設備不穩定乃至發生故障的主要原因。這個事實決定了熱設計的基本任務。近年來，隨著電子技術的快速發展，要求集成化器件的功能日趨復雜，輸出功率不斷加大，而電子設備，特別是軍用電子裝備由于小型化和機動性的需要，要求縮小器件的封裝體積，器件的封裝密度也就隨之增高；加之不斷升級的嚴酷的軍用環境，使得熱設計對電子產品可靠性的影響舉足輕重。
熱設計研究的基本方向是如何減少元器件、部件和設備的內部和外部熱阻，使其產生的熱量以盡可能短的途徑，迅速地傳至最終散熱器。
減小元器件內部熱阻的努力可歸結為改進封裝結構和采用何種封裝材料的問題，這是元器件設計和制造廠家要解決的課題，而對電子設備結構設計師來說，熱設計的任務是在滿足環境條件和可靠性要求的前提下，選擇簡單、經濟、有效的冷卻方法，并進行必要的分析與計算。作為確保設備可靠工作的技術手段，要求在規定的使用期內，冷卻系統的故障率應比被冷卻元器件的故障率低。針對熱設計這一門技術，我國已制訂了一系列有關電子設備熱設計的部標、國標、國軍標等標準文件，為熱設計提供了技術依據，從而也將熱設計技術提高到一個新的高度。現代電子設備中，除了像發射機這樣的大功率放大電路和微功率的微波電路外，其他電路的組裝形式基本上實現了印制電路化，因此印制電路的冷卻成了人們關注的重點，適于印制電路組裝的ATR機箱也就應運而生。
關于熱設計過程的計算與試驗問題，由于傳熱過程中各種參數存在著相耦合，使得計算與試驗變得相當復雜。盡管出現了用有限元預測溫度場的手段，但由于邊界條件復雜，計算的結果往往會不盡人意，唯一可靠的方法還是在嚴格的環境中經受實際考驗來驗證設計。
2 沖擊、振動隔離設計
在電子設備的結構設計中，往往會面臨一個頗為棘手的問題，就是如何在結構的剛性與柔性之間取得適當的折衷。在特定的沖擊、振動環境下，外界沖擊傳給敏感組件的能量（通常用加速度g來表示）是由支承結構的固有頻率決定的。支承結構的剛性小，其固有頻率就低，傳至敏感組件上的沖擊能量就小（加速度g小），使組件得到保護。但柔軟的支承結構在頻繁的振動中會遭到疲勞破壞。結構破壞通常是由共振引起的，即當一種結構的固有頻率和外界的強迫振動頻率相重合時，其共振振幅在理論上可達到無限大。由于結構阻尼對能量的消耗，振動能量不可能被無限地放大，但放大十幾倍，甚至幾十倍則是完全可能的。所以在沖擊振動隔離設計中首要的任務是防比結構共振，其次在沖擊與共振的隔離之間進行折衷考慮。有時還要兼顧到設備的體積、重量和造價等因素。所以沖擊振動隔離設計往往不是一門單一的技術，而形成一門系統
工程。
在軍用裝備中，由于使用環境的不同而具有各自的特點。在艦船上強迫振動頻率低，頻率范圍也小，通常在0～20Hz之間，一般能做到使結構的固有頻率高于強迫振動頻率的上限，最好是2倍，這是防比結構共振最簡單有效的方法。而在飛機上振動頻率要高得多，一般達500Hz，導彈上可達2000～2500Hz。這樣高的強迫振動頻率，要使結構避開共振點是不可能的，只有利用阻尼技術來耗散共振時的能量，使其保持在許可的范圍內。
在沖擊與振動的隔離中，最普遍的方法是使用隔振器。伴隨隔振器的發展，隔振技術的另一門類，阻尼材料也取得了長足的發展。粘彈材料由于在隔振與降噪方面的獨特功能，自一出現起就倍受工程界的青睞。我國的航空航天部門首先研制出了國產粘彈材料，也首先在該部門得到了工程應用。但由于生產成本太高，難于推廣普及，主要應用在航空與航天工程中。還有一種叫減震鉻鐵鋁新材料。據有關資料介紹，該材料在受到打擊或振動時，幾乎不發出聲音，它將機械能幾乎全部轉化成了熱能。當材料受震時300%，10個周期后，在第一個振動周期就使能量經測消耗降到1%。如果這種奇特的材料能得到推廣使用，將其作為結構材料，在這種場合，隔振器就會是多余的了。從日前的發展趨勢可以預見，今后沖擊、振動隔離技術的發展不僅取決于隔振器新形式的出現，更是取決于新的、廉價的隔振材料的問世。
3 電磁兼容性（EMC）設計
