時間：2023-05-30 10:00:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計 電子設(shè)備 振動 電磁兼容
Abstract: With the development of electronic technology, electronic equipment structure design is in constant development and improvement. This paper firstly describes the overall structure design of the equipment significance, given the design of the main points, to the structure, heat dissipation, electromagnetic compatibility, this paper discussed the general layout, the improvement is also improve the quality of the product and enhance electronic product competitiveness of the important means.
Key Words: Structure design, Electronic equipment, vibration, Electromagnetic compatibility
中圖分類號： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
引言
對于一個電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要考慮的因素很多，該概念不僅是指設(shè)計設(shè)備的外形和安裝元器件，更重要的是需要綜合考慮各種因素的影響，包括設(shè)備的性能和參數(shù)。熱設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、防腐蝕設(shè)計等都是非常重要的內(nèi)容。尤其是對于小型的電子設(shè)備，由于其體積小、重量輕，內(nèi)各種模塊分布共同占有的空間非常小，此時，產(chǎn)生的熱量和電磁干擾對其性能和參數(shù)的影響非常大，因此要更加合理的設(shè)計，要綜合考慮各種因素，盡可能將對設(shè)備性能和參數(shù)的影響因素降低到最低的程度[1]。
1結(jié)構(gòu)總體設(shè)計
結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計要從兩個主要方面來入手：系統(tǒng)設(shè)計和綜合設(shè)計，在設(shè)計中，要善于移植其它行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成熟的設(shè)計成果，采用新技術(shù)、新材料、新工藝，特別要貫穿機電一體化的思想。例如，對于雷達(dá)測量精度的提高，如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，僅僅從提高天線系統(tǒng)剛度的方面來實現(xiàn)，必然引起重量加大，同時也帶來機動性等問題，但是，如采用強度設(shè)計這樣一種新的設(shè)計方法，不僅能夠保證精度，而且又能保證重量在允許的范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)總體設(shè)計包括機動性、可維修性及操作性等內(nèi)容。運輸性能的好壞是機動性問題的重要表現(xiàn)，對于機動式裝備，要能夠很好的實現(xiàn)多種手段的運輸，同時在實戰(zhàn)中，要求快速轉(zhuǎn)移、展開、架設(shè)和折收；這些要求都是在實際中需要嚴(yán)格遵守的設(shè)計要求，首要的設(shè)計思想是使之實現(xiàn)小型化和輕便化。陸用設(shè)備普遍采用了方倉來解決運輸性問題，雖然方倉具有很多優(yōu)點，并且已經(jīng)被人們普遍接受，但是，設(shè)計時機動性問題也是不容忽視的[2]。
可維修性在整體設(shè)計中也是值得注意的問題，由于裝備對可靠性有比較嚴(yán)格的定量要求，在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計中可維修性成為重點。周所周知，一個裝備必須具備很好的可維修性，因為我們無法保證一個設(shè)備是百分之百可靠的，對其進(jìn)行維修也是無法避免的。在設(shè)備遇到故障的時候，就會涉及到維修的問題，這個時候要求能夠比較方便的接近故障點，也就是接近維修的地方。這樣才能夠在最短的時間內(nèi)將設(shè)備修好，使其快速投入應(yīng)用。但是，也不能一味的求快。有時，快速連接使用不當(dāng)，反而引起設(shè)備不可靠，這就有點得不償失了。
2熱設(shè)計
電子設(shè)備的熱設(shè)計是不可避免的話題，過熱是造成設(shè)備不穩(wěn)定甚至發(fā)生故障的主要原因。近年來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成化器件的功能也日趨復(fù)雜，其復(fù)雜主要表現(xiàn)在：在輸出功率不斷加大的情況下，電子設(shè)備要求體積越來越小，器件的封裝密度不斷提高，以適應(yīng)電子設(shè)備的軍用，因此，熱設(shè)計對于對電子產(chǎn)品可靠性來說是至關(guān)重要的。減少元器件、部件以及設(shè)備的內(nèi)部和外部熱阻是熱設(shè)計研究的基本方向，將在運行過程中產(chǎn)生的熱量迅速地傳至最終的散熱器。減小元器件內(nèi)部熱阻的方法主要有改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)以及采用合適的封裝材料，電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計師的主要任務(wù)是：在滿足環(huán)境條件和可靠性要求的前提下，盡量選擇簡單、有效、經(jīng)濟的冷卻方法。為了確保設(shè)備可靠工作，要求在規(guī)定的使用期內(nèi)，冷卻系統(tǒng)的故障率比被冷卻元器件的故障率低[3]。
熱設(shè)計技術(shù)在我國已經(jīng)有相應(yīng)的部標(biāo)、國標(biāo)、國軍標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)文件，這些都為熱設(shè)計提供了技術(shù)依據(jù)。如今的電子設(shè)備電路的組裝形式基本上實現(xiàn)了印制電路化，因此印制電路的冷卻成為了關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)計中，把箱體兩側(cè)壁設(shè)計成帶散熱風(fēng)道的冷板形式，同時在箱體后部安裝有軸流風(fēng)機，這樣就可以給箱內(nèi)的印制電路板提供一個傳熱途徑，可以順利的為兩側(cè)的風(fēng)道提供強迫風(fēng)。現(xiàn)階段，關(guān)于熱設(shè)計過程的計算與試驗問題還不算完善，在傳熱過程中各種參數(shù)相互耦合，計算與試驗相當(dāng)復(fù)雜。因此，還是在嚴(yán)格的環(huán)境中經(jīng)受實際考驗來驗證設(shè)計。
3電磁兼容的設(shè)計
電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中其他事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力，具體包括能在電磁環(huán)境中正常工作，具有一定的抵抗電磁干擾的能力和對所處環(huán)境中的其他設(shè)備的電磁干擾有一定的限值，不致于影響其他設(shè)備的正常工作兩個方面的內(nèi)容。如果電子設(shè)備不受任何保護(hù)，電磁的干擾就會導(dǎo)致邏輯錯誤或信息丟失，甚至造成電子設(shè)備的失控、死機或整個系統(tǒng)的混亂。產(chǎn)生電磁干擾有三個途徑：干擾源、傳輸介質(zhì)和接收單元。
如今，我國的EMC技術(shù)還剛剛起步。造成這種局面的原因主要有以下幾點。
（1）EMC技術(shù)的發(fā)展相對較晚，又是一門邊緣學(xué)科，介于電機之間，多種學(xué)科交叉，一些技術(shù)人員對有關(guān)EMC方面的知識掌握不夠。
（2）測試設(shè)備價格昂貴，測試設(shè)備不能得到很好的普及。當(dāng)然，現(xiàn)在我國已從國外引進(jìn)了EMC監(jiān)測和實驗手段以及一些先進(jìn)的設(shè)備儀器，加上有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)的制訂與頒布，我國EM設(shè)計技術(shù)的發(fā)展正在穩(wěn)步發(fā)展。
在電磁兼容的設(shè)計方面，有幾點需要注意。
1）對機殼的屏蔽，要想實現(xiàn)較好的電磁屏蔽效果，需要選用良導(dǎo)體材料，并且盡量少開孔。但殼體上往往會有各種接插件、按鍵、顯示器、通風(fēng)孔和電纜孔等孔縫，而不是一個完整的封閉體，這樣就會會降低屏蔽的效果，造成電磁泄漏。一般情況下，可通過以下幾種方法來提高其屏蔽效能：散熱處采用金屬絲網(wǎng)；采用階梯狀接口，以此增加縫隙深度，提高結(jié)合面加工的精度；在接插件與殼體的接觸面上增加導(dǎo)電橡膠襯墊；同時，用金屬箔密封帶對縫隙進(jìn)行密封，增加殼體的密封性。
2）采用電源濾波器。周多周知，電源濾波器能夠很好地降低由于傳導(dǎo)耦合帶來的系統(tǒng)電磁兼容性能的降低。將濾波器安裝在設(shè)備的機殼上；在靠近設(shè)備的電源輸入端，連線應(yīng)盡量短；盡量使用雙絞線和屏蔽線；被測設(shè)備中若出現(xiàn)其他單獨的電源，需要在合適的地方加裝各自的濾波器。
4沖擊和振動的隔離設(shè)計
由于支承結(jié)構(gòu)的剛性小以及固有頻率低，傳至敏感組件上的沖擊能量會變小。防止結(jié)構(gòu)共振是沖擊振動隔離設(shè)計中的首要任務(wù)，其次才是在沖擊與共振的隔離之間進(jìn)行折衷考慮，在這一過程中，也要考慮到設(shè)備的造價、體積以及重量等問題。所以沖擊振動隔離的設(shè)計夜不是一門單一的技術(shù)。在軍用裝備中，由于使用環(huán)境的不同，具有各自不同的特點。比如：在艦船上，強迫振動頻率比較低，一般能做到使結(jié)構(gòu)的固有頻率高于強迫振動頻率的上限。在飛機上，振動頻率要高得多，這樣高的強迫振動頻率，只有利用阻尼技術(shù)來耗散共振時的能量，使其保持在許可的范圍內(nèi)。
使用隔振器是沖擊與振動的隔離普遍采用的方法，伴隨隔振器的發(fā)展是隔振技術(shù)的另一門類。目前，阻尼材料也取得了很大的發(fā)展。由于在隔振與降噪方面的獨特功能，粘彈材料一直是工程界普遍采用的材料，但由于生產(chǎn)的成本太高，很難推廣普及，因此主要是應(yīng)用在航空與航天工程中，還有一種叫減震鉻鐵鋁新材料在受到打擊或振動時，幾乎不發(fā)出聲音，它能夠?qū)C械能幾乎全部轉(zhuǎn)化成了熱能。當(dāng)材料受震時，在第一個振動周期就使能量消耗。從目前的發(fā)展趨勢來看，今后沖擊、振動隔離技術(shù)的發(fā)展不僅取決于隔振器新形式的出現(xiàn)，更是取決于新的、廉價的隔振材料的出現(xiàn)。
5結(jié)束語
電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要考慮的因素很多，不僅僅要老考慮熱設(shè)計、電磁兼容設(shè)計，同時，還需要考慮抗振動沖擊性、機動性、可維修性、可操作性等等，當(dāng)然，設(shè)備的體積、重量和造價等因素也是必須要考慮的因素。尤其是對于軍用電子設(shè)備來說，系統(tǒng)中電子設(shè)備的技術(shù)含量越來越高，要求更高的可靠性，和適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的性能，這給結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝人員提出了更高的要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，有時候不能夠把每一方面做到盡善盡美，當(dāng)各因素遇到矛盾時，要進(jìn)行綜合考慮，在各矛盾中選擇最優(yōu)的方案。
參考文獻(xiàn)：
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[3] 陳樹輝.強非線性振動系統(tǒng)的定量分析方法[M].北京:科學(xué)出版社
在高科技發(fā)展的現(xiàn)代軍事行業(yè)中，對電子信息設(shè)備的科學(xué)技術(shù)要求越來越高。電子設(shè)備日趨向高、精、尖發(fā)展，具有高性能的電子設(shè)備可以有助于軍事環(huán)境中的偵查與反干擾，為軍事提供了很大的抗干擾的能力。但是由于軍事設(shè)備的系列化與小型化的發(fā)展，大規(guī)模的集成電路與大功率元件的使用對設(shè)備產(chǎn)生了很大的電磁干擾，再加上外界環(huán)境產(chǎn)生的電磁波的影響，因此對軍事效率產(chǎn)生了巨大的干擾。當(dāng)干擾程度超過電子設(shè)備元氣件的干擾程度限度時，電子設(shè)備的性能就會急劇降低，因此就很容易被敵方發(fā)現(xiàn)，造成極為嚴(yán)重的后果。
2電磁屏蔽的原理
