Разработка конструкции блока ИК-управления, который предназначен для управления десятью установленными в нем электромагнитными реле - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка конструкции блока ИК-управления, который предназначен для управления десятью установленными в нем электромагнитными реле

Наименование, назначение и область применения изделия, предъявляемые к нему требования по технологичности и экологической безопасности. Принцип работы блока. Выбор метода конструирования и конструкционных материалов. Расчет массогабаритных характеристик.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


В качестве исходных данных выдается готовая схема электрическая принципиальная, ее описание с указанием номиналов пассивных элементов и типами активных.
1 . Техническое задание на разработку конструкции блока ИК-управления
1.1 Наименование, назначение и область прим е нения изделия
Наименование: «Блок ИК-управления».
Обозначение - БИУ (далее в тексте также изд е лие, блок).
Изделие предназначено для управления включением десяти различных электроприборов.
1.2 Основание и исходные данные для выполн е ния проекта
Задание на выполнение проекта, в которое входят основные требования к изделию, выдано на кафедре КиТ РЭС АПИ НГТУ.
Основная цель проекта заключается в разработке конструкции изделия БИУ для серийного производства.
Основными задачами разработки являются:
- разработка конструкции блока БИУ.
Основным источником является разработка Ю. Святова, «Блок ИК управления реле» (журнал «Радио» №7 - 2013 г.).
Состав изделия: блок БИУ, комплект жгутов.
Выполняемые функции: управление десятью электромагнитными реле, которые, в свою очередь, могут включать и выключать различные электроприборы.
- потребляемая мощность блока не превышает 4Вт;
- режим работы блока: непрерывный, долговременный;
- время готовности к работе после включения питания не более 1 с.
Питание БИУ осуществляется от источника питания напряжением 16В.
Конструкция блока - стационарного типа.
Требования к блоку и составным частям:
- габаритные размеры корпуса блока БИУ не более 130х120х45 мм;
- БИУ следует выполнить в пластмассовом корпусе;
- Индикаторы следует расположить на лицевой поверхности;
- включение блока производится после подачи питания;
- изделие по защищенности от проникновения пыли и воды должно иметь исполнение корпуса соответствующего нормативам IP54 по ГОСТ 14254-96;
- изделие должно быть вибропрочным в соответствии с требованиями группы V5 по ГОСТ 12997-84;
- плату модуля следует защитить от климатических воздействий.
Климатические условия эксплуатации блока
Изделие при эксплуатации должно быть стойким к внешним климатическим факторам в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 - Климатические условия эксплуатации блока
Атмосферное пониженное давление давление
Относительная влажность при температуре окруж. среды не выше +25°С
Допустимое воздействие механических нагрузок:
- вибрации в диапазоне частот (1…80) Гц при максимальном ускорении 3g.
Устройство должно обеспечивать безопасную работу пользователей, не требуя проведения инструктажей и специальных подготовок по технике безопа с ности, при любых, в том числе ошибочных действиях пользователя, не связанных со вскр ы тием корпуса устройства.
Изделие должно соответствовать требованиям п. 1.5.2 и быть прочным после воздействия нагрузок при транспортировании в упакованном виде. Транспортирование железнодорожным, водным, воздушным и автомобильным транспортом допускается без ограничения скорости и расстояния при размещении блока в упаковке в кузове транспортного средства способом, исключающем перемещение упаковки.
Хранение изделия в упаковке следует производить при температуре окружающего воздуха от плюс 5є С до плюс 40є С и относительной влажностью до 80% при плюс 25є С.
Изделие должно разрабатываться с учетом серийного производства, изготавливаться с максимальным использованием унифицированного оборудования и по прогрессивным технологиям.
1.8 Требования охраны окружающей ср е ды
Изделие при испытаниях, транспортировании, хранении и эксплуатации не должно наносить вреда окружающей среде, здоровью и генетическому фонду человека.
Для блока в ТЗ задан непрерывный, долговременный режим работы (п. п. 1.5.2 Технического задания), следовательно, тепловые режимы его деталей и узлов необходимо рассчитывать для рабочих условий, при этом за температуру окружающей среды следует принимать повышенную рабочую температуру +50 0 С (таблица 1).
Время готовности к работе блока после включения питания не более 1 секунды (п. п. 1.5.2 Технического задания). Наличие этого периода работы обусловлено необходимостью завершения всех переходных процессов в схеме, прогрева ЭРЭ и выхода их на рабочий режим. Так как в схеме использованы ЭРЭ с высокими показателями к времени готовности, поэтому применять какие-либо меры по повышению времени готовности нет необходимости.