現代電子設備的品種日益齊全，靈敏度不斷提高，發射功率愈來愈大，而頻段日趨擁擠的今天，使得電磁兼容性問題顯得尤其突出。電磁兼容性設計在技術上具有多學科交叉的特征，因此是一項系統工程。我國在改革開放后，用巨資從國外引進了各種監測、實驗手段，各種微波暗室相繼成立，加上有關EMC標準的制訂與頒布以及EMC預測軟件的發展，已將我國的EMC設計水平從定性推到定量的階段。
前幾年，諸如導電襯墊、導電膠、導電涂料、屏蔽玻璃、屏蔽通風板、屏蔽不干膠帶、電源濾波器以及EMC元件等國外產品正式打入國內市場，給EMC技術的工程實施提供了必要材料與元件。我國的EMC技術還處在起步
階段。
首先，工程技術人員具備的有關EMC方面的知識遠不如其他如熱設計或沖擊、振動隔離方面的知識普及和系統。這不但是該門技術比起其他的技術發展得要晚，更是由于這是一門介于電機之間的邊緣學科具有多種學科交叉的特征。其次由于測試設備的昂貴，它不可能像其他設備那樣普及，做一次實驗往往不是一件輕而易舉的事。隨著我國經濟的發展，也由于該門技術的重要性，它定能在一定時期內發展起來。
4 互連技術
互連技術在電子設備中至關重要。如一部雷達的電觸點很多，從理論上講，這些觸點都是串聯在電路中的。每一個觸點相當于一個電子元件，它的質量好壞將直接影響設備的可靠性。
電接觸問題看似簡單，但實質上是很復雜的，因為這不是兩個導體間的單一的機械接觸問題。電接觸問題實際上是以材料學為基礎的，金屬導體間、金屬導體與氣體及液體間通電后的接觸界面微觀的與宏觀的接觸狀態，且不僅僅是靜比的接觸狀態，還有在滑動過程中的接觸狀態以及從閉合到開啟或從開啟到閉合的接觸狀態。在這小小的觸點中，機械力、電子運動、化學和電化學作用，還有熱的作用統統施加影響，最后以電的形式反映出來。前幾年，國內生產出了線網型接觸式的插頭座，比起簧片式的，接觸可靠性要高出好多，而插拔力卻大為下降。這種插頭座已在軍用設備中得到普遍應用。此外，電子液的使用也已從國外傳入國內。它的功能保護膜是去除金屬表面的氧化層且在金屬表面形成一層膜，這層膜既有抗氧化作用，又有機械的作用。
5 結構總體設計
每一個裝備的戰術技術要求中，也必然要包括機動性、可維修性及操作性等內容，這些要求都是通過結構總體設計來達到的。對軍用產品，這類問題尤為顯得重要，因為在實戰中，有些問題會變得很突出。首先是機動性問題，其中包括運輸性。對機動式裝備，實戰要求快速轉移、展開、架設與折收，并可以多種手段進行運輸。要同時滿足這些要求，最重要的設計思想是實現小型化、輕便化，采用快速調平、快速連接技術，這對天線來說尤為重要。結構總體設計要從系統設計和綜合設計入手，運用新的設計理論與設計概念，善于移植其他行業已成熟的設計成果，采用新材料、新工藝，特別要貫穿機電一體化
思想。
參考文獻
[1] 張斌.電子設備結構設計中CAD技術的應用研究
電子設備結構設計范文2
關鍵詞：層次分析法；層次結構；判斷矩陣；電子設備
電子設備結構設計是一項復雜的綜合多學科的系統工程，范圍涉及力學、機械學、材料學、熱學、化學、人機工程學、電子學、環境科學、美學等多門學科，包含著相當廣泛的技術內容，是多門基礎學科的綜合應用。隨著時代的發展和科學技術的進步，結構設計面臨著越來越多的要求和挑戰，如何得到綜合因素影響下的優化方案，是追求的目標。這里提出運用層次分析法（AHP）對結構設計方案進行評價，尋求將定性問題量化，從而得到更為直觀全面的評價結果。
1 方法基本思路
AHP（The Analytic Hierarchy Process），即層次分析法，是一種系統分析方法。它充分體現定性與定量相結合，把復雜問題分解為若干有序層次，并根據對一定客觀事實的判斷，就每一層次的相對重要性給予定量表示，利用數學方法確定出表達每一層次的全部元素相對重要性次序的數值，并通過各層次的分析導出對整個問題的分析[2]。