電磁屏蔽的原理就是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袣ぁ⑵涟錥1]，將電磁能禁錮在一定的空間與范圍內(nèi)，使電磁場的力量通過導(dǎo)電或?qū)Т诺绕帘误w得到能量的減少。對于一個屏蔽介質(zhì)，屏蔽效能指的是電磁干擾源在屏蔽體放置前后的電磁場強度或功率之比。電磁波理論指出吸收損耗、反射損耗、及屏蔽體內(nèi)多次反射引起的修正項之和即為屏蔽效能。電磁可以通過多種方式對電子設(shè)備進(jìn)行干擾，但干擾的過程必須具備三個要素：干擾源、接收電磁干擾的元件以及其傳播途徑，只有這三個要素同時具備電磁才能實現(xiàn)對設(shè)備元件的干擾，任何一個要素不具備時都會影響干擾過程。因此，我們可以通過遏制其中一個因素來達(dá)到消減電磁影響的作用。對于電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師往往都會采取相應(yīng)的方式去減弱設(shè)甚至消除電磁對設(shè)備的干擾。大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計師會通過切斷傳播途徑的具體方式進(jìn)行電磁消除。
3操控車電磁屏蔽設(shè)計
操控車是雷達(dá)系統(tǒng)至關(guān)重要的一部分，由方艙、底盤、配電箱、發(fā)電機等設(shè)備組成，同時操控車也是雷達(dá)系統(tǒng)電子設(shè)備的載體。操控車的運行較為靈活，適合穩(wěn)定的運輸，它升降的特點為現(xiàn)代軍事提供了很多便利之處。操控車對于電磁干擾的屏蔽性能的優(yōu)劣很大程度影響并決定了整個雷達(dá)系統(tǒng)的電磁屏蔽。如何將雷達(dá)系統(tǒng)的操控方艙進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其達(dá)到最好的電磁屏蔽效能呢？下面為大家做出詳細(xì)的論述。該測試的雷達(dá)操控車屬于一個長方體大板方艙，3500mm×2400mm×1900mm，整個方艙利用螺釘、鉚釘進(jìn)行焊接，與端梁、側(cè)梁形成一個統(tǒng)一的整體。大板方艙由1mm厚的內(nèi)蒙皮與外蒙皮構(gòu)成，兩者之間填充的是聚胺脂泡沫。在雷達(dá)系統(tǒng)的操控方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)格要求中，對于應(yīng)急門、進(jìn)出風(fēng)口、各個拐角以及門縫等地方，對電磁波的屏蔽效能必須大于40dB。當(dāng)電磁波頻率在10000MH2時，通過計算其吸收損耗均大于10dB，修正項可以忽略。我們可以利用雙層的金屬板來強化電磁屏蔽的效果，比如將雷達(dá)操控大板方艙中央的單層金屬板換成雙層的，至少能保證其屏蔽效果在40dB以上。對于一些不可避免的接口處，電磁的影響不容小覷，我們可以采用其他的技術(shù)手段增強其屏蔽電磁波干擾的效果。
3.1孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計利用雙層的經(jīng)過氧化的導(dǎo)電鋁板作為孔口門的設(shè)計，當(dāng)孔口門閉合的時候，能實現(xiàn)內(nèi)外門與內(nèi)外壁面的貼合，形成一個緊密的整體，在很多大程度減弱、阻隔了電磁波的傳播與干擾。對于孔口四周，可以采用裝屏蔽條的方式阻礙電磁波，屏蔽條相當(dāng)于一個密閉的襯墊，我們要綜合分析屏蔽條的結(jié)構(gòu)與成本，選擇最佳的導(dǎo)電橡膠進(jìn)行構(gòu)建，要注意的是屏蔽襯墊是由單一的屏蔽層組成，有時候為了增加屏蔽襯墊的彈性與性能，我們會添加硅橡膠進(jìn)行構(gòu)建與設(shè)計。
3.2通風(fēng)孔口設(shè)置通風(fēng)板方艙壁面在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不可避免的存在不同大小的小洞，這些洞都是為了通風(fēng)散熱，而且在雷達(dá)系統(tǒng)運作的時候，這些小洞必須處于打開的狀態(tài)，因此比起方艙的其他結(jié)構(gòu)與位置，這些地方對于電磁屏蔽效果的要求更高。為了達(dá)到更好的電磁屏蔽效果，我們通常采用設(shè)置六角形蜂窩狀的通風(fēng)板的方式，因為在電磁波處于100MHZ以上的時候，我們?nèi)绻捎玫氖请p層金屬網(wǎng)，其電磁波的屏蔽效果會明顯降低，金屬網(wǎng)過于密集還會導(dǎo)致通風(fēng)不利。蜂窩狀通風(fēng)孔板具有很多優(yōu)良的性能：（1）相對于其他金屬，對對電磁波的衰減作用更有效；（2）長期暴露氧化之后仍然可靠堅固，屏蔽效能不會發(fā)生太多改變。
3.3改進(jìn)工藝裝配與接地形式雷達(dá)操控方艙在設(shè)計過程中，還應(yīng)該注意工藝措施的優(yōu)化與改進(jìn)。（1）使用經(jīng)過熔焊、擠壓的金屬流動工藝進(jìn)行操作；（2）提高蒙皮的平整度；（3）保證金屬元件表面的干凈與清潔；（3）防止產(chǎn)生電位差，使用同種金屬進(jìn)行連接。為了雷達(dá)系統(tǒng)的操控方艙達(dá)到最好的電磁屏蔽效能，我們應(yīng)避免電磁感應(yīng)產(chǎn)生的危害，采用對方艙單點接地的方式降低對電磁波的干擾程度，方艙內(nèi)的設(shè)備與元件都可以通過接地過程聚集到外接線板上，再通過金屬性進(jìn)行大地。不僅避免了電位差對艙壁的危害，還有效增加了電磁屏蔽效能。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞：人機工程學(xué) 工作行徑路線 容膝空間 視角范圍
中圖分類號：TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）0006-02
雷達(dá)電子設(shè)備方艙作為雷達(dá)設(shè)備以及操作員的主要載體，是雷達(dá)系統(tǒng)的主要組成部分[1]。隨著社會的進(jìn)步以及人們對于工作環(huán)境的舒適性要求越來越高。方艙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)布局顯得尤為重要，其中方艙內(nèi)部的設(shè)計內(nèi)容主要包括噪音的控制、通風(fēng)設(shè)計、照明設(shè)計、色彩與內(nèi)飾設(shè)計以及人機工程設(shè)計[2-3]。該文基于傳統(tǒng)方艙進(jìn)行改進(jìn)，提出新一代方艙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
1 方艙的內(nèi)部主要構(gòu)成
電子設(shè)備方艙內(nèi)部的關(guān)鍵設(shè)備主要包括顯控臺、設(shè)備機柜、工作臺、配套工具以及空調(diào)，見圖1。方艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要根據(jù)內(nèi)部的有限空間進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備的布局，傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要是依據(jù)設(shè)計經(jīng)驗或設(shè)計模具現(xiàn)場體驗修正。該文基于現(xiàn)有軟件（DELMIA[4]和keyshot）進(jìn)行方艙內(nèi)部設(shè)備的布局設(shè)計以及優(yōu)化，有效地降低勞動設(shè)計強度，減少設(shè)計成本，為方艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局提供設(shè)計依據(jù)。
2 方艙內(nèi)部布局設(shè)計
對于方艙內(nèi)部設(shè)備的布局設(shè)計，該文借助于人機工程仿真軟件DELMIA進(jìn)行輔助設(shè)計，主要是對方艙內(nèi)人員行為路線、操作區(qū)域容膝空間以及可視范圍的優(yōu)化。
2.1 工作行為路線優(yōu)化
工作人員進(jìn)入方艙的工作路線主要為：①進(jìn)倉②打開倉內(nèi)照明③開啟倉內(nèi)電子設(shè)備④開啟顯控臺設(shè)備進(jìn)行倉內(nèi)工作。整個倉內(nèi)設(shè)備的不同布局會影響到工作人員的工作活動路徑。為了能營造更好的工作環(huán)境以及提高員工的工作效率及舒適感，本文利用人機工程分析軟件――DELMIA進(jìn)行工作路徑的仿真分析。
首先可以直接利用CATIA軟件進(jìn)行方艙三維模型的建立，也可以通過PROE、UG等軟件建立方艙三維模型，然后導(dǎo)入DELMIA軟件的人機仿真工作環(huán)境內(nèi)。操作人員的建立，利用DELMIA軟件中的Human Builder功能設(shè)置工作人員身高、性別等相關(guān)參數(shù)可以方便快捷的建立出工作人員的三維模型，見圖2。
基于以上初步工作的完成，借助于DELMIA的人機仿真平臺按順序創(chuàng)建工作環(huán)境、創(chuàng)建流程計劃、創(chuàng)建仿真、增加仿真動畫、分析仿真動作。經(jīng)過此一系列步驟即可生成操作人員的倉內(nèi)工作動畫，并進(jìn)行工作路徑的優(yōu)化，見圖3。對于不同的方艙內(nèi)布局，可以用同樣的方法進(jìn)行方艙內(nèi)人員工作路徑的仿真優(yōu)化，設(shè)計出艙內(nèi)設(shè)備的初步布局。
2.2 容膝空間分析
工作人員在進(jìn)行操縱工作的過程中，如何才能確保具有合理的容膝空間，使得人員能工作得更舒服，這是個方艙設(shè)計的關(guān)鍵問題。該文借助DELMIA仿真軟件進(jìn)行工作人員容膝空間和工作視角分析，以2.1節(jié)中建立的方艙和工作人員模型，進(jìn)行工作容膝仿真，見圖4。通過容膝分析可以優(yōu)化顯控臺工作平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2.3 視角分析
在整個艙內(nèi)行徑分析的過程中，可以借助于DELMIA的Open Vision Window功能對工作人員的視角范圍進(jìn)行實時監(jiān)測，如圖5所示。
圖5（b）表示工作人員走向顯控臺某一時刻（見圖5a）的視野范圍內(nèi)所見。在借助于軟件分析過程中，可以時刻顯示工作人員在動態(tài)行徑過程中任意時刻的所見。通過此分析可以優(yōu)化布局使得工作人員在艙內(nèi)工作過程中具有更加寬廣的視野范圍。
3 結(jié)語
該文基于人機工程仿真軟件――DELMIA，提出了一種電子設(shè)備方艙艙內(nèi)布局設(shè)計的新方法。利用該文提出的方法可以更加直觀的對艙內(nèi)工作人員行徑路線、容膝空間以及視角范圍進(jìn)行分析。對不同的艙內(nèi)布局進(jìn)行比對分析，從而設(shè)計出更優(yōu)的艙內(nèi)設(shè)備布局?；谌藱C工程仿真軟件的艙內(nèi)布局設(shè)計，可以降低設(shè)計成本，縮短研發(fā)時間，降低勞動強度。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：星載電子設(shè)備；“彈簧帽”結(jié)構(gòu)；表面貼裝技術(shù)；熱分析
中圖分類號：TN803;TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004373X(2008)2201503
Heatspreader Structure Design and Optimization of the Spaceborne SMT Chips
ZHU Jinbiao
(Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing,100190,China)
Abstract：Characteristics of SMT chips of high power are that the heat-sink plane of them is on the top and there are hundreds of pins welded on the PCB.As a rule,the method of taking off the heat of the chips is to press an un-spring metal plane on the chips.The disadvantage of this method is the positive pressure brought to chips can not be concroled,that is to say,little pressure on chips will get more thermal resistence so that the method does not well in spreader heat,on the other hand,more pressure will get pins of chips breaks while satellite being launched.This paper designs a sping-cap-structure,analyzes and optimizes these structures using flotherm software,which comes to a useful conclusion that the sping-cap-structure meets the requirement of designs.The sping-cap-structure has been used in the satellite.