С целью обеспечения ремонтопригодности изделия, учитывая условия применения, целесообразно выбрать разъемный вариант конструкции блока.
Для обеспечения необходимого уровня влагозащиты достаточно использовать корпусированную элементную базу.
Для удовлетворения требованию ТЗ по массе при разработке блока необходимо придерживаться следующего:
- при выборе элементной базы предпочтение отдавать той, что имеет меньшую массу при сравнимых функциональных и эксплуатационных параметрах и не худшей надёжности;
- из материалов необходимо выбирать те, что при малой плотности имеют достаточно высокую механическую прочность.
Материалы конструкции блока, кроме указанных выше параметров, также должны быть доступными, легкообрабатываемыми и недорогостоящими, исходя из этого, элементы конструкции блока выполним из пластмассы.
Согласно условиям эксплуатации блок должен сохранять работоспособность в широком диапазоне температур (от -10 до + 50 єС). Это должно учитываться при выборе элементной базы, кроме того, необходимо обеспечить нормальный тепловой режим блока путём рационального размещения источников тепла.
Кроме того, важнейшим фактором в настоящее время являются стоимость материалов и радиоэлементов и их распространённость в производстве. Поэтому при разработке блока, по возможности, следует избегать дорогих и редко применяемых в производстве материалов.
Для защиты элементов блока от внешних воздействий целесообразно использовать покрытие функциональных ячеек лаком. Лаком следует покрыть и некоторые конструктивные элементы блока, подверженные коррозии. Такое решение проблемы защиты блока от внешних воздействий оказывает лучшее влияние на материальные показатели, по сравнению с герметизацией всего блока.
3 . Конструкторский анализ схемы электрической принципиальной
Изделие предназначено для управления включением и выключением десяти различных электроприборов.
Структурная схема блока ИК-управления содержит следующие функциональные узлы (ФУ):
Питание блока осуществляется от напряжения (15…17) В. Сигнал на устройство подается с помощью пульта дистанционного управления. Сигнал, полученный ИК-приемником, передается на порт микроконтроллера, с выходов которого сигналы управления поступают на электронные ключи, которые непосредственно управляют работой исполнительных реле, которые коммутируют включение или выключение электроприбора.
Разработанная структурная схема представлена в графической части курсового проекта.
Поскольку в блоке установлены десять реле, то для управления ими выбраны цифровые кнопки ПДУ «0» - «9». При нажатии на такую кнопку соответствующее ей реле замыкает свои контакты, при повторном нажатии размыкает их, при ещё одном - вновь замыкает и так далее. Если нажать на кнопку «VOL -», контакты всех реле разомкнутся, а на «EQ» - замкнутся. Для контроля состояния реле предусмотрены светодиоды. Когда все реле сработали, от источника переменного напряжения 15…17 В (или постоянного 24 В) блок потребляет ток 200…250 мА.
Анализ элементной базы изделия проводят для определения соответствия радиоэлементов требованиям условий эксплуатации и заданным характеристикам конструируемого изделия. Для этого составим таблицу 3.1 допустимых значений эксплуатационных характеристик радиоэлементов.
Таблица 3.1 - Параметры компонентов, входящих в состав модуля
Анализируя данные, приведенные в таблице 3.1 видно, что вся выбранная элементная база по всем параметрам соответствует заданным условиям эксплуатации изделия. Для выполнения требований ТЗ по допустимой влажности и предельным рабочим температурам следует применить лакирование модуля.
Разукрупнение схемы (блока) представляет собой процесс разбиения схемы (блока) на конструктивные уровни, каждому из которых соответствует конструктивно законченная единица. Количество уровней КТЕ определяется функциональной сложностью проектируемого изделия. Далее рассматриваются компоненты, элементы схемы для лучшего варианта конструкции по массогабаритным характеристикам, функциональной законченности КТЕ, увеличению технологических и экономических сложностей КТЕ, тепловой и электромагнитной совместимости КТЕ, а так же минимизации числа внешних соединений, увеличение степени унификации и типизации конструкции КТЕ.
В результате разукрупнения получается одна конструктивно законченные единица - модуль управления. Дальнейшее разукрупнение схемы на большее количество и на более простые КТЕ приводит к увеличению массогабаритных показателей блока, что в свою очередь, приведет к снижению надежности и к увеличению стоимости блока.