用層次分析法作系統分析， 首先要把問題層次化。根據問題的性質及需要達到的總目標， 將問題分解成不同的組成因素， 并按照因素間的相互關聯影響以及隸屬關系將因素按不同層次聚集組合， 形成一個多層次的分析結構模型。并最終把系統分析歸結為最低層（供選擇的方案）， 相對于最高層（總目標）的相對重要性權值的確定或相對優劣次序的排序問題[1]。
本應用的AHP模型由上至下共分四層次：目標層（A）、準則層（B）、基礎指標層（C）和方案層（D）。
基本思路是：首先根據具體的用戶需求目標，提煉結構方案需要考慮的指標因素，進行兩兩比較評價，得到判斷矩陣A-B、B-C、C-D，并計算出它們的權重，然后根據得出的權重，對結構方案進行打分量化，實現對多個方案量化評價和比較，最終得到滿意的結果。
2 目標分析
某電子設備的用戶需求目標如表1所示。
表1明確了電子設備的基本尺寸和組成，并對環境適應性提出了具體要求。明確的用戶要求與潛在的研制需要，構成了目標層。而滿足目標或需要優化的指標、因素就構成了準則層。
3 層次結構
通過對目標層的分析，提取出包括結構形式、可靠性、工藝性、人機工程以及經濟性等五個主要因素構成準則層，并且針對準則層的每一個特征進一步細化分解，盡量涵蓋影響設計目標的主要因素，并且避免交叉和概念歧義。形成的層次結構見圖1。
4 評價過程和步驟
依照層次分析法，評價過程分為：建立判斷矩陣、計算關鍵特征的權重、檢驗一致性、層次排序等幾個步驟。
4.1 建立判斷矩陣
首先，組織包括設備總師、結構師、工藝師等相關人員， 依據表2的比例標度，對準則層各因素在目標層中的重要性以及指標層各因素在其對應準則層的因素中的重要程度進行兩兩比較打分，從而構建判斷矩陣。
在層次分析法中，定量化是通過Saaty提出的1-9 比例標度法實現的[3]，取1-9 之間的整數以及它們的倒數作為衡量bj對bk的相對重要程度的數值，用這些標度來量化自然語言，各個數值標度的含義如表2 所示。
建立準則層相對于目標層的判斷矩陣，見表3；建立指標層相對于準則層的判斷矩陣，見表4。
4.4 層次排序
經過以上的評價計算過程，并對層次結構進行總排序，可以得到方案評價體系。見表6。
對層次分析法獲得的數據信息進行評價和研究，可獲得以下成果：
（1）通過對權重排序，可找出結構方案中較為重要的設計因素，主要包括：外形要素、散熱性能、PCB安裝方式、加工工藝性、電磁兼容性等；
（2）針對分析出的重要設計因素，著重進行方案設計和計算機仿真分析，可提高方案的整體水平；
（3）針對備選方案的各指標進行評價和打分，分別與權重值相乘并相加獲得綜合得分，通過各方案的分數比較，可直觀地得到較優方案。
5 結束語
在多因素多方面影響的方案篩選中，層次分析法有著較為清晰的方法脈絡，可將復雜問題量化，將意見和建議用數字來表達。特別是對電子設備結構這類涉及學科較廣、需要大量經驗積累的工程實踐活動，可應用層次分析法，采用頭腦風暴法廣納眾人之力，收集相關信息和資料，完善目標相關因素，建立準確的數學模型，并利用科學的計算方法，可獲得較佳的決策。
參考文獻
電子設備結構設計范文3
3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，運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造物體的技術。它無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成多樣形狀的零件，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率并降低生產成本。在工業生產中3D打印技術的應用已衍生到很多領域，裝飾行業、醫療行業、賽車零件、飛機零件以及為個人定制產品等可以用3D軟件刻畫的實體都可以用該技術制造出來。