Keywords：spaceborne electronic equipment;sping-cap-structure;SMT;thermal analysis
1 引 言
為了滿足星載電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計要求，使芯片結(jié)溫控制在一定溫度范圍內(nèi)［1］，降低設(shè)備的失效概率，必須針對大功率芯片進(jìn)行熱設(shè)計［2,3］。而大功率表貼芯片的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計一直是星載電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計的難點。
常見的熱沉面在頂面的芯片的散熱方法是采用一整塊金屬導(dǎo)熱板［4］扣壓在需要散熱的大功率芯片的表面，熱量通過金屬導(dǎo)熱板傳導(dǎo)給機箱，或者使用一小塊帽子形狀的金屬導(dǎo)熱板扣壓在芯片頂部和冷板［4］上，熱量先通過帽子形金屬導(dǎo)熱板傳導(dǎo)給冷板，然后再傳導(dǎo)給機箱。這兩種散熱方案都存在可靠性低的問題：一是芯片頂部受到的正壓力難以控制，受壓力過大，芯片的焊點容易在衛(wèi)星發(fā)射時的劇烈振動和沖擊力下遭到破壞；壓力過小，芯片的熱沉面與散熱結(jié)構(gòu)接觸面就減小，增大了熱阻，無法滿足芯片散熱的要求；二是由于芯片和金屬導(dǎo)熱板之間的熱膨脹系數(shù)不同，受熱變形后容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。
本文設(shè)計一種彈性的彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)，可以很好地解決這一問題。
2 常用星載表貼芯片的特點
星載電子設(shè)備常用表貼芯片的封裝形式［5,6］主要有QFP塑料方型扁平式封裝、PFP塑料扁平組件式封裝、BGA球柵陣列封裝、PLCC封裝、SOP小外形封裝等，如圖1所示。
其中，QFP，PFP，PLCC，SOP等封裝形式的芯片在電裝時不需在PCB板上制作焊盤孔，而是在PCB板表面對應(yīng)芯片管腳位置上設(shè)置焊盤，采用SMT表面貼裝技術(shù)實現(xiàn)與PCB板的焊接。由于器件底面與PCB的留有間隙（約0.2 mm），所以器件的受力都作用到了管腳和焊盤上。
3 “彈簧帽”散熱結(jié)構(gòu)
基于上述表面貼裝芯片的特點，設(shè)計”彈簧帽”式散熱結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2所示1為散熱板；2為彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)；3為芯片；4為PCB板；5為導(dǎo)熱絕緣膠或片。散熱方案是：在芯片周圍鋪設(shè)散熱板，采用帽子形具有彈性的簧片扣壓在芯片熱沉面上，然后用螺釘將彈簧帽的邊沿安裝到散熱板與PCB組件上。熱量通過彈簧帽傳導(dǎo)給散熱板，再傳導(dǎo)到機箱、衛(wèi)星熱控系統(tǒng)。
圖1 各種表面貼裝芯片
圖2 “彈簧帽”式散熱結(jié)構(gòu)
彈簧帽材料選用彈性和導(dǎo)熱性能均較好的鈹青銅合金（牌號為QBe2，QBe1.7，1.9或者QBe1.9-0.1）、錫青銅合金（牌號為QSn4-3或者QSn6.5-0.1）或鋁青銅合金（牌號為QAL5或者QAL7）。為增加彈簧帽與芯片熱沉面之間接觸面積，減小熱阻，在它們之間增加導(dǎo)熱系數(shù)高、絕緣性能好的導(dǎo)熱膠或片，這種導(dǎo)熱絕緣膠的厚度控制在0.13～0.25 mm，熱阻為0.3～0.6，絕緣度為3 000～6 000 VA，能夠在溫度-40~120 ℃之間正常工作。
4 散熱帽結(jié)構(gòu)的熱仿真分析
使用Flotherm軟件對彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱仿真分析，建立如圖3所示幾何模型。
給定芯片功耗為400 mW，左右散熱板邊條的溫度恒定為45 ℃，PCB板材料從Flotherm軟件材料庫里選取為FR4。在芯片內(nèi)部設(shè)定一個監(jiān)測點，并設(shè)定兩種工作狀態(tài)：一種帶有彈簧帽結(jié)構(gòu)，另外一種去掉彈簧帽結(jié)構(gòu)，得到監(jiān)測點的穩(wěn)態(tài)溫度變化曲線，如圖4所示。
圖3 彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)幾何模型
圖4 監(jiān)測點的穩(wěn)態(tài)溫度變化曲線
圖4中縱坐標(biāo)表示監(jiān)測點的溫度，橫坐標(biāo)表示穩(wěn)態(tài)解算過程。0～6區(qū)間為采用彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)時的監(jiān)測點溫度變化曲線，最高溫度為50.2 ℃，6～16區(qū)間為去掉彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)時的監(jiān)測點溫度變化曲線，最高溫度為63.5 ℃。圖4說明彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)可以明顯降低芯片的溫升。
5 散熱帽結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
熱傳導(dǎo)基本規(guī)律――傅里葉定律［7］的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
ИЕ=－λAdTdx（1）И
式（1）中：Е瘴熱流量，單位為W；A為垂直于溫度梯度矢量的面積；λ為材料的熱導(dǎo)率，又稱導(dǎo)熱系數(shù)，單位是W?m－1?K－1。
從式（1）可以看出，熱流量與垂直于溫度梯度矢量方向的導(dǎo)熱面積成正比，而彈簧帽結(jié)構(gòu)的壁厚是影響導(dǎo)熱面積和重量的重要參量。保持散熱板截面積、彈簧帽結(jié)構(gòu)與散熱板之間的接觸面積不變，對不同壁厚條件下的彈簧帽結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，得到如圖5所示的溫度曲線。
圖5所示為彈簧帽壁厚度分別為0.1 mm，0.2 mm，0.4 mm，0.8 mm和1.6 mm五種情況下的穩(wěn)態(tài)溫度對比圖，這些厚度分別對應(yīng)的區(qū)間是0~7，7~12，12~17，17~23，23~40。
從圖5中監(jiān)測點溫度的變化情況可知，厚度在0.1～1.6 mm范圍內(nèi)的彈簧帽散熱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)溫度相差不大。在厚度0.1～0.2 mm范圍內(nèi)，隨著厚度的增加，監(jiān)測點穩(wěn)態(tài)溫度升高，在厚度0.2～1.6 mm范圍內(nèi)，隨著厚度的增加，監(jiān)測點穩(wěn)態(tài)溫度降低。
彈簧帽的壁厚尺寸越大，相同的變形產(chǎn)生的彈性力就越大；同一壁厚尺寸的彈簧帽結(jié)構(gòu)，施加的變形力越大，芯片與彈簧帽的接觸面積就越大，熱阻越小，導(dǎo)熱性越好。由于衛(wèi)星發(fā)射時的沖擊震動易造成芯片管腳的斷裂，所以需要盡量減小彈簧帽施加給芯片的正壓力。
綜合以上分析，可以選用厚度在0.1～0.2 mm的彈簧帽結(jié)構(gòu)進(jìn)行散熱，其彈性、散熱效果達(dá)到最佳。
圖5 彈簧帽不同壁厚情況下的穩(wěn)態(tài)溫度曲線
6 結(jié) 語
本文給出了一種星載電子設(shè)備的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，即彈簧帽結(jié)構(gòu)，適合用于熱沉面在頂面且不能承受較大正壓力的芯片進(jìn)行熱傳導(dǎo)散熱。
通過分析對比該散熱結(jié)構(gòu)使用前后的穩(wěn)態(tài)溫度，說明了彈簧帽結(jié)構(gòu)具有良好的散熱效果；通過分析對比不同壁厚散熱帽結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)溫度，給出既能保證散熱效果又能控制彈性力的彈簧帽壁厚范圍為1～1.5 mm。
目前，該散熱結(jié)構(gòu)方案已在衛(wèi)星電子設(shè)備中得到實際應(yīng)用，取得了預(yù)期效果。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：面向裝配的設(shè)計；簡化設(shè)計；虛擬裝配；模塊化設(shè)計
中圖分類號：TH136 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0094-02
隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品的高度集成化和小型化，以及用戶對設(shè)備的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等提出的越來越嚴(yán)格的要求，使得電子設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷提高，也使產(chǎn)品的裝配面臨越來越多的困難，導(dǎo)致出現(xiàn)裝配質(zhì)量下降、裝配效率降低等一系列問題。在這一環(huán)境下，引入面向裝配的設(shè)計（DFA）這一產(chǎn)品開發(fā)模式，在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計階段即充分考慮產(chǎn)品的裝配環(huán)節(jié)以及各種相關(guān)因素的影響，采用簡化產(chǎn)品設(shè)計、減少零件數(shù)量、使用標(biāo)準(zhǔn)件、零件裝配模塊化和減少裝配過程中的調(diào)節(jié)、裝配防錯等方法，并利用分析、評價、規(guī)劃、仿真等各種技術(shù)手段，不斷地完善設(shè)計和改進(jìn)裝配性能，確保裝配工序簡單、效率高、質(zhì)量高、不良率低和成本低[1]。
1 基于SolidWorks的DFA應(yīng)用方法
將SolidWorks功能和DFA方法相結(jié)合，在SolidWorks的環(huán)境下，主要可以進(jìn)行以下三方面的應(yīng)用方法研究。
1.1 簡化設(shè)計
簡化設(shè)計就是在設(shè)計中遵循KISS原則。簡化設(shè)計過程往往是對已有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行提煉和優(yōu)化的過程，可以充分利用CAD的數(shù)據(jù)存儲和規(guī)劃優(yōu)勢，建立各種庫文件，選擇和調(diào)用成熟設(shè)計和模塊，構(gòu)建具有較高裝配性能的產(chǎn)品。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計
在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，運用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計方法，能大幅提高裝配質(zhì)量的可靠性，使裝配問題能更早、更容易被發(fā)現(xiàn)，從而提高產(chǎn)品裝配效率和裝配質(zhì)量。
1.3 虛擬裝配
以產(chǎn)品設(shè)計為中心的虛擬裝配，是在虛擬環(huán)境下對CAD模型進(jìn)行裝配性能分析的一項計算機輔助設(shè)計技術(shù)?；贒FA虛擬裝配的基本任務(wù)是尋求產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解，即通過CAD模擬產(chǎn)品裝配、進(jìn)行定量或定性分析，找出結(jié)構(gòu)設(shè)計中裝配性差的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行設(shè)計修改和完善的過程。
使用SolidWorks 等CAD軟件，可對產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行虛擬裝配，并利用CAD提供的分析模塊，進(jìn)行包括靜態(tài)干涉、運動干涉分析以及裝配公差分析等裝配性能分析、判斷和改進(jìn)。
2 DFA應(yīng)用步驟
產(chǎn)品概念設(shè)計階段的主要任務(wù)是根據(jù)用戶要求、設(shè)計輸入定義產(chǎn)品的架構(gòu)，并將產(chǎn)品進(jìn)行模塊劃分；在此基礎(chǔ)上，建立產(chǎn)品裝配模型，將各類庫文件引入建模過程中，貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計理念；完成裝配模型建立之后，開始虛擬裝配，即對模型進(jìn)行裝配性能分析，運用 DFA簡化設(shè)計等方法對裝配體及零部組件進(jìn)行簡化、合并等設(shè)計改進(jìn)，并且進(jìn)行裝配相關(guān)檢查，直到得到優(yōu)化模型。
根據(jù)DFA的應(yīng)用方法，制定出在SolidWorks環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計的流程，見圖1所示。
3 DFA裝配建模
主要需要建立兩類模型，一類是建立一系列庫模型，一類是對產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的建模，而前者是后者的基礎(chǔ)。在對產(chǎn)品建模的過程中貫徹標(biāo)準(zhǔn)化模塊化思想，為產(chǎn)品的簡化設(shè)計提供良好的土壤。
3.1 產(chǎn)品裝配建模