4 . Разработка конструкции блока управления
Электрорадиоэлементы модуля управления должны размещаться на одной печатной плате (ПП). Этот вариант позволяет увеличить технологичность конструкции и приводит к экономии материалов, что в итоге уменьшает себестоимость. Все компоненты на плату установлены с одной стороны.
Выбираем типоразмер платы, для этого определяется ее необходимая площадь по формуле:
где S уст.i - установочная площадь i-го компонента схемы, мм 2 ;
q s = 1,5…4 - коэффициент дезинтеграции по площади.
Данные по установочной площади, установочной высоте и массе каждого РЭ заносим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 - Конструктивные параметры ЭРЭ
Согласно данным таблицы 4.1 установочная площадь компонентов на плате равна:
Необходимая площадь ПП при q s =2 определяется по формуле 4.1:
Линейные размеры печатных плат оговорены в ГОСТ 10317-79. Согласно ГОСТу следует выбрать плату с размерами не менее 120х110 мм, которая удовлетворяет требованиям по необходимой площади. При разработке конструкции ФЯ были выбраны способы установки компонентов на печатную плату, которые приводятся на сборочном чертеже АПИД.301411.125СБ.
Выполнение компоновочного эскиза блока
Под компоновочной схемой блока следует понимать взаимную ориентацию функциональных ячеек (ФЯ) и других конструкторских зон (электрической коммутации, элементов лицевой и задней панелей, механических элементов, системы охлаждения) в заданном объеме блока с учетом условий эксплуатации.
Выбор компоновочной схемы осуществляется по следующим факторам: вид РЭС, условия эксплуатации, требования к ремонтопригодности, вид используемой элементной базы, способ выполнения электрических соединений и другие.
Различают две основные компоновочные схемы блоков: разъёмную и неразъёмную. Блоки разъёмного типа характеризуются высокой ремонтопригодностью на объекте установки (замена неисправной ФЯ), возможностью функционального контроля без демонтажа. Однако наличие разъёмных соединений увеличивает габариты и массу конструкции. Поэтому, учитывая назначение блока, выбираем разъёмную компоновку.
Для обеспечения высокой стойкости к механическим воздействиям конструкция блока должна иметь достаточную жесткость. Лучше всего использовать корпус и крышку толщиной 2 мм. Применение достаточно толстого основания приведет к увеличению габаритов и массы блока. Применение листового металла в конструкции недопустимо, так как форма основания является сложной. Корпус изготавливают литьем, это позволит обеспечить достаточную жесткость конструкции, и одновременно будет получена компактная конструкция с минимальными потерями на воздушные зазоры. Основным несущим элементом конструкции блока будет корпус.
По требованию ТЗ на задней стенке корпуса имеются два отверстия для соединения блока управления с внешними электрическими приборами.
Зная ориентировочные размеры печатной платы модуля управления (120х110х25 мм) определяем габаритные размеры блока. Модуль управления следует установить горизонтально на дне на бобышки в корпусе.
Модуль управления устанавливается на бобышки высотой . Толщина стенок корпуса и крышки .
Находим высоту блока, приняв во внимание, что толщина плат , толщина стенок корпуса , расстоянию от ячейки до крышки , а высота ЭРИ на модуле равна .
Ширина и длина блока равна ширине и длине функциональной ячейки модуля и плюс толщина боковых стенок корпуса =2 мм. Зазор до корпуса примем минимальным 3 мм с каждой стороны. Толщина стоек для крепления крышки к корпусу .
Далее следует оценить полученный объем блока. Он будет иметь величину
Полученное значение объема блока, равно как и габаритные размеры не превышают заданные в ТЗ величины.
4.3 Выбор способа охлаждения блока
Массогабаритные характеристики блока во многом зависят от способа его охлаждения, который в свою очередь должен обеспечить нормальный тепловой режим конструкции.
Выбор системы охлаждения необходимо производить по методике, изложенной в [1]. При выборе системы охлаждения используются следующие исходные данные:
- мощность, потребляемая блоком от источника питания Р = 4 Вт;
- максимальное значение температуры окружающей среды t с.макс. = + 50 С;
- допустимая рабочая температура наименее теплостойкого элемента
- минимальное давление окружающей среды Hc. min = 630 мм. рт. ст.;
- нормальное атмосферное давление H = 760 мм. рт. ст.;
Тепловой поток рассеивания блока определяется следующим образом:
где з - коэффициент полезного действия, равный 0,3
Площадь поверхности теплообмена (корпуса блока) находится:
Поправочный коэффициент на давление окружающей среды определяется:
где H Cmin - минимальное давление окружающей среды, [мм. рт. ст.];
H - нормальное атмосферное давление, равное 760 [мм. рт. ст.].