3D打印快速成型技術，已經出現幾十年，在生產制造領域的應用研究已經取得了一些進度，3D打印金屬的性能在某些領域已經接近甚至超越傳統的常規加工。從材料角度講，傳統常規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，是經過特殊處理的，加入了更多成分元素，已經具有了屈伸強度、拉伸強度、延伸率、楊氏模量、硬度、斷裂拉伸界點、熱膨脹系數、彈性模數、熔度范圍、耐腐蝕性、粘合強度等幾十項指標。而此類材料的性能是經過研究、測試、引用，已經證明是符合結構件的需求。
目前3D打印技術雖然可應用領域廣泛，但其也有自身的局限性，主要體現在加工材料上，目前打印材料主要是塑料、樹脂和金屬，骨骼等有機原料的研究也正在進行并有了初步成果。受材料限制，3D 打印最初的應用局限在建模和工業設計領域。但如今，3D 打印技術逐漸開始被用于生產環節，可定制個性化造型的各種產品，它適用于小批量加工，由于不需要模具，對產品的修改不會增加額外成本，只需修改設計圖即可。這也意味著，小批量個性化定制的成本被降低。未來，定制個性化的家具、食品、工藝品等商品將變得更加劃算。
二、民用雷達電子設備加工方式及現狀
在電子設備中，由工程材料按合理的連接方式進行連接，且能安裝電子元器件及機械零部件，使設備成為一個整體的基礎結構，稱為電子設備結構。目前電子設備技術的進一步發展，組成設備的元器件越來越多，體積越來越小，使用范圍也趨于廣泛，設備所處的工作環境也越來越復雜，對設備的使用精度和可靠性要求也越來越高。因此，電子設備的結構設計已經稱為產品研發的一個重要技術環節。
民用雷達電子設備主要包括機柜、機箱、插件及盒體，機柜機箱類通常采用的加工方式有鈑金折彎或運用鋁型材進行組合裝配。鈑金折彎的方式靈活多樣，適合單件多品種生產方式，其用料品種少，生產周期短，且成型件的強度與剛度能夠達到使用要求。但由于其外形尺寸的加工公差較大，且對鈑金工的要求較高，因此不宜于批量生產。型材組合的結構形式可采用多種不同斷面形狀的鋁型材通過螺釘在轉角處連接組成機箱框架，再加前后面板及左右、上下蓋板組成機箱，其優點在于外形尺寸變換方便，適應于多品種及有一定批量的產品。但由于機加工的工作量大，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。
盒體在電子設備設計中屬于中小型器件，一般裝配在機箱及機柜內，其外形規整，常用加工材料主要為鋁，盒體內常裝配的零件有印制板、連接器、電源板等精密設備，且裝配精度要求較高，因此在這類盒體加工時需要特別注重加工精度。由于雷達電子設備的設計以模塊化為主，設計的主導思想是自上而下，層層嵌套，所以各種尺寸的盒體在整個雷達電子設備的結構總體設計中占有很大數量。完成一套電子設備器件需要經過設計、投產、加工、質檢、裝配等一系列過程，這些環節層層相扣但相互獨立，不同的環節由不同的人員負責，這就要求每個環節能夠銜接緊密且相互溝通順暢，但實際加工中往往很難無縫溝通，周期延遲和加工問題會頻頻出現。
三、3D打印與加工中心的優勢對比
數控機床（Numerical Control Machine Tools）是指裝備了計算機數控系統的機床，簡稱CNC機床或加工中心。它被廣泛應用于各類機械加工領域，其加工精度、強度等指標都能夠達到當今機械加工要求，是較為成熟的一種機械加工方式。與3D打印技術相比，CNC使用的時間較長，有著更深的技術積淀，但也同時存在很多問題，從機械加工長遠的發展角度來看，3D打印技術如能得到普及，將會是工業加工生產的一次重要蛻變。
3D打印機以數字模型為基礎，采用材料堆疊的方法將模型逐層打印成型，CNC加工則需要預先選擇尺寸合適的材料，以數字模型為基礎，對選材進行切削。 從材料利用率來看，3D打印機采用加法的方式，對材料進行逐層堆疊，CNC加工中心則采用減法的形式，對材料進行切削，3D打印的材料利用率更高。從工藝角度出發，3D打印機可以加工各種優美曲面及復雜的工業造型，并且能夠一次成型，也無需考慮工裝夾具的使用。CNC加工中心加工復雜的工業造型難度很大，且需要專人設計，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打印只需導入相應格式的文件，即可完成打印，而CNC則需要專業編程人員對數字模型進行編程后將數字輸入機器中才能完成整個模型的加工。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勢，以加工金屬原料為主，在材料運用上更勝一籌。