CAD裝配建模有自下而上和自頂向下兩種方法。自下而上設(shè)計法即首先完成零件設(shè)計建模，然后在裝配文件中逐一插入零部件，組合成裝配體模型，零部件之間無關(guān)聯(lián)；自頂向下法為在裝配文件中直接建立零部件模型，零部件之間往往存在幾何關(guān)聯(lián)以及配合限制。
綜合兩種設(shè)計方法的優(yōu)勢，在方案設(shè)計階段，采用自頂向下的設(shè)計思路，首先規(guī)劃產(chǎn)品裝配體的框架，劃分模塊類型，在此基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品主體零件在裝配圖中進(jìn)行初步建?；蛘邔⑼ㄓ媚K裝入裝配體中，使產(chǎn)品具備基本的模型架構(gòu)，然后進(jìn)入自下而上的模式，對構(gòu)成裝配體的零件模型作細(xì)化處理以及建立相關(guān)的零件，將生產(chǎn)的零部件裝入裝配體中并進(jìn)行配合限制，逐步裝配形成產(chǎn)品最終的裝配模型。
3.2 庫文件建模
庫文件泛指CAD軟件可調(diào)用的所有子組件和模塊，它是構(gòu)建新研制產(chǎn)品的基礎(chǔ)，也是面向裝配的設(shè)計中標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計原則實施的基礎(chǔ)。
庫文件建立的原則是：
（1）庫文件歸屬文件夾應(yīng)層次分明，庫文件名應(yīng)簡潔明確地表示出庫集合的特征，以方便選用；
（2）庫文件中固化的組件和模塊，如緊固件、外購件等，盡量以零件形式建模，以便存儲和調(diào)用；
（3）分析同一系列模塊的主要安裝尺寸，形成尺寸系列表，以方便建模和擴充；
（4）同一系列化零件的建模盡量采用一個模型、多個配置；
（5）模塊應(yīng)盡量包含安裝基準(zhǔn)、安裝尺寸等裝配信息，有助于選用和避免裝配加工錯誤。
根據(jù)庫文件存放的位置和模塊的類型可分為兩類庫，一是存放于計算機本地的本地資源庫；另一種需要通過網(wǎng)絡(luò)管理可上傳和下載的ODM電子倉庫。
3.2.1 本地資源庫
根據(jù)電子設(shè)備的特點，在CAD環(huán)境中主要建立緊固件庫（螺釘、螺母等）、電子器件庫（連接器、顯示屏、鍵盤、濾波器等）、機械成品庫（風(fēng)機、減震器等）、材料庫（屏蔽材料、密封材料、鋁型材）以及通用件庫（機柜、機箱、控制臺、把手、導(dǎo)軌、走線架等）。建立各種庫后，將其存放地址添加到SolidWorks系統(tǒng)選項中的設(shè)計庫中，即可開始在CAD界面中直接調(diào)用設(shè)計庫文件。庫文件的設(shè)計、編輯、修改等較容易實現(xiàn)， 技術(shù)人員可以通過改變某些參數(shù)而不必改動元件設(shè)計的全過程來更新設(shè)計。
3.2.2 PDM電子倉庫
SolidWorks Workgroup PDM作SolidWorks的插件，主要用于工作組的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，可以將本地成熟產(chǎn)品的數(shù)據(jù)檢入到電子倉庫，同時也可以分享工作組內(nèi)其他成員上傳到電子倉庫并共享的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)設(shè)計資源的充分利用，并且能確保設(shè)計版本和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件掛接關(guān)系得到有效管理。
根據(jù)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)面向裝配的設(shè)計需要，以便于選擇和調(diào)用為建庫原則，電子倉庫可主要劃分為公用資料庫、設(shè)備資源庫和工藝資源庫等。將設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、資料放入公用資料庫中；將工藝相關(guān)規(guī)程、工具資料等放入工藝資源庫；設(shè)備資源庫可以根據(jù)電子設(shè)備使用的工作環(huán)境，如地面、車載、艦載、星載、機載等進(jìn)行分類，也可以按照結(jié)構(gòu)形式、密封性、抗沖擊振動性和電磁兼容性等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點設(shè)置有利于搜索的關(guān)鍵詞。
4 裝配性能分析
4.1 直觀檢查
SolidWorks軟件界面中提供了裝配統(tǒng)計、對稱性檢查、質(zhì)量特性以及間隙檢查等命令，可以很方便、直觀地對已建立的產(chǎn)品模型進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計和檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對裝配體作進(jìn)一步簡化、合并、調(diào)整等減少裝配錯誤、提高裝配效率的設(shè)計，直觀檢查一般包含以下幾項：
（1）考慮把相鄰、相似、對稱的零件合并成一個零件；（2）設(shè)計多功能零件，減少零件數(shù)量；（3）合并減少緊固件的種類、數(shù)量；（4）調(diào)整裝配體及主體零件重心，避免裝配時失穩(wěn)；（5）通過間隙檢查，避免零件過約束；（6）進(jìn)行防錯設(shè)計，避免非對稱零部件具有一個以上的裝配位置。
4.2 干涉檢查
對產(chǎn)品裝配體的干涉檢查主要包括靜態(tài)干涉檢查和運動干涉檢查兩種方式。
SolidWorks命令項中的干涉檢查，能夠直觀、明確、定量地給出裝配體靜態(tài)情況下干涉的零件、部位和干涉幾何尺寸，有利于對干涉的零部件定位、定向進(jìn)行設(shè)計修正。
對實現(xiàn)機械運動的產(chǎn)品，采用虛擬仿真工具SolidWorks Motion插件，對虛擬裝配體進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)狀態(tài)的仿真，模擬產(chǎn)品的不同運動狀態(tài)，檢驗產(chǎn)品的運動性能及設(shè)計計算結(jié)果的正確性，對運動部件進(jìn)行運動干涉檢查，查看限位運動的干涉情況以及裝配情況和零部件模型的精確程度，有助于在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布置的干涉和運動機構(gòu)的碰撞等問題。
更好地完成干涉檢查的關(guān)鍵點是完善裝配體模型，盡量詳盡真實地建模，特別是應(yīng)注重建立自制件以外的外購件、緊固件、附件等的真實幾何模型，往往一些看似微不足道的省略處會在實際裝配時出現(xiàn)干涉問題。
4.3 公差分析
SolidWorks有 DimXpert和TolAnalyst兩項與公差相關(guān)的插件。DimXpert可以直接在3D圖形中按照標(biāo)準(zhǔn)生成標(biāo)注，還可以幫助用戶查找圖形是否缺少尺寸；TolAnalyst主要作用是解決公差設(shè)計的問題。
將公差分析的結(jié)果與裝配體的簡化設(shè)計原則相結(jié)合，簡化裝配關(guān)系、減少尺寸鏈數(shù)量、減小累積公差，才能夠降低尺寸公差等級，實現(xiàn)寬松且合理的公差設(shè)計，提高裝配質(zhì)量和裝配效率。
4.4 動態(tài)裝配
SolidWorks的爆炸視圖和animator插件可提供靜態(tài)和動態(tài)裝配拆分效果圖，按需要對虛擬裝配體進(jìn)行拆分、分組，通過爆炸路徑和鍵碼對動畫進(jìn)行編輯，生成各虛擬裝配體各部分的動畫和圖樣文件?？梢杂糜陔娮釉O(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計方案評審中，提供直觀生動的產(chǎn)品效果；也可以直接應(yīng)用于實際裝配生產(chǎn)，特別是對于復(fù)雜的產(chǎn)品的裝配具有指導(dǎo)作用。
5 結(jié)語
通過基于SolidWorks軟件及其插件對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)面向裝配的設(shè)計作了一些研究和嘗試，體會到無論對軟件強大功能的應(yīng)用，還是對先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計模式的理解和運用，都需要更加深入地探索。新的設(shè)計方法和設(shè)計思路在不斷涌現(xiàn)，CAD軟件的功能也在與時俱進(jìn)，設(shè)計師如何將兩者更好地結(jié)合進(jìn)而提升設(shè)計水平，是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員面臨的一項艱巨任務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】 密封 密封墊 結(jié)構(gòu)設(shè)計
屏蔽盒是通信、測控類電子設(shè)備中常見的部件。我公司設(shè)備多工作于艦船或者野外環(huán)境，應(yīng)用環(huán)境十分惡劣，因此“三防”問題（防潮濕、防霉菌、防鹽霧）和防水問題，是我們結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作重點。
1 結(jié)構(gòu)要求
現(xiàn)假設(shè)某屏蔽盒長期工作在野外環(huán)境下，因此為了保證內(nèi)部器件正常工作，對其三防性能就提出了較高要求。首先根據(jù)屏蔽盒的工作環(huán)境，將其定義為防淋型機殼。
2 設(shè)計原則
針對上例屏蔽盒進(jìn)行密封設(shè)計時，可遵循以下原則：a）盡量減少屏蔽盒需要密封的部位；b）密封結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、可靠、重量輕等；c）屏蔽盒密封中盡量增加盒體與密封墊接觸面積，合理地設(shè)置壓緊點的數(shù)量、相互距離和壓力大小。
3 設(shè)計方法
（1）密封的定義。密封的定義較廣，凡是用一種裝置或一種材料來填充一個縫隙或一處接觸部位，使之不泄漏氣體、液體等，都可稱為密封。根據(jù)密封部位的運動特點，可分為靜密封和動密封。本文討論的屏蔽盒為靜密封。
（2）靜密封的方法。靜密封的方法有很多，目前常用的大致有以下幾種：①墊片密封。靜密封采用的各種密封墊、密封膠、膠粘劑就屬于這一類；②壓力密封。利用液體或者氣體的壓力實現(xiàn)對器件的密封。③螺旋密封。利用螺紋線的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行密封。[1]本文選用第一種密封方式進(jìn)行密封。
（3）密封材料的選用。對密封材料的要求一般是：材料致密性好，不易泄漏介質(zhì)；壓縮性和回彈性好，永久變形小等等。[2]
常用的密封材料有液體、纖維、橡膠、塑料、石墨、陶瓷、有色金屬等。而其中，橡膠是最常用的密封材料。[4]本文選用橡膠進(jìn)行密封。
除了密封效果外，屏蔽盒還需要考慮電磁兼容問題。根據(jù)實際需求和工程經(jīng)驗，本文選擇一種鋁鍍銀導(dǎo)電橡膠，它是一種由鋁鍍微粒填充的硅橡膠，其能達(dá)到最高的導(dǎo)電性，提供高的屏蔽效果。其EMI屏蔽性能見表1。
（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計。
a）密封設(shè)備從結(jié)構(gòu)形式上可分為不可拆式和可拆式。不可拆式結(jié)構(gòu)常用于一次性使用的或不需要維修的設(shè)備?？刹捎煤附印⒛z粘等形式實現(xiàn)，上述方法有利于減少密封縫隙和部位，減小泄漏的隱患；可拆式結(jié)構(gòu)通常用于整機拼接結(jié)構(gòu)和便于維修和操作的部位，一般采用墊片密封，如橡膠墊、橡膠套、橡膠圈等高分子材料來實現(xiàn)密封。本文的屏蔽盒屬于可拆式結(jié)構(gòu)。[3]
目前常見的可拆式密封結(jié)構(gòu)有以下幾種，見圖1。
a、b、e三種結(jié)構(gòu)形式，其密封效果非常好，但其加工成本較高，常應(yīng)用在汽密等密封要求較高的環(huán)境下。d類的結(jié)構(gòu)形式，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，但其密封性能較差，常用在密封要求不高的環(huán)境。本文使用c類結(jié)構(gòu)形式，其特點是加工成本相對較低，且滿足使用要求。
b）下一步需要選擇合適的密封墊形式。較常見的密封墊如圖2。
推薦選擇f型密封墊，其特點是制造成本相對較低，耐壓性較好，在合適的壓力下可產(chǎn)生適當(dāng)?shù)淖冃巍?/p>
c）我們已經(jīng)確定了密封的結(jié)構(gòu)和密封墊的形式，下一步是密封槽的設(shè)計。密封槽設(shè)計的好壞，直接影響到密封的效果。
關(guān)于密封槽的理論計算，很多文章上都有充分闡述，本文不再累述。本文特別推薦一種簡單、實用的設(shè)計計算方法，希望能幫助讀者提高工作效率。具體方法如下：
通常O型密封墊的壓縮量ε應(yīng)控制在20%～25%；
設(shè)槽深為D，O型密封墊的直徑為φ，那么：
D=φ×（1-ε）
設(shè)槽寬為W，O型密封墊的截面積為S，那么：
W=S/D×（110%～120%）
*需要注意的是，槽寬W的設(shè)計必須考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，以防止密封墊的“過容”，同時應(yīng)考慮加工公差的配合。[5]
4 試驗驗證
依據(jù)相關(guān)國軍標(biāo)，對上述屏蔽盒進(jìn)行淋雨試驗，其順利通過了試驗。
5 結(jié)語
本文系統(tǒng)性地討論了密封屏蔽盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，同時提供了一種較為簡便的設(shè)計方法，為傳統(tǒng)的密封設(shè)計提出了新的思路。
參考文獻(xiàn)：
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[3]生建友.軍用電子設(shè)備的密封件設(shè)計[J].艦船電子工程，2005，（5）：134～137.