Рассчитается поверхностную плотность теплового потока:
Допустимый перегрев конструкции рассчитывается:
где t ЭЛmin - допустимая рабочая температура наименее теплостойкого элемента, [ 0 C];
t Cmax - максимальная температура окружающей среды, [ 0 C].
Спроектированный корпус блока представляет собой основание. Данное основание возможно изготовить методом литья под давлением. Эта разновидность литья обеспечивает наибольшую точность размеров, высокую плотность отливки, минимальное количество отходов, а так же не высокую шероховатость поверхности.
Корпус можно отливать из легкого алюминиевого сплава, либо из полимерного материала. Корпус, выполненный из легкого алюминиевого сплава, по сравнению с полимерным аналогом, обладает следующими преимуществами:
К недостаткам корпуса из легких алюминиевых сплавов можно отнести достаточно высокую температуру плавления сплава, что в свою очередь приводит к высокой энергоемкости производства, а в итоге к высоким затратам на энергоресурсы. К недостаткам, так же можно отнести и более высокую удельную массу алюминиевого сплава по сравнению с полимером, а так же необходимость покрытия корпуса эмалью с целью придания привлекательного внешнего вида изделия.
Принимая во внимание вышеизложенные сравнительные характеристики материалов, а так же учитывая назначение и условия применения изделия, оговоренные в техническом задании, для изготовления основания блока, следует выбрать полимерный материал марки АБС-2020-30 первого сорта ТУ2214-019-00203521-96. Этот материал (акрилонитрилбутадиенстирол), светло-серого цвета обладает высокой ударной прочностью, повышенными деформационными свойствами и теплостойкостью и в оптимальной мере удовлетворяет требованиям технического задания по прочности, термостабильности, коррозионной стойкости, удельной массе и привлекательному внешнему виду.
Для изготовления крышки так же следует использовать полимерный материал АБС-2020-30.
ПП - это элемент конструкции, который состоит из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение элементов электрической цепи. При выборе материала для изготовления печатной платы необходимо учитывать то, что этот материал должен обладать достаточной механической прочностью, теплостойкостью, малым удельным весом [5].
Для изготовления двухсторонних печатных плат (ПП) в отечественной промышленности наиболее широко используются стеклотекстолиты марок СФ-2, СФ-2Н, СТФ-2 и другие. При изготовлении двухсторонних печатных плат за рубежом широко используется стеклотекстолит типа FR-4 и его аналоги. Выбор материалов этого типа позволяет по сравнению с отечественными марками стеклотекстолитов заметно снизить процент брака при изготовлении плат высокого класса, так как этот материал имеет более высокую стойкость к климатическим воздействиям и улучшенные диэлектрические параметры.
По всем ключевым параметрам FR-4 существенно превосходит СТФ, однако производство плат из FR-4, как правило, обходится дороже, чем производство из отечественных материалов. Производство плат из материала FR-4 оправдано будет только при крупносерийном производстве.
Рынок ПП, сложившийся у нас в стране, предопределяет выбор материалов (отечественных или импортных) для изготовления ПП. Многое зависит от того, что требуется - дешево или качественно. При этом следует иметь в виду, что:
- при использовании недорогих отечественных стеклотекстолитов при ширине проводников и зазоров между ними менее 0,3 мм большой процент ПП уйдет в брак, что естественно, увеличит стоимость ПП и приблизит к стоимости ПП из импортных материалов;
- при изготовлении ПП отечественные материалы целесообразно применять, если нет повышенных требований к климатическим и частотным характеристикам;
- применение защитных паяльных масок увеличивает стоимость ПП на отечественных материалах, примерно на 30…35%, а на импортных - на 5%;
- если стоимость модуля первого уровня (ячейки) превышает стоимость ПП, примерно в 10 раз, желательно использовать импортные материалы;
- подготовка производства ПП на импортных материалов примерно в 2-2,5 раза дороже по сравнению с отечественными, а изготовление 1 дм 2 - в 1,8-2,2 раза и зависит от объема заказа в 1 дм 2 или типа производства (опытная, мелкосерийная или массовая) и наличия - отсутствия защитной паяльной маски.