從以上對比中可以得出，3D打印技術最突出的優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本。與傳統技術相比，三維打印技術通過摒棄生產線而降低了成本；大幅減少了材料浪費；而且，它還可以制造出傳統生產技術無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器；另外，在具有良好設計概念和設計過程的情況下，三維打印技術還可以簡化生產制造過程，快速有效又廉價地生產出單個物品。
四、3D打印技術對民用雷達電子設備實際生產中的啟示
3D打印技術在電子設備設計中能夠帶來首要的優勢就是設計和制作的協同合作，電子設備設計中設計師的外觀設計以及結構設計的設計方法，決定了每個模塊都是獨立的，這意味著設計、制造、材料、維護、采購等不同的環節以及人員之間需要相互協作。在整個設計和生產過程中設計師不得不協同合作，因此返工和拖延時間的事件也時有發生。
3D打印技術可在電子設備設計中簡化設計流程，將設計和制造過程融為一體。電子設備結構設計的流程一般為輸入―設計―交流―輸出，設計與交流階段往往是一個往復的過程，設計師在輸出產品之前通過模型、圖紙等方式與需求方進行溝通，最終確定設計方案。接下來就是生產環節，在這個環節中，設計師任然需要提供一定技術支持，產品加工完成后經過質量檢驗最終到設計師手中。通過3D打印的方式在電子設備設計中，整個設計與加工流程可實現同步優化，在設計完成后可以直接將模型文件導入3D打印機內，實物很快就能呈現在設計師面前，這對設計與加工起到了關鍵的銜接作用。
在電子設備產品生產中，成本和效率是重要的因素，盒體加工生產在電子設備加工生產中占有很大的比例，通常采用加工方式為數控加工，但由于流程偏長導致其成本偏高，效率偏低。3D打印可在設計師的辦公室里直接運用，隨用隨打，在設計研發初期能夠節省材料大量節省成本，大幅度提高生產加工效率，同時也縮短了產品研發周期。
因此，隨著3D打印技術的興起并逐步走向成熟，它所應用的領域會逐步滲透到工業生產的每個角落。民用雷達電子設備的加工生產，在不久的將來也一定會受3D打印技術的影響，實現加工方式和加工效率的改革。
參考文獻：
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[3]程樹祥，張桂秋主編.電子產品造型與工藝手冊.南京：江蘇科學技術出版社，1990.9
電子設備結構設計范文4
【關鍵詞】可靠性；可靠度；平均工作時間；平均無故障時間
隨著科技進步，對電子產品也提出了更高的要求，可靠性是衡量電子設備質量的一項重要指標。從元器件的角度出發，其可靠性水平決定了整機的可靠程度。而整機的可靠性程度高低又代表產品的質量優劣，同時也反映出設計師得水平。可靠性貫穿于設計、生產和管理之中，如何提高產品可靠性，使其發揮最佳性能，是一個電子產品的核心競爭力，也是用戶的最佳使用體檢。因此，電子設備的可靠性提升是一個極其重要且具備極大挑戰的工作，對未來的經濟發展和科技進步起到了至關重要的意義。
1可靠性定義
GJB450中對可靠性的定義是：系統、機械設備或零部件，在規定的工作條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。可靠度在軍用標準中也有相關釋義，即：在規定的條件和時間內，完成規定功能的概率，它是可靠性水平高低的一個重要指標。
2可靠性指標