【關(guān)鍵詞】信息系統(tǒng)硬件集成；車載電子設(shè)備；便攜機箱；應(yīng)急通信指揮車
1.引言
近年來，車載應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于防空、防災(zāi)、應(yīng)急處置等公共安全領(lǐng)域。與之直接相關(guān)的應(yīng)急通信指揮車產(chǎn)品得到了快速的發(fā)展。應(yīng)急通信指揮車與地面固定指揮中心配合使用，具備互聯(lián)互通、信息處理量大、及時決策等特點，成為提高應(yīng)急指揮決策效率、全面奪取防空襲斗爭和搶險救災(zāi)勝利的有效手段。
一個完整的車載應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)由硬件、電氣、軟件三大部分組成。其中，硬件是整個系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，硬件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計是保證車載應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)具備優(yōu)良性能的重要手段之一。本文對一種新型車載信息系統(tǒng)硬件集成方法進(jìn)行闡述，介紹了便攜式電子設(shè)備的機箱的設(shè)計與應(yīng)用。
2.車載信息系統(tǒng)硬件集成方法分析
車載應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)以車輛為運載平臺，在有限的車內(nèi)空間里最優(yōu)化地進(jìn)行設(shè)備布局，是硬件系統(tǒng)集成重點要考慮的問題。
2.1 19英寸標(biāo)準(zhǔn)機柜的應(yīng)用
采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機柜對電子信息設(shè)備進(jìn)行硬件集成是現(xiàn)行最常用的方法，其具備方便、快捷、通用性強等特點。在應(yīng)急指揮通信車項目的建設(shè)中，常用的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機柜有金屬骨架式機柜和便攜式機柜兩種。
（1）金屬骨架式機柜
19英寸標(biāo)準(zhǔn)金屬骨架式機柜的結(jié)構(gòu)示例如圖1所示。信息系統(tǒng)硬件集成時，電子信息設(shè)備首先通過標(biāo)準(zhǔn)機架結(jié)構(gòu)（或插箱、托盤）固定在機柜中，然后機柜整體固定在車廂內(nèi)，進(jìn)而構(gòu)成完整的車載應(yīng)急指揮通信硬件系統(tǒng)。
該種機柜采用金屬材料經(jīng)焊接加工而成，其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本較低，但同時具有體積大、質(zhì)量重、便攜性差等缺點。因此，該機柜在大中型載車及地面站建設(shè)中應(yīng)用的比較廣泛。當(dāng)載車為小型車時，車內(nèi)有限的空間及對載重的特殊要求給這種硬件集成方法的應(yīng)用帶來諸多的不便。
（2）便攜式機柜
19英寸標(biāo)準(zhǔn)便攜式機柜的結(jié)構(gòu)示例如圖2所示。此種機柜3U為一個單元模塊，根據(jù)設(shè)備量進(jìn)行自由組合。利用該種機柜進(jìn)行信息系統(tǒng)硬件集成的的思路與金屬骨架式機柜相同，只是在機柜骨架的材料與結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了變形設(shè)計，以適應(yīng)不同的需求。
便攜式機柜的主體骨架采用ABS材料，故重量較輕。同時，機柜加入了便攜性的設(shè)計結(jié)構(gòu)（把手），有效地提高了機柜的可移動性。該形式的機柜一定程度上適應(yīng)在小型載車上進(jìn)行信息系統(tǒng)硬件集成的要求。但由于整體體積較大，其應(yīng)用仍然受到很大的限制。
2.2 便攜式電子設(shè)備機箱的應(yīng)用
便攜式電子設(shè)備機箱打破19英寸標(biāo)準(zhǔn)機柜的尺寸限制，采取更適合在車內(nèi)（尤其是小型車）安裝的尺寸及結(jié)構(gòu)形式。其采用組合式箱體的思想，每個箱體為一個相對獨立的模塊，一個模塊集成了車載應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)若干個獨立的功能，若干個模塊組合在一起構(gòu)成完整的車載應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)。利用模塊化的思想對設(shè)備及電子元器件進(jìn)行組合，實現(xiàn)最優(yōu)化的布局設(shè)計，可以大大提高機箱的空間利用率和設(shè)備集成度。便攜式電子設(shè)備機箱的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
3.便攜式電子設(shè)備機箱設(shè)計
便攜式電子設(shè)備機箱的三維結(jié)構(gòu)如圖4所示，其外形尺寸為600mm（L） ×420mm（W）×140mm（H），箱體材料以鋁材為主。另外，在機箱兩側(cè)設(shè)計了搬運把手。該外形尺寸與材料以及搬運把手的設(shè)計可大大增加機箱的便攜性。
便攜式電子設(shè)備機箱設(shè)計有前、后過渡面板。前過渡面板為人機接口板，完成人機操作和指示功能。后過渡面板為設(shè)備接口板，完成機箱之間、機箱與外設(shè)之間的連接。另外，便攜式電子設(shè)備機箱內(nèi)部設(shè)計有安裝襯板，箱內(nèi)設(shè)備或元器件均安裝在安裝襯板上。當(dāng)箱內(nèi)設(shè)備改變時，只需改變前后過渡板和安裝襯板即可，從而可保證機箱主體結(jié)構(gòu)的通用性。
便攜式電子設(shè)備機箱前后設(shè)計有翻轉(zhuǎn)蓋板，用于保護(hù)前后過渡面板。翻轉(zhuǎn)蓋板通過設(shè)計的彈簧卡扣進(jìn)行鎖緊，且前后翻轉(zhuǎn)蓋板可拆卸。
便攜式電子設(shè)備機箱兩側(cè)設(shè)計有連接鎖扣，機箱頂部設(shè)計有定位塊。機箱之間通過機箱頂部定位塊疊加放置，通過鎖扣進(jìn)行連接鎖緊。
便攜式電子設(shè)備機箱后部安裝有散熱風(fēng)扇，機箱每側(cè)設(shè)計有兩個通風(fēng)孔；使用時根據(jù)箱內(nèi)設(shè)備熱源的分布情況合理設(shè)置通風(fēng)孔，以形成特定的循環(huán)風(fēng)道，實現(xiàn)機箱內(nèi)部設(shè)備與器件的散熱。
4.便攜式電子設(shè)備機箱的應(yīng)用實例
本文設(shè)計的便攜式電子設(shè)備機箱已成功應(yīng)用于某項目的小型3G圖傳通信指揮車，該指揮車的主要功能是實現(xiàn)短波、超短波通信以及3G圖傳功能。在小型3G圖傳通信指揮車的硬件集成上，將整個系統(tǒng)劃分為兩個模塊：配電模塊和通信模塊。配電模塊負(fù)責(zé)為整個通信指揮系統(tǒng)供配電；通信模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)短波通信功能、超短波通信功能以及3G圖傳功能。配電模塊、通信模塊的實物圖如圖5所示，配電模塊和通信模塊的組合如圖6所示。
5.便攜式電子設(shè)備機箱的特點
5.1 集成化
便攜式電子設(shè)備機箱可實現(xiàn)對整件設(shè)備以及設(shè)備印刷電路板的集成，可將若干個獨立的功能集成在一個設(shè)備機箱內(nèi)，其大大提高了指揮通信系統(tǒng)的集成度及載車空間的利用率。
5.2 模塊化
便攜式電子設(shè)備機箱以箱體為單元進(jìn)行整個指揮通信系統(tǒng)的功能劃分，將若干個相對獨立但類似的功能進(jìn)行重新組合，形成較大的功能模塊。因此，整個系統(tǒng)的模塊化更加清晰，系統(tǒng)的組建更加方便、快捷。
5.3 通用化
以便攜式電子設(shè)備機箱構(gòu)成的功能模塊具備很強的通用性，其只需根據(jù)客戶的具體要求做適當(dāng)?shù)脑O(shè)備改動，即可用于組建一個新的指揮通信系統(tǒng)。另外，便攜式電子設(shè)備機箱不僅可用于構(gòu)建車載指揮通信系統(tǒng)，還可用于組建指揮通信基站、便攜式指揮所等。
5.4 便攜化
便攜式電子設(shè)備機箱從選材到具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，始終貫穿便攜化的思想。箱體便于搬運，便于拆卸，且可以快速的組裝。
二年以上工作經(jīng)驗 | 男| 24歲（1991年3月9日）
居住地：廣州
電 話：151********（手機）
E-mail：
最近工作 [ 1年4個月]
公 司：XX電子設(shè)備有限公司
行 業(yè)：電器，電子，通信設(shè)備
職 位：機械工程師
最高學(xué)歷
學(xué) 歷：本科
專 業(yè)：材料成型及控制工程
學(xué) 校：湖北汽車工業(yè)學(xué)院
自我評價
我的理念是：在年輕的季節(jié)我甘愿吃苦受累，只愿通過自己富有激情、積極主動的努力實現(xiàn)自身價值并在工作中做出最大的貢獻(xiàn)：作為初學(xué)者，我具備出色的學(xué)習(xí)能力并且樂于學(xué)習(xí)、敢于創(chuàng)新，不斷追求卓越; 作為參與者，我具備誠實可信的品格、富有團(tuán)隊合作精神;作為領(lǐng)導(dǎo)者，我具備做事干練、果斷的風(fēng)格，良好的溝通和人際協(xié)調(diào)能力。受過系統(tǒng)的經(jīng)濟相關(guān)專業(yè)知識 訓(xùn)練，有在多家單位和公司的實習(xí)和兼職經(jīng)歷;有很強的忍耐力、意志力和吃苦耐勞的品質(zhì)，對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，積極進(jìn)取，個性樂觀執(zhí)著，敢于面對困難與挑戰(zhàn)。
求職意向
到崗時間：一周之內(nèi)
工作性質(zhì)：全職
希望行業(yè)：電器，電子，通信設(shè)備
目標(biāo)地點：廣州
期望月薪：面議/月
目標(biāo)職能：機械工程師
工作經(jīng)驗
2013/10—至今：XX電子設(shè)備有限公司[ 1年4個月]
所屬行業(yè)： 電器，電子，通信設(shè)備
機械工程部機械工程師
1、 公司是關(guān)于寵物自動洗浴機和空氣凈化機。
2、 空氣加濕器等產(chǎn)品的開發(fā)。
3、 本人擔(dān)任結(jié)構(gòu)工程師一職。
4、 同時兼任采購部采購員，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的外觀設(shè)計和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2012/7—2013 /7：XX有限公司[ 1年]
所屬行業(yè)： 電器，電子，通信設(shè)備
采購部 采購員