На ПП разрабатываемого модуля требуемая ширина проводников не менее 1,0 мм, а зазор между ними не менее 0,5 мм. Разрабатываемый блок будет эксплуатироваться не в жестких климатических условиях. Электрорадиоэлементы в разрабатываемом блоке применены не дорогие. Следовательно, целесообразно выбрать отечественный материал для изготовления ПП. По всем техническим параметрам подходит материал стеклотекстолит теплостойкий СТФ-2 ГОСТ10316-78. При выборе материала следует учитывать технологию изготовления ПП, в данном случае, учитывая комбинированный способ изготовления, необходима толщина фольги порядка 35 мкм. Необходимо задаться толщиной диэлектрика 1,5 мм, значение которой является достаточным для данного устройства.
Выбор метода изготовления печатных плат
Выбор метода изготовления должен быть осуществлен с учетом технологических возможностей предприятия-изготовителя. Учитывая, что плата двусторонняя и имеет металлизированные отверстия, для ее изготовления необходимо использовать хорошо освоенный на предприятии метод - комбинированный позитивный. Он позволяет изготовить плату третьего класса точности.
Так как ПП модуля радиоприемной части небольшого размера выбираем ручную пайку для элементов, устанавливаемых в отверстия, припоем ПОС-61 ГОСТ 21931-76 с температурой плавления +190 0 С и флюсом ФКСп ОСТ 4 ГО.033.200-82.
Определение класса точности печатной платы
Точность изготовления печатных плат зависит от комплекса технологических характеристик и с практической точки зрения определяет основные параметры элементов печатной платы. В первую очередь это относится к минимальной ширине проводников, минимальному зазору между элементами проводящего рисунка (все это выполнено из меди) и к ряду других параметров.
ГОСТ Р 53429-2009 предусматривает семь классов точности печатных плат, и в конструкторской документации на печатную плату должно содержаться указание на соответствующий класс, который обусловлен уровнем технологического оснащения производства. Поэтому выбор класса точности всегда связан с конкретным производством. Печатные платы 3-гo класса - наиболее распространенные, поскольку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а с другой - для их производства требуется рядовое, хотя и специализированное, оборудование.
Ввиду высокой плотности размещения ЭРЭ на плате в отдельных местах значения основных параметров достигают третьего класса точности согласно ГОСТ Р 53429-2009. Следовательно, плате необходимо присвоить третий класс точности.
4.5 Расчет элементов проводящего рисунка платы
Диаметр монтажного металлизированного отверстия должен быть больше диаметра вывода на величину, удовлетворяющей условиям пайки и автоматизированной сборки. Он определяется по формуле
где - максимальное значение диаметра вывода ЭРЭ, устанавливаемого на ПП (для прямоугольного вывода за диаметр принимается диагональ его сечения);
- разность (гарантированный зазор) между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным диаметром вывода устанавливаемого ЭРЭ.
Гарантированный зазор выбирают в пределах (0,1…0,4) мм при ручной установке ЭРЭ и в пределах (0,4…0,5) мм - при автоматической установке. При изготовлении печатного узла предусмотрена ручная сборка.
Расчет выполняется в таблице 4.3. Окончательные диаметры отверстий получаются округлением в сторону увеличения до значений, предусмотренных ГОСТ 10317-79.
Таблица 4.3 - Расчет диаметров монтажных отверстий на плате
Расчет диаметра монтажных отверстий по (4.3)
Расчет минимальных расстояний на плате
Выбирается расстояние от края платы до элементов печатного рисунка Q 1 . Данное расстояние должно быть не менее толщины платы, поэтому Q 1 = 1,5 мм.
Далее рассчитываются минимальные расстояния от края паза, выреза, неметаллизированного отверстия до элементов печатного рисунка Q 2 . Данное расстояние определяется по формуле:
где q - толщина ореола, скола, в зависимости от толщины материала основания и класса точности, принимается q=1 мм;
k - наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка, принимается k = 0,3 мм;
T d - позиционный допуск расположения осей отверстий, T d принимается равным 0,1 мм (в зависимости от размера платы и класса точности);
T D - позиционный допуск расположения центров контактных площадок, T D принимается равным 0,2 мм (в зависимости от размера, типа платы и класса точности);
Дt в.о. - верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (ширины печатного проводника), принимается Дt в.о. = 0,25 мм.
Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника определяется по формуле:
где t min D - минимально допустимая ширина проводника в зависимости от допустимой токовой нагрузки или допустимого падения напряжения на проводнике;
Дt н.о. - нижнее предельное отклонение ширины печатного проводника.
Минимально допустимую ширину проводника с учетом допустимого падения напряжения на нем определяется по формуле:
где I max - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках;
l - максимально допустимая длина проводника;
с i и h i - удельное объемное сопротивление и толщина i-го слоя проводника;
U доп - допускаемое падение напряжения на проводнике.
Далее выполняется расчет по формулам (4.13) и (4.14) с учетом того, что максимально допустимое падение напряжения для схемы узла равно 10 В, проводник имеет два слоя (медь толщиной 35 мкм и олово толщиной 15 мкм):
Полученное значение ширины проводников меньше номинального значения для третьего класса точности, поэтому минимальную ширину проводников примем равной 0,25 мм.
Расчет диаметра контактных площадок
Наименьшее номинальное значение диаметра контактных площадок (ДКП):
где Дd в.о. - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;
d тр - величина подтравливания, для односторонних и двусторонних печатных плат d тр = 0;
Дt в.о. - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;
Дt н.о. - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;
Расчет выполняется в таблице 4.4. Окончательные значения ДКП получаются округлением в сторону увеличения до десятых долей миллиметра.
Таблица 4.4 - Расчет диаметров контактных площадок
Расчет минимального расстояния между проводниками
Определяется расстояние между проводниками. Наименьшее номинальное расстояние между двумя проводниками определяется по формуле:
где S min D - минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка;
T i - позиционный допуск расположения печатных проводников.
4 .6 Описание конструкции блока ИК-управления
Рассмотрим конструкцию блока ИК-управления по сборочному чертежу, представленному в графической части курсового проекта.
Блок выполнен в виде автономного прибора, в состав которого входит модуль управления, на котором расположены все элементы устройства.
Модуль управления (поз. 1) устанавливается на бобышки в корпусе, и крепится с помощью винтов (поз. 10).
В крышке (поз. 3) имеются отверстия для вывода индикаторов на лицевую поверхность устройства, а сзади корпуса (поз. 2) имеются отверстия для вывода кабелей для подсоединения с внешними электрическими приборами.
Крышка (поз. 3) к корпусу крепится при помощи винтов (поз. 12).
Корпус блока получился с габаритами 140х120х40.
Таблица 5.1 - Расчет массы и объема блока
Детали и конструктивные элементы блока
Габаритные размеры блока ИК-управления определяются согласно компоновочному эскизу и равны: 140х120х40 мм. Объем блока V Б , мм 3 определяется следующим образом:
V Б = 140 • 120•40 = 672000 мм 3 ( 0,67 дм 3 ).
Оценку качества компоновки конструкции производят на основе анализа рассчитанных значений коэффициента дезинтеграции по объему, удельной массы блока и плотности упаковки элементов в заданном объеме блока. Согласно таблице 5.1 суммарный объем элементов блока элементов равен 1041600мм 3 .
Удельная масса блока определяется по формуле:
Плотность упаковки в заданном объеме блока находится согласно выражению:
Полученные результаты по массогабаритному расчету сводят в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 - Массогабаритные показатели блока
Коэффициент дезинтеграции по объему
Анализируя массогабаритные показатели блока ИК-управления, приведенные в таблице 5.2, делаем вывод об успешном удовлетворении требований технического задания по габаритам и массе.
В процессе изготовления, транспортировки и эксплуатации РЭС подвергаются различным видам механических воздействий: линейным ускорениям, вибрации, ударам. Согласно ТЗ изделие должно быть стойким к заданным значениям внешних воздействующих факторов, поэтому необходимо математически подтвердить правильность выбора конструкционных материалов, методов крепления элементов на плате и т.д.
Для расчета вибропрочности РЭС целесообразно выбирать наиболее слабые элементы конструкции блока, которые в наибольшей степени чувствительны к механическим воздействиям. К таким элементам можно отнести печатную плату с размещенными на ней компонентами, так как от целостности платы зависит работоспособность всего блока.
Исходные данные для расчета вибропрочности платы модуля приводятся в таблице 5.3.