可靠性是一個非常重要的產品質量指標，它定性描述顯然是不夠充分的，必須要進行量化處理，這樣才能精準地描述和比較。可靠性的量化描述有兩個非常重要的指標是：平均工作時間（MTTF）和平均無故障時間（MTBF）。平均工作時間是指產品在最終失效，或無必要修復時的前面的工作時間或次數，其中包括由于有故障而修復后繼續使用的時間或次數。平均無故障時間是指產品從使用開始直到出現故障前得連續工作時間或次數，不包含排除故障后使用的時間或次數。一般來說，電子元器件的平均壽命越長，其產品可靠性越高。但是，可靠性與壽命有關系卻又不是同一個概念，不能認為可靠性高，壽命就長，或壽命長其可靠性就肯定高，這都與使用要求有關系。故障率也可以反映可靠性的高低，現實工作中，電子設備的故障率是可以計算獲得的。電子元器件的壽命服從指數分布的規律，設備故障率就是通過對內含所有元器件的壽命及失效機理分析計算而來，即設備總故障率入P是元器件工作故障率；入b是元器件基本故障率；πe是環境系數；πq是質量系數；πr是電流額定值系數；πa是應用系數；πs是電壓應力系數；πc是配置系數；入Pi是第i中元器件的工作故障率；Ni是第i種元器件數量；n為所用元器件的種類數目；入s為系統總故障率。
3影響可靠性的因素
3.1環境因素
電子元器件在工作中受環境因素影響較大，如：溫度、濕度、鹽霧、霉菌、氣壓、海拔高度、大氣污染顆粒等都會對電子元器件的正常運行產生影響，使其電氣性能下降，甚至損傷元器件，造成故障的發生。
3.2機械性能結構
電子產品的機械結構設計要滿足使用工況的要求，強烈的機械振動或沖擊，會使設備產生機械結構的損傷變形，甚至導致電子元器件的物理損傷或失效，致使電子產品無法正常運行工作。
3.3電磁環境
環境中的電磁波無處不在，使電子產品在運行中無時無刻不與空間中的電磁干擾信號進行接觸。在電磁信號的干擾影響下，電子電路噪聲變大，穩定性變差，干擾嚴重的情況下，可能會導致設備運行故障，甚至安全性也將會受到威脅。
3.4組裝工藝
電子產品在生產中組裝工藝的不同，使電子元器件的牢固程度、受干擾程度、受環境影響的耐腐蝕程度均有不同的表現，造成的結果是電子產品的質量和可靠性也是參差不齊。因此，選擇合理規范的組裝工藝是保證產品生產中產品質量和可靠度提升的重要保障。
4提高可靠性的具體措施
（1）確定電子產品的使用工況，確定研發方案、戰術技術指標、組裝工藝及防護等級等信息。（2）降額設計。將電子元器件的工作應力適度降低，低于規定的額定值，從而降低元器件的基本故障率。電子元器件對電應力和溫度應力較為敏感，降額設計是降低基本故障率的常用手段，在最佳降額范圍內，采取I級、II級、III級降額等級，可實現可靠性提高和成本控制的最優方案。（3）散熱設計。首先，在硬件設計上盡可能地提高電能利用率，將發熱量控制在盡可能小的程度，減少熱阻，降低元器件失效率。采用模塊化布局，將功耗件、發熱源進行最優化布局，設計合理的散熱通道，將熱能竟可能地快速排出到外部空間，降低元器件基本故障率，提升設備整體的可靠性。（4）電磁兼容性設計。采用屏蔽手段將干擾限制在可接受的范圍內，并限制自身的電磁信號向外部空間輻射，而影響其他設備。根據使用環境中的干擾源性質、強度、頻率等，確定合理的屏蔽手段和屏蔽體，解決電子元器件由于受到電磁干擾而引起的失效或故障率，從而提升整機運行的可靠性。（5）采用成熟度更高的元器件及組裝工藝，盡量選用標準間，尤其是在易損易耗件的選擇上優先采用標準件。（6）進行冗余設計，使系統具備多種手段來實現同一種功能，尤其在關鍵技術環節采用此設計。如：并聯結構設計，當一個功能模塊失效時，并聯支路的其它功能模塊一樣可以保障系統的正常運行，以此來提高系統的工作可靠性。（7）薄弱環節要提高最低可靠度元器件的可靠度，以增強整個系統或模塊的可靠度。（8）增設全方位的保護功能，如過載保護、過壓保護、欠壓保護等保護措施，提升產品運行可靠性。（9）進行防振、防沖擊的設計，以及在包裝、運輸、存儲過程中的安全防護，提升產品可靠性。