1、 熟悉家電及電器類產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2、 熟練使用PRO/E工程軟件進(jìn)行產(chǎn)品的三維造型和所有零部件的模擬裝配。
3、 使用CAD軟件出零部件加工圖，并聯(lián)系加工廠進(jìn)行零部件加工。
4、 能熟練OFFICE等辦公軟件進(jìn)行產(chǎn)品驗收表格制作以及工藝指導(dǎo)書的制作。
5、 對鈑金及塑料零部件的加工有較豐富的經(jīng)驗，對五金類標(biāo)準(zhǔn)件的采購有經(jīng)驗，有五金類非標(biāo)準(zhǔn)件外協(xié)加工經(jīng)驗。
教育經(jīng)歷
2008/9--2012 /7 湖北汽車工業(yè)學(xué)院 材料成型及控制工程 本科
證 書
2012 /6 大學(xué)英語六級
2011/6 大學(xué)英語四級
【關(guān)鍵詞】電磁干擾；電源濾波器；電磁屏蔽
1.引言
電磁兼容性(EMC)是指電子、電器設(shè)備共處一個環(huán)境中能互不干擾、兼容工作的能力。一個現(xiàn)代電子和電器產(chǎn)品(設(shè)備、系統(tǒng))的電磁兼容性對保證產(chǎn)品正常功能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用，這已是國內(nèi)外業(yè)界公認(rèn)的事實。
在實際電磁環(huán)境中，給電子設(shè)備供電的電源是電磁干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，都存在著各式各樣的電磁干擾。通過電源線，電網(wǎng)上的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作。同樣，設(shè)備的干擾也可以通過電源線傳到電網(wǎng)上，對網(wǎng)上其它設(shè)備造成干擾。
本文結(jié)合國軍標(biāo)的電磁兼容實驗傳導(dǎo)干擾項目及實驗中遇到的問題，針對機箱電源進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計，以解決電磁干擾的問題。
2.傳導(dǎo)干擾
在對機箱的電磁兼容性試驗中發(fā)現(xiàn)，傳導(dǎo)干擾項目CE102超標(biāo)。其測試圖如圖1所示。
分析發(fā)現(xiàn)機箱的電源線上的噪聲電流是產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的主要原因。當(dāng)這些電流傳到供電網(wǎng)上，他們就將有效輻射，產(chǎn)生干擾。
傳導(dǎo)干擾的耦合途徑是直接相通的電路，干擾信號正是通過此電路由干擾源耦合到敏感設(shè)備。解決傳導(dǎo)耦合的辦法是進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計，即防止導(dǎo)線感應(yīng)噪聲，也就是采用適當(dāng)?shù)钠帘尾⑶以诟蓴_進(jìn)入敏感電路之前，用濾波方法從導(dǎo)線上除去噪聲。
3.電磁兼容性設(shè)計
為了提高該設(shè)備的電磁兼容性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的初始階段，從電磁干擾源、耦合途徑和敏感電路及器件入手，采取適當(dāng)設(shè)計方法和設(shè)計措施，滿足GJB151A標(biāo)準(zhǔn)對電磁兼容性能的要求。為滿足性能需要，確保每一個系統(tǒng)都能最大限度地的完成預(yù)定任務(wù)，必須對電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容設(shè)計。為消除電子設(shè)備工作時對其有影響的所有干擾，主要從以下兩個方面入手：（1）電磁屏蔽設(shè)計；（2）電源濾波設(shè)計。
3.1 電磁屏蔽設(shè)計
電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾由一個區(qū)域向另外一個區(qū)域感應(yīng)和輻射傳播的方法。在機箱內(nèi)部電路密集，功能復(fù)雜的情況下，每個元件之間電磁干擾較為復(fù)雜，需要采取恰當(dāng)?shù)钠帘未胧?，因為屏蔽體對來自導(dǎo)線、電纜、元器件、電路或系統(tǒng)等機箱外部的干擾電磁波和機箱內(nèi)部的電磁波均具有吸收能量、反射能量、和抵消能量的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的作用。
從電磁屏蔽的角度來看，理想的屏蔽機殼是使用較厚的金屬板，該機殼具有連續(xù)的結(jié)構(gòu)，且沒有接縫和開口。但是實際上，考慮到機殼內(nèi)電子設(shè)備的維護(hù)和散熱性，選用具有堅固的結(jié)構(gòu)且在接縫處和拐角處有高電導(dǎo)連續(xù)性的金屬材料做成的機殼。本設(shè)計為了增加機箱外殼材料的電導(dǎo)性和磁導(dǎo)性，外殼選用硬質(zhì)合金鋁，表面氧化后，再進(jìn)行電鍍兩種以上的金屬材料。
由于機箱上與屏蔽體的接縫以及穿出屏蔽體的各種導(dǎo)線也是造成電磁泄漏的根源?？梢圆捎迷诳p隙處加裝電磁密封襯墊。使用屏蔽電纜等方法，達(dá)到預(yù)期效果。實踐證明，此環(huán)節(jié)的設(shè)計是改動最多、反復(fù)試驗最多的。在此環(huán)節(jié)的設(shè)計上，需要多方考慮、多管齊下，單靠一種難以實現(xiàn)設(shè)計目的。
3.2 EMI電源濾波器設(shè)計
考慮電源輸入端高頻干擾信號經(jīng)過屏蔽體后并不能完全消除，還是會對機箱內(nèi)部的一些敏感元件產(chǎn)生影響。選擇在電源穿入處使用電源濾波器。
3.2.1 濾波器的基本原理
濾波技術(shù)的合理用可以有效地用于切斷沿導(dǎo)線傳播的傳導(dǎo)騷擾。根據(jù)電子設(shè)備的工作要求，主要選用電源濾波器和吸收式電纜濾波器來抑制電源和電纜上輸入信號的電磁干擾。這兩種都屬于低通EMI濾波器，在允許有用低頻信號通過的同時阻止其他干擾分量的通過。
為了使設(shè)備能夠滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中對傳導(dǎo)發(fā)射、傳導(dǎo)敏感度的要求以及對抑制設(shè)備產(chǎn)生較強的輻射干擾的要求，作為抑制干擾的電源濾波器應(yīng)該是一個性能優(yōu)良的低通濾波器。由于干擾信號有共模和差模兩種，電源線濾波器要對這兩種干擾都有衰減作用。其基本電路圖如圖2所示。
圖2中，X電容用做濾除差模干擾信號的電容，Y電容式用做濾除共模干擾信號。L電感線圈一般繞制成共模扼流圈的形式。
3.2.2 濾波器的設(shè)計
EMI電源濾波器對干擾噪聲的抑制能力用插入損耗I.L(Insertion Loss)來衡量，插入損耗定義為：沒有濾波器接入時，從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P1和接入濾波器后，噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P2之比，用分貝(dB)表示，其表達(dá)式如下：
，，
若接入濾波器前后負(fù)載阻抗不變，則可以用濾波器接入前后的端口電壓V1和V2來表示，即：
分貝值越大，說明濾波器抑制噪聲干擾能力越強。由于實際運用中，濾波器的插入損耗會有所降低，所以在正確選擇濾波器時，需加入一定的余量。
3.2.3 濾波器的安裝
濾波器不同于其他電子元器件，它的性能與其安裝方式有很大關(guān)系，所以在濾波器的安裝方式上也采取了一系列措施。如圖3所示，首先濾波器輸入與輸出線要遠(yuǎn)離，以避免由于兩端耦合而導(dǎo)致高頻濾波效果變差等現(xiàn)象產(chǎn)生；其次濾波器外殼與機箱低阻抗接觸，同時要減短電源端口到濾波器的連線，當(dāng)電流進(jìn)入機箱后，先流經(jīng)濾波器進(jìn)行濾波，然后再到其他各單元；最后電源端口與濾波器之間連線也要進(jìn)行屏蔽，這樣外界的電磁干擾不能沿電源線進(jìn)入設(shè)備，機箱內(nèi)的電磁干擾也無法傳出機箱，造成干擾發(fā)射超標(biāo)。
4.實驗分析
把電源進(jìn)行單獨屏蔽并安裝了電源濾波器后實驗結(jié)果如圖4所示，傳導(dǎo)干擾項目CE102無明顯超標(biāo)現(xiàn)象。符合GJB151的要求，說明屏蔽設(shè)計和安裝電源濾波器可有效的抑制機箱電源的電磁干擾。
5.結(jié)束語
電磁兼容性是電子設(shè)備或系統(tǒng)的重要性能之一。對電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計是一項復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)。而機箱作為電子設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，除了具備一定的機械保護(hù)作用以外，它還具有一定的屏蔽電磁干擾的作用，所以在機箱結(jié)構(gòu)得到設(shè)計初期，機箱內(nèi)外電子設(shè)備的電磁電磁兼容性設(shè)計也越來越重要。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】民用飛機；設(shè)備托架；有限元；強度分析
0 引言
設(shè)備托架是由相互依存的零件和緊固件組成的支承結(jié)構(gòu)組件，用于設(shè)備的安裝固定。民用飛機實現(xiàn)電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，其外形尺寸，前端鎖勾，后端連接器，重量，熱載荷等級等符合ARINC600[1]標(biāo)準(zhǔn)，可迅速拆卸和更換。為實現(xiàn)ARINC600電子設(shè)備的固定安裝、快速插拔和集中維護(hù)，同時實現(xiàn)在設(shè)備架上規(guī)定位置的互換性，設(shè)計了一系列標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架。如圖1所示，ARINC600自然冷托架主要由導(dǎo)向件、安裝板、墊板和加強片組成。本文以3MCU自然風(fēng)冷標(biāo)準(zhǔn)托架為例，采用有限元分析方法[2]對標(biāo)準(zhǔn)托架進(jìn)行強度分析，評估結(jié)構(gòu)的安全性。
1 有限元分析
標(biāo)準(zhǔn)托架中零件的材料主要選用7075-T62鋁合金和15-5PH-H925不銹鋼，各零件之間采用鉚釘連接。標(biāo)準(zhǔn)托架底部與結(jié)構(gòu)橫梁分別通過4個螺栓連接，鎖緊器鉸鏈座與托架底部分別通過2個螺栓連接，橫梁兩端約束三個自由度的平動。
1.1 工況