Таблица 5.3 - Исходные данные для расчета вибропрочности
Расчет производят по методике, изложенной в [3], где собственная частота колебаний печатной платы рассчитывается по формуле:
где a, b - размеры платы (а> b ), м ;
m ПП , m ЭРЭ - масса платы и компонентов (см. таблицу 5.1), кг ;
- цилиндрическая жесткость платы, н • м ;
б - коэффициент, зависящий от формы и способа закрепления платы.
Цилиндрическая жесткость ПП рассчитывается по формуле:
В проектируемой конструкции ФЯ крепится при помощи винтов в четырех точках, расположенных по периметру платы. Для такого способа закрепления (жесткое закрепление со всех сторон) ФЯ из [3] необходимо выбрать формулу для нахождения коэффициента б:
Подставляя исходные данные из таблицы 5.3 в формулы 5.7-5.9 получается:
Согласно вышеприведенному расчету, частота собственных колебаний платы модуля не входит в диапазон частот вибрационных колебаний заданных в ТЗ (304Гц > 80жГц), отсюда следует, что резонанса платы не будет.
Однако при длительных воздействиях вибраций может произойти отказ ячейки из-за усталостных разрушений. Поэтому для обеспечения достаточной усталостной долговечности проверяется выполнение следующего условия:
где - минимально допустимая собственная частота платы, Гц;
- перегрузка при вибрациях, м/с 2 ;
- безразмерная постоянная, зависящая от и ;
- размер короткой стороны платы, мм;
Выполнение условия 5.10 в совокупности с вышеприведенным расчетом позволяет сделать вывод о том, что конструкция платы модуля вибропрочна, так как в ней отсутствуют резонансы и обеспечена усталостная прочность.
В ходе выполнении курсового проекта были разработаны и оформлены: п ояснительная записка с комплектом конструкторской документации на блок ИК-управления (БИУ). Пояснительная записка выполнена согласно CК-СТО1-У-37.3-16-11, графическая часть в соответствии с ЕСКД.
В данном курсовом проекте был проведен конструкторский анализ электрической схемы. Был выбран метод конструирования метод моноконструкций, при этом блок состоит из одной конструктивно законченной единицы - модуля управления, на котором расположены все ЭРИ устройства. Вариант компоновки был выбран таким образом, что модуль управления установлен горизонтально и крепится к основанию на 4-х бобышках при помощи винтов. Были выбраны конструкционные материалы, которые удовлетворяют требованиям технического задания.
В проекте были проведены проверочные расчеты: массы и габаритов блока, вибропрочности функциональной ячейки, которые подтвердили правильность выбора материалов и элементов, примененных в конструкции в сочетании с конструктивным исполнением блока.
В комплексе показателей качества, спроектированный в данном проекте блок в полной мере удовлетворяет требованиям технического задания.
Для усовершенствования изделия можно применить поверхностно-монтируемые ЭРИ, что даст выигрыш по массогабаритным показателям всего устройства.
1. Проектирование РЭС: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию / В.Ф. Борисов, А.А. Мухин, М.Ф. Митюшин, А.Н. Ши
Разработка конструкции блока ИК-управления, который предназначен для управления десятью установленными в нем электромагнитными реле курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Общие принципы ведения («мастеринга») настольных ролевых игр
Сочинение 1 День Моих Каникул
Реферат: Денежное обращение в РФ
Короткое Сочинение Про Мою Комнату
Курсовая работа по теме Манипуляция общественным сознанием как социальный феномен
Реферат На Тему Построение Выкройки Основы Женских Брюк
Реферат: Тема Родины в лирике Есенина. Скачать бесплатно и без регистрации
Чему Учит Повесть Карамзина Бедная Лиза Сочинение
Реферат Витамины И Ферменты
Контрольная работа по теме Основные понятия современного естествознания
Контрольная работа по теме Характеристика гражданско-правовой ответственности в системе права
Контрольная работа по теме Партизаны в Беларуси
Решающие Сражения Великой Отечественной Войны Реферат
Практические Работы По Информатике Колледж
Реферат по теме Тенденции урбанизации
Роль Личности В Истории Курсовая Работа
Контрольная работа: Леонардо да Винчи
Дипломная работа по теме Эффективность внедрения CRM-системы 'Петрол Плюс' (на примере ОАО 'ЛУКОЙЛ-Интер-Кард')
Реферат: Психологические особенности протекания беременности
Отчет По Практике Кассы
Защита трудовых прав и законных интересов работников профессиональными союзами - Государство и право дипломная работа
Государство франков - История и исторические личности презентация
Физиология стресса растений - Биология и естествознание контрольная работа