5綜述
電子設備可靠性的提高是多方面、多方位的系統性工作，在選擇和控制元器件的品質、合理軟硬件電路設計、規范的組裝工藝等方面要嚴格要求和把關。做好電子元器件的品控把關、合理設計、嚴格要求是提高電子產品可靠性的重要手段，提高產品的可靠性也就是提高了產品的核心競爭力。科技進步的體現就是產品質量的升級及可靠性能的增強。
參考文獻
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電子設備結構設計范文5
[關鍵詞]熱設計 自然散熱 功耗 自然對流和熱輻射
中圖分類號：TM725 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）46-0003-01
1 引言
熱設計是雷達結構設計的重要內容之一，它對提高雷達的可靠性，保證雷達系統的正常可靠工作具有重要的意義。對于便攜的小型雷達來說，熱設計不僅要求能夠滿足設備的散熱要求，保證設備在適宜的環境溫度環境中達到電氣性能指標，同時，要保證熱設計不會給整個系統帶來臃腫和系統龐大的問題。
2 問題的提出
為了保證雷達在指標要求的溫度下可靠的工作，根據其耗散功率，元器件集中程度，元器件溫升以及環境溫度要求、可靠性指標等進行分析，選擇合適的散熱手段。
某雷達環境溫度要求
環境溫度： 工作溫度：-40℃～+50℃； 存貯溫度：-45℃～+55℃。
機箱內允許最高溫度： +70℃
3 散熱方式的選擇
某雷達環境溫度要求
環境溫度： 工作溫度：-40℃～+50℃； 存貯溫度：-45℃～+55℃。機
箱內允許最高溫度： +70℃
對于Pd200單元，其外部結構形式是典型“品”字形結構，其內部被分成三個相通的非獨立區域，每個區域的發熱密度不是很高，但每個區域的熱效應各不相同，整個箱體是金屬鑄件，導熱性能好，熱量能夠及時傳遞出。
4.電子設備的散熱
pd200單元主要采用了以下四種方法以提高電子設備的自然散熱能力。
① 采用散熱器以增大鑄件的散熱面積。為了增強電子元器件的散熱能力，可以采用各種形式的散熱器以增大元器件的散熱面積，圖2是兩種典型的散熱器結構，其中分析和制造三角形截面的縱向肋比較困難，但其質量小、散熱效果佳。Pd200單元鑄件的各個面發熱組件不同，發熱溫度也不同，對于發熱溫度不高的面采用矩形截面縱向肋的散熱器進行散熱，加工制造都比較簡單；對于安裝電源的面，溫度高，需要散出的熱量大，因此采用三角形界面的縱向肋。
② 充分利用對流散熱。要實現艙體內部氣流與發熱元件之間充
分的熱交換，組件與組件之間、組件與艙體之間必須形成暢通的氣流通道，即它們之間的安裝距離要便于形成自然對流。對于有限表面自然對流時，建議它們之間的最小相對位置尺寸為：鄰近的垂直發熱表面與冷表面，dmin=2.54cm；鄰近垂直的發熱表面，d/L=0.25。因此，在元件與組件的安裝時，在考慮其結構要求的同時更要保證其最小相對尺寸，元件的排列也應沿著氣流流動的方向分層排列，并能與氣流進行直接的熱交換。
③ 安裝風機。對于A、B區安裝元件密度相對高的位置安裝風
機，一方面直接降低A、B區的溫度，另一方面在艙體內部形成循環，使艙體內部溫度趨于均勻，增大艙體與外界熱交換的能力。
5 熱設計校核計算
自然散熱的方式主要是通過兩種途徑進行散熱，自然對流和熱輻射，兩部分散去的熱量合為自然散熱散去的總熱量，即Q總=Qc+Qr 。
其中：Q c為自然對流散去的熱量。Qr為熱輻射散去的熱量。
機箱內允許達到的最高溫度為：+70℃；外界環境溫度取：+50℃
5.1 自然對流熱設計計算
自然對流是由于流體內各部分溫度的不均勻，引起了流體不均勻的密度場，密度小的熱流體上升，密度大的冷流體下降形成對流循環。
6.結論
通過以上校核計算可以看出通過自然散熱散去的熱量大于艙體產生的熱量，可見按其結構形式，功能參數在上述熱設計措施的條件下，采用自然散熱的熱設計是可以滿足某雷達的環境和溫升要求。