標(biāo)準(zhǔn)支架上安裝電子設(shè)備，如圖3所示。根據(jù)CCAR-25（運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)）中有關(guān)設(shè)備架適用的條款規(guī)定，托架需在使用限制載荷和極限載荷（限制載荷乘以規(guī)定的安全系數(shù)）下滿足強度要求。此外為保證設(shè)備在應(yīng)急著陸情況下仍能正常工作，托架還需要滿足CCAR-25中561條的要求。根據(jù)飛機各占位坐標(biāo)限制過載系數(shù)的規(guī)定以及機載設(shè)備沖擊和墜撞安全環(huán)境條件及試驗程序，并考慮到標(biāo)準(zhǔn)托架在飛機設(shè)備架上的安裝位置、安裝方向不固定，故各方向過載取最大值，最終確定標(biāo)準(zhǔn)托架的計算工況為：向前9g（應(yīng)急著陸）、向后9g（應(yīng)急著陸）、側(cè)向9g（墜撞）、向上9g（墜撞）、向下11.2g（極限過載包線），方向如圖3所示。
1.2 載荷
托架的載荷主要來自其安裝的機箱設(shè)備，工況向前時，載荷全部由鎖緊器的緊定鉤承受，工況向上時，載荷全部由后部連接和緊定鉤承受，側(cè)向工況時，設(shè)備所產(chǎn)生的力由后部連接和緊定鉤承受，向后工況時，設(shè)備所產(chǎn)生的力全部由安裝板承受，向下工況時，設(shè)備所產(chǎn)生的力由導(dǎo)軌板承受。
根據(jù)ARINC600規(guī)定，3MCU標(biāo)準(zhǔn)托架允許的最大機箱設(shè)備重量為7.5kg。本文重心選取位置為設(shè)備形心處，所以在機箱重心位置施加向前、向上、側(cè)向、向后極限載荷F=661.5N；向下工況時，按照公式P=，計算導(dǎo)向件底板壓力載荷為0.035MPa，S為機箱與托架底部接觸的有效面積。
1.3 有限元建模
采用有限元分析方法對標(biāo)準(zhǔn)托架進(jìn)行有限元建模，其中導(dǎo)向件、墊板、安裝板、鉸鏈座采用殼單元，厚度為零件實際厚度；螺栓連接處用REB2、CBAR剛性單元；鉚釘用CWELD單元進(jìn)行模擬，直徑和材料按實際鉚釘材料定義；機箱用一組剛性梁CBAR 模擬；機箱與托架后部連接器連接處采用彈簧單元CELAS2模擬。
在向前工況下，在托架前部邊緣建立一組垂直彈簧模擬機箱對托架的垂向壓力，鎖緊器中的螺桿、環(huán)扣、旋鈕組件用CBAR單元進(jìn)行模擬，如圖4所示。
2 應(yīng)力結(jié)果及強度分析
采用Hypermesh軟件進(jìn)行有限元計算，得到5個工況下的零件應(yīng)力。本文通過對比零件應(yīng)力和材料許用值，計算得到結(jié)構(gòu)靜強度的裕度，評估托架的承載能力和安全性。零件安全裕度計算公式[3]如下：
式中：σtu為零件的材料許用值；σmax為零件最大Mises應(yīng)力。
根據(jù)5個載荷工況下托架的應(yīng)力云圖可知，向前、向后、向上、向下4個工況的最大應(yīng)力位于導(dǎo)向件底板前部邊緣上，其中向前工況下零件應(yīng)力最大，如圖7所示，應(yīng)力值為265Mpa，導(dǎo)向件材料為7075-T62，材料許用值為537MPa，安全裕度為：
3 結(jié)論
本文對民用飛機標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架進(jìn)行了有限元建模分析，得到靜強度計算結(jié)果，分析結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架滿足強度要求。
民用飛機中ARINC600電子設(shè)備需要快速插拔和集中維護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)托架的設(shè)計不但可以很好的滿足這些要求，還實現(xiàn)了在設(shè)備架上規(guī)定位置的互換性。但同時其載荷環(huán)境也相對比較復(fù)雜。本文通過對民用飛機標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架進(jìn)行靜強度分析，證明了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備托架安全性，可以為其他類型的飛機電子設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)的強度分析提供參考。
【參考文獻(xiàn)】
[1]AIR TRANSPORT AVIONICS EQUIPMENT INTERFACES：ARINC 600-19-2011[S].
【關(guān)鍵詞】熱設(shè)計；熱量傳遞；散熱 0.引言
現(xiàn)代電子設(shè)備結(jié)構(gòu)越來越小，性能要求越來越高，不但支持多任務(wù)功能，而且具有更好的便攜功能，由此會產(chǎn)生更多的系統(tǒng)熱量，更大的熱流密度。大量的系統(tǒng)熱量在設(shè)備中聚集，會嚴(yán)重影響設(shè)備的性能指標(biāo)及使用壽命。在電子產(chǎn)品中，高溫對電子產(chǎn)品的影響包括，絕緣性能退化，元器件損壞，材料的熱老化，低熔點焊縫開裂及焊點脫落，從而導(dǎo)致整個產(chǎn)品的性能下降以至完全失效。因此在許多現(xiàn)代化產(chǎn)品的設(shè)計，特別是可靠性設(shè)計中，熱設(shè)計已占有越來越重要的地位。
1.熱設(shè)計概述
1.1 熱設(shè)計概述
熱設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的一部分，它往往與結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)部布局、電磁兼容要求等設(shè)計耦合在一起，必須綜合考慮才能使整個產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)異的性能。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，通過對產(chǎn)品各組成部分的熱分析，確定所需散熱措施，以調(diào)節(jié)所有機械部件、電子器件和其它一切與熱有關(guān)的零部件的溫度，使其本身及其所處的工作環(huán)境的溫度都不超過標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所規(guī)定的溫度范圍。對于電子產(chǎn)品，最高和最低允許溫度的計算應(yīng)以元器件的耐熱性能和應(yīng)力分析為基礎(chǔ)，并且與產(chǎn)品的可靠性要求以及分配給每一個元器件的失效率相一致。通過熱設(shè)計在滿足性能要求的前提下盡可能減少設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，減少熱阻，選擇合理的冷卻方式，保證設(shè)備在散熱方面的可靠性。
1.2 熱量傳遞方式
熱量傳遞有三種方式：傳導(dǎo)、對流和輻射。傳導(dǎo)：兩個良好接觸的物體之間的能量交換或一個物體內(nèi)由于溫度梯度引起的內(nèi)部能量交換。對流：流動的流體（氣體或液體）與固體表面接觸，造成流體從固體表面將熱帶走的熱傳遞方式。根據(jù)引起流動的原因可以分為自然對流和強制對流。輻射：物體通過電磁波來傳遞熱量的方式稱為熱輻射。熱輻射不需要依賴介質(zhì)傳遞，任何物體都存在熱輻射，物體不斷的向空間發(fā)出熱輻射，也不斷的吸收其他物體的熱輻射。
2.電子設(shè)備熱設(shè)計方法
2.1冷卻方式的選擇
熱設(shè)計的核心是，在熱源至熱沉之間提供一條低熱阻通道。根據(jù)熱量的三種傳遞方式，散熱方式有傳導(dǎo)散熱、對流散熱和輻射散熱。其中，對流散熱又分為自然對流和強制對流。在電子設(shè)備熱設(shè)計中，通常根據(jù)電子設(shè)備熱流密度〔表面熱功率系數(shù)和體積發(fā)熱功率系數(shù)〕進(jìn)行估算，來確定冷卻方法。
（1）當(dāng)電子設(shè)備的熱流密度小于0.08w/cm2，體積功率功率密度不超過0.18w/cm3時，一般采用自然對流冷卻。
（2）當(dāng)電子設(shè)備的熱流密度超過0.08w/cm2，體積功率密度超過0.18w/cm3時，需要外加動力進(jìn)行強迫空氣冷卻或其它冷卻方法。
2.2自然對流散熱
首先，要合理布局元器件；在布置元器件時，應(yīng)將熱敏元器件放在靠近進(jìn)風(fēng)口的位置，而且位于功率大、發(fā)熱量大的元器件的上游，盡量遠(yuǎn)離高溫組件，以避免輻射的影響；將本身發(fā)熱而又耐熱的組件放在靠近出風(fēng)口的位置或頂部；大功率的元器件盡量分散布局，避免熱源集中；不同大小尺寸的元器件盡量均勻排列，使風(fēng)阻均布，風(fēng)量分布均勻。其次，要盡量減少接觸熱阻；可以通過在接觸表面涂一層導(dǎo)熱脂（膏），加一薄紫銅片或延展好的高導(dǎo)熱系數(shù)材料，提高界面間的接觸壓力，或提高接觸面的光潔度來減少接觸熱阻。再次，必要時使用散熱器散熱。對于個別熱流密度較高的元器件，如果自然對流時溫升過高，可以使用散熱器以增加散熱表面。
2.3強迫對流散熱
當(dāng)自然對流方式散熱不能滿足設(shè)計要求時，就必須采用強迫對流的方式散熱。強迫對流的最簡單方式是強迫風(fēng)冷，即使用風(fēng)機進(jìn)行散熱，采用風(fēng)機冷卻可以將散熱器和機箱的體積減小許多。風(fēng)機冷卻又可分為抽風(fēng)和吹風(fēng)兩種方式。吹風(fēng)時風(fēng)機出口附近氣流主要為紊流流動，局部換熱強烈，宜用于發(fā)熱器件比較集中的情況，必須將風(fēng)機的主要出風(fēng)口對準(zhǔn)集中的發(fā)熱組件，吹風(fēng)有一定方向性，對整個系統(tǒng)的送風(fēng)量會不均勻；抽風(fēng)送風(fēng)均勻，適用于發(fā)熱器件分布比較均勻，風(fēng)道比較復(fù)雜的情況。風(fēng)機的選擇要與風(fēng)道的設(shè)計相匹配，同時還要考慮風(fēng)扇的噪音等因素。軸流風(fēng)扇在大風(fēng)量，低風(fēng)壓的區(qū)域噪音最小，而離心風(fēng)機在高風(fēng)壓，低風(fēng)量的區(qū)域噪音最小，要避免風(fēng)扇工作在高噪音區(qū)。對于內(nèi)部空間較小，或由于其它原因而不能采用風(fēng)冷的情況，如果有可能，還可以使用其它流體進(jìn)行冷卻，如水冷或其它介質(zhì)。
3.結(jié)束語
綜上所述，對于電子設(shè)備熱設(shè)計，設(shè)計人員通過分析整個系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量多少，來確定系統(tǒng)的散熱方式，在自然散熱不能滿足散熱要求時，要采用強制散熱方式，以達(dá)到設(shè)備的散熱效果最佳。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞： 電子工藝設(shè)備；熱設(shè)計；可靠性
中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2012）0110053－01
隨著電子工藝的發(fā)展，電子工藝設(shè)備利用的已經(jīng)不僅僅是電氣和機械技術(shù)的結(jié)合，而是更多的綜合應(yīng)用到聲、電、光、熱、等離子物理、計算機等多項技術(shù)。并且隨著電子工藝設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，因而對其運行的穩(wěn)定可靠性的要求也越來越高。而可靠的熱設(shè)計又是保證電子設(shè)備可靠性的重要措施。
1 電子工藝的熱設(shè)計
電子工藝的熱設(shè)計主要是指利用熱傳遞技術(shù)，降低電子設(shè)備發(fā)熱部件、元器件的溫度，使設(shè)備的內(nèi)容溫度處在正常運行允許的范圍內(nèi)，使電子設(shè)備的抗溫度應(yīng)力能力得以提高。熱設(shè)計的主要目的就是為了控制電子工藝設(shè)備內(nèi)部所有元器件的溫度。電子工藝內(nèi)部元器件的最高安全的計算分析應(yīng)該是基于元器件的應(yīng)力，并且保證設(shè)備內(nèi)部元器件的失效率和所要求的設(shè)備可靠性的一致。通過熱設(shè)計，保證設(shè)備的安全使用、性能穩(wěn)定，避免元器件失效從而提高整個設(shè)備的無故障工作時間。減緩部件的老化、氧化、磨損等，延長整個設(shè)備的使用壽命。
通常電子設(shè)備的熱設(shè)計可以分為系統(tǒng)級熱設(shè)計、封裝級熱設(shè)計、元器件級熱設(shè)計三個層次。系統(tǒng)及熱設(shè)計主要是指對電子設(shè)備的方腔、機箱和機框等系統(tǒng)級別的熱設(shè)計；封裝級的熱設(shè)計主要是指對電子模塊、PCB級主板和散熱器等級別的熱設(shè)計；而一些組件級別的熱設(shè)計通常就被稱為是元器件熱設(shè)計。
系統(tǒng)級的熱設(shè)計主要是以電子設(shè)備所處的環(huán)境作為研究對象，如溫度、濕度、沙塵、鹽分、海拔、震動、沖擊等對其的影響。并且環(huán)境溫度也是電路板熱設(shè)計的一個重要邊界條件。
系統(tǒng)級別的熱設(shè)計則主要采用一系列的措施對環(huán)境溫度進(jìn)行控制，確保電子設(shè)備在在一個比較適宜的溫度下工作。
電子設(shè)備封裝級的熱設(shè)計在國外電子工藝比較發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)比較完善，在有些國家電子器件封裝已經(jīng)成為了一面專業(yè)學(xué)科。電子設(shè)備封裝級的PCB電路板、電子模板熱設(shè)計、設(shè)備電路設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計之間存在著緊密的聯(lián)系，并且通常同步進(jìn)行。其中電子設(shè)備封裝級熱設(shè)計最重要的內(nèi)容就是對PCB電路板基材的選擇，覆銅箔層壓板的種類、特性是印制電路板設(shè)計和制造工藝人員所關(guān)心的項目，覆銅板除了在強度、介質(zhì)系數(shù)、絕緣等方面有要求外，同時在熱性能方面有其特殊的要求。覆銅板的熱性能主要有兩個方面：
1）覆銅板的耐溫性。環(huán)氧剝離布覆銅箔層壓板有很好的化學(xué)穩(wěn)定性及電性能，其工作溫度一般介于零下230℃至260℃之間。而聚酰亞胺覆銅箔層壓板除了具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電性能外，還具有介電系數(shù)小和信號傳輸延遲小等方面的優(yōu)勢。
2）覆銅板的導(dǎo)熱性能。印制電路板的材料通常會采用一些導(dǎo)熱系數(shù)高且耐高溫的材料。在同等環(huán)境下，當(dāng)環(huán)氧玻璃布層壓板圖形導(dǎo)線溫度升高到40℃時，金屬芯印制電路板圖形導(dǎo)線的溫度升高低于20℃。正是由于金屬芯印制電路板具有比較好的熱性能，因而在電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。
電子設(shè)備的各個部件主要是由塑料封裝外殼、鋁互連線、硅芯片、氧化硅絕緣膜、金屬引線框架等共同組成。這些材料的熱膨脹系數(shù)各不相同，隨著設(shè)備的運行內(nèi)部的溫度會產(chǎn)生變化，不同材料部件的交界面會產(chǎn)生壓縮、伸拉應(yīng)力，產(chǎn)生熱應(yīng)力。電子設(shè)備的元器件級熱設(shè)計就是為了防止元器件由于溫度交變或是溫度夠高而出現(xiàn)故障。
2 熱設(shè)計的基本要求
2.1 熱設(shè)計應(yīng)該滿足設(shè)備可靠性的要求
電子設(shè)備運行的時候其輸入的電能在元器件作用下下會轉(zhuǎn)化為熱能，散發(fā)在設(shè)備內(nèi)部，升高設(shè)備內(nèi)部溫度。溫度的升高將影響設(shè)備內(nèi)部很多元器件的性能，導(dǎo)致元器件失靈，并影響整個設(shè)備的正常使用。熱設(shè)計的最主要目的就是解決設(shè)備內(nèi)部溫度過高的問題，通過熱設(shè)計，利用相關(guān)的措施對發(fā)熱元器件進(jìn)行散熱冷卻處理，降低設(shè)備內(nèi)部溫度，保證整個設(shè)備健康可靠的運行。要保證設(shè)備的可靠性，在熱設(shè)計的時候需要注意以下幾點：
1）元器件降額應(yīng)用對設(shè)備內(nèi)部的溫度也會有一定的要求，在熱設(shè)計時要注意滿足這一要求。一般情況下，電子工藝設(shè)備的機內(nèi)溫度最好保證在45℃～65℃之間，功率較大的設(shè)備其機內(nèi)溫度通常也應(yīng)盡量控制在50℃～70℃之間。
2）整機的散熱冷卻設(shè)計方案應(yīng)該要根據(jù)設(shè)備的功率密度大小來進(jìn)行。如果設(shè)備的功率密度大于43KW/m3時，可以用水冷卻方案；如果功率密度大于12.2kW/m3時，可以利用強制風(fēng)進(jìn)行冷卻；當(dāng)功率密度比12.2 kW/m3小時，一般采用自然冷卻。
3）對發(fā)熱元器件采取散熱措施時應(yīng)該盡量滿足其對熱軋的要求。通常，倘若發(fā)熱元器件對電阻要求在0.05℃/W～2℃/W之間時，可以利用軸流風(fēng)機強制風(fēng)冷散熱；當(dāng)對熱阻的要求在2℃/W～30℃/W時，通常使用散熱器進(jìn)行散熱；如果對電熱組的要求大于30℃/W，那么不需要任何的散熱措施。
4）機箱設(shè)計方案與設(shè)備的冷卻散熱方案要相適應(yīng)。即在設(shè)計機箱時要充分考慮其通風(fēng)散熱性能，方便冷熱空氣的對流，方便快速散發(fā)機箱內(nèi)部的熱量。
5）部件、元器件的布置應(yīng)著重注意散熱、降溫。在實際操作中通常將一些不發(fā)熱或是產(chǎn)生熱量較小的元器件安裝于機箱底部，機箱的上部安裝發(fā)熱量較大且較為耐溫的元器件，元器件與機箱之間的最好保持35mm～40mm的距離，方便空氣對流、散熱。
6）電子工藝中的某些元器件或是部件對溫度比較敏感或是有特殊的要求，這些部件應(yīng)該要盡可能的遠(yuǎn)離熱源，如果不要還可以用隔離法隔開熱源，使這些部件在結(jié)構(gòu)上分開成為獨立的兩個部分。
2.2 熱設(shè)計要滿足設(shè)備預(yù)期工作的熱環(huán)境要求
電子設(shè)備預(yù)期工作的熱環(huán)境主要包括：環(huán)境溫度、壓力和高度地極限值與變化率；陽光等周圍物體的輻射熱載荷；溫度、種類、濕度、壓力等可利用的熱沉狀況；對于有其他系統(tǒng)、設(shè)備提供冷卻劑進(jìn)行冷卻的設(shè)備來說，還需要考慮冷卻劑的溫度、種類、壓力和允許的降壓。
2.3 在熱設(shè)計時還需要考慮冷卻系統(tǒng)的限制要求
這些限制要求主要包括：對冷卻系統(tǒng)的安裝條件、體積、重量、密封等結(jié)構(gòu)限制；限制冷卻設(shè)備的振動、噪音；限制供冷系統(tǒng)所使用的電源，主要是限制其采用交流還是直流，還有電源；對強迫空氣冷卻設(shè)備的空氣出口溫度的限制。
3 傳熱的基本原則和計算方法
電子工藝設(shè)備的所需的輸入功率往往比有效輸出功率要大得多，這些多余的功率會在運行中轉(zhuǎn)化成為熱能被散發(fā)出去。隨著電子工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子設(shè)備和元器件的體積越來越小，使設(shè)備的體積功率密度增加了。因此需要配置相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)，在熱源與外部環(huán)境之間提供一條低熱阻通路，保證傳熱順利進(jìn)行。在傳熱中熱量總是從溫度較高的一端傳向溫度較低的一端的，并且高溫端散發(fā)的熱量總是等于低溫端吸收的熱量。熱傳遞的過程可以分為兩種：不穩(wěn)定過程和穩(wěn)定過程。不穩(wěn)定過程即是在熱傳遞過程中設(shè)備各點的溫度會隨著時間變化而變化；穩(wěn)定過程是指熱傳遞過程中設(shè)備各點的溫度穩(wěn)定不變。
φ=KAΔt即是傳熱的基本計算公式，在這個式中φ是熱流量；K為總傳熱系數(shù)；A是設(shè)備傳熱面積；Δt表示低溫端與高溫端的溫度差異。
導(dǎo)熱、對流和輻射是熱量傳遞的三種主要方式。這三種方式可以單獨作用，也有可能后兩種共同作用。
3.1 導(dǎo)熱
在電子設(shè)備中由一些傳導(dǎo)系數(shù)較大的材料成為導(dǎo)體，產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)體進(jìn)行傳遞。導(dǎo)熱在氣體、固體或是液體中都可以進(jìn)行。氣體分子的不規(guī)則運動時相互間的碰撞完成了氣體導(dǎo)熱工作。而固體導(dǎo)熱可以分為兩種，導(dǎo)電性固定和非導(dǎo)電性固定導(dǎo)熱，導(dǎo)電性固體主要是借助自由電子運動來進(jìn)行導(dǎo)熱的，而非導(dǎo)電性固體的導(dǎo)熱則主要是通過晶格結(jié)構(gòu)的振動實現(xiàn)的。液體導(dǎo)熱主要是通過彈性波的作用完成。
在導(dǎo)熱中，單位時間內(nèi)通過固定截面的熱量與該界面垂直方向上的溫度變化率和截面面積成正比例關(guān)系，而熱量傳遞的方向與溫度升高的方向總是相反的，這即是傅里葉定律。其計算公式為：Φ＝-λA(dt/dx)
式中的Φ表示熱流量；負(fù)號表示熱傳遞方向和溫度梯度的方向相反；λ表示導(dǎo)熱系數(shù)；A是傳熱面積，而dt/dx則表示x方向的溫度變化率。
3.2 對流
對流主要發(fā)生于流體中，是由流體各部分之間相對位移過程中產(chǎn)生的熱傳遞。并且對流過程中必然會伴隨導(dǎo)熱現(xiàn)象。對流可以分為兩種：自然對流和強迫對流。
自然對流主要是由流體冷熱各部分不同的密度引起的；強迫對流是指由由泵、風(fēng)機等外力運動引起的對流。
對流換熱可用牛頓冷卻公式計算：φ= hcA（tw-tg）
在這個公式中hc表示的是對流換熱系數(shù)，A表示傳熱面積，tw是熱表面溫度，tg表示的是冷卻流體溫度。
3.3 輻射
物體以電磁波的形式傳遞熱量的過程被稱為熱輻射。熱輻射可以在真空中傳遞并且還可以將輻射能轉(zhuǎn)換成熱能或是能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)換為輻射能。
物體輻射能的計算公式為：φ=εAσOT4
在這個公式中，ε表示的是物體的黑度，A是為輻射表面積，σO是斯蒂芬-波爾茲常數(shù)通常用5.67×10-8W/9（m2·K4）表示，T是物體表面熱力學(xué)溫度。
參考文獻(xiàn)：
[1]張興旺，計算機設(shè)備的熱設(shè)計[J].電子工藝技術(shù)，2001（22）.