該經過12小時連續試驗及高低溫循環實驗后設備工作正常；在國家武器試驗中心進行的外場試驗中，外界環境溫度45℃左右，連續工作8小時以上，設備工作正常，設備內部溫升滿足指標要求。
參考書目
[1] 趙殳等 《電子設備結構設計原理》（第一冊）江蘇科學技術出版社
[2] 王知行 《機械原理》高等教育出版社
作者簡介：
楊鑫，西安理工大學碩士研究生，結構設計師，西安黃河機電有限公司
電子設備結構設計范文6
關鍵詞：模塊化；航電設備；快速拆裝
引言
50年代飛機中的航空電子設備，在飛機總成本中占的比例尚不足10%，但到了90年代，隨著飛機功能的不斷增強，航空電子設備在如EF-2000，F-22等飛機總成本中占的比例已上升到30%～40%，一些預警機，電子戰飛機甚至達到了50%[1]。設備和電纜的數量也成倍增加，在以信息技術為代表的技術革命推動下，各種軍事和民用航空電子設備朝著多功能，高性能；通用化，系列化，模塊化，輕量化；高可靠性，低成本等方向迅猛發展[2-4]。
另一方面現代飛行器也在向著小型化的方向發展，內部空間狹小，布局緊湊，操作開口少，設備的安裝固定困難，而且大都具有測試更換的需求。采用傳統的設備單獨固定的安裝方案，更換內部設備可能需要數天才能完成，可維護性較差。為提高飛行器的可維護性，需要新的儀器設備安裝模式。
1 模塊化的設備安裝方案
現代飛行器通常需要安裝多個航電系統的大量儀器設備，如按照傳統的儀器設備安裝方案，安裝支架結構重量較大，而且安裝操作復雜，設備拆卸可能需要數天才能完成，可維護性差。以一個1000mm×1000mm×1000mm的裝填空間中安裝36臺300mm×200mm
×200mm的設備為例，如圖1所示，按照傳統的安裝方案，需要在飛行器狹小空間內由內向外逐個進行安裝，并敷設設備間的電纜，如果位于下層某個設備需要進行維修更換，由于可達性差，則必須將上層所有設備和電纜拆除，工作量巨大。
模塊化的安裝方案是按照連接關系較多的設備就近安裝的原則，先將多個設備和支撐結構在地面開敞的環境下組合安裝在一起，并將此模塊內部設備間的電纜敷設完成，再整體吊裝到飛行器上，進行安裝固定和剩余少量的模塊間電纜連接，如圖2所示。模塊化的安裝方案可以將大部分拆裝工作在開敞的環境開展，極大的減少在飛行器內部狹小空間內的操作，多個模塊內部的拆裝可并行開展工作，有效提高飛行器的可維護性。
2 輕質導向鎖緊機構方案
輕質導向鎖緊機構是針對操作空間受限的情況下研制的快速安裝機構，其可以實現多個儀器和支撐結構形成的組合體的整體吊裝導向和安裝到位后的快速鎖緊，簡化安裝操作，從而縮短安裝時間。
p質導向鎖緊機構主要由內滑道、外滑道和底部限位塊三部分組成，如圖3所示，其中內滑道與設備支撐結構固定連接，外滑道與飛行器結構固定。設備與支撐結構組合體吊裝時，在內外滑道的配合下，可以實現安裝導向和定位，不僅降低對被安裝物體吊裝位置精度的要求，而且可以彌補由于吊點位置偏差導致的儀器托板組合體傾斜和晃動，保證了吊裝時人員和設備的安全，并大大提高安裝效率。
由于裝填比大，飛行器內部可能無操作空間，內外滑道之間的配合面采用了單斜燕尾槽的形式，如圖4所示，結合三角形的軌道布局設計，可將操作位置減少到一個，吊裝完成后，僅需要將內滑道與外滑道使用緊固件進行連接，即可實現完全固定，大大簡化了安裝操作。在布局時，內外滑道的固定操作區域可以設置在飛行器操作開口附近，從而實現高裝填比的安裝。
3 結束語
基于輕質導向鎖緊機構的設備模塊化快速拆裝裝置可以實現大量設備的模塊化安裝，提供安裝導向，其對操作空間要求低，適用于裝填比大操作空間受限的新型飛行器，有效提高飛行器的可維護性。
參考文獻
[1]霍曼，鄧中衛.國外軍用飛機航空電子系統發展趨勢[J].航空電子技術，2004，35（4）：5-10.
[2]生建友.現代機載電子設備結構設計[J].電氣工程師，1999，7：30-32.
[3]任蘇中.航空電子設備結構設計[M].北京：航空工業出版社，1992.
